Устройство для взятия проб атмосферной влаги Советский патент 1991 года по МПК G01N1/22 

Изобретение предназначено для отбора проб атмосферной влаги в приземном слое воздуха и может быть использовано в экологических исследованиях для оценки формирования потоков химических веществ в процессе испарения и транспирации влаги конкретным почвенным и растительным покровом.

Цель изобретения - повышение представительности проб атмосферной влаги за счет возможности взятия проб в условиях различной растительности на разных уровнях и повышение удобства отбора представительных проб непосредственно в полевых условиях.

На чертеже показано устройство, продольный разрез.

Устройство для взятия проб атмосферной влаги представляет собой легкий (до 10 кг весом) переносной контейнер, заключенный в дюралевый кожух 1, внутри которого в пенопластовой теплоизоляции 2 установлена емкость 3 с водой 4, снабженная переливным резервным отсеком 5 и сливными трубками 6 с краниками 7, кронштейном 8 для укладки, теплообменником 9 для хладагента, пробкой 10 и крышками 11 и 12. ВнутО О О

ю

CJ 00

ри емкости 3 в наклонном положении помещена конденсационная камера 13 с рифленой в продольном направлении внутренней поверхностью, имеющая входное отверстие в виде патрубка 14с уплотнением, выходное отверстие 15 для сконденсированной воды, поступающей в пробосборный сосуд 16, крепящийся в подпружиненной кассете 17, и выходное отверстие 18, сообщенное воз духоводной трубкой с камерой 19 всасыва ющего вентилятора 20, подключенною к блоку 21 батарейного питания и управляемого переключателем 22.

В местах сопряжения входного 14 и выходного 18 патрубков с конденсационной камерой 13 выполнены фигурные лотки для предотвращения попадания стекающих капель влаги в транзитный воздушный поток и уменьшения их потерь на испарение. В нижней части корпуса в подпружиненной обойме 23 помещаются свободные и наполненные сосуды для проб В торцовой части кожуха с использованием пенопластовой теплоизоляции выполнены полости 24 и 25 с утепленными дверками 26 и 27 для хранения соответственно использованных и подготовленных к использованию хладагентов 9.

В центральной полости 28 кожуха 1 на специальных кронштейнах в транспортном положении крепятся трубки разборного пробозаборника 29 с соплами 30 разной конфигурации для взятия атмосферной влаги в условиях различной растительности Полость 28 перекрывается сверху сьемной крышкой 31. На верхней плате кожуха 1 установлен круглый уровень 32 для горизон- тирования установки в рабочем положении В нижней части кожуха 1 шарнирно закреплены откидные ножки 33 для устойчивой установки устройства на мягком и неровном грунте

Позициями А и Б на чертеже показаны соответственно два крайних положения (нижнее и верхнее) сопла 30 пробозаборника 29. В транспортном положении входное отверстие 14 и полость вентилятора 20 закрываются крышками (не показаны)

Устройство работает следующим образом.

Подготовка устройства к работе заключается в проверке до выхода в поле исправности электропитания 21 и вентилятора 20, закладке в полости 24 и 25 предварительно охлажденных до -15, -18°С в камере морозильника хладагентов, подготовке и установке сосудов 16 с пробками в обойму 23 и . взятия трехлитровой канистры с водой (в случае работы в безводной местности) для заливки в емкость 3

При прибытии на месю работы откидываются ножки 33 и кожух 1 устанавливается строго по уровню 32 путем вдавливания соответствующей ножки 33 в землю. Причем

входное отверстие 14 конденсационной камеры 13 устанавливается по направлению поотив ветра. Из полости 28 извлекаются трубки пробозаборника 29 и необходимое сопло 30 и после сочленения плотно соеди0 няются с патрубком 14 Причем сопло пробозаборника 29 путем поворота в центральном шарнире устанавливается на нужной высоте непосредственно в изучаемом растительном покрове. Снимается

5 крышка вентилятора 20 и подается на него напряжение посредством переключателя 22 для продувки и приведения химического состава воздуха внутри камеры 13 в соответствие с окружающими условиями

0После этого снимаются крышки 12 и 11.

отвинчивается пробка 10 емкости 3 и в ее полость через горловина заливается вода на канистры до уровня метки Проверяется горизонтальность установки по уровню 32. За5 тем под сопло сливного отверстия 15 в подпружиненную кассету устанавливается без крышки свободный сосуд 16 для пробы и закрывается дверкой со смотровым глазком. Из полости 25 достаются хладагенты 9

0 и укладываются через горловину на кронштейнах 8 внутри емкости 3 После этого пробка 10 и крышки 11 и 12 закрываются.

По мере охлаждения воды 4 теплообменником 9 для хладагента в емкости 3, что

5 контролируется с помощью спиртового термометра, вмонтированного в стенку емко- ьти 3 со стороны подхода к сосудам 16 (не показано), возрастает интенсивность конденсации водяных паров на внутренних ри0 фленых стенках камеры 13, в результате чего сконденсированная алага стекает по наклонным стенкам камеры и через отверстие 15 сливается в пробосборчый сосуд 16. Повышению интенсивности конденсации вла5 ги на внутренних стенках камеры 13 также способствуют их увеличеная за счет продольного рифления поверхность и перепад давления в камере, обусловленный различием скоростей движения воздуха в патрубке

0 14 и полости камеры.

Контроль за наполнением сосудов 16 осуществпяется визуально через смотровой глазок (прозрачную дверцу) кассеты 17 про- босборного сосуда 16 (смотровой глазок не

5 показан).

После наполнения сосуда взятой на ана лиз пробой атмосферной влаги (20 мл), сосуд извлекается из кассеты, герметично закрывается и устанавливается в обойму 23. При необходимости дальнейшей работы в данной точке (например, для взятия пробы на другом уровне) сопло 30 пробозаборника 29 при отключенном вентиляторе 20 путем поворота а центральном шарнире поднимается но нужный уровень. В кассету устанавливается очередной сосуд для пробы и подается напряжение на вентилятор. Процесс взятия пробы повторяется. Сведения о взятых пробах заносятся в специальный журнал. В случае повышения температуры воды в емкости 3 выше 4°С, проводится замена хладагентов 9 на свежие. Переход с одной точки наблюдения на другую осуществляется при снятом пробозаборнике и закрытых крышками входном и выходном отверстиях и отключенном вентиляторе. Резервный отсек 5 с краником 7 служат для приема и слива лишней воды из емкости 3 в случае переполнения при загрузке хладагентом 9. Трубка 6 с краником 7 служат для опорожнения емкости 3 от воды после прекращения наблюдений.

Профилактика установки состоит в проведении периодической по мере загрязнения промывки контактирующих с всасываемым воздухом внутренних поверхностей пробозаборника и конденсационной камеры дистиллированной водой с применением большой спрынцовки.

Устройство рассчитано на 8 ч автономной работы и взятие 10-30 проб атмосферной влаги, исходя из резерва батарейного электропитания (5 батареек Марс) и холодильной способности 8 бытовых хладагентов. Химический анализ взятых проб осуществляется в лабораторных условиях с использованием имеющихся современных аналитических средств. Количественные характеристики поступления химических ве ществ в атмосферу с продуктами испарения и транспирации определяются с учетом интенсивности последних.

Применение устройства позволяет осуществлять режимные наблюдения на сети агрометеорологических станций за поступлением в атмосферу химических веществ с сельскохозяйственных угодий в процессе испарения и транспирации влаги с почвы и растительного покрова с учетом видового состава, фазы развития растений, характера почвогрунтов, применяемой системы удобрений и других химических средств и

гидрометеорологических условий. Данная информация необходима для оценки одного

из важнейших звеньев кругооборота биологически активных веществ в условиях суши

в связи с резким, непредсказуемым изменением общей экологической обстановки. В этом заключается большое научное и практическое значение предлагаемой недорогой технологии контроля состояния приземного

слоя воздуха. Экономическая эффективность применения предлагаемого устройства может быть приблизительно оценена по разнице в стоимости затрат на получение аналогичных данных с помощью известных

стационарных и мобильных технических средств, значительно отличающихся по принципу работы и функциональным возможностям.

20

Формула изобретения

Устройство для взятия проб атмосферной влаги, содержащее емкость в теплоизоляции, конденсационную камеру, выполненную

с рифленой в продольном направлении внутренней поверхностью, снабженную входным отверстием в виде патрубка для ввода воздуха и выходным отверстием для сконденсированной влаги, теплообменник для хладагента.

пробосборный сосуд и пробозаборник, о т л ичающееся тем. что, с целью повышения представительности проб атмосферной влаги за счет возможности взятия проб в условиях различной растительности нэ разных

уровнях и повышения удобства отбора проб непосредственно в полевых условиях, пробозаборник выполнен разборным с соплами различной конфигурации , установленными с возможностью перемещения на различных уровнях, и соединен с входным отверстием конденсационной камеры, последняя установлена наклонно в емкости и имеет дополнительное выходное отверстие в виде патрубка, сообщенное с камерой всасывающего вентилятора, подключенного к батарейному блоку питания, а выходное отверстие для сконденсированной влаги сообщено с пробосборным сосудом, при этом пробосборный сосуд снабжен подпружиненной кассетой и установлен в ней, теплообменник для хладагента размещен внутри емкости.

31

22

Изобретение предназначено для отбора проб атмосферной влаги в приземном слое воздуха и может быть использовано в экологических исследованиях для оценки формирования потоков химических веществ в процессе испарения и транспирации влаги конкретным почвенным и растительным покровом. Цель изобретения - повышение представительности проб атмосферной влаги и удобства отбора проб непосредственно в полевых условиях. Устройство представляет собой переносной контейнер, в котором размещены емкость в термоизоляции с размещенной в ней конденсационной камерой, всасывающий вентилятор, обойма для хранения пробосборных сосудов, сменные хладагенты, пробозаборник и блок питания. Конденсационная камера имеет рифленую в продольном направлении внутреннюю поверхность, два патрубка (входной и выходной) и отверстие для сконденсированной влаги. Камера размещена наклонно внутри емкости, заполненной водой, охлаждаемой хладагентами, размещенными внутри емкости на кронштейне. Через входной патрубок конденсационная камера соединена с пробозаборником, который выполнен шарнирно сочленяющимся с соплами различной конфигурации, а через выходной патрубок - с камерой всасывающего вентилятора, подключенного к батарейному источнику питания. 1 ил.