Устройство для отбора проб жидкости Советский патент 1984 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к оборудованию для контроля состояни жидкостей в емкостях, и может быть .использовано для взятия из канализационных колодцев разовых, среднесуто ных или среднесменных проб сточных вод, содержащих неравномерно распределенные по глубине загрязнения. Известно устройство для отбора проб жидкостей, включающее цилиндрический корпус с верхним и нижним отверстиями, снабженными клапанами, соединенными между собой жестким стержнем, механизм срабатывания клапанов и механизм перемещения корпуса С 1 3Недостатком устройства является низкая представительность пробы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уст ройство для отбора жидкости, содержа щее стакан с верхним отверстием, снабженньм клапаном, и нижним отверс тием, рычаг управления сливом пробы, тормозящий элемент, механизм перемещения стакана и трос 2 J. Недостатком известного устройства является низкая представительность пробы из-за того, что проба берется с определенной глубины, на которую настроен пробоотборник, и поэтому характеризует состояние слоев жидкос ти, находящихся на этой глубине, тог да как исследуемые включения распределяются неравномерно по всему столбу жидкости. Если допустить, что конструкция устройства позволяет брать пробу и со столба жидкости при движении стакана вверх, когда тормозящий элемент (тарелка) опущен и впускной 1 лапан открыт, то при этом невозможно взять пробу со слоев жидкости, расположенных ниже уровня впускного клапана, в том числе и с донных слоев, где осе дают тяжелые примеси, взятие пробы с которых представляет особый интерес. Это вызвано тем, что впускной клапан расположен в верхней части стакана. Такое положение клапана обусловлено его жесткой связью с тор мозящим элементом, которьй управляет его работой. Элемент установлен в на правляющих над стаканом. Расположить элемент, а следовател но, и впускной клапан, в нижней част стакана не представляется возможным, так как это значительно усложняет конструкцию пробоо борника и делает ее неработоспособной (нужно менять положение выпускного клапана, конструкцию обоих клапанов, направляющих, по которым перемещается тормозящий элемент, самого элемента и т.д.). Кроме того, при взятии пробы воздух выходит из стакана таюге через верхний впускной клапан, через который поступает жидкость, что препятствует равномерному поступлению жидкости в стакан. Тормозящий элемент выполнен подвижным, а впускной клапан жестко соединен с ним, поэтому он ненадежен в работе. Так, при любом перекосе тормозящего элемента и возможном заклинивании его в направляющих, например при толчке в момент начала движения стакана или при его остановке, клапан не срабатывает в нужный момент, что снижает представительность пробы. Так как тормозящий элемент выполнен в виде тарелки (площадки), для получения достаточного для подъема клапана тормозящего эффекта необходимо, чтобы она имела значительную площадь, что ведет к увеличению габаритов пробоотборника и поэтому нежелательно. Целью изобретения является расширение диапазона использования устройства, повьшение представительности пробы и автоматизация процесса. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб жидкости, Содержащем стакан с верхним отверстием, снабженным клапаном, и с нижним отверстием, рычаг управления сливом пробы, тормозящий элемент, механизм перемещения стакана и тросик, тормозящий элемент выполнен в виде полого цилиндра, герметично установленного снаружи нижней части стакана, клапан снабжен осью и противовесом, ось жестко закреплена на стакане и смещена относительно его продольной оси, противовес соединен с механизмом перемеп енил стакана, а рычаг управления сливом пробы снабжен дополнительным рычагом, взаимодействукяцим с механизмом перемещения стакана. Целесообразно механизм перемещгния стакана вьтолнить в виде электродвигателя, соединенного с барабаном, на которьй намотан тросик, и снабженного кулачком и контактирующи с ним выключателем.

Дополнительный рычаг может быть снабжен упором и пружиной,

Устройство обеспечивает по сравнению с известным более высокую представительность пробы за счет того, что тормозящий элемент установлен в донной части стакана, а клапан, закрьюающий верхнее отверстие, установлен на стакане на оси, смещенной относительно продольной оси стакана в сторону этого отверстия, и имеет противовес. Который соединен с механизмом перемещения стакана.

При касании тормозным элементом поверхности жидкости сразу же открывается клапан для выпуска воздуха, и жидкость через нижнее отверстие начинает равномерно поступать в стакан со всех слоев жидкости, через которые проходит стакан, включая верхние слои, где собираются масла, и донные, где в основном оседают тяжелые примеси.

Следовательно, в предлагаемом устройстве возможен забор пробы с самой малой толщины сточных вод, что исключено в известном устройстве.

Выполнение тормозящего элемента в виде полого цилиндра, охватывающего стакана и герметично соединенного с ним, обеспечивает при малой поверхности контакта с жидкостью значительный тормозящий эффект, что повышает надежность срабатывания клапана для воздуха, а также делает возможным эффективнее соизмерять скорость погружения стакана со скоростью поступления жидкости в него.

Кроме того, в известном устройстве основной узел - стакан - имеет сложную конструкцию с несколькими подвижными элементами: тремя клапана ми и тормозящей тарелкой, что снижает надежность его работы, а в предлагаемом устройстве он предельно прост: имеет один клапан.на оси.

На фиг, 1 показано устройство в момент погружения стакана, общий вид на фиг. 2 - то же, в момент подъема стакана после взятия пробы.

Устройство содержит цилиндрический стакан 1 с верхним 2 и нижним 3 отверстиями. На стенке стакана 1 установлен на оси 4 клапан 5, закрывающий верхнее отверстие 2. Ось 4

смещена относительно продольной оси стакана 1 в сторону верхнего отверстия 2. Клапан 5 снабжен противовесом 6.

На боковой наружной поверхности стакана 1 в его нижней части установлен тормозящий элемент, выполненный в виде полого цилиндра 7, охватывающего стакан 1 и герметично соединенного с ним. Механизм перемещения стакана 1 содержит реверсивный электродвигатель 8, редуктор 9, на вал которого насажен барабан 10 с намотанным на него тросиком 11, конец которого соединен с противовесом 6 клапана 5. Дополнительный рычаг 12 установлен на оси 13 и имеет на одном конце ролик 14 для скольжения по нему тросика 11, а на другом - на оси 15 подхватывающий рычаг 16 управления сливом пробы для стакана в его верхнем положении, контактирующий при этом с опорой 17.

Тросик 11 снабжен упором 18, воздействующим на рычаг 12, На оси 13 рычага 12 установлена пружина 19, поворачивающая рычаг 12 в горизонтальное положение.

Устройство смонтировано на столе 20. Кулачок 21 и контактирующий с ним конечный выключатель 22 обеспечивают работу счетчика импульсов в блоке управления (не показан), который задает глубину погружения стакана и длительность цикла взятия пробы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении двигатель обесточен, рычаг 12 находится в вертикальном положении.

При включении электродвигателя 8 тросик 11 начинает разматываться с барабана 10. Рычаг 12 освобождается от действия упора 18, и пружина 19 поворачивает рычаг 12 в горизонтальное положение. Стакан 1 опускается. Тросик 11 натянут весом стакана 1. Клапан 5 закрывает отверстие 2. Опустивщись на воду, стакан 1 задерживает свое движение, так как тормозящий элемент - полый цилиндр 7 - увеличивает сопротивление воды стакану 1 .

Тросик 11, продолжая разматываться с прежней скоростью, ослабевает, противовес 6 поворачивает клапан 5 на оси 4, верхнее отверстие 2 открыS1вается. Через нижнее отверстие 3 в стакан 1 начинает поступать жидкость Стакан 1 тонет, но с меньшей скоростью, чем разматывается тросик 11. Скорость погружения стакана 1 соизме рима со скоростью поступления жидкос ти в него, поэтому, опускаясь, стакан 1 забирает порции воды со всех слоев по глубине. После погружения стакана 1 на за данную глубину электродвигатель 8 начинает вращать барабан 10 в обрат ном направлении и сматьшать тросик При этом тросик 11 натягивается под тяжестью стакана 1 и поворачивает клапан 5, закрывая верхнее отверстие 2. Тросик 11 поднимает стакан 1 из воды, небольшое количество жидкости вытекает из стакана и в его верхней части образуется вакуум, за счет которого взятая проба удерживается в стакане 1. Упор 18 на тросике 11 упирается в рычаг 12 и поворачивает его в вер тикальное положение. Стакан 1 отводится в сторону для слива пробы. Подхватывающий рычаг 16 прижимается одним концом к опоре 17, а вто рым - обхватьшает стакан 1. Оказьша давление на опору 17, рычаг 16 пово рачивается на оси 15 и приподнимает стакан 1. Тросик 11 ослабевает, про тивовес 6 открывает клапан 5j обеспечивая доступ воздуха в верхнюю часть стакана 1. ( После уравновешивания давления воздуха сверху и снизу на жидкость 1 в стакане 1, проба под действием собственного веса сливается в приемную емкость. Через заданное блоком управления время цикл взятия пробы повторяется. Технико-экономические преимущества устройства состоят в следующем. Устройство обеспечивает высокую представительность пробы за счет того, что тормозящий элемент замедляет продвижение стакана..в жидкости, в результате чего позволяет соизмерить скорость погружения стакана на заданную глубину со скоростью поступления жидкости в стакан. Кроме того, устройство позволяет автоматически, без дополнительных механизмов, открывать клапан в верхнкх слоях жидкости, держать его открытьм в течение всего времени взятия пробы и закрывать точно на заданной глубине. За счет этого исключается влияние на представительность пробы рассогласования во времени работы механизмов перемещения стакана и открывания-закрывания клапана, как в известном устройстве. Устройство улавливает за одно опускание стакана различные по удельному весу загрязнения, распределенные по всему столбу жидкости: как легкие, находящиеся в верхних слоях жидкости (масла), так и тяжелые, находящиеся в нижних слоях жидкости (осадки) 5 что позволяет получить .полную информацию о качестве исследуемой жидкости, например сточных вод.

фиг. 1

Фш.2.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ, содержащее стакан с верхним отверстием, снабженным клапаном, и с нижним отверстием, рычаг управления сливом пробы, тормозящий элемент, механизм перемещеH iH стакана и тросик, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона использования устройства и повьшения представительности пробы, тормозящий элемент вьтолнен в виде полого цилиндра, герметично установленного снаружи нижней части стакана, клапан снабжен осью и противовесом, ось жестко закреплена на стакане и смещена относительно его продольной оси, противовес соединен с механизмом перемещения стакана, а рычаг управления сливом пробы снабжен дополнительным рычагом, взаимодействующим с механизмом перемещения стакана. 2.Устройство по п. 1, о т л ri чающееся тем, что, с целью айтоматизации процесса, механизм пе§ ремещения стакана выполнен в виде электродвигателя, соединенного с ба(Л рабаном, на который намотан тросик, и снабженного кулачком и контактирующим с ним выключателем. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительный рычаг снабжен упором и пружиной.