МНОГОЦЕЛЕВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Полезная модель относится к технике пробоотбора и может быть использована для взятия проб жидкости при проведении экологических исследований водоемов природного и искусственного происхождения с целью определения в них содержания нефтепродуктов, других загрязняющих веществ и солевого состава.
При разработке конструкций пробоотборников решаются технические задачи, связанные с получением представительной пробы жидкости с поверхности, с заданной глубины и с донной части, а также доставкой ее на поверхность. Для решения указанных технических задач пробоотборники должны быть снабжены элементами, обеспечивающими нахождение всего устройства на поверхности или погружение на заданную глубину, возможность раскрытия в нужный момент каналов поступления жидкости, а также герметизацию отобранной пробы и доставку ее на поверхность.
В настоящее время известны разнообразные типы пробоотборников, которые частично позволяют решить указанные выше задачи. Как правило, это достигается довольно сложным конструктивным выполнением пробоотборных узлов и элементов устройства, что снижает их надежность и удобство в эксплуатации.
Известно устройство для отбора проб воды (патент РФ №50312 от 28.12.2005, МПК G 01 N 1/00). В нем для отбора проб жидкости состоит из поплавка, пробоотборного сосуда, запирающего устройства, узла пробоотборника и тросика. При прохождении поверхностного слоя цилиндрическая втулка с коническим уплотнением перекрывает входные отверстия на кожухе и жидкость не попадает в пробоотборный сосуд. В процессе его опускания пробоотборный сосуд также опускается вниз под действием силы тяжести, а поплавок остается у поверхности водоема. При этом входные отверстия открываются и жидкость начинает заполнять пробоотборный сосуд, вытесняя из нее воздух.
Однако использование предлагаемого устройства для отбора проб жидкости позволяет повысить достоверность отбираемой пробы только верхних слоев жидкости за счет размещения впускных отверстий в процессе взятия пробы недалеко от поверхности водоема.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для отбора проб воды (патент РФ №49990 от 18.08.2005, МПК G 01 N 1/00). В нем пробоотборник состоит из пробоотборного сосуда, запирающего устройства и подвески с несущим тросиком. В исходном состоянии пробоотборник настраивается для забора пробы на заданной глубине.
Для этого поворотом крышки устанавливают заданную глубину забора пробы, пользуясь указателем настройки глубины погружения. После сборки и настройки пробоотборник на тросике, закрепленным к подвеске, опускают на нужную глубину. Параметры пробоотборника подбираются таким образом, чтобы он обеспечил быстрое, но в тоже время надежный забор пробы жидкости с заданной глубины. При этом дренажный и впускной клапаны после пробоотбора закрываются, что герметизирует внутреннюю полость пробоотборника и обеспечивает неперемешивание отбираемой пробы во время поднятия пробоотборника. Таким образом, конструкция пробоотборника исключает забор пробы с глубины меньше заданной.
Данный пробоотборник не может взять более одной пробы за одно погружение, а также быть использован для пробоотбора в других точках водоема за счет своих конструктивных особенностей.
Задачей полезной модели является расширение технических возможностей жидкостных пробоотборников.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможности создания конструкции жидкостного пробоотборника, позволяющего взятие пробы как с поверхностных слоев водоема, так и нескольких проб с разных требуемых его глубин.
Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит корпус с поплавком, заборное устройство, включающее пробоотборную емкость и узел пробоотбора, а также тросик. При этом пробоотборная емкость выполнена составной с секциями для отбора пробы телескопического типа, а узел пробоотборника размещается на входной части каждой секции пробоотборной емкости и состоит из упругой пружины, уплотнения и канала для прохода жидкости, образуя открытый проходной канал для нижней секции, а для остальных секций - закрытые каналы, при этом пружина верхней секции работает на растяжение, а остальные пружины - на сжатие, причем верхняя секция закрывается клапаном с уплотнением конической формы и связан с тросиком, а ее корпус имеет заплечики, закрепленные между корпусом и крышкой устройства и во внутренней части которого размещен подвижный поплавок цилиндрической формы с внутренним каналом, при этом по периферии донной части корпуса выполнены сквозные отверстия, а по центру - ограничитель перемещений пробоотборного сосуда в виде выступа.
На фиг.1 изображено устройство пробоотборника, на фиг.2 - его исходное положение, на фиг.3 - положение подвижных частей пробоотборника в момент заполнения жидкостью нижней секции, на фиг.4 - положение подвижных частей пробоотборника в момент заполнения жидкостью средней секции и на фиг.3 - положение подвижных частей
пробоотборника в момент заполнения жидкостью верхней секции пробоотборной емкости.
Устройство состоит из корпуса 1 и заборного устройства 2 (фиг.1).
Корпус 1 предназначен для размещения заборного устройства 2 и предохранения его от внешних воздействий, а также для транспортировки проб. Он выполнен разъемным и состоит из цилиндра с донной частью, в которой выполнено отверстие 3 и ограничитель перемещений 4, выполненный в виде выступа, а также крышки 5. Крышка 5 и корпус 1 образуют разъемное соединение. В верхней части крышки 5 установлен поплавок 6.
Заборное устройство 2 предназначено для непосредственного пробоотбора жидкости на заданных уровнях водоема и герметизации взятых проб. Оно является многосекционным, каждая секция которого состоит из пробоотборной емкости 7 и узла пробоотбора для прохода жидкости, размещенным на входной части каждой секции пробоотборной емкости. В свою очередь каждый из них состоит из упругой пружины 8, уплотнения 9 и канала для прохода жидкости. Все пружины 8, кроме пружины верхней секции, работают на сжатие, а пружина верхней секции - на растяжение. Заборное устройство 2 спроектировано таким образом, чтобы пробоотборная емкость нижней секции 10 в исходном состоянии была открыта, а промежуточной 11 и верхней ступеней 12 закрыта.
Герметизация пробоотборной емкости промежуточной секции 11 в исходном состоянии достигается за счет перекрытия ее входа 13 путем соприкосновения его корпуса и корпуса последней ступени, который своими заплечиками 14 неподвижно закреплен между корпусом 1 и крышкой 5. Для прохода жидкости в заплечиках 14 выполнены отверстия 15.
Пробоотборная емкость верхней секции 12 в исходном состоянии закрыта клапаном 16, который герметизирует емкость и обеспечивает доступ жидкости во внутреннюю полость корпуса 1. Это достигается за счет использования пружины 8, работающей на растяжение. Для герметизации емкости 12 с пробой используется поплавок 17, расположенный в ее внутренней полости.
Опускание и подъем устройства осуществляется за тросик 18.
В исходном положении подвижные части занимают положение в соответствии с фиг.2. При этом пробоотборная емкость нижней секции открыта, а остальные закрыты.
Работает устройство следующим образом.
При первоначальном опускании пробоотборника в водоем, жидкость через отверстия 3 заполняет его внутреннюю полость. При дальнейшем опускании пробоотборника он остается на поверхности водоема за счет поплавка 6. Жидкость начинает заполнять пробоотборную емкость нижней секции 10. При этом глубина забора жидкости соответствует
высоте устройства. Корпус нижней секции сжимая пружину 8 опускается вниз, увеличивая объем для заполнения пробы. Вытесненный воздух через отверстия 15 и зазор, образованный между клапаном 16 и крышкой 5 устройства, устремляется наверх. После полного заполнения пробоотборной емкости нижней секции 10, она герметизируется уплотнением 9, а ее пружина сожмется полностью (фиг.3).
Пробоотборник находится в этом положении до тех пор, пока сила тяжести устройства превысит выталкивающую силу. Затем он начнет опускаться вниз. По мере дальнейшего опускания пробоотборника вниз увеличивается сила, действующая на заплечики донной поверхности корпуса промежуточной секции.
Как только эта сила тяжести превысит силу жесткости пружины 8 промежуточной секции, ее корпус начнет перемещаться вниз. При этом нарушится герметичность пробоотборной емкости промежуточной секции и жидкость начнет заполнять ее внутренний объем (фиг.4).
По мере опускания пробоотборника и в процессе забора пробы жидкость постоянно через отверстия 3 входит во внутренний объем пробоотборника и выходит через кольцевой зазор, образованный между клапаном 16 и крышкой 5 устройства. Это способствует тому, что в любой момент времени внутренний объем пробоотборника будет заполнен той жидкостью, которая находится именно на этой глубине.
При достижении пробоотборником заданной глубины или в случае его поднятия с любой глубины на поверхность происходит натяжение тросика 18. При этом клапан 16, преодолевая жесткость пружины 8 верхней секции, отодвинется от фланца 15 корпуса промежуточной секции. Жидкость устремляется во внутренний объем полости верхней секции. В процессе ее заполнения поплавок 17 начнет всплывать. Как только поплавок 17 достигнет верхнего положения, он герметично перекроет внутренний объем верхней секции (фиг.5).
В процессе подъема пробоотборника вне водоема, жидкость, находящаяся во внутреннем объеме пробоотборника, выливается. Таким образом ан пункт обработки доставляются только одни загерметизированные пробы.
Основными преимуществами многоцелевого жидкостного пробоотборника являются:
- взятие пробы как с поверхностных слоев водоема, так и ряд проб с разных требуемых его глубин;
- герметизация всех проб в процессе их доставки к месту анализа;
- удобство эксплуатации, что позволяет сделать пробоотбор дистанционным;
- возможность перенастройки глубины забора жидкости за счет замены пружин.