Батометр Советский патент 1992 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к устройствам для взятия проб морской воды с больших глубин при гидравлических исследованиях и можетбыть использовано в практике разработки океанологической техники.

Известно устройство для отбора проб воды, содержащее цилиндрический держатель с закрепленными на нем сосудами, каждый из которых снабжен коническими крышками, установленными у его открытых концов и удерживаемых от закрывании шнуром (см. патент США № 3489012, кл.73-425 4.1970).

Недостаток этого устройства заключается в гом, что при закрывании крышки не могут герметично закрыть осуд. так как они поворачиваются произвольно без каких либо направляющих и могут закрыть отверстие с перекосо: 1.

Известны приборы и устройства для отбора проб воды с различных глубин: батометр морской ВМ-48, морской батометр ААНИИ системы Ю.К.Алексеева, батометр ГМ-42, батометр-батитермограф ГМ-7-111 (см например, Коровин В.П., Чверткин Е.И. Морская гидрометрия. Ленинград: Гидро- метроиздат, 1988, с.48-52).

Недостатком данных батометров является необходимость сложных лабораторных исследований по содержанию растворенных в .воде газов. Кроме того} конструкция батометров недостаточно герметична и не позволяет учесть и фиксировать наличие и количество растворенных в воде газов.

сл о

Известно устройство для отбора проб жидкости, заборные цилиндры которого расположены по вертикали и снабжены переключающими механизмами, каждое из которых выполнено в виде корпуса с коак- смально расположенными сквозными отверстиями и шаровым затвором (см, авт. св. СССР № 894120, G 01 N 1/10).

Недостатком данного устройства является сложность конструктивного выполнения по герметизации заборных цилиндров, так как необходимо обеспечивать поворот штанги вокруг вертикальной оси устройства.

Извстен прибор для взятия проб воды, содержащий цилиндрический корпус, по- доижные крышки, прижимаемые к корпусу упругими элементами, запорно-спусковое устройство, включающее установленный в направляющих стержень и углы фиксации крышек (см. (см.а.с. СССР № 117514, G 01 N 1/10, 1958).

Недостатком устройства является недостаточная герметизация отобранной пробы воды в пробозаборнои емкости.

Известен батометр (см агт.св. СССР № 1518701, кл. G01 N 1/10- прототип). Его применение позволяет повысить достоверность отбираемой пробы за счет компенсации термобатического расширения жидкости при подъеме устройства на поверхность и расширить функциональные возможности за счет возможности измерения (расчета) глубины отбора пробы.

К недостаткам данного устройства следует отнести следующее.

Для запопненмя емкости пробой воды корпус устройства необходимо опрокидывать на 180°,что не исключает при динамическом режиме его работы поломки устройства;

ЗаОор пробы и ее добавка на поверхность при прочих разных условиях зависят от надежности работы обратного клапана: В устройстве не реализуется плавный регулируемый сброс давления в емкости с пробой воды, что не позволяет фиксировать начало десорбции и определять содержание растворенных газов в воде.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение информационных возможностей устройства за счет обеспечения косвенного определения содержания растворенных в воде газов экспрессным методом.

Цель достигается тем, что торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихся поршней с глухими осевыми отверстиями, а пробозаборнал емкость снабжена направляющим стержнем, установленным

по ее оси, концы которого размещены в глухих отверстиях поршней, при этом устройство снабжено цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на ее боковой поверхности, и прозрачным колпачком.

На чертеже показан общий вид батометра, продольный разрез.

Устройство содержит полный латунный

цилиндр 1 (пробозаборную емкость), систему крышек-поршней 2. замок-крючок 3, срабатывающий от посыльного груза А, пружину 5, тяги 6, приводящие самоцентрирующиеся крышки-поршни в положение

герметизации пробозаборную емкость 1 с пробой морской воды. Внутри емкости 1,по ее оси размещен направляющий стержень 7, концы которого помещены с центрирующие глухие отверстие 8 крышек-поршней 2.

Емкость 1 снабжена (на ее боковой поверхности) цилиндром 9 с поршнем 10, перемещающимся штоком 11 путем вращения штока по резьбе штурвалом 12, и стеклянным колпачком 13 для фиксации начала десорбции растворенных в воде газов. Цилиндр 1 имеет по образующей продольное окно (на рис. не показано) из прозрачного материала.

Батометр крепится к гидрологическому

тросу 14 посредством кронштейна 15 с помощью зажимного устройства (на фиг. не показано).

Спусковой механизм включает кронштейн 16, рычаг 17, тросик 18, плоскую пружину 19.

Все части батометра, за исключением пружин и прокладок, изготавливаются из латуни. Изготавливать батометры можно целиком из материалов, не подвергающихся коррозии, или защищая антикоррозийными покрытиями их внутреннюю (рабочую) поверхность.

Перед подвешиванием к тросу 14 батометр приводят в рабочее положение: открывают его пробозаборную емкость 1, приводя крышки-поршни 2 в крайнее положение (показанное на чертеже), фиксируя его замком- крючком 3 и плоской пружиной 19.

Батометр работает следующим обра0 зом.

Батометр опускают в воду с открытыми крышками-поршнями 2, при этом посыльной груз 4 фиксируется на поверхности моря. При достижении определенной глубины

5 батометра его спуск под собственным весом приостанавливают и по гидрологическому тросу 14 опускают посыльной груз 4. Последний ударяет по рычагу 17 спускового механизма, при этом натягивается тросик

18, который отжимает замок-крючок 3 и плоскую пружину 19, высвобождает пружину 5. Она, разжимаясь, приводит тяги б в движение: прилегающие к пружине 5 концы тяг 6 движутся по направлению от поверхности емкости 1, а концы тяг 6, закрепленные шар- нирно на крышках-поршнях 2, движутся по направлению к открытым торцам емкости 1. Крышки-поршни 2 под воздействием пружины 5, перемещаясь навстречу друг другу по направляющему стержню 7 в провоза- борной емкости 1, герметично закрывают ее. Это обуславливает повышение надежности устройства, а именно: крышки-поршни входят в емкость 1 плотнопритерто, подпружинено, без перекоса и смещения относительно оси емкости 1 с отбором представительной пробы воды с заданной глубины моря.

Затем батометр извлекают на поверхность воды. Посредством штурвала 12 и вра- щения по резьбе штока 11 перемещают поршень Ш в цилиндре 9, плавно уменьшая этим давление в емкости 1, наполненной морской водой. При определенном давлении начинается десорбция растворенных в воде газов. Начало десорбции фиксируют визуально в стеклянном колпачке 13с предварительным визуальным контролем (от- слежкой) процесса в емкости 1 через продольное окно на ее боковой поверхно- сти.

Цилиндр 9 проградуирован. Фиксируемое начало десорбции (появление пузырьков газов в цилиндре 9} соответствует определенному значению давления в емко- сти 1, а это в свою очередь - конкретному численному значению глубины начала десорбции, о котором судят по метке (напротив поршня 10) на поверхности цилиндра 9. При этом необходимую величину хода hnop- шня определяют по формуле

,127KVuaH/(D2.Ah), см

где К - коэффициент пропорциональности; Уц- обьем цилиндра, см3; Н - глубина забора пробы воды, м; D - диаметр поршня, см; а - коэффициент сжимаемости воды, 1/м-водн.ст.; Ah - перемещение крышек - поршней в цилиндре 1 при его герметиза- ции, см.

Содержание растворенного в морской воде газа определяют по формуле

«i оь (1 - и п

MJ/M

.. Н ч HO AT , VPTT) JНе

(2)

5 10 15 202530

35 40

45 50

55

где а - растворимость данного газа на глубине Н0 при температуре П морской воды, град. К; Оо - растворимость данного газа при нормальных условиях, определяемая по таблице; С - молярная теплоемкость газа, Дж/(моль.К); g - ускорение силы тяжести, м/сек2; ,31-103 Дж/(моль.К) - универсальная газовая постоянная; V - удельный объем данного газа при нормальных условиях, м /кг; р - плотность морской воды. кг/м3; Но - глубина начала десорбции, м; AT - градиент температуры, К/м.

Преимуществом предложенного Батометра является: простая кинематика механизма (узла) герметизации пробозаборной емкости с надежным самоцентрированием крышек-поршней; плавная регулировка сбросом (уменьшением) давления в емкости с пробой воды; возможность получения численных значений Н0 - глубины начала десорбции (определяется по градуированной шкале на поверхности цилиндра 9) и обеспечение косвенного определения содержания растворенных в воде газов экспертным методом по формуле (2).

По заданным значениям Н0 и at (например, для конкретного газа: метан, сероводород, углекислый газ, кислород, азот) из выражения (2) можно вычислить глубину забора пробы морской воды, т.е. решить обратную задачу. Этим данный способ отличается, например, от метода непосредственного определения глубины забора по длине троса.

Формула изобретения

Батометр, содержащий пробозаборную цилиндрическую емкость с торцевыми крышками, запорно-спусковой механизм и посыльный груз, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности и расширения информационных возможностей батометра путем обеспечения косвенного определения содержания растворенных в воде газов экспрессным методом,торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихся поршней с глухими осевыми отверстиями, а пробозаборная емкость снабжена направляющим стержнем, установленным по ее оси, концы которого размещены в глухих отверстиях поршней, при этом батометр снабжен цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на его боковой поверхности, и прозрачным колпачком.

77

Изобретение относится к технике пробоотборника и может быть использовано для взятия проб морской воды с больших глубин в океанологических исследованиях. Сущность изобретения заключается в организации надежного герметичного отсечения пробы морской воды на заданной глубине посредством применения самоцентрирующихся крышек-поршней. Строгая соосность достигается благодаря снабжению устройства направляющим стержнем, установленным по оси пробоза- борной емкости. Устройство кроме того, позволяет произвести косвенное определение содержания растворенных е воде газов, что достигается с помощью вспомогательного цилиндра с поршнем, установленного на боковой поверхности пробозаборной емкости. При плавном сбросе давления в емкости посредством выдвижения поршня визуально через стеклянный колпачок фиксируется момент начала газовыделения, соответствующий определенным давлению и глубине десорбции, 1 ил. с/ с