Устройство для порционного отбора проб жидкости

Устройство для порционного отбора проб жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 1

П ИСАНИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.03.80 (21) 2972150/22-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) M. Кл.з

G 0l N 1/10

Государствеииый комитет

СССР (53) УДК 543.053 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.82 по делам изобретеиий и открытий ии

В. И. Гурин, Ю. M. Оиирин, А. А. Сахарра и В."И: Сеикнко /

/ ., .-. и е

/ Д,Г /

Всесоюзный научно-исследовательский институт по ох (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПОРЦИОННОГО ОТБОРА

ПРОБ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к технике исследования химических и физических свойств веществ, конкретно, к устройствам для отбора проб жидкости отдельными дозами (порциями), например воды из водоемов или водостоков, других жидкостей из закрытых емкостей, трубопроводов и т. п.

Создаваемые в настоящее время автоматизированные системы управления очистными водоохранными сооружениями и комплексами (АСУ ВК) требуют автоматизации процессов отбора проб, максимального повышения достоверности пробы по составу и времени отбора. В многих случаях отобранные пробы должны храниться до их востребования в определенном интервале температур, чтобы предотвратить существенные изменения их физико-химических и биоло- гических свойств до проведения анализа.

Резкое повышение требований, особенно в последнее время, к степени очистки вод, подлежащих к сбросу в водные объекты, вызвало необходимость в разработке более совершенных контрольно-измерительных приборов, в том числе и устройств для отбора проб жидкостей, способных работать в автоматическом, непрерывном режиме..2

Известно устройство порционного отбора проб стока атмосферных осадков, содержащее водосливной лоток с гасительной решеткой, распределитель с клапанами прекращения и подачи стока, сообщающийся с сборными емкостями, которые снабжены педалями, взаимодействующими с ними весовыми дозирующими устройствами, запорными клапанами и соединенными с ними гибкими тягами и предохранительными трубками с открытыми концами.

Устройство содержит также плювиограф, сообщающийся с дождеприемником через перекидной ковш и лимниграф (1).

К недостаткам данного устройства относится наличие клапанов, которые могут засоряться содержащимися в контролируемой воде поверхностного стока взвешенными и нерастворимыми частицами. Управление работой клапанов осуществляется устройством, содержащим тарированные упругие элементы (пружины), силовая характеристика которых может с временем меняться и существенно влиять на стабильность работы устройства.

900161

20

3$

4О

4$

Кроме того, невозможна автоматическая смена контролируемой жидкости, содержащейся в сборных емкостях.

Данное устройство предназначено для отбора проб только во время дождя и ливневых стоков.

Известно устройство для отбора проб жидкостей, содержащее узел подачи, выполненный в виде насосного устройства, распределитель подачи контролируемой жидкости, соединенный с программным устройством, и сменные пробоприемные сосуды (бутылки), помещенные в шкафу и хранящиеся в естественных температурных условиях.

Устройство предназначено для отбора проб жидкостей, содержащих твердые взвешенные вещества (естественная морская вода, вода из рек и каналов или сточные воды), для определения степени загрязнения (2) .

К недостаткам этого устройства можно отнести невозможность обеспечения автоматической смены взятых, но невостребованных проб и хранение отобранных проб до их востребования в естественных температурных условиях.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для отбора проб жидкости, содержащее распределитель, соединенныи с узлом подачи контролируемой жидкости и сообщающийся с съемными пробоприемниками, соединенными с сливным трубопроводом, и программный блок.

Устройство предназначено для отбора и хранения жидкостей как в стационарных, так и в полевых условиях на сооружениях обработки сточных вод (31.

К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность автоматической смены взятых ранее, но не востребованных проб, а также низкую производительность пробы.

Цель изобретения — обеспечение автоматизации работы устройства и повышение представительности пробы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем распределитель, соединенный с узлом подачи контролируемой жидкости и сообщающийся с съемными, соединенными с сливным трубопроводом, пробоприемниками, программный блок, пробоприемники выполнены проточными в виде цилиндров и снабжены сточным лотком, каждый из пробоприемников снабжен расположенными на его противоположных торцах и установленными тангенциально входным и выходным патрубками, входной патрубок снабжен направляющим соплом и трубопроводом, соединяющим его с распределителем, выходной патрубок снабжен сифоном и камерой, установленной на сточном лотке с возможностью вертикального перемещения.

Причем каждый пробоприемник выполнен с полостью, преимущественно в виде усеченного конуса, расположенного с Стороны входного патрубка.

Кроме того, сточные лотки выполнены закрытыми.

При этом, устройство снабжено Корпусом, пробоприемники расположены поярусно друг над другом, сточные ло тки снабжены общим коллектором, дополнит ельными трубопроводами, датчиком контрс1лируемой жидкости и запоминающим устройством, пробоприемники выполнены из инертного материала, например из стекла.

Причем корпус снабжен термостатической камерой.

На фиг. 1 изображена принципиаль(ая схема устройства; на фиг. 2 — пробопри мник с разрезами по оси выходного патру ка и по оси корпуса; на фиг. 3 — разрез А А на фиг. 2; на фиг. 4 — блок-схема устройства.

Устройство для порционного отбора проб жидкости содержит узел 1 подачи контролируемой жидкости, распределитель: 2, пробоприемники 3, сточные лотки 4, коллектор 5, программный блок 6, датчи 7 наличия контролируемой жидкости, терМостатическую камеру 8 и корпус 9, в котором смонтированы эти узлы.

Узел 1 подачи контролируемой жидкоети может быть выполнен в виде насоса, соединенного с водным объектом, или в виде трубопровода, подсоединенного к напорной магистрали, которые посредством трубопровода 10 соединены с распределителем:2.

Распределитель 2 посредством трубопровода 11 соединен с коллектором 5, а трубопроводом 12 — с пробоприемниками 3.

Пробоприемники 3 выполнены проточными в виде цилиндров, каждый из которых имеет входной патрубок 13 и расположенный у противоположного торца выходи ой патрубок 14, которые установлены так, что первый образует тангенциальный ввод, а второй — тангенциальный вывод жидкости.

Входной патрубок!3 снабжен направл$1ющим соплом 15 и соединен трубопроводфм

12 с распределителем 2 (фиг. 2 и 3).

Выходной патрубок 14 посредством гибкого трубопровода, выполненного в виде сифона 16, соединен с камерой 17, выполненной таким образом, что ее нижняя с ужающаяся часть плотно входит в крышКу сточного лотка 4 с возможностью съем а.

Торец пробоприемника 3 в месте расп з.ложения выходного патрубка 14 выполи и вогнутым вовнутрь, например, в виде усеченного конуса 18 и образует с внутрейними стенками пробоприемника 3 сужающуюся к торцу кольцевую выходную полость.

Сточный лоток 4 посредством сливноцо трубопровода 19 соединен с коллектором 5, к которому в свою очередь крепится выходной трубопровод 20 с установленным ga нем датчиком 7 наличия контролируемой жидкости. Датчик 7 соединен с програМ900161

10 мным блоком 6 отсутствия подачи жидкости.

Кроме того, коллектор 5 соединен трубопроводом 21 с дренажом термостатической камеры 8, размещенной в средней части корпуса 9. В нижней части корпуса 9 установлены холодильный агрегат 22, в верхней программный блок 6, соединенный с распределителем 2. К программному блоку 6 и распределителю 2 подсоединены запоминающее устройство 23 и индикаторное табло 24.

То, что пробоприемники выполнены проточными, обеспечивает возможность прокачки контролируемой жидкостью пробоприемников, автоматически освобождает их от ранее отобранных, но не востребованных проб и исключает возможность аварийного залива полости устройства контролируемой жидкостью.

Предложенное конструктивное исполнение пробоприемных сосудов в виде цилиндров с расположенными на противоположных торцах входным и выходным патрубками, которые установлены так, что первый образует тангенциальный ввод, а второй — тангенциальный вывод жидкости, обеспечивает вращательно-поступательное движение жидкости, способствующее более эффективной промывке внутренней поверхности пробоприемников от ранее содержащейся пробы и нерастворенных частиц. Это является необходимым условием для обеспечения подготовки пробоприемника к заполнению очередной пробой; включающей операции полного вытеснения ранее содержащейся жидкости и качественного отмыва внутренней полости пробоприемника, что является необходимым условием обеспечения автоматизации замены невостребованной пробы жидкости при сохранении характеристик новой порции пробы.

Наличие в входном патрубке направляющего сопла способствует увеличению скорости и направленности струи по касательной к внутренним стенкам пробоприемника, что также улучшает качество промывки и подготовки пробоприемника к автоматической смене проб.

Соединение выходного патрубка с камерой установленной на сточном лотке, гибким трубопроводом, выполненном в виде сифона, обеспечивает срыв струи жидкости в сифоне при прекращении подачи жидкости в пробоприемник и малую площадь контактирования отобранной пробы с воздушной средой.

Установка камеры на сточном лотке с возможностью съема обеспечивает извлечение пробоприемника и его опрокидывание при востребовании пробы.

Выполнение торца пробоприемника в месте расположения выходного патрубка вогнутым вовнутрь, например, в виде усеченного конуса и образующего с стенками пробоприемника кольцевую выходную полость обеспечивает увеличение скорости движения жидSS о гь

SO

SS

4S

S0

SS кости в зоне расположения выходного патрубка и вследствие этого способствует более качественному вымыванию внутренней полости пробоприемника от взвешенных и осажденных нерастворимых частиц и их удалению через выходной патрубок в сточный лоток.

Сточный лоток выполнен закрытым во избежание расплескивания поступающей в него под напором жидкости и уменьшения попадания испарений в зону размещения пробоприемников.

Пробоприемники с сточными лотками установлены в корпусе в двух и более расположенных друг над другом ярусах, при этом патрубки слива каждого из сточных лотков соединены с общим коллектором, что обеспечивает рациональную компоновку пробоприемников, сточных лотков и сливных трубопроводов, а также самослив прошедшей через расширитель контролируемой жидкости.

То, что коллектор дополнительно соединен трубопроводом с распределителем пре граждает доступ в зону размещения пробоприемников излишнего тепла, содержащегося в контролируемой жидкости.

Кроме того, выходной из коллектора трубопровод снабжен датчиком наличия контролируемой жидкости, а последний соединен с запоминающим устройством отсутствия подачи жидкости, что позволяет зафиксировать возможные случаи не произведенной смены пробы воды и, следовательно, недостоверность этой пробы.

Применение для изготовления пробоприемников инертного материала, например стекла, исключает его влияние на качество отобранной пробы.

Кроме того, размещение пробоприемников в термостатической камере обеспечивает хранение проб при заданной температуре, что повышает сохранность достоверной отобранной пробы контролируемой жидкости и уменьшает изменение ее физикохимических и биологических свойств.

Устройство работает следующим образом:

Контролируемая жидкость, находящаяся под давлением, создаваемым узлом 1 подачи непрерывно поступает через трубопровод 10 в распределитель 2. С наступлением момента отбора пробы поступает команда с программного блока 6 на распределитель

2, который поочередно направляет лоток отбираемой жидкости через трубопровод 12, направляющее сопло 15 и входной патрубок 13 в пробоприемники 3 на хранение.

При поступлении потока жидкосги через сужающийся канал, образованный направляющим соплом 15 и внутренней поверхностью входного патрубка 13, образующий в пробоприемнике тангенциальный ввод, скорость его возрастает, направление поступающей струи устанавливается касательно

900161

Формула изобретения

SO

И (тангенциально) к станкам пробоприемника

3, при этом, находящаяся там жидкость раскручивается входящей струей и приобретает сложное вращательно-поступательное движение, способствующее качественной отмывке и полному вытеснению ранее содержащейся жидкости.

При поступлении жидкости в суживающуюся полость, образованную конусом 18 и стенками пробоприемника 3, угловая скорость жидкости возрастает и выбрасываемая через выходной патрубок 14, образующий с стенками пробоприемника тангенциальный вывод, жидкость увлекает тяжелые нерастворимые частицы, в результате чего пробоприемник 3 приводится в полную готовность к заполнению очередной пробой.

В зависимости от физико-химических параметров контролируемой жидкости, время прохождения жидкости через пробоприемник 3 может быть изменено.

В ходе осуществления вышеуказанных процессов и происходит автоматическая замена проб жидкости в пробоприемнике или его заполнение. Далее через гибкий трубопровод, выполненный в виде сифона 16, жидкость поступает в камеру 17 и через сточный лоток 4, сливной трубопровод 19, коллектор 5 и выходной трубопровод 20 попадает в коммуникацию сброса. Если в период времени соответствующий прохождению жидкости через пробоприемник 3, поступление ее через датчик 7 не произойдет, срабатывает соответствующая ячейка запоминающегося устройства 23 (фиг. 4) отсутствия подачи жидкости и на индикаторном табло 24 загорится сигнальная лампочка индикации.

По истечении времени отбора проб по команде программного блока 6 поступление жидкости в пробоприемник 3 прекращается и выходящая через сифон 16 струя срывается в камеру 17, так как поток жидкости постоянно проходит в нем по всему сечению, а пробоприемник 3 остается заполненным новой пробой до верхнего уровня восходящей ветви сифона 16 (фиг. 2), что обуславливает уменьшение площади контактирования отобранной пробы с воздушной средой на время ее хранения, предусмотренное программой, и при температуре, определенной программным блоком 6, управляющим работой холодильного агрегата 22.

Продолжающая поступать контролируемая жидкость через распредель 2 направляется в трубопровод 11, расположенный вне термостатической камеры 8, через коллектор 5 и выходной трубопровод 20 самотеком — в коммуникацию сброса.

После заполнения всех пробоприемников

3, цикл работы устройства автоматически повторяется.

Таким образом, в устройстве на момент востребования всегда содержится опредеS

19

1S 20

2S эе зю ае ленное количество достоверных проб, взятцх за известный истекший период времени.

Количество пробоприемников 3 устанавливается в зависимости от необходимого количества отбора проб, например в течен е суток через 1 ч, 2 ч и т. д. При отборе через 1 ч количество пробоприемников 3 сотавляет 24. Для облегчения доступа к ка дому из пробоприемников 3 и удобства ослуживания каждый из пробоприемников!3 устанавливается в ячейках (не показань1) с возможностью съема.

При необходимости забора пробы д лабораторного анализа снимают камеру 17 из сточного лотка 4, выдвигают пробоприеник 3 из ячейки и наклоняют его.

Применение изобретения обеспечива т получение достоверных, не искаженны х проб с одновременным упрощением его эн сплуатации за счет возможности сохранени проб с постоянными характеристиками течение всего периода работы, так как за мена невостребованных проб свежими происходит автоматически с заданной периодичностью. При совместной работе устройства с средствами непрерывного контроля качества сточных вод возможен автомати ческий переход по внешнему сигналу на отбор проб по другой, например, ускоренной программе, с целью уточнения динамики из менения качества контролируемой жидко сти.

Устройство может быть использовано для взятия проб сточных вод перед окончатель; ной очисткой или перед сбросом их в вод ные объекты, а также для определения ис точников загрязнения водоемов или водотоков и может применяться у водопользо вателей химической, металлургической бумажно-целлюлозной промышленности.

Кроме того, изобретение может эффек. тивно использоваться службами водны ( инспекций .как средство слежения за сбро сом сточных вод.

Экономический эффект от внедрения од; ного устройства для порционного отбора проб жидкости составляет 11 тыс. руб. в год.

4,Устройство для порционного отбора проб, жидкости, содержащее распределитель, сое диненный с узлом подачи контролируемой жидкости и сообщающийся с съемными,: соединенными с сливным трубопроводом„ пробоприемниками, программный блок, отличающееся тем, что, с целью автоматизации работы устройства и повышения представительности пробы, пробоприемники вы- полнены проточными в виде цилиндров и снабжены сточным лотком, каждый из пробоприемников снабжен расположенными на

его противоположных торцах и установленными тангенциально входным и выходным

900161

9 патрубками, входной патрубок снабжен направляющим соплом и трубопроводом, соединяющим его с распределителем., выходной патрубок снабжен сифоном и камерой, установленной на сточном лотке с возможностью вертикального перемещения. S

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый пробоприемник выполнен с полостью преимущественно в виде усеченного конуса, расположенного с стороны входного патрубка.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем; что сточные лотки выполнены закрытыми.

4. Устройство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что устройство снабжено корпусом, пробоприемники расположены поярусно друг над другом, сточные лотки снабжены общим коллектором, дополнительными трубопроводами, датчиком контролируемой жидкости и запоминающим устройством.

5. Устройство по пп. 1 — 4, отличающееся тем, что корпус снабжен термостатической камерой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 653533, кл. G 01 N 1/10, 1979.

2. Патент Японии № 51 — 9310, кл. 113А, 1978.

3. Материалы симпозиума рабочей группы в области проблем охраны окружающей среды в химической промышленности. М., 1976.

900161

Состав ител ь Л. Неч и по репко

Редактор Н. Джуган Техред А. Бойкас Корректор Л. Бокшаи

Заказ 2170 60 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

l 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4