RU222483U1 - Пробоотборник ручной - Google Patents

Abstract

Полезная модель предназначена для отбора проб воды с глубины до 100 метров в морских и пресноводных водоемах. Отбор производится с борта судна, конструкций набережной или моста. Пробоотборник опускается на глубину на шнуре с нанесенной на нем мерной разметкой и срабатывает за счет взаимодействия механизма закрывания крышек батометра, с посыльным грузом на заданной глубине. Реализация полезной модели позволяет выполнять отбор проб морской или пресной воды в неглубоких водоемах, где затруднен проход судов, лодок и катеров, с мостов, набережных и маломерного флота. Технический эффект заключается в обеспечении строго вертикального положения батометра в момент выполнения пробоотбора, что способствует объективности отбираемой пробы. Указанный технический эффект достигается благодаря наличию в составе устройства специального противовеса, обеспечивающего балансировку пробоотборника относительно точки крепления грузонесущего шнура.

Description

Пробоотборник предназначен для отбора проб воды с глубины до 100 метров в морских и пресноводных водоемах. Отбор может производиться с борта судна, катера, лодки, конструкций набережной или моста. Батометр опускается в водоем вручную, на шнуре, и срабатывает за счет взаимодействия спускового механизма с посыльным грузом.

Техническое решение может быть использовано для отбора проб морской или пресной воды в неглубоких водоемах или прибрежной части акватории, где затруднен проход судов, лодок и катеров. Также в небольших водоемах, загрязненных тиной и водорослями, расположенных в труднодоступной местности, где возникает необходимость ручной доставки приборов и снаряжения. Подобная задача возникает, например, при изучении гидрофизических и биохимических показателей, используемых для оценки экологического состояния морских и внутренних водных объектов, в труднодоступных участках акватории в ходе экологического мониторинга, научных исследований, проектно-изыскательных работах.

Техническое решение обеспечивает вертикальное положение батометра при его погружении или подъеме, что важно для повышения объективности отбираемой пробы.

Конструкция устройства дает возможность размещать несколько батометров осесимметрично на противовесе, для одновременного взятия пробы на одной глубине погружения.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Техническое решение относится к области морской техники, а именно к гидрологическим приборам для ручного отбора проб воды в морских и пресноводных водоемах. Батометры, обеспечивающие отбор проб воды с заданной глубины - широко применяемая техника. Подобные устройства востребованы в различных отраслях, например, для взятия проб жидкости при исследовании физических, химических и биологических процессов, происходящих в водоемах.

Для отбора проб воды может применяться как одиночный батометр, так и несколько, и одномоментно срабатывать на заданной глубине за счет взаимодействия спускового механизма с посыльным грузом. Применение подобной аппаратуры обеспечивает экологический мониторинг, научные исследования, морскую геологоразведку, проектно-изыскательские работы в труднодоступных частях акватории и неглубоких пресноводных водоемах.

Аналитическая аппаратура постоянно совершенствуется, поэтому требования к качеству отбираемых проб неуклонно возрастают. Даже незначительные изменения и загрязнения взятого образца воды, могут негативно сказаться на результатах исследования. Подобное может случиться при нахождении в полости батометра частей спускового механизма, например упругого резинового жгута. Когда взятая проба остается в батометре в течение нескольких часов, это может сказаться на ее чистоте из-за появления посторонних веществ в пробе.

Отдельную проблему представляет конструкция механизма, осуществляющего захлопывание крышек батометра в момент взятия пробы. Большое количество деталей усложняет спусковой механизм, что негативно сказывается на надежности устройства. Размещение спускового механизма на боковой поверхности корпуса батометра изменяет его центровку и может вызвать отклонение батометра от вертикальной оси при погружении. Это, в свою очередь, приведет к турбулизации потока воды через полость батометра и, как следствие, к нарушению естественного состояния водной среды в момент отбора пробы.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна конструкция пробоотборника воды (полезная модель RU 73480 "Универсальный пробоотборник воды"; МПК G01N 1/10, 2008). Устройство содержит емкость, груз, резиновую пробку, и ремни, что позволяет опускать емкость на требуемую глубину, где производится выдергивание пробки с помощью веревки, происходит набор воды в емкость, после чего, с использованием ремня, выполняется выемка пробоотборника из воды, и упаковка пробы.

Существенные недостатки этого устройства заключаются в незначительной глубине погружения, примитивном способе открывания батометра, невозможности закрытия емкости после взятия пробы, вследствие чего при подъеме происходит смешивание пробы с жидкостью из других слоев.

Известна конструкция пробоотборника воды (полезная модель RU 123156, "Пробоотборник воды", МПК G01N 1/10, 2012), предназначенная для получения пробы воды из различных водоемов. Устройство содержит емкость, имеющую вид полого цилиндра, с тросами, дно которого оборудовано клапаном с крышкой. Крышка снабжена резиновой прокладкой и пружиной с фиксирующим подвижным зубом.

Работа устройства сводится к тому, что за счет вытравливания троса, после погружения пробоотборника на заданную глубину, крышка пробоотборника захлопывается, путем взаимодействия специального шнура и клапана, за счет чего отсекается проба воды. Полученная проба, в батометре, при выборке троса перемещается на поверхность, для анализа.

Известное устройство имеет ряд недостатков. Батометр имеет крышку только с одной стороны, что ставит под сомнение объективность пробы. Взятая проба имеет постоянный контакт с резиновой прокладкой, что негативно влияет на чистоту пробы. Механизм срабатывания спускового устройства нуждается в дополнительном специальном шнуре, что при ручном заборе значительно усложняет выполнение работ по взятию пробы. При ручном погружении батометра даже на небольшую глубину - до 10 метров, высока вероятность перехлеста, запутывания троса и шнура. Для большей глубины применение устройства весьма проблематично.

Известен автономный пробоотборник придонной воды, включающий шток, с закрепленным на его верхнем конце поплавком, балластную камеру, установленную в средней части штока и выполненную в виде конусного днища, обращенного вершиной в сторону поплавка. Боковой поверхности с тягами, пружину сжатия, установленную с возможностью взаимодействия с закрепленным на штоке опорным кольцом, герметичный сосуд для пробы воды (RU 2369858, "Автономный пробоотборник придонной воды", МПК G01N 1/10, 2009).

Однако известному устройству присущи недостатки, заключающиеся в сложности конструкции, большом количестве деталей и невозможности усовершенствования и модернизации.

В рассмотренных выше технических решениях не ставится цель получения пробы в виде вертикального столба жидкости, который соответствует глубине погружения батометра. Емкости для отбора пробы содержат атмосферный воздух, который контактирует с водой отбираемой пробы.

Рассмотренные выше технические решения по отбору проб воды имеют ряд существенных недостатков, и поэтому ограниченное практическое применение.

Наиболее известным пробоотборником, является "Niskin's bootle" или "Батометр Нискина". Этот батометр, является наиболее часто используемым гидрологическим прибором, ввиду простоты и надежности конструкции. Батометр представляет собой пластиковый сосуд цилиндрической формы с двумя крышками, сверху и снизу, а также краном для слива отобранной воды. Крышки прибора, при взятии пробы находятся в открытом состоянии, свободно пропуская поток воды через внутреннюю часть батометра, по мере опускания сосуда на глубину. Для закрытия крышек на нужной глубине по тросу спускается посыльный груз, который своим ударом приводит в действие спусковой механизм (как правило, состоящий из скобы, прижимаемой пружиной). Для надежного и герметичного закрытия, крышки изнутри батометра стянуты друг с другом жгутом, с большим запасом упругости. Это известное техническое решение подробно описано в патентах: (US 3489012, "Устройство для отбора проб воды", МПК G01N 1/12, 1967); и (US 3815422, "Многофункциональный пробоотборник для воды", МПК G01N 1/12, 1973).

"Батометр Нискина" широко используется до настоящего времени, и, несмотря на кажущуюся простоту, имеет большой запас для усовершенствований и модернизации. Например, техническое решение патента (US 5341693, "Пробоотборник с двойными стенками", МПК G01N 1/12, 1993) направлено на повышение чистоты и достоверности пробы, за счет размещения внутри полости батометра эластичной оболочки. При этом сам батометр - это улучшенное, модернизированное решение "Батометра Нискина".

В техническом решении патента (US 2017032881 А1, "Устройство, соединяющее бутыль с пробой воды с беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) для сбора проб под поверхностью водоема", МПК G01N 1/12, 2017) рассматривается взятие пробы с БПЛА, с использованием "Батометра Нискина", но с усовершенствованным способом крепления пробоотборника к несущему шнуру.

В аспекте предлагаемого технического решения "Батометр Нискина" рассматривается как прототип.

Известное техническое решение, имеет ряд недостатков:

1. Наилучшая проба воды при погружении батометра - та проба, что получена при строго вертикальном расположении батометра при погружении, когда полость омывается водой наилучшим образом, а крышками отсекается от окружающей среды именно вертикальный столб воды. В известных решениях эта проблема не рассматривается. Учитывая, что несущий шнур, как правило, крепится не по оси симметрии батометра, то практически всегда погружение происходит с осевым смещением пробоотборника, что вызывает турбулизации потока окружающей жидкости через полость корпуса батометра, особенно при быстром погружении.

2. При размещении упругого натяжного жгута в полости батометра - нарушается чистота пробы, за счет взаимодействия растянутой резины с водой пробы. Замена жгута на пружину, с держателями, на одном из боков пробоотборника приводит к осевому смещению пробоотборника при погружении. При работе батометра в малых, заросших травой, и содержащих в воде тину и водоросли, водоемах и недоступных частях акватории использование пружины нецелесообразно из-за вероятного попадания загрязнений между витками пружины и уменьшения ее величины упругости.

3. Не рассматривается вариант объединения нескольких батометров для одномоментного взятия пробы на одной глубине погружения. Вместо этого предлагается ряд типоразмеров пробоотборников: от 2,5 до 10 литров, что требует разработки размерного ряда батометров, представляет трудности при перемещении батометров с пробами большой емкости на бездорожье, при ручном взятии проб в труднодоступных водоемах.

РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ

Для преодоления вышеуказанных недостатков необходимо решить задачу обеспечения вертикального положения батометра в процессе его погружения и подъема. Это обеспечит отсутствие турбулентных завихрений воды в момент забора пробы и, как следствие, исключит нарушение ее состава.

Решение указанной задачи достигается размещением вдоль корпуса пробоотборника противовеса, в виде трубы с заполнителем, которая устанавливается со стороны крепления на корпусе несущего шнура.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В предлагаемом техническом решении сформулированы основные отличительные признаки полезной модели.

Пробоотборник ручной, содержащий: цилиндрический корпус батометра, крышки, расположенные с торцов корпуса, лески, закрепленные одними концами на крышках, другими на спусковом механизме батометра; жгут, с запасом упругости, приведенный в растянутое состояние за счет натяжения лесок; винт для впуска воздуха, штуцер для слива воды.

Со стороны крепления на корпусе несущего шнура, вдоль корпуса, размещен противовес в виде трубы с заполнителем. Спусковой механизм изготовлен в виде крючка, удерживающего лески, хвостовик которого размещен в отверстии фиксатора, совмещенном с подвижной штангой, причем поворот крючка и выскальзывание петель лесок происходит после перемещения подвижной штанги с фиксатором, в результате толчка посыльного груза и освобождения хвостовика от зацепления.

Возможен другой вариант реализации устройства. Два или более батометров осесимметрично закреплены по окружности цилиндрической трубы противовеса, при этом несущий шнур закреплен на верхней части трубы, а срабатывание спусковых механизмов батометров происходит одновременно.

Признак: "со стороны крепления на корпусе несущего шнура, вдоль корпуса, размещен противовес, в виде трубы с заполнителем", позволяет опускать батометр в воде вертикально, без турбулентных завихрений окружающей среды. В результате, при захлопывании крышек, батометр "вырезает" вертикальный объем воды из слоя, толщина которого равна высоте батометра, и отобранная проба соответствует глубине погружения батометра.

Признак: "спусковой механизм изготовлен в виде крючка удерживающего лески, хвостовик которого размещен в отверстии фиксатора, совмещенном с подвижной штангой. Причем поворот крючка и выскальзывание петель лесок происходит в результате освобождения хвостовика от зацепления, после перемещения подвижной штанги с фиксатором от толчка посыльного груза", упрощает конструкцию и позволяет производить надежное срабатывание спускового механизма батометра ручного за счет сокращения упругого жгута.

Признак: "два или более батометров осесимметрично закреплены по окружности цилиндрической трубы противовеса, при этом несущий шнур закреплен на верхней части трубы, а срабатывание спусковых механизмов батометров происходит одновременно" позволяет, при необходимости, обеспечить получение пробы большего объема, размещать батометры в зависимости от требуемого объема, например, для взятия пробы объемом 5 литров - два батометра. Для взятия пробы объемом 10 литров - 4 батометра.

Реализация полезной модели позволяет получить технический результат, заключающийся в том, что в момент пробоотбора батометр находится в вертикальном положении, что обеспечивает получение объективной пробы, то есть образца воды, соответствующего по своему составу окружающей водной среде на горизонте исследования.

При необходимости взятия большего объема пробы, устройство позволяет размещать на противовесе несколько батометров, одномоментно срабатывающих от толчка посыльного груза.

Таким образом, новизна полезной модели, заключается в получении нового качества - отобранная проба берется оптимальным способом, при вертикальном погружении батометра, в виде невозмущенного столба жидкости. Конструктивно простой спусковой механизм надежно срабатывает, поскольку при вертикальном положении батометра посыльный груз свободно скользит по шнуру и без помех падает на элементы запирающего механизма.

Использование одномоментного срабатывания нескольких батометров небольшого объема, позволяет получить пробу требуемого объема, но в нескольких батометрах, что удобно при последующей доставке проб в полевых условиях.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Полезная модель иллюстрируется чертежами, фиг. 1-3, где:

фиг. 1 - отображает пробоотборник ручной в разрезе по продольной оси;

фиг. 2 - отображает наружный вид батометра со стороны, противоположной стороне размещения противовеса;

фиг. 3 - отображает пробоотборник ручной с двумя батометрами, оснащенными общим спусковым механизмом, одномоментно срабатывающим при воздействии посыльного груза.

1. Корпус батометра.

2. Крышка верхняя.

3. Крышка нижняя.

4. Леска.

5. Втулка направляющая.

6. Крючок.

7. Хвостовик.

8. Стойка.

9. Стойка подвижная.

10. Фиксатор.

11. Жгут упругий.

12. Противовес.

13. Шнур.

14. Груз посыльный.

15. Демпфер.

16. Ложемент.

17. Винт с гайкой.

18. Винт для впуска воздуха.

19. Штуцер для слива воды.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пробоотборник ручной (фиг. 1, 2 и 3), содержит: цилиндрический герметичный корпус 1, размещенные на его торцах крышки: верхняя 2 и нижняя 3. Леску 4, для соединения упругого жгута 11 с крышками 2 и 3, втулку направляющую 5, крючок 6 с хвостовиком 7, стойки 8, подвижную стойку 9, фиксатор 10, закрепленный на стойке 9. Жгут упругий резиновый 11, противовес 12, шнур 13, груз посыльный 14, демпфер 15, размещенный на торце стойки подвижной 9, ложемент 16, винт с гайкой 17, фиксирующие крючок 6 с хвостовиком 7, узел впуска воздуха 18 и штуцер для слива пробы 19.

На фиг. 1 показан пробоотборник ручной в разрезе по продольной оси.

На фиг. 2 показан внешний вид пробоотборника ручного со стороны крючка.

На фиг. 3 показан пробоотборник с двумя батометрами для отбора проб, симметрично размещенными на общем противовесе и одномоментно срабатывающие при воздействии посыльного груза.

Пробоотборник ручной работает следующим образом.

На поверхности производят подготовку батометра к спуску - открывают и фиксируют крышки 2 и 3, освобождая торцевые поверхности цилиндрического корпуса 1. Петли лесок 4 размещают на крючке 6, растягивая при этом упругий жгут 11. Хвостовик 7 крючка 6, размещается в фиксаторе 10. Взведенный батометр, вручную, поднимается за шнур 13 и опускается в воду. Глубина погружения фиксируется по мерным отметкам на шнуре 13, причем погружение батометра, за счет действия противовеса 12, происходит строго в вертикальном положении. При этом внутренняя полость батометра беспрепятственно промывается водой. Определяя глубину погружения по мерным отметкам на несущем шнуре 13, на заданной глубине батометр останавливают и по несущему шнуру пускают посыльный груз 14. Груз (весом, например, 0,7 кг) перемещается по шнуру 13 и толкает демпфер 15, что заставляет стойку подвижную 9 и фиксатор 10 совершить перемещение. Хвостовик 7 выходит из зацепления с отверстием в фиксаторе 10 и крючок 6, совершает поворот по оси - винта с гайкой 17. При этом происходит соскальзывание петель лесок 4 с крючка 6. Под действием усилия растянутого жгута 11 крышки 2 и 3 захлопываются, герметично отсекая при этом пробу воды на заданной глубине водоема. Затем батометр с пробой, за шнур 13 поднимают на поверхность и на борту судна, шлюпки или в другом удобном месте воду из батометра сливают в специально предназначенные емкости для проведения необходимых анализов. Слив воды производят с использованием винта 18 для впуска воздуха и штуцера 19 для слива воды.

При отборе проб одновременно в несколько батометров, последовательность действий такова. Определяется необходимый объем пробы, после чего батометры, например 2 штуки (Фигура 3), фиксируются и закрепляются на противовесе 12 любым известным способом, например, с помощью нажимных элементов, или с помощью резьбового соединения. В данном случае противовес 12 используется как конструкционный элемент для крепления батометров, при этом несущий шнур 13 закрепляется также, на верхней части противовеса. Такое размещение позволяет выполнять погружение группы батометров строго в вертикальном положении. Осевая линия противовеса в этом случае является осью симметрии конструкции. При этом все спусковые механизмы закрепленных батометров одномоментно закрываются при толчке посыльного груза 14, аналогично при срабатывании одиночного батометра.

Claims (1)

1. Пробоотборник ручной, содержащий цилиндрический корпус батометра, крышки, расположенные с торцов корпуса, лески, закрепленные одними концами на крышках, другими - на спусковом механизме батометра, жгут, с запасом упругости, приведенный в растянутое состояние за счет натяжения лесок, штуцер и винт для слива воды и впуска воздуха, несущий шнур, отличающийся тем, что со стороны крепления на корпусе несущего шнура вдоль корпуса размещен противовес в виде трубы с заполнителем, спусковой механизм изготовлен в виде крючка, удерживающего лески, хвостовик которого размещен в отверстии фиксатора, совмещенном с подвижной штангой, причем поворот крючка и выскальзывание петель лесок происходит в результате освобождения хвостовика от зацепления, после перемещения подвижной штанги с фиксатором от толчка посыльного груза.