Батометр-дегазатор донних вод

1. Батометр-дегазатор донних вод, який містить герметичний корпус з пристроєм для зміни внутрішнього об'єму, клапаном, кранами для газу і води, який відрізняється тим, що корпус обладнаний компенсатором внутрішнього тиску і містить верхній і нижній клапани у вигляді співісних цилін C2 1 3 Такі ознаки аналога, як герметична камера, вхідний отвір якої закритий пробкою, пов'язаною з тягою, є схожими з суттєвими ознаками заявленого винаходу. Недоліками батометра є те, що він не проточний, вимагає тривалого часу для забору води, не забезпечує надійної герметизації проби і її дегазації. Як прототип вибрана установка для дегазації рідинних проб [3]. Прототип включає пристосування для видобування розчиненого газу, газоаналізатор і герметичний пробовідбірник, який містить механізм примусового збільшення його об'єму, дегазаційну камеру, дистанційно керований герметизатор проби, штуцери для видалення повітря, відбору газу, що виділився, і заповнення камери пробою. Герметизатор проби виконаний у вигляді сполученого з штуцером клапана-крана з важелем і тросом управління важелем. Механізм примусового збільшення об'єму камери пробовідбірника включає сполучений з поршнем шток з гайкою і рукоятками. Схожими суттєвими ознаками прототипу і заявленого винаходу є: герметичний корпус, який забезпечений механізмом примусового збільшення його об'єму, клапаном і кранами для газу і рідини. Недоліком прототипу є те, що цей пристрій не проточний і не дозволяє здійснювати забір води з великих глибин. У основу винаходу поставлена задача створення пробовідбірника-дегазатора донних вод, в якому за рахунок особливостей взаємного розташування отворів для забору води, форми клапанів і їх ущільнень, за рахунок вирівнювання тиску в корпусі, фіксації положень клапанів, очищення води забезпечуються нові технічні властивості батометра - підвищення надійності герметизації клапанів і запобігання їх спонтанному спрацьовуванню, усунення фактора внутрішнього зусилля на ущільнення корпусу і забезпечення його проточності. Вказані нові властивості обумовлюють досягнення технічного результату винаходу - підвищення достовірності проб придонної води і розчинених в ній газів і забезпечення можливості забору проб з великих глибин, (глибина практично не обмежена). Додатковим технічним результатом винаходу є можливість спрощення процесу дегазації води. Поставлена задача розв'язується тим, що в батометрі-дегазаторі донних вод, який містить герметичний корпус з пристроєм для зміни його внутрішнього об'єму, клапаном і кранами для газу і води, новим є те, що корпус обладнаний компенсатором його внутрішнього тиску і містить верхній і нижній клапани у вигляді співвісних циліндричних поршнів, які обладнані ущільнюючими манжетами V-подібного перерізу і встановлені у верхній і нижній циліндричні посадочні отвори, виконані в корпусі і також обладнані ущільнюючими манжетами V-подібного перерізу, поршні закріплені на штоку, який сполучений з підвіскою і вантажем і встановлений в корпусі з можливістю обмеженого переміщення для виходу поршнів з посадочних отворів і повернення їх в посадочні отвори, шток кінематично з'єднаний з фіксатором відкритого і закритого станів батометра-дегазатора, зв'язаним з датчи 94487 4 ком торкання дна, корпус обладнаний водозабірним пристроєм з фільтром. Винахід характеризується уточнюючими ознаками: фіксатор відкритого і закритого станів батометра-дегазатора виконаний у вигляді собачки, що взаємодіє з канавками штока; компенсатор внутрішнього тиску виконаний у вигляді циліндричного корпусу з поршнем. Суть винаходу пояснюється за допомогою креслень, на яких зображено: Фіг.1 - загальний вид пристрою в розрізі; Фіг.2 - верхня частина проекції пристрою при відкритих клапанах. Батометр-дегазатор донних вод складається з циліндричного корпусу 1, до якого за допомогою болтів герметично приєднані верхній 2 і нижній 3 фланці. Герметичність з'єднань забезпечується кільцевими гумовими прокладками, встановленими в проточках фланців. У верхньому і нижньому фланцях 2, 3 виконані співвісні циліндричні отвори, що служать для забору води. Після забору ці отвори герметично закриваються відповідно верхнім і нижнім клапанами. Верхній і нижній клапани виконані у вигляді циліндричних поршнів, відповідно 4 і 5, які забезпечені ущільненнями рухомого контакту, відповідно 6 і 7. Ущільненням кожного клапана є дві гумові манжети у вигляді кілець V-подібного поперечного перерізу, які встановлені в канавку поршня і в канавку посадочного отвору під поршень. Поршні 4 і 5 закріплені на штоку, встановленому подовжньо в корпусі 1. В даному випадку шток 8 виконаний у вигляді трьох окремих частин, жорстко сполучених поршнями 4 і 5. У верхній своїй частині шток 8 має отвір для кріплення троса корабельної лебідки, за допомогою якої здійснюється опускання і підйом батометра. До нижньої частини штока 8 за допомогою різьбового з'єднання прикріплений вантаж 9 для збільшення маси штока. Вантаж виконаний у формі кулі. На верхньому фланці 2 закріплена верхня направляюча втулка 10, уздовж якої переміщається шток 8 своєю верхньою частиною. На верхньому фланці 2 встановлені крани 11, 12 і компенсатор 13 внутрішнього тиску, що сполучається з порожниною корпусу 1. Компенсатор 13 в даному випадку виконаний поршневим - у вигляді герметичного циліндричного корпусу з поршнем. Кран 11 належить пристрою 14 зміни внутрішнього об'єму корпусу 1, який виконаний у вигляді гумової камери, розміщеної в порожнині корпусу. При дегазації води в камеру нагнітається повітря і відкачується з камери назовні, тим самим створюючи необхідні для відбору газу умови (тискрозрідження). Кран 12 служить для відбору проб виділеного в результаті дегазації води газу. Компенсатор 13 внутрішнього тиску служить для вирівнювання тиску в корпусі 1 із зовнішнім тиском. При установці компенсатора необхідного об'єму батометр забезпечує відбір проб води з будь-яких глибин. Компенсатор дозволяє значно зменшити гідравлічний опір при закритті циліндричних клапанів і виключає паразитний обмін відібраної проби із зовнішнім середовищем під час підйому батометра. Крім того, компенсатор може бути використаний в процесі дегазації води, що 5 спрощує процес. Компенсатор внутрішнього тиску в даному випадку виконаний у вигляді циліндричного корпусу з поршнем. Герметизація його камери здійснюється за допомогою гумового кільця круглого перерізу, розміщеного в канавці поршня. Шток поршня переміщається по направляючому отвору кришки компенсатора. Передбачений засіб фіксації поршня. Нижній фланець 3 має кран 15 для відбору проби води і зливу води з батометра в процесі дегазації. Пристрій містить закріплену на корпусі 1 верхню огорожу 16 у вигляді рами, що служить для захисту батометра від пошкоджень при можливих ударах об борт судна. На нижньому фланці 3 встановлений водозабірний пристрій. Він містить платформу 17 у вигляді циліндра з бічними вікнами для протікання води. На основі 18 циліндра закріплена нижня направляюча втулка 19, уздовж якої переміщається шток 8 своєю нижньою частиною. Водозабірний пристрій містить юбку 20 у вигляді зрізаного конуса, призначену для поліпшення промиваності батометра при його опусканні, шляхом захоплення набігаючого потоку, а також для збільшення гідродинамічного опору корпусу відносно гідродинамічного опору центрального штока з поршневими клапанами (при опусканні створюється зусилля підтримки відкритого стану батометра, при підйомі - зусилля по закриттю батометра). Верхня основа юбки 20 у вигляді кільця прикріплена болтами до нижнього фланця 3. Нижня основа юбки виконана у вигляді двох кілець різного діаметра, скріплених ребрами. До цієї основи прикріплений фільтр 21 у вигляді металевої сітки, що запобігає попаданню в батометр частинок ґрунту, за рахунок чого виключається порушення ущільнень клапанів і зниження достовірності проби. Нижня основа юбки 20 виконує також функцію нижньої огорожі для захисту батометра від пошкоджень при ударах. На юбці передбачені ручки для утримання батометра при його встановленні на борту судна. На корпусі 1 за допомогою фланця закріплена підставка, суміщена з датчиком торкання дна. Підставка містить вертикальні стійки 22, скріплені кільцем 23 і опорним кільцем 24. Датчик торкання дна містить опорну площадку 25 у вигляді кільця, на якому закріплені дві вертикальні стійки 26. Стійки 26 датчика торкання дна встановлені по ходовій посадці в отвори, виконані в кільцях 23 і 24 підставки. Стійкі 26 підпружинені щодо кільця 23 пружинами звороту 27, забезпечуючими робочий хід датчика торкання дна - зазор між опорним кільцем 24 підставки і опорною площадкою 25 датчика. Датчик торкання дна може бути забезпечений знімною опорою 28 для легких мулистих ґрунтів. Батометр містить фіксатор 29 відкритого і закритого його станів (фіксатор відкритого і закритого положень клапанів). Фіксатор 29 кінематично з'єднаний з штоком 8 - виконаний у вигляді собачки, що взаємодіє з двома поперечними канавками 30 штока. Для спрацьовування фіксатора при досягненні батометром дна фіксатор рухомо закріплений на втулці 31, яка встановлена на одній із 94487 6 стійок 26 датчика торкання дна. Положення втулки на стійці відрегульоване відповідно до робочого ходу датчика торкання дна і відстані між канавками штока. Фіксатор 29 обмежує діапазон переміщень штока 8, фіксує закрите і відкрите положення клапанів (коли вони знаходяться в установних отворах, і коли вийшли з отворів на заданий рівень). Робота батометра відбувається таким чином. Заздалегідь на борту судна батометр готують, для чого підвішують його за шток 8 і встановлюють опорним кільцем 24 на додаткову спеціальну підставку (на кресленні не показана). Вона є, наприклад, зварною конструкцією з прутка з бічним вирізом, через який за допомогою ручок, розміщених на юбці 20, в неї заводиться батометр. На цій спеціальній підставці опорна площадка 25 датчика торкання дна ні на що не спирається, "висить" в повітрі, що запобігає нештатному спрацьовуванню батометра. Пружини звороту 27 забезпечують наявність зазору між опорним кільцем 24 і опорною площадкою 25. Зводять механізм спрацьовування батометра таким чином. Переміщають елементи датчика торкання дна у верхнє положення до виводу фіксатора 29 з паза штока 30 шляхом прикладення зусилля до опорної площадки 25, направленого знизу уверх. За допомогою додатково використовуваного важеля (на кресленні не показаний) у вигляді вилки, якою спираються на верхню частину вантажу 9, переміщають шток 8 вниз до входження фіксатора 29 у верхню канавку 30 штока. Опору 25 відпускають. Таким чином фіксують відкритий стан батометра. Встановлюють поршень компенсатора 13 внутрішнього тиску в крайнє нижнє положення - шток поршня притиснутий до упору. Закривають крани 11, 12, 15. Виводять батометр за борт судна і за допомогою лебідки опускають на дно в режимі максимально можливого ходу. В процесі опускання батометра здійснюється захоплення набігаючого потоку води і проток води через порожнину батометра. При досягненні батометром дна, що визначається по провисанню троса, відразу починають підйом батометра. Досягши дна, батометр опускається на нього опорною площадкою 25 датчика торкання дна. Корпус батометра за рахунок власної ваги опускається вниз. Стійки 22 і 26 взаємно переміщаються. Після закінчення робочого ходу датчика торкання дна фіксатор 29 виходить із зачеплення з верхньою канавкою 30 штока 8. Шток звільняється. На цьому етапі в порожнині батометра знаходиться придонна вода. Забір проби виконується таким чином: з початком підйому батометра зусилля, прикладене до штока 8, забезпечує його переміщення вгору. Верхній і нижній поршні 4, 5 встановлюються в їх посадочні місця, відсікаючи пробу води і герметизуючи її. При подальшому підйомі батометра пружини 27 переміщають елементи датчика торкання дна вниз і забезпечують замикання собачки 29 в нижньому пазу 30 штока 8. За рахунок маси батометра і гідродинамічного опору юбки 20 водозабірного пристрою забезпечується стабільність герметизації проби. Процес установки поршнів полегшує компенсатор 13. Протягом всьо 7 го часу підйому батометра компенсатор продовжує здійснювати функцію вирівнювання внутрішнього і зовнішнього тиску на корпус. Батометр-дегазатор піднімають на борт судна і знову встановлюють на додаткову підставку, яка не допускає контакту датчика торкання дна з палубою і забезпечує положення фіксації закритих клапанів. Батометр готують до відбору проб води і виділеного з води газу, для чого під'єднують через гумову трубку до крана 11 повітряний компресор/насос (на кресленні не показаний). Здійснюють відбір проб води і газу в наступній послідовності. Відкривають крани 11, 12. Через кран 11 в пристрій 14 зміни внутрішнього об'єму корпусу 1 закачується повітря. Через кран 12 витікає проба води. Здійснюють аналіз проби води. У пристрій 14 зміни внутрішнього об'єму корпусу батометра продовжують закачувати повітря, поки корпус звільниться від води на 18-20%. Тобто, для проведення дегазації наповнення водою корпусу 1 повинне склада 94487 8 ти 80-82%. Закривають кран 12. Через кран 11 з пристрою 14 відкачують повітря до повного зменшення об'єму пристрою 14, за рахунок чого здійснюється дегазація води в корпусі 1. Через кран 11 в пристрій 14 знову закачують повітря. При зменшенні об'єму корпусу 1 тиск газу, що виділився, підвищується. Через кран 12 відбирають пробу газу на аналіз. Після закінчення робіт відривають всі крани. Зайва вода виливається. Батометр знову готують до роботи. Батометр-дегазатор придонної води надійний, технологічний, зручний в експлуатації і має широкий діапазон використовування. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР №494647, опубл. 05.12.75, Бюл. №45. 2. Авторське свідоцтво СРСР №1430795, опубл. 15.10.88, Бюл. №38. 3. Авторське свідоцтво СРСР №1243764, опубл. 15.07.86, Бюл. №26 (прототип). 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 94487 Підписне 10 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601