Изобретение относится к технике пробоотбора и может быть использовано для взятия проб жидкости при проведении экологических исследований водоемов природного и искусственного происхождения с целью определения состава воды и содержания в ней загрязняющих веществ.
В настоящее время известны разнообразные конструкции пробоотборников, включающие средства для заглубления емкости для отбора пробы, фиксации ее в рабочем положении и раскрытия каналов для поступления жидкости.
Известен пробоотборник жидкости (Патент США №49499582 от 06.03.89, МПК G 01 N 1/12), включающий в себя емкость, образованную трубчатым элементом и двумя резьбовыми крышками, причем нижняя крышка выполнена глухой и образует дно сосуда, а верхняя крышка имеет отверстие с шаровым клапаном, шаровой клапан приводится в действие специальным приводом.
Недостатками данной конструкции являются:
- наличие привода шарового клапана усложняет конструкцию пробоотборника;
- усложнена возможность автоматизации процесса проботбора, требующая установки дополнительных исполнительных устройств;
- недостаточная надежность шарового клапана, неплотное прилегание которого к седлу, при засорении или коррозии, может привести к протечкам жидкости в полость пробоотборника.
В качестве ближайшего прототипа принято устройство для отбора проб окружающей жидкости (Патент США №5821437 А от 13.10.98, МПК G 01 N 1/10), содержащее контейнер с открытой верхней частью для отбора образцов жидкости; крышку, съемно соединенную с открытой частью контейнера и снабженную сквозным отверстием; диск, соединенный с крышкой и перемещающийся между двумя положениями, при которых отверстие в крышке или закрыто или частично открыто. Диск между двумя положениями перемещается механизмом с защелкой, фиксирующей диск в том или ином положении.
Недостатками этой конструкции являются:
- механизм перемещения и фиксирования диска усложняет конструкцию устройства и снижает надежность;
- усложнена возможность автоматизации процесса проботбора, требующая установки дополнительных исполнительных устройств;
- неплотность между пробоотборным отверстием крышки и перекрывающим его диском может привести к попаданию в полость пробоотборника нежелательных (паразитных) объемов жидкости;
- отбор проб осуществляется дискретно, в момент открытия отверстия, что снижает достоверность информации о загрязненности жидкости, особенно при длительном режиме контроля.
Задачей настоящего изобретения является создание пробоотборного устройства, обеспечивающего возможность непрерывного процесса отбора в течение необходимого времени экспозиции без участия человека, при этом устройство должно быть простым по конструкции, без сложных исполнительных механизмов, дешевым в изготовлении и обслуживании.
Техническим результатом является: непрерывный и автономный отбор проб жидкости в течение всего времени экспозиции, повышение достоверности получаемой информации, зависящей от точности и непрерывности процесса пробоотбора, упрощение конструкции пробоотборника, упрощение технологии его применения и удешевление его производства.
Технический результат достигается тем, что в известном пробоотборнике жидкости, содержащем контейнер с открытой верхней частью для отбора образцов жидкости и крышку, съемно соединенную с открытой частью контейнера и пробоотборным узлом, смонтированным на крышке, пробоотборный узел представляет собой пробоотборный элемент из материала, проницаемого для отбираемой жидкости.
В качестве пробоотборного элемента может быть использована полупроницаемая полимерная мембрана. Пробоотборник может быть снабжен дренажным устройством.
Выполнение пробоотборного узла в виде проницаемого для отбираемой жидкости материала позволяет повысить достоверность получаемых результатов при анализе проб за счет непрерывности и автономности процесса; повышение надежности конструкции, вследствие отсутствия подвижных узлов и устройств их герметизации; снижение затрат при использовании и производстве вследствие простоты конструкции и применения дешевых недефицитных материалов. Известные полупроницаемые полимерные мембраны, выпускаемые промышленностью, используются для целей фильтрования жидкостей, имеют невысокую стоимость и стабильные характеристики по проницаемости и химической стойкости. В заявляемом устройстве мембраны используются для дозирования жидкой пробы. Дренажное устройство позволяет получить постоянную по времени скорость поступления жидкости и исключает повышение давления в полости пробоотборника вследствие изменения объема при накоплении пробы.
В качестве примера конкретного исполнения рассмотрим следующую конструкцию.
На чертеже изображен пассивный водный пробоотборник, где:
1 - контейнер для отбора проб воды;
2 - крышка контейнера с отверстием;
3 - пробоотборный элемент;
4 - защитная крышка;
5 - фильтрующий элемент;
6 - герметизирующие прокладки;
7 - дренажное устройство.
В представленной конструкции пассивного водного пробоотборника контейнер для отбора проб воды 1 выполнен в виде открытой сверху емкости с резьбой для подсоединения крышки контейнера 2. Внутренняя часть крышки контейнера выполнена воронкообразной, с уклоном сборной воронки в сторону полости контейнера, при этом верхний диаметр сборной воронки выбирается из условия обеспечения необходимой производительности пробоотборного элемента 3, устанавливаемого сверху сборной воронки. Пробоотборный элемент выполнен из гидрофильной мембраны УНФЗ-2кД с проницаемостью G=140 дм3/м2·ч·м, при этом объем отбираемой пробы определяется условием:
V≥G×S×t×H;
где V - объем отбираемой пробы жидкости; дм3,
G - проницаемость материала пробоотборного элемента; дм3/м2·ч·м,
t - время отбора (экспозиции); ч,
Н - глубина погружения пробоотборника; м,
S - площадь пробоотборного элемента, м2.
Гидрофильная мембрана проницаема для воды и оксидов трития (НТО и Т2О), являющихся загрязнителями, содержание которых в воде контролируется в процессе пробоотбора. В нижней части сборной воронки выполнено отверстие для отвода отбираемой воды в полость контейнера. В верхней части крышки контейнера имеется резьбовая часть для подсоединения защитной крышки 4, которая обеспечивает зажим мембранного пробоотборного элемента между крышкой контейнера и защитной крышкой. В защитной крышке выполнено отверстие для поступления отбираемой воды в полость над мембранным пробоотборным элементом. На отверстии защитной крышки устанавливается фильтрующий элемент 5, обеспечивающий очистку воды от механический загрязнений и водорослей. Для герметизации разъемных соединений между контейнером, крышкой контейнера, мембранным пробоотборным элементом и защитной крышкой используются герметизирующие прокладки. На крышке контейнера выполнено дренажное устройство, представляющее собой систему каналов и трубку, выведенную на поверхность водоема.
Работает устройство следующим образом.
Пробоотборник помещается в исследуемый водоем ниже уровня воды на глубину Н, в соответствии с количеством необходимой пробы воды, рассчитанной по вышеприведенной формуле. Вода, фильтруясь через фильтрующий элемент 5, поступает, через отверстие в защитной крышке 4, в полость между защитной крышкой 4 и пробоотборным элементом 3, площадь которого S подобрана из условия необходимого количества отбираемой пробы. Пробоотборый элемент 3 за время экспозиции t пропускает через себя необходимое количество отбираемой пробы. Вода, прошедшая через пробоотборный элемент, попадает в сборную воронку крышки контейнера 2 и через отверстие в нижней части воронки поступает в контейнер для отбора проб 1. В процессе поступления воды воздух, находящийся в полости контейнера, выдавливается через систему каналов и трубку дренажной системы 7 в атмосферу. По истечении времени экспозиции t пробоотборник изымается из водоема. Крышка контейнера 2 по резьбовому соединению снимается с контейнера для отбора проб 1. Отобранная проба передается на анализ. После опорожнения контейнера и подсоединения крышки пробоотборник вновь может быть использован для отбора проб воды.
Технико-экономический результат заключается в том, что при простоте конструкции и дешевизне применяемых материалов предлагаемый пассивный пробоотборник жидкости позволяет с высокой степенью достоверности осуществлять проведение экологических исследований водоемов природного и искусственного происхождения с целью определения состава воды и содержания в ней загрязняющих веществ. В качестве пробоотборного элемента используется промышленно выпускаемая полимерная мембрана, имеющая невысокую стоимость и стабильные характеристики по проницаемости и химической стойкости.
Был изготовлен опытный образец пассивного пробоотборника воды для контроля содержания оксидов трития (НТО и Т2О), проведены испытания по отбору проб, которые подтвердили заявляемый технический результат.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПАССИВНЫЙ ПРОБООТБОРНИК | 2008 |
|
RU2384833C1 |
ПАССИВНЫЙ ПРОБООТБОРНИК | 2004 |
|
RU2287144C2 |
ПАССИВНОЕ ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО | 2003 |
|
RU2244914C2 |
ПРОБООТБОРНИК ПАССИВНЫЙ | 2002 |
|
RU2237879C2 |
Устройство для отбора пробы воды из подледных водоемов | 2016 |
|
RU2645539C1 |
АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ЖИДКИХ ПРОБ | 2009 |
|
RU2419776C2 |
Пробоотборник | 1990 |
|
SU1829002A1 |
СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ДИСКРЕТНОГО ОТБОРА ПРОБ ВЕЩЕСТВА МЕТКИ-ИНДИКАТОРА ИЗ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2007 |
|
RU2354826C2 |
Устройство для отбора проб жидкости | 1991 |
|
SU1827565A1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОТБОРА ПРОБ В ПОТОКЕ ЖИДКОТЕКУЧИХ ВЫСОКОАБРАЗИВНЫХ ПРОМПРОДУКТОВ | 2017 |
|
RU2665000C1 |
Изобретение относится к технике пробоотбора и может быть использовано для взятия проб жидкости при проведении экологических исследований водоемов природного и искусственного происхождения с целью определения состава воды и содержания в ней загрязняющих веществ. Пассивный пробоотборник жидкости содержит контейнер с открытой верхней частью, крышку, съемно соединенную с открытой частью контейнера и снабженную сквозным отверстием. На отверстии крышки установлен пробоотборный элемент, регулирующий поступление пробы жидкости. Пробоотборный элемент выполнен из полимерной полупроницаемой мембраны и является дозирующим элементом, регулирующим поступление жидкости через отверстие крышки за счет ограниченной проницаемости в соответствии с зависимостью: V≥G·S·t·H, где V - объем отбираемой пробы жидкости, дм3, G - проницаемость мембраны, дм3/м2·ч·м, t - время отбора (экспозиции), ч, Н - глубина погружения пробоотборника, м, S - площадь пробоотборного элемента, м2. Изобретение обеспечивает непрерывный и автономный отбор проб жидкости в течение всего времени экспозиции, повышает достоверность получаемой информации, зависящей от точности и непрерывности процесса пробоотбора, и упрощает конструкцию пробоотборника. 1 ил.
Пассивный пробоотборник жидкости, содержащий контейнер с открытой верхней частью, крышку, съемно соединенную с открытой частью контейнера и снабженную сквозным отверстием, и пробоотборный элемент, отличающийся тем, что пробоотборный элемент выполнен из полимерной полупроницаемой мембраны и является дозирующим элементом, регулирующим поступление жидкости через отверстие крышки, за счет ограниченной проницаемости в соответствии с зависимостью V≥G·S·t·H, где V - объем отбираемой пробы жидкости, дм3, G - проницаемость мембраны, дм3/м2·ч·м, t - время отбора (экспозиции), ч, Н - глубина погружения пробоотборника, м, S - площадь пробоотборного элемента, м2.
US 5821437 А, 13.10.1998 | |||
Устройство для подготовки пробы воды | 1982 |
|
SU1370493A1 |
Полупроницаемая мембрана | 1986 |
|
SU1351621A1 |
Фильтрующее устройство | 1977 |
|
SU721113A1 |
СПОСОБ МЕМБРАННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ | 1995 |
|
RU2077373C1 |
Авторы
Даты
2005-12-10—Публикация
2003-11-11—Подача