Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

»> 637694 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.76 (2! ) 2 377168/1 8-10 с присоединением заявки > >" (23) Приоритет (43) Опубликовано15.12.78.Бюллетень Мо46 (5!} И. Кл.

С>01 %/ 1/14

Государственный номнтет

Совета Мнннстроо CCCP оо делам нэооретеннй н отнрытнй (Я) УДК 551.508. .7 (088. 8} (45) Дата опубликования описания 17.12.78 (72) Авторы изобретения

И. B. Буслер, А. А. Матвеев н С. Н Пар! тщрохимический институт (7}} Заявитель (54) АВТОМАТИЧЕСКИ!! СБОРНИК-АНАЛИЗАТОР

АТМОСФЕРНЫХ OCALlKGB дом крышек P.).

Изобретение относится к области гид- рометеорологического приборостроения и предназначено для изучения химического состава растворенных примесей, поступающих с атмосферными осадками.

Известны устройства для сбора атмос- 5 ферных осадков, содержащие воронки сбора, сосуды для суммарного сбора жидких атмосферных ocG>>KGE>, крь>шки, Открь>ваю щие воронки сбора, и влагочувствнтельные датчики, управляющие электронриво- те

Известен также сборник-анализатор для автоматической непрерывной регистрации температуры, рН и электропровод35 ности в атмосферных" осадках (2) с поворотными крышками, закрывающими отверстия воронок сбора осадков, и влагочувствительным датчиком. В корпусе при20 бора расположены воронки и бутылки для сбора воды, электропривод поворотных крышек, блоки автоматики, регистратор начала и конца выпадения осадков, кольневой нагреватель, измернтельная ячейка прямоугольной формы с электродами.

В данном сборнике-анализаторе атмосферных осадков измерительная ячейка, имею>цая прямоугольную форму и односторонний вход, не обеспечивает достаточную проточность и хорошее перемешивание вновь поступающей воды. Измерение параметров в ячейке прекращается с момента закрывания крышек, т.е. с момента прекращения -вь>падения осадков. В зим« ний период это приводит к прерыванию анализа неуспевшего растаять снега. Кроме того, при слабых осадках в устройстве не обеспечивается минимальный обьем воды в ячейке, необходимый для работы датчиков.

Целью изобретения является повышение точности анализа.

Это достигается тем, что в предлагаемом сборнике-анализаторе измерительная ячейка выполнена цилиндрической формы с установленными в стенках ячейки на

637694 уровне минимального количества вопы электролами пля контроля уровня вопы в ячейке и пвумя патрубками для поступления пожпевой воды, расположенными l1olj углом к образующей цилиндра в нижней у его plcTH R диаметрально противоположных точках, патрубком для поппнтки дистиллированной водой, расположенным по рапиусу ячейки н патрубком слива в нижней ее части. !Ф

При этом для обеспечения стабильной работы измерительной ячейки в зимнее время и при кратковременно выпадающих осадках на патрубке пля подпитки дистил- лировапной водой и патрубке слива установлены управляемые электромагнитные клапаны.

На фиг. 1 схематически показано предложенное устройство.

39

Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков представляет собой цилиндрический корпус, состоящий из верхнего 1 и нижнего 2 отсеков, с датчиком 3 измерения температуры воздуха и авторегулировки температуры обогрева и влагочувствительным датчиком 4.

В крышке корпуса имеются три отверстия: одно пля сбора эоловых выпадений, два — для сбора атмосферных осадков, заМ крываюшихся парой поворотных крышек

5. Конструкция поворотных крышек выполнена с учетом наименьшей парусности при сильном ветре, надежности открывания

33 и плотного закрывания воронок и кюветы в условиях зимних снегопадов, гололедов и летних пыльных бурь. Каждая крышка имеет плавающее крепление. Для предотвращения примерзания крышек во время

45 гололедов в местах стыковки крышек и воронок установлены кольцевые нагреватели.

Корпус прибора в обеих отсеках имеет автономные системы терморегуляции, позво4$ ляюшие в холодное время года поддерживать заданную положительную температуру внутри каждого отсека.

В верхнем отсеке расположены элект» ропривод 6 поворотных крышек, воронки

7 пля сбора атмосферных осадков, подогреватели 8 воронок, регулятор обогрева верхнего отсека 9, электронный блок 10 управления поворотными крышками, измерительная ячейка 11 с электродами, клаЯ панами, блоком управления и системой подпитки ее дисциллированной водой 12, пробоотборное устройство 13, кольцевой обогреватель верхнего отсека 1 4.

В нижнем отсеке размещены регулятор обогрева 1 5, регистратор 1 6, измерительные и корректирующие блоки 17, рХ-метр

1 8, кольцевой обогреватель 1 9, тренога

20.

Измерительная ячейка (фиг. 2) - стек лянная,:цилиндрической формы с четырьмя патрубками, Qsa патрубка 21 для поступления дождевой воды выполнены под углом к касательной, образующей цилиндр в нижней его части в диаметрально противоположных точках, что обеспечивает постоянное вращение в ячейке рабочего объема воды и эффективное ее перемешивание, Патрубок 22 служит пля подпитки дистил« лированной водой, а патрубок 23, расположенный в нижней части цилиндра по ее продольной осн, - для вывода воды из ячейки, В ячейке размещают измерительные электропы 2 4, электрод сравнения 25 и электроды 2 6 для контроля и регулирования уровня воды в ячейке — платиновые, впаянные в стенку ячейки на определенном уровне.

В стационарном режиме, т,е. в период между выпадениями осадков, измерительные электроды в ячейке погружены в дисциллированную воду для сохранения постоянной готовности к измерениям. Ячейка через нормально открытый электромагнитный клапан К 27 сообщается с подпитываюшим ее дисциллированной водой устройством 28 (фиг. 3), которое состоит нз двух сосудов с патрубками, причем нижний сосуд закрытый. При понижении уровня воды в ячейке (фиг. 2) за счет испарения падает уровень воды в нижнем сосуде подпитываюшего устройства 28 (фнг. 4), открывается отверстие патрубка верхнего сосуда, откуда поступает вода до восстановления уровня воды в ячейке, достаточного пля постоянного вымачивання измерительных электродов.

Основная задача блока автоматики измерительной ячейки - это управление клапанами, обеспечивающими заполнение ячейки дистиллированной водой в период между выпадениями осадков, слив дистиллированной воды из ячейки при начале выпадения осадков, поддержание минимально необходимого уровня дождевой,воды в ячейке, слив остатков дождевой воды иэ ячейки при прекращении ее поступления иэ воронок сбора и заполнение ячейки вновь дистиллированной водой. Блок осуществляет включение регистратора при достижении в ячейке минимально необхо637 6 димого уровня дождевой воды и выключение регистратора после прекращения поступления новых порций воды из воронки сбора.

Пробоотборное устройство выполнено в виде поворотного стола со 150 пробир-. ками, установленными по окружности с фс гопатчиком контроля их заполнения и блок-схемой управления поворотного сто» 39 ла.

Измерительная часть схемы сборникаанализатора (фиг. 4) состоит из потенциометрических датчиков (Д вЂ” Q > ) пля измерения р Х вЂ” величин, кондуктометри- 13 ческого датчика (ДВ ) для измерения электропроводности, термодатчиков (Д

Д,(о ) для измерения температуры воды и наружного воздуха, блоков коррекции (Б — Б я ) при измерении рХ- величин, блоков преобразователей, измерителей электропроводности (B @ ), температуры воды (By ) и воздуха (Б в ), контактов реле коммутатора (Р— Р ), контактов реле опроса датчика времени (Р

4О

Р 1), рХ вЂ” метра 18, регистратора, 1 6 и датчика времени 2 9. р Х -метр 1 8 выполнен на базе серийного рй-метра рН- 261.

Регистратор 16 - 12-ти точечный ав- ® томатический самопишущий потенциометр

КСП-2-0,25.

Датчик времени 29 представляет из себя кольцевой реохорд, врашаемый синхронным двигателем через редуктор, и делающий один оборот в сутки.

Измерительные датчики преобразуют соответствующие физико-химические показатели в определенный потенциал или напряжение, которое затем корректируется, 46 преобразуется в блоках преобразования и

i р Х-метра, усиливается и поддается на регистратор.

Измерительные блоки коррекции согласуют потенциал соответствующего изме- 4 рительного электрода с величиной и полярностью напряжения, необходимыми для подачи на вход р Х - метра.

Работа сборника-анализатора заключается в следующем.

С началом выпадения осадков поворотные крышки 5 автоматически закрывают кювету для сбора пыли и открывают воронки 7 для сбора осадков. Сбор выпадающих осадков производится в две ра:-дельные воронки. Из одной воронки дождевая вода или талый снег стекает непосредственно в пробирки порционного пробоотбор-, 94 6 ного устройства 13. Уровень заполнения пробирок контролируется фотопатчиком.

Из второй воронки вода по двум каналам поступает в измерительную ячейку

11. В момент открытия крышек воронок сбора закрывается клапан КА н открывается нормально закрытый клапан К на время, достаточное для слива дистиллированной воды из ячейки. После слива дистиллированной воды клапан К .закрывается, и ячейка принимает воду из воронок сбора. По достижении минимально необходимого уровня воды в ячейке замыкаются платиновые контакты реле уровня, и включается анализатор осадков. Излишний уровень воды в ячейке сливается при помощи клапана К до минимально необходимого уровня.

С момента прекращения поступления воды в ячейку, прекращается работа анализатора, клапаном К< сливается вода из ячейки и через клапан К ячейка промывается и заполняется дистиллированной водой при помощи подпитываюшего устройства.

Принцип работы измерительной части прибора — последовательный опрос электродов, находящихся в измерительной ячейке, с последующим преобразованием развиваемой на них ЭДС и регистрацией результатов измерения на самописце. Изме-. рения всех рХ вЂ” величин и величины fh производится по отношению к хлорсеребряному электроду сравнения.

Датчики поочередно опрашиваются чеpeG конта кты коммутатора (Р. - Р )

{Фиг. 4).

Последовательно с электродом сравнения нри измерении рХ- величин при помощи контактов коммутатора Р /1;

Р /1; Р /1; Р /1; Ра /1, вводятся блоки коррекции (Б4 -5/, обеспечивающие согласование величин ЗДС, развиваемых электродами, с входными характеристиками р Х-метра.

Измерение электропроводности ведется на частоте 72 Ра, что предотвращает поляризацию электродов и наводки на частоте электросети.

Контакты коммутатора Р7, Р., p8 . Pâ/, ют поочередный опрос датчиков электропроводности, температуры воды и воздуха, а также их коммутацию на вход рх-метра.

Преобразованный в блоке р Х- метра сигнал поступает на вход самопишушего потенциометра через конт®кты Pî а Р;

637 694

Периодически один раз за цикл работы печатающей каретки регистратора через те же реле опрашивается датчик времени, обеспечивакхций отметки начала, продолжительности и окончания работы анализа- М тора.

Разработанный прибор позволяет определять и изучать некоторые сравнительно быстро изменяющиеся параметры очень важных с точки зрения изучения процес- 36 сов формИрования атмосферных осадков по мере их выпадения, таких как, температура, pH, рйд, рК, ф, электропроводность, концентрация некоторых газов, растворенных в воде и ряда других опре- М делений.

Параллельно измерению указанных параметров ведется порционный сбор осадков для ряда других определений, проводимых в лабораторных условиях, напри- @ мер, содержание тяжелых металлов и др.

Формула изобретения

1. Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков, содержащий цилиндрический корпус, воронки сбора осадков с поворотными крышками, влагочувствительиый датчик с электрическим подогревом, алектропривод поворотных крышек, регистратор, измерительную ячейку с измеритеи ными электродами, блоки автоматики и пробоотборное устройство, о т— лича ющийся тем, что, сцелью повышения точности анализа, в нем измерительная ячейка выполнена цилиндрической формы с установленными в стенках ячейки на уровне минимального количества воды электродами для контроля уровня воды, в ячейке и двумя патрубками для поступления дождевой воды, расположенными под углом к образующей цилиндра в нижней его части в диаметрально противоположных точках, патрубком для подпитки дистиллированной водой, расположенным по радиусу ячейки и патрубком слива в нижней ее части, 2. Сборник-анализатор яо и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения стабильной работы измерительной ячейки в зимнее время и при кра ковременно выпадающих осадках, на патрубке для подпитки .дистиллированной водой и патрубке слива установлены управляемые электромагнитные клапаны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ М 1208494, кл. 42 1 20/04, 1964, 2. Буслер И. В. и др. Автоматический сборник атмосферных осадков, Ждрохимические материалы". Том 57, 1973,