УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТЕКУЧИХ СРЕД Российский патент 2009 года по МПК G01L1/10 G01N33/18 

Область техники

Данное изобретение относится к устройству контроля текучих сред, и в особенности, хотя не ограничиваясь, контроля водопроводной воды. Данное изобретение также относится к системам доставки текучей среды, в частности, хотя не ограничиваясь, к водопроводным сетям, к которым подключается данное устройство. Данное изобретение также относится к способам контроля текучих сред.

Уровень техники

Сеть водоснабжения необходимо контролировать, чтобы поддерживать здоровье населения и обеспечивать эксплуатацию и уход за запасами воды. До сих пор мониторинг таких ресурсов осуществлялся с помощью проверок на месте. Проверяющий человек должен получить доступ к водопроводному гидранту и набрать образец водопроводной воды из отводной трубы гидранта. Такие проверки должны периодически повторяться.

Все это имеет несколько недостатков, а именно требуются большие затраты труда квалифицированного персонала; вода проверяется только в отводной трубе гидранта. Более того, для многих видов мониторинга воду необходимо переместить в место для проверки, в результате чего свойства воды могут измениться.

Раскрытие изобретения

Задачей данного изобретения является устранение или преодоление недостатков предшествующего уровня техники, безотносительно к тому, упомянуты ли данные недостатки или предшествующие разработки в данном документе или нет.

Первый аспект данного изобретения представляет собой устройство контроля текучей среды, состоящее из средства для подсоединения устройства к магистрали или сети, испытательной камеры, прибора для контроля текучей среды, измеряющего параметры текучей среды в испытательной камере, и выпускного клапана, выпускающего, т.е. удаляющего, из испытательной камеры объем текучей среды, существенно больший, чем объем испытательной камеры, вследствие чего текучая среда в испытательной камере замещается новым объемом текучей среды.

Таким образом можно проверять свежую текучую среду.

Предпочтительно, устройство пригодно для подключения к гидранту, соединенному с магистралью или сетью.

Предпочтительно, устройство содержит контроллер выпуска, управляющий выпускным клапаном для определения объема, подлежащего выпуску. Предпочтительно, устройство содержит датчик давления для измерения давления текучей среды. Предпочтительно, контроллер выпуска использует измеренное давление для определения продолжительности открытия выпускного клапана. Предпочтительно, продолжительность открытия определяется сравнением давления по справочной таблице с надлежащим временем выпуска. Предпочтительно, контроллер выпуска содержит микропроцессор.

Предпочтительно, выпускной клапан выполнен с возможностью действовать в течение такого времени, чтобы текучая среда из магистрали или сети поступила в испытательную камеру.

Предпочтительно, прибор для контроля текучей среды содержит прибор для измерения мутности. Предпочтительно, устройство содержит прибор для измерения электрической проводимости. Предпочтительно, устройство содержит прибор для измерения температуры.

Предпочтительно, устройство выполнено с возможностью выпуска текучей среды в атмосферу.

Предпочтительно, устройство содержит запоминающее устройство для хранения информации о результатах проверки текучей среды. Предпочтительно, устройство содержит средства, с помощью которых данные из памяти могут быть переданы на внешнее устройство.

Предпочтительно, устройство содержит элемент питания.

Предпочтительно, текучая среда является жидкостью. Предпочтительно, жидкость является водой.

Предпочтительно, магистраль или сеть доставки является сетью водоснабжения.

Второй аспект данного изобретения представляет собой систему доставки текучей среды, к которой подключено вышеописанное устройство.

Предпочтительно, система доставки текучей среды является системой доставки жидкости.

Предпочтительно, система доставки жидкости является водопроводной сетью.

Третий аспект данного изобретения представляет собой способ эксплуатации устройства контроля текучей среды, состоящий из операций по подсоединению устройства к магистрали или сети доставки, измерения параметров текучей среды в испытательной камере и удалению (выпуску) текучей среды из испытательной камеры, причем, так как объем текучей среды существенно больше, чем объем испытательной камеры, текучая среда в испытательной камере замещается новым объемом текучей среды.

Краткий перечень чертежей

Данное изобретение будет теперь описано, только в качестве примера, со ссылкой на следующие чертежи, которые изображают:

Фиг.1 - пространственное изображение устройства по данному изобретению, прикрепленного к гидранту;

Фиг.2 - схематическое изображение поперечного сечения устройства показанного на фиг.1;

Фиг.3 - схематическое пространственное изображение прибора для измерения мутности, используемого в устройстве, показанном на предыдущих чертежах.

Осуществление изобретения

На прилагающихся фиг.1 и 2 показана сеть 2 водоснабжения (в качестве примера системы доставки текучей среды), из которой выходит отводная труба 4 гидранта и гидрант 6. Отводная труба 4 гидранта может на практике достигать одного метра в длину (хотя данное изобретение не ограничено этой или любой другой длиной).

К гидранту 6 подключено и на нем смонтировано устройство 8 контроля текучей среды в соответствии с предпочтительной реализацией данного изобретения. Здесь устройство контроля текучей среды представляет собой устройство контроля воды. Устройство 8 контроля воды прикреплено к винтовой резьбе напорной трубы гидранта (не показана) при помощи соединительного средства, состоящего из резьбового крепления (схематически показанного и обозначенного позицией 10), которое скреплено с кожухом 12 устройства 8, закрытого крышкой 14. Крышка 14 прикреплена к кожуху 12 крепежной гайкой 16. Из резьбового крепления в отводную трубу 4 частично выступает сенсорная головка 18, образуя здесь испытательную камеру 21, в которую течет вода из сети 2. Для нужд данного изобретения отводная труба 4 гидранта доходит от сети 2 водоснабжения до входа в испытательную камеру 21.

На сенсорной головке 18 находятся приборы 20, 22, 24 для измерения мутности, электрической проводимости и температуры соответственно. Эти приборы являются приборами для контроля текучей среды.

На фиг.3 прибор 20 для измерения мутности измеряет мутность при помощи нефелометрического мутностного элемента 40, который измеряет рассеянный свет под углом 90° к излучателю, так как интенсивность рассеянного света пропорциональна концентрации частиц в образце. Инфракрасный светодиод (не показан) смонтирован за одним из оконцев 42, 44, выполненных из сапфирового стекла, а соответствующий детектор (не показан) - за другим из оконцев 42, 44. Это дает высокое разрешение и точность в нижней части шкалы (0-10 нефелометрических единиц мутности (NTU).

Электрическая проводимость измеряется для того, чтобы показать наличие или отсутствие солей и часто используется в качестве косвенного показателя содержания растворенных веществ в растворе. Прибор 22 для измерения электрической проводимости (см. также фиг.3) использует четырехполюсные датчики с линейным выходом, допускающие более легкую калибровку. До определенной степени такой прибор сам корректируется по мере загрязнения пластин водорослями и частицами, что обеспечивает малый дрейф показаний. Например, это может быть прибор К25 от фирмы Sentek Ltd, Braintree, Essex, United Kingdom.

Прибор 24 для измерения температуры представляет собой высокоточный термистор, выполненный в едином корпусе с прибором 22 для измерения электрической проводимости.

От сенсорной головки 18 путь 28 потока текучей среды идет к выпускному отверстию 30. В ответвлении главного пути 28 потока текучей среды расположен датчик 32 давления. Путь 28 потока текучей среды также проходит через электромагнитный вентиль 34 и также через клапан 36 одностороннего действия перед выпускным отверстием 30. Выпускное отверстие 30 открывается в атмосферу.

Устройство далее включает в себя батарейный источник питания для питания устройства 8.

Также представлены микропроцессорный контроллер 41 и связанное с ним запоминающее устройство 43, причем контроллер 41 получает сигнал с приборов 20, 22, 24 и управляет электромагнитным вентилем 34.

Ссылаясь в особенности на фиг.2, нужно заметить, что в отводной трубе 4 и в пути 28 потока текучей среды устройства 8 имеется значительное количество воды. На практике эта вода может не иметь тех же характеристик, что и вода в сети водоснабжения.

Далее будет описан принцип работы этого примера осуществления изобретения.

Контроллер 41 управляет устройством 8 таким образом, чтобы регулярно отбирать пробы воды в сети 2 водоснабжения, скажем ежедневно. Помимо того времени, когда осуществляется контроль текучей среды, устройство 8 бездействует и не оказывает влияния на сеть 2 водоснабжения. Когда контроллер 41 определяет, что нужно провести контроль воды, он получает сигнал с датчика 32 давления, показывающий давление воды, и по справочной таблице, хранящейся в запоминающем устройстве 43, определяет время, на которое нужно открыть электромагнитный вентиль 34, чтобы пропустить достаточное количество воды через устройство 8, так что вода у сенсорной головки 18 будет водой из сети водоснабжения. Таким образом электромагнитный вентиль 34 выступает в качестве выпускного клапана, а контроллер 41 в качестве контроллера (регулятора) выпуска. Нужно удалить всю воду, находящуюся между испытательной камерой 21 и сетью 2 водоснабжения. Необходимое время, основанное на текущем давлении, можно определить эмпирически.

Контроллер 41 затем открывает электромагнитный вентиль 34 на время, определенное по справочной таблице, и посредством этого выпускает воду через устройство 8 в атмосферу через выпускное отверстие 30. Затем электромагнитный вентиль 34 закрывается, и проводятся измерения мутности, электрической проводимости и температуры посредством соответствующих приборов 20, 22, 24. Эти измерения затем сохраняются в запоминающем устройстве 43, связанном с микропроцессорным контроллером 41.

Для загрузки информации с микропроцессора 41 может быть использован цифровой выход (не показан) или устройство может быть снабжено системой Bluetooth. В любом случае данные могут быть собраны неквалифицированным работником при помощи карманного компьютера или иного регистрирующего устройства. Также можно использовать соединение через модем или радио.

Описанное здесь устройство может быть использовано как устройство для контроля текучих сред, но с особенной пользой для жидкостей, в особенности для воды.

Обращается внимание на все бумаги и документы, которые представлены одновременно с данным описанием или ранее в связи с этой заявкой и которые свободны для открытого доступа, и содержание всех таких бумаг и документов включается сюда путем ссылки.

Все элементы, раскрытые в данном описании (включая все пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), и/или все операции любого способа или процесса здесь раскрытого, могут быть соединены в любом сочетании, за исключением сочетаний, где по крайней мере некоторые из данных элементов и/или шагов являются взаимоисключающими.

Каждый элемент, раскрытый в этом описании (включая все пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), может быть заменен иным элементом, служащим той же самой, эквивалентной или сходной цели, если в явной форме не оговорено противного. Таким образом, если в явной форме не оговорено противного, каждый раскрытый элемент является примером из серии эквивалентных или сходных элементов.

Изобретение не ограничено деталями вышеизложенной реализации. Изобретение расширяется на любое новое или любую новую комбинацию элементов, раскрытых в данном описании (включая все пункты формулы изобретения, реферат и рисунки), или на любой или любое новое сочетание шагов всех способов или процессов здесь описанных.

Группа изобретений относится к устройству контроля текучих сред, в частности контроля водопроводной воды, а также к способу эксплуатации данного устройства. Устройство контроля текучей среды состоит из средства для подсоединения устройства к магистрали или сети, испытательной камеры и датчика давления. Датчик давления выполнен с возможностью измерения давления текучей среды. Устройство включает прибор для контроля текучей среды, измеряющий параметры текучей среды в испытательной камере, и выпускного клапана. Выпускной клапан выполнен с возможностью удаления текучей среды из испытательной камеры. Объем удаляемой текучей среды задан таким, что текучая среда в испытательной камере замещается новым объемом текучей среды. Устройство содержит также контроллер выпуска. Контроллер выпуска выполнен с возможностью контроля выпускного клапана и определения удаляемого объема текучей среды, а также с возможностью использования измеренного давления путем сравнения с давлением по справочной таблице для определения продолжительности включения выпускного клапана. Достигаемый при этом технический результат заключается в уменьшении затрат труда персонала, а также в повышении качества проверки текучей среды. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство контроля текучей среды, состоящее из средства для подсоединения устройства к магистрали или сети, испытательной камеры, датчика давления, выполненного с возможностью измерения давления текучей среды, прибора для контроля текучей среды, измеряющего параметры текучей среды в испытательной камере, и выпускного клапана, выполненного с возможностью удаления текучей среды из испытательной камеры, причем объем удаляемой текучей среды задан таким, что текучая среда в испытательной камере замещается новым объемом текучей среды, при этом указанное устройство содержит контроллер выпуска, выполненный с возможностью контроля выпускного клапана и определения удаляемого объема текучей среды, а также с возможностью использования измеренного давления, путем сравнения с давлением по справочной таблице для определения продолжительности включения выпускного клапана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено с возможностью подключения к гидранту, соединенному с магистралью или сетью.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что контроллер выпуска содержит микропроцессор.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выпускной клапан выполнен с возможностью действовать в течение такого времени, чтобы текучая среда из магистрали или сети поступила в испытательную камеру.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что прибор для контроля текучей среды содержит прибор для измерения мутности.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит прибор для измерения электрической проводимости.

7. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит прибор для измерения температуры.

8. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью выпуска текучей среды в атмосферу.

9. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит запоминающее устройство для хранения информации о результатах контроля текучей среды.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит средства, с помощью которых данные из запоминающего устройства могут быть переданы на внешнее устройство.

11. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит элемент питания.

12. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что текучая среда является жидкостью.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что жидкость является водой.

14. Устройство по любому из пп.1, 2 или 13, отличающееся тем, что сеть доставки является сетью водоснабжения.

15. Система доставки текучей среды, к которой подключено устройство по любому из пп.1-14.

16. Система доставки по п.15, отличающаяся тем, что система доставки текучей среды является системой доставки жидкости.

17. Система доставки по п.16, отличающаяся тем, что система доставки жидкости является водопроводной сетью.

18. Способ эксплуатации устройства контроля текучей среды, включающий следующие операции:
подсоединяют устройство к магистрали или сети системы доставки текучей среды,
измеряют давление текучей среды и параметры текучей среды в испытательной камере,
контролируют выпускной клапан и определяют удаляемый объем текучей среды, при этом используют измеренное давление путем сравнения с давлением по справочной таблице для определения продолжительности включения выпускного клапана, и
выпускают текучую среду из испытательной камеры, причем объем выпускаемой среды задан таким, что текучая среда в испытательной камере замещается новым объемом текучей среды.