SU1700427A1

SU1700427A1 - Device for taking and preparing samples of liquid

Info

Publication number: SU1700427A1
Application number: SU894774944A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Алексеевич Серебряков
Original assignee: Уральский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветметавтоматика"
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1991-12-23

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл автоматического отбора и подготовки проб жидкости дл анализа и может быть использовано в автоматических устройствах дл определени концентраций вещества в растворах химической, металлургической и других отрасл х промышленности. Устройство позвол ет получать предствительные ми ропробы анализируемой жидкости в услови х вибрации и гидроудара. Устройство содержит патрубок 1 ввода жидкости , емкость 2 с патрубком 3 перелива и патрубком 4 слива жидкости. Патрубок 4 присоединен сильфоном 5 с распределительной трубкой 6, на нижнем конце которой установлен капилл р 7. Диаметр капилл ра dk выбран из условий: dK 1/6lk, dk 1/10Di, где Ik длина капилл ра; DT - диаметр распределительной трубки. Распределительна трубка 7 через т гу 8 соединена с исполнительным механизмом 9, подключенным к импульсному командному устройству 10 Исполнительный механизм 9 обеспечивает колебательное движение распределительной трубки 6. Под распределительной трубкой 6 установлены камера 11 отбора проб и камера 12 слива жидкости, между которыми расположен пробоотсека- тель 13. 1 ил сл с r-kThe invention relates to devices for the automatic sampling and preparation of liquid samples for analysis and can be used in automatic devices for determining the concentration of a substance in solutions of the chemical, metallurgical and other industries. The device makes it possible to obtain representative peace samples of the analyzed liquid under conditions of vibration and water hammer. The device contains a pipe 1 of the input fluid, a container 2 with a pipe 3 overflow and pipe 4 drain the liquid. The pipe 4 is connected by a bellows 5 with a distribution pipe 6, at the lower end of which is installed a capillary 7. The capillary diameter dk is selected from the conditions: dK 1 / 6lk, dk 1 / 10Di, where Ik is the length of the capillary; DT is the diameter of the distribution tube. The distribution tube 7 is connected to an actuator 9 connected to a pulse command device 10 via an actuator 8. The actuator 9 provides oscillatory movement of the distribution tube 6. Under the distribution tube 6 there is a sampling chamber 11 and a fluid drain chamber 12, between which the sampler is located 13. 1 Il cl with rk

Description

Изобретение относится к устройствам для автоматического отбора и подготовки проб жидкости для анализа и может быть использовано в автоматических устройстаах для определения концентрации вещества в растворах химической, металлургической, медицинской и других отраслях промышленности.The invention relates to devices for automatic sampling and preparation of liquid samples for analysis and can be used in automatic devices for determining the concentration of a substance in solutions of chemical, metallurgical, medical and other industries.

Известен способ и аппарат для отбора воспроизводимых проб жидкости малого объема, где предлагается полуавтоматический Способ приготовления проб жидкости, ; суспензий и прочих жидких сред. Устройство содержит продолговатый приемник в виде пробирки, трубку меньшего диаметра по сравнению с диаметром пробирки, причем нижний конец трубки закрыт, и устройство всасывания или опорожнения.A known method and apparatus for sampling reproducible samples of liquid of small volume, where a semi-automatic method for preparing samples of liquid, is proposed; suspensions and other liquid media. The device comprises an elongated receiver in the form of a test tube, a tube of a smaller diameter compared to the diameter of the test tube, the lower end of the tube being closed, and a suction or discharge device.

Недостатком устройства является низкая представительность пробы из-за отсутствия постоянного протока жидкости.The disadvantage of this device is the low representativeness of the sample due to the lack of a constant flow of fluid.

Наиболее близким к предлагаемому усίтройству является делитель пульповых проб, который содержит патрубок ввода пульпы, снабженный распределительной ; трубкой с тягой, соединенный с исполни; тельным механизмом, обеспечивающим ко: лебательное движение распределительной трубки, импульсное командное устройство и пробоотсекатель, расположенный между камерами отбора и слива остатка пульпы. Исполнительный механизм выполнен в виде электромагнита с подвижным сердечником, катушка которого подключена к выходам импульсного командного устройства. Выходы камер отбора пробы и слива остатка пульпы выполнены в форме вертикально усеченного конуса.Closest to the proposed device is a pulp sample divider, which contains a pulp inlet pipe equipped with a distribution; a tube with a rod connected to the rod; a collective mechanism providing: oscillatory movement of the distribution tube, a pulse command device and a sample cutter located between the selection and discharge chambers of the pulp residue. The actuator is made in the form of an electromagnet with a moving core, the coil of which is connected to the outputs of a pulse command device. The outputs of the chambers for sampling and draining the remainder of the pulp are made in the form of a vertically truncated cone.

Известное устройство предназначено для отбора и подготовки проб большого объема и не может быть использовано для отбора микропроб высокой представи'тельности из-за отсутствия постоянного протока жидкости. Кроме того, делитель проб не рассчитан на работу в условиях повышенной вибрации и гидроударов жидкости вследствие отсутствия демпфирующей емкости.The known device is intended for the selection and preparation of large samples and cannot be used for sampling micro samples of high representativeness due to the lack of a constant flow of fluid. In addition, the sample divider is not designed to operate in conditions of increased vibration and liquid shock due to the absence of a damping tank.

Целью изобретения является обеспечение возможности отбора микропроб и повышение их представительности в условиях вибрации и гидроударов.The aim of the invention is to enable sampling of microsamples and increase their representativeness in conditions of vibration and water hammer.

Устройство для отбора и подготовки проб жидкости, содержащее патрубок ввода жидкости, распределительную трубку с тягой, соединенной с исполнительным механизмом, импульсное командное устройство, камеры отбора пробы и слива жидкости, между которыми установлен пробоотсекатель, дополнительно содержит емкость с пе реливным патрубком и патрубком слива, распределительная трубка снабжена расположенным на ее конце капилляром,диаметр которого выбран из условий dk Ik;A device for sampling and preparing fluid samples, comprising a fluid inlet pipe, a distribution pipe with a rod connected to the actuator, a pulse command device, fluid sampling and drainage chambers, between which a sample cutter is installed, further comprises a container with an overflow pipe and a drain pipe, the distribution tube is equipped with a capillary located at its end, the diameter of which is selected from the conditions dk Ik;

dk < D_T, где Ik - длина капилляра;dk <D _T , where Ik is the capillary length;

D_T - диаметр распределительной трубки, причем патрубок слива соединен гибкой связью с верхним концом распределительной трубки.D _T is the diameter of the distribution pipe, and the discharge pipe is connected by a flexible connection with the upper end of the distribution pipe.

Известно использование гибких соединений, например с помощью сильфона, в дозирующих устройствах. Известно также применение емкости с переливным и сливным патрубками и наличие капиллярного канала-мернйка в микродозаторе жидкости.The use of flexible compounds, for example using a bellows, in metering devices is known. It is also known the use of tanks with overflow and drain pipes and the presence of a capillary channel mernyk in the microdoser fluid.

Наличие признака, относящегося к соотношению величин диаметра капилляра, его длины и диаметра распределительной трубки, и совокупности известных признаков позволяет получить положительный эффект, состоящий в обеспечении возможности отбора микропроб жидкости и повышении их представительности в условиях вибрации и гидроудара жидкости.The presence of a feature related to the ratio of the capillary diameter, its length and diameter of the distribution tube, and the totality of known features allows to obtain a positive effect consisting in the possibility of taking microprobe samples of the liquid and increasing their representativeness in conditions of vibration and liquid shock.

Использование в устройстве емкости с переливным патрубком и патрубком слива обеспечивает постоянное протекание исследуемой жидкости через пробоотборные элементы, являясь демпфирующей емкостью в условиях гидроудара и вибрации жидкости, повышая тем самым представительность отбираемой пробы.The use in the device of a container with an overflow pipe and a drain pipe ensures a constant flow of the test fluid through the sampling elements, being a damping tank in conditions of hydraulic shock and fluid vibration, thereby increasing the representativeness of the sample taken.

Применение капилляра с предлагаемым соотношением его длины, диаметра и диаметра распределительной трубки, на которой установлен капилляр, позволяет осуществлять отбор микропроб от 0,1 мл и выше в условиях вибрации и гидроудара, надежно формируя струю п ри переносе распределительной трубки из камеры слива жидкости в камеру отбора пробы. Гибкая связь патрубка слива с верхним концом распределительной трубки способствует работе устройств^ в условиях вибрации.The use of a capillary with the proposed ratio of its length, diameter and diameter of the distribution tube on which the capillary is mounted allows sampling from 0.1 ml and higher under vibration and water hammer conditions, reliably forming a jet when the distribution tube is transferred from the liquid discharge chamber to the chamber sampling. The flexible connection of the discharge pipe to the upper end of the distribution tube contributes to the operation of the devices in vibration.

На чертеже представлено устройство для отбора и подготовки проб жидкости.The drawing shows a device for sampling and preparing fluid samples.

Устройство содержит патрубок 1 ввода жидкости, емкость 2 с патрубками перелива 3 и слива 4 жидкости. Патрубок 4 соединен гибкой связью, в частности сильфоном 5, с распределительной трубкой 6, на нижнем конце которой установлен капилляр 7. Диаметр капилляра dk выбран из условий dk < | Ik;The device comprises a nozzle 1 for introducing liquid, a container 2 with nozzles for overflow 3 and drain 4 of the liquid. The pipe 4 is connected by a flexible connection, in particular a bellows 5, with a distribution pipe 6, at the lower end of which a capillary is installed 7. The diameter of the capillary dk is selected from the conditions dk <| Ik;

о где Ik - длина капилляра;about where Ik is the length of the capillary;

D_T - диаметр распределительной трубки. 5D _T is the diameter of the distribution tube. 5

Распределительная трубка 6 через тягу 8 соединена с исполнительным механизмом 9, подключенным к импульсному командному устройству 10. Исполнительный механизм 9 обеспечивает колебательное 10 движение распределительной трубки 6 и может быть выполнен по любой из известных схем, например в виде электромагнита с подвижным сердечником. Импульсное командное устройство 10 также может быть 15 выполнено по одной из известных схем. Под распределительной трубкой 6 установлены камеры отбора проб 11 и слива жидкости 12, между которыми расположен пробоотсекатель 13. 20The distribution tube 6 through the rod 8 is connected to an actuator 9 connected to a pulse command device 10. The actuator 9 provides an oscillatory 10 movement of the distribution tube 6 and can be made according to any of the known schemes, for example in the form of an electromagnet with a moving core. Pulse command device 10 may also be 15 performed according to one of the known schemes. Under the distribution tube 6, sampling chambers 11 and a fluid drain 12 are installed, between which a sample cutter 13 is located. 20

Устройство для отбора и подготовки проб жидкости работает следующим образом.A device for sampling and preparing fluid samples is as follows.

Жидкость через патрубок 11 ввода поступает избыточным потоком в емкость 2. 25 Часть потока сливается в переливной патрубок 3, формируя постоянство уровня жидкости в емкости 2, что предотвращает влияние вибрации гидроударов жидкости и обеспечивает представительность пробы. 30 Другая часть потока непрерывно проходит по сливному патрубку 4 через сильфон 5, поступает в распределительную трубку 6 и через капилляр 7 сливается в камеру 12 слива, что обеспечивает постоян- 35 ство обмена жидкости в потоке и представительность пробы. Импульсное командное устройство 10 формирует команду определенной длительности во времени, по которой исполнительный механизм 9 через 40 тягу 8 приводит распределительную трубку 6 в колебательное движение. Распределительная трубка 6 за счет тяги 8 и сильфона 5 перемещается и струя жидкости чрез капилляр 7 попадает в камеру 11 45 отбора пробы. По окончании команды распределительная'трубка 6 возвращается на место.The fluid through the inlet pipe 11 enters an excess flow into the tank 2. 25 A portion of the flow is discharged into the overflow pipe 3, forming a constant liquid level in the tank 2, which prevents the influence of vibration of the liquid shocks and ensures the representativeness of the sample. 30 The other part of the flow continuously passes through the drain pipe 4 through the bellows 5, enters the distribution pipe 6 and flows through the capillary 7 into the drain chamber 12, which ensures a constant exchange of fluid in the flow and representativeness of the sample. The pulse command device 10 generates a command of a certain duration in time, according to which the actuator 9 through 40 thrust 8 leads the distribution tube 6 into oscillatory motion. The distribution tube 6, due to the rod 8 and the bellows 5, moves and the liquid stream through the capillary 7 enters the sampling chamber 11 45. At the end of the command, distribution pipe 6 returns to its place.

Жидкость, проходящая через капилляр 7, должна быть сформирована в струю и 50 совершенно сжата, чтобы при переходе из одного положения в другое струя была устойчива и не ломалась.The fluid passing through the capillary 7 must be formed into a jet and 50 completely compressed so that when moving from one position to another, the jet is stable and does not break.

Для этого должно выполняться уравнение 55 где Q - объем подаваемой жидкости;For this, equation 55 must be fulfilled where Q is the volume of fluid supplied;

μ - коэффициент расхода;μ is the flow coefficient;

dk - диаметр капилляра;dk is the diameter of the capillary;

g - ускорение;g is the acceleration;

Н - высота столба жидкости.H is the height of the liquid column.

Коэффициент расхода жидкости μ зависит от коэффициентов сжатия струи г и гидравлического сопротивления жидкости φThe fluid flow coefficient μ depends on the compression ratios of the jet g and the hydraulic resistance of the fluid φ

Коэффициент сжатия ε может удовлет ворять условию, когда диаметр капилляра выбран из сотношения dk 777 Dt, где D_T диаметр распределительной трубки, а коэффициент гидравлического сопротивления <Р>The compression coefficient ε can satisfy the condition when the capillary diameter is selected from the ratio dk 777 Dt, where D _{T is the} diameter of the distribution tube, and the hydraulic resistance coefficient <P>

- когда диаметр капилляра dk^^1к, где- when the diameter of the capillary dk ^^ 1k, where

Ik - длина капилляра при общем коэффициенте расхода жидкости μ = 0,46.Ik is the capillary length with a total liquid flow coefficient μ = 0.46.

Предлагаемое устройство испытано в лабораторных условиях. При диаметре капилляра dk = 0.5 мм, длине Ik = 3 мм, диамет ре распределительной трубки Dr = 5 мм, высоте столба жидкости 250 мм и коэффициенте расхода 0,46 за 1 с отбирается пробы 0,2 мл жидкости.The proposed device is tested in laboratory conditions. With a capillary diameter dk = 0.5 mm, a length Ik = 3 mm, a diameter of the distribution tube Dr = 5 mm, a liquid column height of 250 mm, and a flow coefficient of 0.46 per 1 s, 0.2 ml of liquid is taken.

При отклонении размеров от указанных струя не сжимается и при переходе через пробоотсекатель ломается и пробоотбора не происходит.If the dimensions deviate from the indicated stream, the jet does not compress and when passing through the sampler breaks and sampling does not occur.

В результате испытаний установлена надежная работа устройства как по представитьельности пробы, так и точности отбора микропроб. Оно может работать в условиях вибрации и гидроударов за счет избытка переливаемой жидкости. Постоянство уровня и устойчивость струи обеспечивает представительность пробы и точность отбираемой пробы. Гибкая связь способствует работе устройства в условиях вибрации.As a result of the tests, the reliable operation of the device was established both in representativeness of the sample and in the accuracy of sampling. It can work in conditions of vibration and water hammer due to excess transfused liquid. The constancy of the level and the stability of the jet ensures representativeness of the sample and the accuracy of the sample taken. Flexible communication facilitates the operation of the device in vibration.

Использование устройства обеспечивает возможность проведения количествен ного анализа высококонцентрированных растворов на содержание компонентов за счет соблюдения гидродинамических параметров устройства и устойчивости струи. Устройство работает надежно в случае нестабильной подачи жидкости (гидроудар), что позволяет использовать его в системах с самоподачей жидкости, а также может надежно работать в цеховых условиях благодаря устойчивости к вибрации.Using the device provides the possibility of quantitative analysis of highly concentrated solutions for the content of components due to compliance with the hydrodynamic parameters of the device and the stability of the jet. The device works reliably in case of an unstable fluid supply (water hammer), which allows it to be used in systems with self-supplying fluid, and can also work reliably in workshop conditions due to its resistance to vibration.

Claims

Claim

A device for sampling and preparing liquid samples, including a liquid inlet pipe, a distribution tube with a rod connected to the actuator. a pulse command device, sampling and fluid discharge chambers, between which a sample cutter is installed, characterized in that, in order to enable sampling and increase their representativeness in conditions of vibration and water hammer, the device is equipped with a container with overflow and drain pipes, the distribution tube is equipped with a capillary installed at its end, and the discharge pipe is connected by a flexible connection to the upper end of the distribution tube, and the diameter of the capillary and its length is determined from the conditions dk < i Ik:

where dk is the diameter of the capillary;

10 Ik - capillary length;

D _T is the diameter of the distribution tube,