Устройство для отбора глубинных проб жидкости

Устройство для отбора глубинных проб жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для отбора проб жидкости с заданной глубины технологической емкости, природного водоема и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтехимической отраслях промышленности, на базах хранения нефтепродуктов, а также для экологического контроля поверхностных водоисточников.

Известен пробоотборник ЗАО «Экрос», предназначенный для экологического исследования водоемов (Патент РФ №2090856, МПК⁷: G01N 1/10, 1/14). Пробоотборник спускается в воду на одном тросе с открытыми входными отверстиями, в которые по мере спуска на глубину поступает вода. Тем самым не обеспечивается отбор пробы с заданной глубины.

Известен ГОСТ 2517-85, регламентирующий отбор проб нефти и нефтепродуктов с необходимой глубины резервуара. Применяемые по ГОСТу пробоотборники (черт.3, 5, 6) имеют две линии связи (тросики), которые требуют синхронной работы двух человек.

Целью заявляемого изобретения является достижение отбора пробы жидкости с заданной глубины емкости при одной линии связи, ведущее к снижению трудоемкости процесса отбора пробы и одновременному повышению представительности отобранной пробы. Поставленная цель достигается тем, что устройство для отбора глубинных проб жидкости, содержащее пустотелую цилиндрическую камеру, клапан для поступления жидкости и тросик, выполнено так, что обратный клапан тарельчатого типа расположен в нижней части камеры, верхняя часть камеры соединена через гибкий армированный шланг последовательно с манометром, счетчиком газа, трехходовым краном и баллоном со сжатым инертным газом.

Линия связи в виде армированного шланга с небольшим проходным сечением выполняет две функции: фиксирует корпус пробоотборника на заданной глубине и является проводником инертного газа, который обеспечивает заполнение камеры жидкостью на необходимой глубине.

На фиг.1 представлен общий вид пробоотборного устройства, а на фиг.2 изображен горизонтальный разрез направляющей втулки обратного клапана.

Устройство состоит из камеры 1, обратного клапана 2, гибкого шланга 3, манометра 4, счетчика газа 5, трехходовой крана 6 и баллона с газом 7. Действие пробоотборного устройства основано на открытии и закрытии клапана 2 с помощью сил давления инертного газа и гидростатического столба жидкости при погружении камеры 1 на необходимую глубину. Важным является и то, что шланг 3 армирован прочным сеточным каркасом, благодаря этому он выдерживает избыточное наружное и внутреннее давление. Такой шланг не растягивается по длине, поэтому если его оттарировать по длине, то он одновременно будет служить и глубинной рулеткой (метрштоком).

Устройство для отбора глубинных проб должно использоваться в следующем порядке. На счетчике 5 фиксируется текущее показание по газу V₁, трехходовой кран 6 в положении, в котором баллон 7 соединен со счетчиком 5. Давление газа в камере 1 с помощью баллона 7 и манометра 4 поднимается на несколько атмосфер больше, чем давление столба жидкости на глубине отбора пробы. При этом через счетчик 5 перетечет определенный объем газа V_г, и показание счетчика станет равным V₁-V_г (обратный поток и отсчет газа). Созданное в камере 1 избыточное давление газа прижмет собственно тарельчатый клапан к отверстию камеры 1, т.е. закроет обратный клапан 2. На шланге 3 пустая и закрытая камера 1 под собственным весом спускается на заданную глубину. Кран 6 плавно переводится в положение, связывающее шланг 3 с атмосферным воздухом. Через счетчик 5 прямым потоком и отсчетом пройдет газ в объеме V_г+V_к, где V_к - внутренний объем камеры 1. Объем газа V_к начнет поступать из камеры 1 в шланг 3 и счетчик 5 в тот момент, когда давление столба жидкости превысит давление газа в камере 1, и под действием перепада давлений обратный клапан 2 откроется.

В момент заполнения камеры 1 глубинной жидкостью показание счетчика 5 будет равным V₁-V_г+(V_г+V_к)=V₁+V_к. Из этих простых расчетов очевидно назначение счетчика 5 - зафиксировать момент заполнения камеры 1 глубинной жидкостью путем пропуска через счетчик газа вытесняемый из камеры 1 газ с объемом V_к.

Для сохранности отобранной глубинной пробы жидкости объемом V_к необходимо клапан 2 закрыть повторно с помощью того же сжатого газа из баллона 7 и крана 6. Камера 1 извлекается из жидкости, давление в нем снижается до атмосферного, а его содержимое переливается в удобную посуду для последующего изучения.

Использование гибкого армированного шланга, сжатого газа и счетчика газа в предложенном устройстве создает новое техническое решение - действие обратного клапана камеры 1 регулируется на расстоянии одним человеком. Использование счетчика газа дает другой положительный технический эффект - момент заполнения пробоотборной камеры 1 глубинной жидкостью устанавливается визуально по счетчику газа 5 за счет добавления к первоначальному текущему показанию счетчика V₁ внутреннего объема камеры 1: V_к. Это важно в глубоких колодцах и технологических емкостях при спуске и подъеме пробоотборного устройства через люки небольшого диаметра. Такие люки исключают возможность визуального контроля за поступлением жидкости в гибкий шланг 3 после заполнения камеры 1. Персонал, использующий известные конструкции пробоотборных устройств, вынужден судить о заполнении пробоотборной камеры только по накопленному опыту и вязкостных характеристик глубинной жидкости. Поэтому, чтобы не извлечь из глубины полупустой пробоотборник, персоналу необходимо выждать время с определенным превышением от расчетного.

Таким образом, инертный газ из баллона 7 выполняет также две функции: силой своего давления закрывает, открывает обратный клапан 2 и передает человеку информацию о заполнении жидкостью камеры 1.

Кроме этого, предложенное устройство можно использовать для отбора проб ила и осадков в водоемах или технологических отложений в емкостях. Для этого камера 1 опускается до дна емкости, давление в камере резко снижается до атмосферного, и за счет возникшего перепада давления донные осадки будут поступать в камеру 1.

В заявленном устройстве имеется несколько существенных отличий от известных аналогов:

1. Проба глубинной жидкости в удобном режиме отбирается одним человеком без лишних манипуляций.

2. Сокращается время отбора за счет жесткого контроля процесса пробоотбора и исключения потерь времени на ожидание расчетного заполнения пробоотборной камеры.

На наш взгляд, эти положительные отличия позволят заявленному пробоотборному устройству найти свое применение в различных отраслях промышленности и в сфере экологического контроля водоемов.

Устройство для отбора глубинных проб жидкости, содержащее пустотелую камеру, клапан для поступления жидкости и тросик для спуска камеры, отличающееся тем, что обратный клапан тарельчатого типа расположен в нижней части камеры, а верхняя часть камеры соединена через гибкий армированный шланг последовательно с манометром, счетчиком газа, трехходовым краном и баллоном со сжатым инертным газом.