Устройство для порционного отбора проб жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N1/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО ОТБОРА ПРОБ

ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к технике исследования химических и физических свойств веществ, конкретно к устройствам для отбора проб жидкости отдельными порциями (дозами), например воды из открытых водоемов и водостоков, или для отбора проб сточных вод из канализационных колодцев и предназначено для использования в системах контроля за качеством сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, и природных вод рек и водоемов.

Известно устройство для отбора проб жидкости, содержащее водосливный лоток, распределитель, сборные емкости с дозирующими устройствами и запорными клапанами 1.

Однако в данном устройстве не обеспечивается сохранение достоверности отобранной пробы жидкости (хотя отбор проб осуществляется в чистый сосуд однократно), гидромагистрали используются многократно без подготовки.

Наиболее близким к изобретению являет ся устройство для порционного отбора проб жидкости из водоемов, включающее контейнер с заборной трубкой, пробоотборные сосуды с сливными трубками, соединяющими сосуды с контейнером, и лок управления 2. Недостатком устройства является то, что после заполнения пробами всех сосудов устройство оказывается в нерабочем состоя5 НИИ, т. е. его необходимо вручную перезарядить и заменить пробоотборные сосуды на пустые и чистые.

Кроме того, гидромагистраль движения исследуемой жидкости способна накапли,Q вать на своих поверхностях вредные вещества, существенно снижающие достоверность отбираемых проб, что ставит под сомнение, в некоторых случаях, представительность пробы, так как даже чистая природная вода, пройдя такую гидромагистраль, будет на15 сыщена вредными веществами.

Цель изобретения - повышение представительности пробы и автоматизация процесса.

Указанная цель достигается тем, что, в

20 устройстве для порционного отбора проб жидкости из водоемов, включающем кон-, тейнер с заборной трубкой, пробовтборные сосуды с сливными трубками, соединяющими сосуды с контейнером, и блок управления, контейнер выполнен герметичным, снабжен сливными, патрубками, управляемым клапаном и вакуумным насосом, устройство снабжено аппаратом для подачи моющего раствора, промывочно-сливным баком с патрубком слива, соединенным с водоемом и снабженным управляемыми клапанами, каждый из пробоотборных сосудов установлен выше патрубка слива, снабжен воздушно-дренажной трубкой, входной конец котррой закреплен на контейнере выше уровня жидкости, и промывочной трубкой, соединенной с промывочно-сливным баком, при этом сливные трубки выполнены с коленообразным выступом, направленным вверх, и соединены с сливными патрубками контейнера.

Причем каждый пробоотборный сосуд снабжен пробкой для крепления трубок.

Кроме того, каждая промывочная трубка снабжена эластичным наконечником, установленным с возможностью перемеш,ения вдоль дна пробоотборного сосуда.

При этом сливные патрубки расположены на уровне дна контейнера.

Такое конструктивное выполнение обеспечивает подъем воды из безнапорных водостоков, заполнение порцией воды только заранее подготовленного порожнего пробоотборного сосуда с минимальным количеством управляемых клапанов, образование воздушных пробок в коленах сливных трубок, поскольку поступающая в контейнер жидкость закрывает вход в сливную трубку, запирая тем самым воздух в ней, в случае если пробоотборный сосуд заполнен жидкостью. При дальнейшем наполнении контейнера исследуемой жидкостью воздушная пробка несколько сжимаясь изолирует жидкости, находящиеся в контейнере и в заполненных сосудах, т. е. в сливных трубках наполненных сосудов образуется система: цилиндр с воздухом - водяной поршень. Поэтому новая проба жидкости отбирается только в пустой пробоотборный сосуд с свободными от жидкости сливной и воздушно-дренажной трубками.

Таким образом, воздушные пробки заменили управляемые клапаны, которые должны были быть установлены на входах исследуемой жидкости в пробоотборные сосуды. В условиях воздействия агрессивной жидкости химически инертные воздушные пробки работают более надежно, чем управляемь1е клапаны, имеющие металлические и химически не стойкие детали, разрушающиеся в условиях воздействия на них агрессивных сред, загрязняя продуктами такого взаимодействия отобранные пробы исследуемой жидкости.

Каждый пробоотборный сосуд снабжен съемной пробкой, что обеспечивает сравнительно простой слив пробы из пробоотборного сосуда и при необходимости замену этого сосуда на чистый.

Выполнение промывочной трубки с эластичным наконечником -исключает задержку твердых частиц на дне сосуда и обеспечивает вытеснение из сосуда пробы исследуемой жидкости моющим раствором, а затем вывод моющего раствора и опорожнение сосуда.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит выполненный герметичный контейнер 1, который заборной

трубкой 2 соединен с безнапорным водоемом, например лотком 3 сточной воды, соединенный с контейнером 1 вакуумный насос 4, присоединенные посредством сливных трубок 5 к контейнеру 1 пробоотборные сосуды 6, каждый из которых дополнитель но соединен с контейнером 1 воздушно-дренажной трубкой 7, а промывочной трубкой 8 соединен с герметичным промывочно-сливным баком 9. Контейнер 1 снабжен управляемым клапаном 10 для сообщения внутренней полости контейнера 1 с атмосферой воздуха.

Заборный конец заборной трубки 2 установлен в лотке 3 ниже минимального уровня воды в нем для того, чтобы при любых колебаниях уровня воды в последнем заборная трубка находилась в воде, исключая подсасывание воздуха через нее.

Патрубок 11 ввода воздушно-дренажной трубки 7 в контейнер 1 установлен на последнем выше максимального уровня

0 жидкости (МУ) в контейнере 1. Сливные трубки 5 выполнены с коленообразным выступом и установлены вертикально коленом вверх так, что нижние точки поперечных сечений этих трубок 5, взятых посредине колена, расположены выше точек поперечных сечений сливных патрубков 12 контейнера 1 (расстояние h).

Каждый пробоотборный сосуд 6 имеет установленную в нем с уплотнением съемную пробку 13, в которой закреплены сливная

0 трубка 5, воздушно-дренажная трубка 7 и промывочная трубка 8, снабженная эластичным наконечником, . расположенным на дне пробоотборного сосуда 6 с возможностью перемещения под воздействием напорной (реактивной) струи моющего раствора.

Каждая промывочная трубка 8 снабжена управляемым клапаном 14 установленным над промывочно-сливным баком 9 содержащим патрубок 15 ввода, который посредством управляемого клапана 16 соединен с

0 аппаратом 17 для подачи моющего раствора, и патрубок 18 слива, который через управляемый клапан 19 соединен с лотком 3 сточной воды. Привод вакуумного насоса 4, управляемые воздушные клапана 10, 14, 16 и 19 соединены электрически с блоком

5 20 управления, к которому подсоединено управление аппаратом 17 подачи моющего раствора. Каждый из пробоотборных сосудов 6 установлен так, что максимальный

уровень жидкости в нем расположен ниже дна контейнера 1, но каждый пробоотборный сосуд 6 установлен выше патрубка 18 слива промывочно-сливного бака 9. Сливные патрубки 12 ввода сливных трубок 5 установлены на контейнере 1 так, что нижняя точка их поперечного сечения расположена на нижнем уровне дна контейнера 1.

В качестве аппарата 17 подачи моющего раствора может быть использована емкость с моющим раствором и насос подачи моющего раствора в промывочно-сливной бак 9. Привод насоса подачи моющего раствора электрически подсоединен к блоку 20 управления.

В качестве моющего раствора используют подогретую водопроводную воду с добавкой растворителя, который выбирают, исходя из химического состава контролируемой жидкости.

Если устро.йство работает с агрессивной жидкостью, все детали, соприкасающиеся к контролируемой агрессивной жидкостью, изготавливают из стекла, химически стойких пластмасс и резин. Необходимое количество пробортборных сосудов в устройстве определяется количеством отбираемых проб в течение установленного периода времени, временем сохранения пробы и их сменностью, например, при ежечасном отборе пробы и сохранении ее в течение суток с момента отбора пробы требуется 24 пробоотборных сосуда. Емкость пробоотборного сосуда 6 определяется необходимостью и достаточностью количества контролируемой жидкости для соответствующего анализа. Так, при контроле больщинства природных и сточных вод достаточно для анализа 500- 600 мл.

Каждый из пробоотборных сосудов б имеет маркировку, например цифровую, по которой определяют время отбора пробы воды в соответствии с заданной программой блока 20 управления. Управляемый воздущный клапан 10 выполнен нормально-открытым, а все остальные управляющие клапаны 14, 16 и 19 выполнены нормально-закрытыми.

Устройство работает следующим образом.

Блоком 20 управления устанавливают режим работы устройства, т. е. частоту отбора проб в течение, например, суток при имеющемся количестве пробоотборных сосудов 6.

По команде блока 20 управления закрывают управляемый воздущный клапа,н 10 и включают вакуумный насос 4, который создает частичное понижение давления в контейнере 1, достаточное для подъема воды за счет атмосферного давления из лотка 3 по заборной трубе 2 в контейнер 1. Вода, поступающая в контейнер 1, заполняет его и через сливной патрубок 12 поступает в сливную трубку 5 и далее в пробоотборный сосуд 6, если он порожний. В наполненный

ранее контролируемой водой пробоотборный сосуд 6 новая порция пробы не поступит, так как в верхней части колена сливной трубки 5 образуется воздушная пробка, препятствующая вводу воды в пробоотборный

сосуд.

При заполнении пробоотборного сосуда б водой, вытесняемый ею воздух из последнего уходит по воздущно-дренажной трубке 7 в контейнер 1. Вода поступает в контейнер 1 до тех пор, пока уровень воды в нем не превысит уровень верхней точки поперечного сечения колена трубки 5, взятого посредине. Этот момент определяется по заранее заданной программе блоку 20 управления. При достижении такого уровня

5 пробоотборный сосуд б заполняется полностью предназначенной для контроля водой и в этот момент привод вакуумного насоса 4 отключается блоком 20 управления по команде которого открывается управляемый воздушный клапан 10, соединяя полости

0 контейнера 1 с атмосферой.

В контейнере 1 через открытый управляемый воздущный клапан 10 поступает воздух, давление уравнивается и вода, находящаяся в контейнере 1, по заборной труб. ке 2 уходит в лоток 3. При этом уходит вода и из примыкающей к сливному патрубку 12 части колена сливной трубки 5 до нижней точки поперечного сечения этого колена, т. е. остаются заполненными весь

0 пробоотборный сосуд б и закрепленная в съемной пробке 13 вертикальная часть с ивной трубки 5 и нижняя часть воздущно-дренажной трубки 7.

При необходимости слива пробы для анализа из пробоотборного сосуда б сна чала вынимают съемную пробку 13, с закрепленными в ней сливной 5, воздушно-дренажной 7 и промывочной 8 трубками, затем пробоотборный сосуд б опорожняют вновь устанавливают на прежнее место и закрепJJ ляют в нем съемную пробку 13 с трубками 5, 7 и 8. Если проба воды для анализа не сливалась, она хранится в пробоотборном сосуде б до его опорожнения в автоматическом режиме в соответствии с заранее установленной программой, задаваемой блоку

5 20 управления.

По команде блока 20 управления открывают нормально-закрытый управляемый клапан 14 того пробоотборного сосуда, который, согласно заданной блоку 20 управления программе, должен в рассматриваемый момент времени подготавливаться для отбора новой порции пробы воды. При этом нормально-открытый управляемый воздущный клапан 10 остается открытым. Затем открывается управляемый клапан 16 и по

5 команде от управляемого блока 20 из аппарата 17 для подачи моющего раствора подают моющий раствор в промывочно-сливной бак 9, откуда через открытый управляемый клапан 14 по промывочной трубке 8 поступает в рабочую часть пробоотборного сосуда 6. Поступающий моющий раствор вытесняет из пробоотборного сосуда 6 находящуюся там порцию воды, которая по сливной трубке 5 и частично по воздушнодренажной трубке 7 вытесняется в контейнер 1, из которого вода сливается по заборной трубке 2 в лоток 3. Так как наконечник промывочной трубки 8, введенный в про боотборный сосуд 6, выполнен из эластичного материала и уложен на дно пробоотборного сосуда 6 свободно, под действием реакции выходящей под напором, струи моющего раствора он перемещается по дну пробоотборного сосуда 6, что, способствует распределению моющегораствора по всему сосуду и равномерной его промывке.

Если при промывке пробоотборного сосуда 6 закрыть управляемый воздушный клапан 10 и включить вакуумный насос 4, контейнер 1 моющим раствором заполнится значительно полнее и лучше произойдет промывка. Для улучшения промывки контейнера 1 моющим раствором производят открытие и закрытие управляемого воздушного клапана 10 несколько раз.

Спустя установленное, но достаточное для тщательной промывки пробоотборного сосуда 6 время по команде управляемого блока 20 закрывают управляемый клапан 16, а открывают нормально-закрытый управляемый клапан 19, через который жидкость, т. е. моющий раствор, находящийся в промывочно-сливном баке 9 начинает сливаться в лоток 3 сточной воды. Так как пробоотборный сосуд 6 расположен выше сливного патрубка 18, образуется сифон, включающий лоток 3, присоединенную к патрубку 18 слива трубку с управляемым клапаном 19, промывочно-сливной бак 9, присоединенную к нему промывочную трубку 8 с управляемым клапаном 14, и пробоотборный сосуд 6. В этом сифоне конец промывочной трубки 8, находящейся в пробоотборном сосуде 6, расположен значительно выше выходящего в лоток 3 конца трубки, идущей от управляемого клапана 19.

Поэтому при открытии управляемого клапана 19, т. е. с началом вытеснения жидкости из сливного бака 9, начинает действовать указанный сифон и жидкость (моющий раствор) выводится этим сифоном из пробоотборного сосуда 6 промывочной труб кой 8 через промывочный сливной бак 9, патрубок 18 слива в лоток 3 сточной воды. Спустя необходимое для полного опорожнения пробоотборного сосуда 6 время закрываются по команде блока 20 управления управляемые клапаны 14 и 19, при этом промывочно-сливной бак 9, промывочная трубка 8, пробоотборный сосуд 6 и контейнер 1 остаются заполненные только воздухом, а пробоотборный сосуд 6 подготовлен к приему очередной порции пробы воды. Т. е. на этой операции заканчивается подготовка в автоматическом режиме пробоотборного сосуда 6..

Далее по команде блока 20 управления

в установленное программой время отбора очередной порции пробы воды закрывается нормально-открытый управляемый клапан 10, выключается вакуумный насос 4 и далее через заборную трубку 2 происходит заполнение контейнера 1 и промытого перед этим

пробоотборного сосуда 6.

Экономический эффект от устройства определяется тем, что оно в основном предназначено для использования в области охраны вод для отбора проб сточных вод, сбрасываемых в водотоки (реки, озера, водохранилища), с целью своевременного установления факта аварийного сброса или недопустимого сброса, для принятия своевременных мер по снижению вредных возможных последствий и одновременного точного установления факта сброса и выявления виновника сброса. Положительный эффект от использования изобретения проявляется в экологическом положительном эффекте, так как способствует рещению проблемы охраны окружающей, среды, в частности охраны водных ресурсов.

Устройство освобождает сотрудников спецслужбы от круглосуточного отбора проб сточных вод, сокращает расходы на организацию рабочего места, исключает необходимость иметь помещение для хранения проб и соответствующего инструмента для отбора проб. Кроме того, устройство может быть включено в систему автоматического управления регулирования качеством воды.

Формула изобретения

1. Устройство для порционного отбора проб жидкости из водоемов, включающее контейнер с заборной трубкой, пробоотборные сосуды с сливными трубками, соединяющими сосуды с контейнером, и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения представительности пробы и автоматизации процесса, контейнер выполнен герметичным, снабжен сливными патрубками, управляемым клапаном и вакуумным насосом, устройство снабжено аппаратом для подачи моющего раствора, промывочносливным баком с патрубком слива/ соединенным с водоемом и снабженным управляемыми клапанами, каждый из пробоотборных сосудов установлен выше патрубка слива, снабжен воздущно-дренажной трубкой, входной конец которой закреплен на контейнере выще уровня жидкости, и промывочной трубкой, соединенной с промывочно-сливным баком, при этом сливные трубки выполнены с коленообразным выступом.