Установка для автоматического отбора проб воды из водотоков

 

Изобретение относится к гидрометрическим приборам и предназначено для отбора проб воды на мут иость и химический анализ в малых водотоках (ручьях, реках, каналах, открытых коллекторах). Установка содержит размещаемую в потоке кассету с сосудами для взятия проб, каждый из которых снабжен водозаборной и воздухоотводящей трубками и спусковым механизмом, при этом водозаборная трубка снабжена запирающим элементом, а воздухоотводящая - подвижной плавающей пробкой, Спусковой механизм состоит из разноплечего рычага, кронштейна и электромагнитной катушки со стальным сердечником, размещенной в герметичной капсуле и закрепленной на корпусе сосуда, при этом длинное плечо рычага через гибкую тягу соединено с пробкой, а короткое плечо рычага через жесткую тягу - с сердечником катушки. Электромагнитная катушка каждого спускового механизма подсоединена к соответствующей клемме программного коммутатора. 4 ил, сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗаЫРЕТЕНИ1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903711/05 (22) 21.01,91 (46) 23.11.92. Бюл. ЬЬ 43 (71) Государственный гидрологический институт (72) В,В. Рогоцкий (56) Авторское свидетельство СССР

М 583384, кл. G 01 N 1/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 1432373, кл, 6 01 N 1/10, 1987. (54) УСТАНОВКАДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

ОТБОРА ПРОБ ВОДЫ ИЗ ВОДОТОКОВ (57) Изобретение относится к гидрометрическим приборам и предназначено для отбора проб воды на мутность и химический анализ в малых водотоках (ручьях, реках, каналах, открытых коллекторах), Установка содержит

Изобретение относится к гидрометрическим приборам и предназначено для отбора проб воды на мутность и химический анализ в малых водотоках (ручьях, реках, каналах, открытых коллекторах) на сети режимных гидрологических станций и. постов, а также в гидроэкологических исследованиях экспедиционного характера, проводимых по программе изучения экологического состояния малых рек и других водных обьектов с целью их сохранения от дальнейшей деградации.

Известно устройство для отбора проб воды (авт. св. СССР N 583384, кл. 6 01 N

1/10, 1977), содержащее программный блок, водоприемные емкости, заборную трубу с запирающим элементом, снабженным пусковым приспособлением, мерный

„„5U„„1777031 А1 размещаемую в потоке кассету с сосудами для взятия проб, каждый из которых снабжен водозаборной и воздухоотводящей трубками и спусковым механизмом, при этом водозаборная трубка снабжена запирающим элементом, а воздухоотводящая— подвижной плавающей пробкой, Спусковой механизм состоит из разноплечего рычага, кронштейна и электромагнитной катушки со стальным сердечником, размещенной в герметичной капсуле и закрепленной на корпусе сосуда, при этом длинное плечо рычага через гибкую тягу соединено с пробкой, а короткое плечо рычага через жесткую тягу— с сердечником катушки. Электромагнитная катушка каждого спускового механизма подсоединена к соответствующей клемме программного коммутатора. 4 ил, Ъ стакан с поплавком и сливной трубкой, распределительную воронку и трубку для отвода воздуха.

B известном устройстве скорость втекания воды B водоприемные емкости отлича- (:3 ется от скорости течения окружающей воды, (д) что приводит к несоответствию мутности в л пробе действительной мутности окружающей среды. Кроме того, известное устройство отличается сложностью конструкции, значительным количеством подвижных и вращающихся деталей. Данное устройство устанавливается в постоянной точке изме4 рения, например, при помощи поплавка на якоре, что не всегда пригодно для малых водотоков.

Наиболее близким к изобретению является пробоотборник воды со взвешенными

1777031 наносами(авт. св, СССР %1432773, кл. G 01

М 1/10, 1987), содержащий сосуд для отбора пробы, водозаборную трубку и ваэдухоотводящую трубку, снабженную наконечником с размещенным в нем обратным поплавка- 5 вым клапаном, запорное устройства в виде плоского эластичного элемента, перекрывающее внешние отверстия водозаборной и ваздухоотводящей трубок, и управляемый спусковой механизм. 10

Недостатком известного устройства является единичность отбираемых проб в постоянной точке.

Цель изобретения — обеспечение автоматического отбора проб воды определен- 15 ного объема по заданной программе, Поставленная цель достигаетсл тем, что установка для автоматического отбора проб воды из водотоков, содержащая сборник проб, водозаборну а трубку с запорным ус- 20 тройством и управляемым спусковым механизмом и воздухоотводную трубку, снабженну о поплавкавым обратным клапаном, снабжена программным коммутатором, сборник проб выполнен в виде кассеты 25 с размещенными в ней пробоприемными сосудами. а водозаборная и воздухаотводная трубки герметично введены внутрь каждого пробоприемнаго сосуда, запорное устройство водозаборной трубки выпалне- 30 на в виде пробки положительной плавучести, а спусковой механизм выполнен.в виде двуплечего рычага, шарнирно закрепленнаго на кронштейне, герметичной капсулы и размещенной в ней электромагнитной ка- 35 тушки с сердечником с жесткой, подпружиненной относительно корпуса капсулы тягай, при этом длинное плеча рычага при помощи гибкой тяги соединена с пробкой, короткое шарнирно соединено с верхним 40 концом жесткой. тяги, а электромагнитные катушки каждого спускового механизма подсоединены к соатветству ащим клеммам программного коммутатора, Таким образом, обеспечивается авто- 45 матическое открытие запирающих элементов в заданное программой наблюдений время по команде коммутатора, обеспечивающего поочередную подачу импульса электроэнергии от автономного источника 50 на обмотки электромагнитных катушек,,Воздухавадящая (трубка снабжена подвижной плавающей пробкой для исключения водоабмена заполненного пробой сасуда с окружающим пространством в течение длительного периода ее нахождения в потоке (до 7 дней} до ее извлечения . оттуда. Для обеспечения нормальной однообразной работы установки кассета с.сосудами устанавливается в специальном гнезде, которое в зависимости от глубины потока размещается на дне русла или непосредственно в водном потоке, причем кассета ориентируется таким образом, чтобы повергнутые против течения сопла водозаборных трубок не закрывали друг друга.

Для предохранения трубок от повреждения и блокирования плывучим мусором и предметами выше их по потоку, на некотором удалении устанавливается предохранительный экран в виде остроугольного рассекателя потока, перекрывающего часть потока по высоте, величина которой зависит от высоты выступающих из кассаты частей батометров-бутылок. При необходимости дополнительной маскировки сверху над кассетой на некотором возвышении над ней на тонких стенках устанавливается горизонтальный экран.

На фиг. 1 показана предлагаемая установка; на фиг, 2 — сосуд для сбора пробы, на фиг. 3 —; на фиг.4 — структурная схема электрического оборудования установки.

Установка содержит кассету 1 с пробаприемными сосудами 2, помещенную в гнездо 3, которое устанавливается в зависимости ат глубины потока на дне (при глубине да 1 м) или на дополнительной подставке непосредственно в водном потоке (при глубине более 1 м). На некотором рас- . стоянии от водозаборных трубок 4 сосудов

2 устанавливается рассекатель потока 5, предназначенный для их предохранения от повреждения и засорения плавающими предметами. От кассеты 1 по дну водотока проложен утяжеленный грузами кабель 6, другой конец которого под землей введен в герметичный контейнер 7. Внутри контейнера 7 на нижнеM ярусе установлен блок питания 8 (сухие батареи или аккумуляторы с конденсатором), а в верхнем отсеке-автоматический программный коммутатор 9 механического типа. Каждый из жестко установленных в ячейках кассеты 1 сосудов

2 (стандартные однолитравые молочные бу-. тылки) снабжен герметичной резиновой пробкой 10 с двумя трубками, одна из которых 4 — водозаборная служит для наполнения бутылки водой, а другая 11 воэдухаатводная, снабженная поплавковым обратным клапаном 12, служит для выхода вытесняемого водой воздуха, Водозаборные трубки 4 снабжены полиэтиленовыми надвигающимися пробками 13 положительной плавучести, которые гибкими тягами 14 связаны с длинными плечами рычагов 15, имеющих точку опоры (ось вращения) на кронштейнах 16. Концы коротких плеч рычагов 15 связаны жесткими тягами

1777031

17 через герметичную подвижную диафрагму 18 с сердечниками 19 электромагнитных катушек 20. К основаниям катушек 20 прикреплены постоянные магниты 21, снабженные резиновыми аммортизаторами 22.

Катушки жестко закреплены в герметичных пластиковых камерах 23, которые крепятся съемными хомутами 24 на корпусах сосудов

2. Обмотки ка>кдой электромагнитной катушки 20 подключены парой проводов многожильного кабеля к своей паре клемм 25, 26 внешнего кольца 27 коммутатора 9. Коммутатор содержит часовой барабан 28 с недельным заводом (стандартные часовые барабаны недельных термографов и барографов), на внешней поверхности цилиндра которого установлены пара подпружиненных скользящих разнополюсных контактов

29, 30, подключенных через разъем 31 к конденсатору 38 (фиг, 4), запитанному от источника постоянного тока 8. Ось вращения 32 часового барабана 28 закреплена на пластиковой плате 33, которая перекрывается сверху герметичным колпаком 34 из прозрачного пластика, В теле этой же платы

33жестко закреплено внешнее кольцо 27. В полости коммутатора установлена перфорированная коробочка (не показана) со сменныM влагопоглотителем (типа силикагеля).

Каждая из пары клемм 25, 26, располагающихся в направляющих канавках 35, 36 кольца 27, связана проводами с общим герметичным разьемом 37, к которому подключается кабель 6. При наличии на объекте наблюдений водомерного поста с многосуточным самописцем уровня воды (типа ГР38) он может быть также. при небольшой доработке, превращен в автоматический коммутатор с линейным контактным устройством.

Установка работает следующим образом, Входящее в состав установки оборудование оперативно разворачивают на объекте исследований, желательно на участке русла с полным турбулентным перемешиванием потока, в зоне транзита взвешенных наносов. Заводят часовой механизм часового барабана 28 и устанавливают его на плате

33 на ось вращения 32 так, чтобы подпружиненные контакты 29, 30 попали в направляющие канавки 35, 36 в точках, соответствуюших текущему моменту времени, согласно шкале времени, на прозрачном кольце 27, После подключения разъемов 31 и 37 плотно закрытый колпаком 34 коммутатор 9 устанавливают на соответствующее место в контейнере 7, который герметично закрывают крышками на замках и надежно маскируют подручными материалами. В

45 де жидкости с окружающим пространством для сохранения взятой пробы в максимально близком к исходному состоянии. Этому способствует также и постоянство температуры окружающей среды, По прохождении заданного интервала времени аналогичным образом вступает во взаимодействие с подвижными контактами 29, 30 следующая пара контактов 25, 26, срабатывают следующая пара контактов 25, 26, следующая электромагнитная катушка (например, 20 — 2) и наполняется очередной сосуд 2 протекающей в этот момент времени по водотоку водой и т,д. до заполнения всех сосудов

2 в кассете 1. При очередном, теперь уже. более редком посещении обьекта наблюде10

35 кассету 1 устанавливают соответствующее программе наблюдений количество сосудов

2 (например, при недельном автономном режиме работы — 7 шт.). Перед этим водозаборную трубку 4 каждого сосуда готовят к работе, для чего с приложением легкого усилия к тяге 17 сердечник 19 отрывают от постоянного магнита 21 и пробка 13 плотно надевается на сопло трубки 4. В процессе кругового вращения часового барабана 28 подпружиненные тугоплавкие контакты 29, 30, скользя по направляющим 35, 36 внешнего кольца 27, в намеченное программой наблюдений время достигают определенной пары тугоплавких контактов 25, 26. Происходит замыкание электрической цепи, и накопившийся на обкладках конденсатора

38 сильный заряд тока, пройдя по соответствующим данной паре контактов 25. 29 проводам многожильного кабеля 6, возбуждает магнитное поле в полости, подключенной к ним электромагнитной катушки (например 20 — 1). В магнитное поле катушки

20 втягивается стальной сердечник 19 и прилипает к постоянному магниту 21. Резиновая прокладка 22 гасит при этом избыточный удар сердечника, При движении сердечника 19 вниз он, преодолевая сопротивление упругой диафрагмы 18 посредством жесткой тяги 17, воздействуя с усилением на короткий конец рычага 15 за счет более длинного хода другого конца рычага 15, стягивает с сопла трубки 4 пробку

13, которая, будучи легче воды, всплывает вверх и отклоняется течением от трубки на гибкой тяге 14. Вода потока с содер>кащимися в ней взвешенными и растворенными веществами под давлением устремляется в полость сосуда 2 до тех пор пока из него не выйдет воздух через трубку 11 до урсвня его нижнего среза. При этом скользящий в перфорированных направляющих поплавковый клапан 12, прижавшись к концу трубки 11, прекратит водообмен содержащейся в сосу1777031 ний, кассету 1 с заполненными сосудами, используя слабину подводной части кабеля

6, извлека!От на дневнук> поверхность, при небольших Глубинах (?!О 1 ii) с "-;BI!OJ(IOK1 вброд, при больших глуби"ах -- с !л. стика лодки с помощью багори к:!. :; i..с. I ;.. 03! ьного взбалтывания содер .((1:":,:.., .„10В чарез открытую горловину перелива!От с фиксацией. времени их запол! >ния и,, .-!>еносные полиэтиленовые бутыл,и с ci .:-Б(-."ству(ощей маркировкой, Затем сосуды тщательно ополаскивают протг>ч!!Ой 7?(ойт, трубку продува!от ручным !1Всосом " устанавлива(от с пробками на свое?ле(т((7, .". 000ту и другие детали под. Од. ..:::, (л(!Б установки очищают от налипoioi наносов, если они есть, посла «его с(>суды, подготовленные указанным образш. к ПОБОму циклу работы, устанавливают В (!!;p. .,?;0ленные гнезда кассеты 1 в соо Гвегст! « I (;(7 своими порядковыми номерами, ко-ор. .-е представлены на боку капсул 23. Проверя i0 правильность хода часового меха((из?ла,.:,3рабана 28 и при необходимости Bfioc!IT коррекцию в его положение в соответствии со шкалой Времени на кольце 27. После проВЕРКИ НВПРЛ>КЕНИЛ if3 ИСТОЧНИКЕ ПОСТОЯ lilOго тока copep>KM?(oe контейнера гермети Гно закрывают, а сам контейнер тщательно маскиру!от. YcTBI-авливают на прежнее il(7c>o кассету 1. Подгоговленнал таким образом установка готова к.следук>щему циклу автономной работь, При !(еобходимости, в случае большой проз рачн ос т !л Воды, подВОдну(О часть установки MBGKMp) !ÎT сверху дополнительным I.OðMBoíTBJ b! Ibi;M щитом, Преимущество предлагаемой усгановки, по сравнению с тради (ио(н(о применяемыми на практике техническими средствами и способами BBBTMя проб, заключается в автоматизации процесса взятия и надежного сохранения проб с помощью достаточно простых, доступных и надежных в реальных полевых условиях технических средств. По сравнению с другими известными техническими средствами усто(й 4

iloBK3 ВЫГОдно Отличиетсл малой стоимоcTb О, незначительным злектропотреблением, приспособленностью для работь(в неблагоприлтных условиях и большой неу5 язвимостbi0 длл ак30u вандализма, Зкономический эффект от применения установки pOGTYf 36Tcs? за счет значительной экономии дорогостоящего ручного труда в период самой напряжен!!ОЧ! работы гидро10 логической сети благодаря его автоматизаЦИИ, 4>недрение предлагае?лай установки позволит повысить качество материалов наблюдений и достоверность на их основании

15 научных и практичсских выводов. (1>0pмyJIа и обре Гения

Установка длл 3(3 гомати Геского отбора проб Воды из Бодотоков, содержащая сборHMK !т ро(7, ВОдоза (7Г> р Ivlo тру(! к}? с за Г(о рным

2О устройством и yIIj ? л .".ìf«iì спусковым механизмом и Боздухоот Водную трубку, снабженну!о поил"-,Bi;0:3ым обратным клапаном, о т л и ч а (о щ а л с л тем, что, с целью ооес! !О".!61!ил ВБ ГОм(3(ическОГО OTGoj73 ОпРе

25 делен((ого объема проб воды по заданной и )oI jI3..I..Iз, о!(3 с!(абжена программным

".О? l?",",та ..(,": 711, C(30j3НИК Г! РОО ВЫПОЛНЕН В ВИде кас(. ст .; с li 33? 100iBI!ными В неи проб>опр. Омны!Ии cocóJ(3?"M, а Бодозаборнал и

Г" ! 7 0 3 l(У 7:: 0 0 Г Б 0 Д!! 31 51 Т Р } t i< M Г Е 47 М Е Т и 1 Н О В В Е Д Енц Бнугр,;:- .o;, ., .(Oã0 пробоприсмного сосуда, за(тoj>ное устройство Водозаборной трубки

Bblooi1HBll0 B БM!jQ JI j705KM ПОлoжительной плавучссти, 3 спускОВОй механизм Выпол"

35 нен в аиде двуплечего рычага, шарнирно зак(>епле(!((Ого на кронштейне, герметичной капсулы и размещенной В ней элактромагнитной катушки с сердечником с жесткой, подпружиненной относительн.

4О корпуса капсулы тягой, при этом длинно . плечо рычага при помощи гибкой тяги соединено с пробкой, короткое — шарнирно соединено с верхним концом жесткой тяги, а электромагнитные катушки каждого спуско4Ь Бого механизма подсоединены к соответствующим клеммам программного коммутатора.

1777031

Составитель В.Рогоцкий

Редактор О.Стенина Техред M.Moðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Заказ 411I7 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул.Гагарина, 101