Устройство для отбора проб придонного слоя воды Советский патент 1985 года по МПК G01N1/10 

i115 Изоёретение относится к устройствам для отбора проб, в частности к устройствам для отбора проб придонного слоя воды. Донные отложения выполняют роль аккумуляторов различного рода примесей, поступающих в водные объекты и являются интегральным показателем степени загрязненности последних. Влияние донных отложений обычно оценивают по измененгоо физических, химических и биологических характеристик придонного слоя воды. Для это го необходимо отбирать представитель ные пробы придонной воды, при этом должен обеспечиваться многократньй отбор и измерение соответствующих параметров качества в фиксированном изолируемом объеме придонной воды с заданной толщиной слоя над определен ной площадью донных отложений. Известно устройство для отбора проб придонного слоя воды, которое содержит систему подачи сжатого воздуха, изолирукэдую емкость, сборник пробы и соединякмцую их трубку,- часть которой расположена в изолирующей ем кости и снабжена укрепленными на раз ных уровнях гор.изонтальньми патрубками, внутри изолируияцей емкости установлен эластичный баллон, соединенньй с системой подачи сжатого воздуха. При работе изолирующую ем- ijocTb опускают на дно водоема и в эластичный баллон подают сжатьй воздух. При увеличении объема баллона создается избыточное давление, за счет чего вытесняется вода изолирующей емкости в сборник проб. После отбора проб подачу сжатого .воздуха прекращают, оставляя баллон в наполненном состоянии, а через определенное время цикл отборд повторяют 1 Это устройство работает только при плотной посадке изолирующей емкости на дно водоема, при которой исключается поступление воды из окр жающей среды путем фильтрации через дно. Плотную посадку изолирующей емкости на дно осуществить не всегд возможно, при этом требуется значительное увеличение веса изолирукяцей емкости для плотной установки ее на дно, а это влечет за собой громоздкость конструкции, что усложняет эксплуатации. Кроме того,при необходимости многократного отбора проб из первоачально изолируемого слоя требуется значительный объем эластичных баллонов, заполняемых сжатым воздухом, при этом для предотвращения всплывания изолирующей емкости вследствие возникновения дополнительной плавучести необходимо пригружать емкость дополнительными грузами. Существенным недостатком устройства является также необходимость перестановки его при быстром уменьшении содержания растворенного в воде кислорода ниже допустимых пределов, когда резко убывает биохимическая активность микроорганизмов и соответственно изменяются окислительно-восстановительные условия на границе раздела вода-донные отложения, вследствии чего снижается представительность проб. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для отбора проб придонного слоя воды, включающее изолирующую ёмкость, сборник пробы, соединительную трубку с водозаборной частью, установленной с возможностью вертиткального перемещения и снабженной опорной пятой, насос, расположенный между соединительной трубкой и сборником пробы, эластичную диафрагму. В данном устройстве забор воды из изолирующей емкости осуществляется за счет откачки воды из изолирующей емкости при работе водяного насоса, при этом уменьшение воды в емкости компенсируется прогибом эластичной диафрагмы внутрь, что позволяет предотвратить поступление воды извне с , чем в емкости физическими, химическими и биологическими показателями. Устройство работоспособно при посадке емкости на лвобые грунты, в том числе фильтрующие 23. Однако в известном устройстве невозможно отсечение действительно придонного слоя воды, так как при опускании изолирующей емкости, в верхней части которой закреплена эластичная диафрагма, в изолирующую емкость будут неизбежно вовлекаться вышележащие над донными отложениями слои воды с иньв4И, чем придонная вода свойствами, при этом в значительной мере- нарушается представи-.тельность отбираемых проб придонной воды. Кроме того, в процессе установки изолирующей емкости непосред3115ственно на дно исследуемого водного объкта создается избыточное давление вытесняемой емкостью воды на поверхность донных отложений, вследствие чего может происходить их взмучивание с переходом определенной части во взвешенное состояние, что также может существенно искажать результаты анализа, особенно первоначальных (фоновых) проб воды. Поэтому первоначальный отбор проб следует производить через определенньй промежуток времени после осаждения взмученных частиц, но и в этом случае нарушается структура верхнего слоя донных отложений. При этом изменяется интен сивность протекания процессов на границе вода-донные отложения. Недостатком устройства является возможность транспортирования скапливающихся под диафрагмой пузырьков воздуха, что искажает результаты определений, например, химического анализа растворенных в придонной вод газов, в частности растворенного в воде кислорода. Целью изобретения является повышение представительности пробы путем отсечения придонной воды. Указанная цель достигается тем,. что в устройстве, вктвочающем изолирующую емкость, сборник пробы, соеди нительную трубку с водозаборной частью, установленной с возможностью вертикального перемещения и снабженно опорной пятой, насос, расположенный между соединительной трубкой и сборником пробы, эластичную диафрагму, изолирукицая емкость выполнена в виде открытого сверху и снизу короба, снабженного в. верхней части направлякяцими с установленной на них с воз можностью вертикального перемещения крышкой, при этом направляющие в верхней части снабжены ограничителям хода крьпики, эластичная диафрагма периферийно прикреплена к нижней час ти крышки с образованием полости, крышка снабжена соединительной трубкой с обратным кл.апаном для сообщени полости с водной средой. Целесообразно верхнюю часть изоли рующей емкости выполнить, например, в виде усеченного конуса, а эластичную диафрагму снабдить закрепленным по ее центру диском, снабженным слив ной пробкой, верхнюю часть соединительной трубки изогнуть в сторону крьшки. Выполнение изолирующей емкости в виде открытого сверху и снизу короба позволяет при опускании ее на дно исследуемого водного объекта отсечь .именно придонный слой воды, так как вышележащие слои воды свободно проходят через изолирующую емкость, что повьшает представительность отбираемой пробы. В верхней части изолирукщей емкости жестко прикреплены направлякнцие, на которых установлена с возможностью вертикального перемещения- крышка, что позволяет после установки изолирующей емкости на дно опустить крышку по направляющим на изолирующую ем кость и тем самым отсечь придонный слой воды, что повышает представительность пробы, отбираемой из изолирующей емкости. К низу крьпаки периферийно прикреплена эластичная диафрагма, позволяющая использовать ее как прокладку между крьркой и верхней частью изолирующей емкости для создания герметичного уплотнения, прекращая доступ окружакяцей воды в изолирующую емкость и повьш1ая тем самьм представительность отбираемой пробы. Эластичная диафрагма образует с крьшгкой полость, а крышка снабжена соединительной трубкой с обратным клапаном для сообщения полости с водной средой, что позволяет выравнять давление внутри изолирующей емкости при отборе проб путем поступления в полость воды через соединительную трубку с обратным клапаном и создать дополнительное герметичное уплотнение между крьпцкой и изолирующей емкостью для повышения представительности отбираемой пробы. По центру эластичной диафрагмы закреплен диск и верхняя часть изолирующей емкости вьтолнена в виде усеченного конуса, что обеспечивает направленное к краям расширение эластичной диафрагмы, создавая более i aдeжнyю герметизацию изолирукицей емкости и повьш1ая тем самым представительность отбираемой пробы. Соединительная трубка изогнута в сторону крьш1ки, препятствует попаданию в нее мусора с поверхностного слоя воды, обратный клапан преохраняется от загрязнения и обеспечивает прохождение воды в полость, то обеспечивает направленное к раям расширение эластичной диафрагS1154

мы, создавая более надежную герметизацию изолирующей емкости и повьпиая представительность пробы.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство для отбора проб придонного- слоя воды включает изолирующую емкость 1, сборник 2 пробы, соединительную трубку 3 с водозаборной частью 4, которая установлена с возможностью перемещения и снабжена опорной пятой .5, насос 6, эластичную диафрагму 7. К верхней части изолирующей емкости1 жестко прикреплены направляющие 8, на которых установлена с возможностью вертикального перемещения- крышка 9, причем направляющие 8 в верхней части имеют ограничители 10 хода. К низу крьшки 9 периферийно прикреплена эластичная диафрагма , образующая с крышкой 9 полость 11. Крышка 9 снабжена патрубком 12 с обратным клапаном 13 для .сообщения полости 11 с водной средой По центру эластичной диафрагмы 7 закреплен диск 14, снабженный сливной пробкой 15. Изолирующая емкость 1 снабжена распыпителем 16 воздуха, .который соединен с воздушной трубкой 17, Крышка 9 посредством троса 18 соединена с поплавком 19.

Устройство работает следующим образом.

Изолирующую емкость 1 посредством троса 18, прикрепленного к крышке 9, опускают на дно водоема. При этом крышка 9 находится в верхней части направляющих 8, вследствие чего все вышележащие слои воды свободно проходят через изолирующую емкость 1. Когда изолирующая емкость 1 достигае дна водоема, трос 18 ослабляют и крьппка 9 по направляющим 8 опускаетс на верхнюю часть изолирующей емкости и отсекает придонный слой воды от окружающей водной среды. Крьпнка 9 герметично закрывает изолирующую емкость 1 при помощи периферийно прикрепленной к низу крышки эластичн диафрагмы 7. Насосом 6 посредством

соединительной трубки 3 и водозаборной части 4 начинают отбор пробы, которая поступает в сборник 2 пробы. При этом в изолирующей емкости 1 создается разрежение и в полость 11 посредством соединительной трубки 12 и обратного клапана 13 начинает поступать вода, что создает более надежную герметизацию изолирующей емкости, так как диск 14, закрепленн по центру эластичной диафрагмы 7, обеспечивает направленное к ее краям расширение.

При необходимости аэрирования объема воды внутрь изолирующей емкости 1 посредством воздушной трубки 17 и распылителя воздуха 16 подают сжатый воздух. Когда объем придонной воды, заключенной в изолирующей емкости 1, полностью отобран, устройство посредством троса 18 поднимают на поверхность. Из диска 14 вьщимают сливную пробку 15 и удаляют из полос 11 всю воду. Устройство готово к следующему циклу работы.

Конструкция устройства обеспечивает таким образом возможность дли-iтельного многократного отбора проб из отсекаемой придонной воды, при этом повьшается представительность отбираемых проб и достоверность получаемых результатов.

Устройство по сравнению с известным более надежно в эксплуатации и обеспечивает повъпиение производительности труда.

.Устройство для отбора проб придонного слоя воды предназначено для использования на водных объектах при оценке взаимодействия донных отложений с придонными слоями воды и процессов самоочищения водоемов, где роль донных отложений весьма значительна и может быть использовано организациями и ведомствами, занимающимися контролем качества воды водных объектов и их экплуатацией. Экономический эффект от использовани одного устройства составит 2175 руб.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПРВДОННОГО СЛОЯ ВОДЫ, BKJB04araщее изолирующую емкость, сборник пробы, соединительную трубку с водозаборной частью, установленной с возможностью вертикального перемещения и снабженной опорной пятой, насос, расположенный между соединительной трубкой и сборником пробы, эластичную диафрагму, отличающееся тем, что, с целью повьнпения представительности пробы путем отсечения придонной воды, изолирующая емкость выполнена в виде открытого сверху и снизу короба, снабженного в верхней части направляющими с установленной на них с возможностью вертикального перемещения крьппкой, при этом направляющие в верхней части снабжены ограничителями хода крышки, эластичная диафрагма периферийно прикреплена к нижней части крышки с образованием полости, крыппса снабжена соединительной трубкой с обратным клапаном для сообщения полости с водной средой. 2.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что верхняя часть изолирующей емкости выполнена, например, в виде усеченного конуса. 3.Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что эластичная диафрагма снабжена закрепленным по ее центру диском, снабженным сливной пробкой. 4.Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что верхняя часть соединительной трубки изогнута СП в сторону крьшки. О1 00