SU1762159A1 - Батометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике пробоотборника и может быть использовано дл  вз ти  проб морской воды с больших глубин в океанологических исследовани х. Сущность изобретени  заключаетс  в организации надежного герметичного отсечени  пробы морской воды на заданной глубине посредством применени  самоцентрирующихс  крышек-поршней. Строга  соосность достигаетс  благодар  снабжению устройства направл ющим стержнем, установленным по оси пробоза- борной емкости. Устройство кроме того, позвол ет произвести косвенное определение содержани  растворенных е воде газов, что достигаетс  с помощью вспомогательного цилиндра с поршнем, установленного на боковой поверхности пробозаборной емкости. При плавном сбросе давлени  в емкости посредством выдвижени  поршн  визуально через стекл нный колпачок фиксируетс  момент начала газовыделени , соответствующий определенным давлению и глубине десорбции, 1 ил. с/ с

Description

Изобретение относитс  к устройствам дл  вз ти  проб морской воды с больших глубин при гидравлических исследовани х и можетбыть использовано в практике разработки океанологической техники.

Известно устройство дл  отбора проб воды, содержащее цилиндрический держатель с закрепленными на нем сосудами, каждый из которых снабжен коническими крышками, установленными у его открытых концов и удерживаемых от закрывании шнуром (см. патент США № 3489012, кл.73-425 4.1970).

Недостаток этого устройства заключаетс  в гом, что при закрывании крышки не могут герметично закрыть осуд. так как они поворачиваютс  произвольно без каких либо направл ющих и могут закрыть отверстие с перекосо: 1.

Известны приборы и устройства дл  отбора проб воды с различных глубин: батометр морской ВМ-48, морской батометр ААНИИ системы Ю.К.Алексеева, батометр ГМ-42, батометр-батитермограф ГМ-7-111 (см например, Коровин В.П., Чверткин Е.И. Морска  гидрометри . Ленинград: Гидро- метроиздат, 1988, с.48-52).

Недостатком данных батометров  вл етс  необходимость сложных лабораторных исследований по содержанию растворенных в .воде газов. Кроме того} конструкци  батометров недостаточно герметична и не позвол ет учесть и фиксировать наличие и количество растворенных в воде газов.

сл о

Известно устройство дл  отбора проб жидкости, заборные цилиндры которого расположены по вертикали и снабжены переключающими механизмами, каждое из которых выполнено в виде корпуса с коак- смально расположенными сквозными отверсти ми и шаровым затвором (см, авт. св. СССР № 894120, G 01 N 1/10).

Недостатком данного устройства  вл етс  сложность конструктивного выполнени  по герметизации заборных цилиндров, так как необходимо обеспечивать поворот штанги вокруг вертикальной оси устройства .

Извстен прибор дл  вз ти  проб воды, содержащий цилиндрический корпус, по- доижные крышки, прижимаемые к корпусу упругими элементами, запорно-спусковое устройство, включающее установленный в направл ющих стержень и углы фиксации крышек (см. (см.а.с. СССР № 117514, G 01 N 1/10, 1958).

Недостатком устройства  вл етс  недостаточна  герметизаци  отобранной пробы воды в пробозаборнои емкости.

Известен батометр (см агт.св. СССР № 1518701, кл. G01 N 1/10- прототип). Его применение позвол ет повысить достоверность отбираемой пробы за счет компенсации термобатического расширени  жидкости при подъеме устройства на поверхность и расширить функциональные возможности за счет возможности измерени  (расчета) глубины отбора пробы.

К недостаткам данного устройства следует отнести следующее.

Дл  запопненм  емкости пробой воды корпус устройства необходимо опрокидывать на 180°,что не исключает при динамическом режиме его работы поломки устройства;

ЗаОор пробы и ее добавка на поверхность при прочих разных услови х завис т от надежности работы обратного клапана: В устройстве не реализуетс  плавный регулируемый сброс давлени  в емкости с пробой воды, что не позвол ет фиксировать начало десорбции и определ ть содержание растворенных газов в воде.

Цель изобретени  - повышение надежности и расширение информационных возможностей устройства за счет обеспечени  косвенного определени  содержани  растворенных в воде газов экспрессным методом .

Цель достигаетс  тем, что торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихс  поршней с глухими осевыми отверсти ми , а пробозаборнал емкость снабжена направл ющим стержнем, установленным

по ее оси, концы которого размещены в глухих отверсти х поршней, при этом устройство снабжено цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на ее боковой поверхности, и прозрачным колпачком.

На чертеже показан общий вид батометра , продольный разрез.

Устройство содержит полный латунный

цилиндр 1 (пробозаборную емкость), систему крышек-поршней 2. замок-крючок 3, срабатывающий от посыльного груза А, пружину 5, т ги 6, привод щие самоцентрирующиес  крышки-поршни в положение

герметизации пробозаборную емкость 1 с пробой морской воды. Внутри емкости 1,по ее оси размещен направл ющий стержень 7, концы которого помещены с центрирующие глухие отверстие 8 крышек-поршней 2.

Емкость 1 снабжена (на ее боковой поверхности ) цилиндром 9 с поршнем 10, перемещающимс  штоком 11 путем вращени  штока по резьбе штурвалом 12, и стекл нным колпачком 13 дл  фиксации начала десорбции растворенных в воде газов. Цилиндр 1 имеет по образующей продольное окно (на рис. не показано) из прозрачного материала.

Батометр крепитс  к гидрологическому

тросу 14 посредством кронштейна 15 с помощью зажимного устройства (на фиг. не показано).

Спусковой механизм включает кронштейн 16, рычаг 17, тросик 18, плоскую пружину 19.

Все части батометра, за исключением пружин и прокладок, изготавливаютс  из латуни. Изготавливать батометры можно целиком из материалов, не подвергающихс  коррозии, или защища  антикоррозийными покрыти ми их внутреннюю (рабочую) поверхность.

Перед подвешиванием к тросу 14 батометр привод т в рабочее положение: открывают его пробозаборную емкость 1, привод  крышки-поршни 2 в крайнее положение (показанное на чертеже), фиксиру  его замком- крючком 3 и плоской пружиной 19.

Батометр работает следующим обра0 зом.

Батометр опускают в воду с открытыми крышками-поршн ми 2, при этом посыльной груз 4 фиксируетс  на поверхности мор . При достижении определенной глубины

5 батометра его спуск под собственным весом приостанавливают и по гидрологическому тросу 14 опускают посыльной груз 4. Последний удар ет по рычагу 17 спускового механизма, при этом нат гиваетс  тросик

18, который отжимает замок-крючок 3 и плоскую пружину 19, высвобождает пружину 5. Она, разжима сь, приводит т ги б в движение: прилегающие к пружине 5 концы т г 6 движутс  по направлению от поверхности емкости 1, а концы т г 6, закрепленные шар- нирно на крышках-поршн х 2, движутс  по направлению к открытым торцам емкости 1. Крышки-поршни 2 под воздействием пружины 5, перемеща сь навстречу друг другу по направл ющему стержню 7 в провоза- борной емкости 1, герметично закрывают ее. Это обуславливает повышение надежности устройства, а именно: крышки-поршни вход т в емкость 1 плотнопритерто, подпружинено, без перекоса и смещени  относительно оси емкости 1 с отбором представительной пробы воды с заданной глубины мор .

Затем батометр извлекают на поверхность воды. Посредством штурвала 12 и вра- щени  по резьбе штока 11 перемещают поршень Ш в цилиндре 9, плавно уменьша  этим давление в емкости 1, наполненной морской водой. При определенном давлении начинаетс  десорбци  растворенных в воде газов. Начало десорбции фиксируют визуально в стекл нном колпачке 13с предварительным визуальным контролем (от- слежкой) процесса в емкости 1 через продольное окно на ее боковой поверхно- сти.

Цилиндр 9 проградуирован. Фиксируемое начало десорбции (по вление пузырьков газов в цилиндре 9} соответствует определенному значению давлени  в емко- сти 1, а это в свою очередь - конкретному численному значению глубины начала десорбции , о котором суд т по метке (напротив поршн  10) на поверхности цилиндра 9. При этом необходимую величину хода hnop- шн  определ ют по формуле

,127KVuaH/(D2.Ah), см

где К - коэффициент пропорциональности; Уц- обьем цилиндра, см3; Н - глубина забора пробы воды, м; D - диаметр поршн , см; а - коэффициент сжимаемости воды, 1/м-водн.ст.; Ah - перемещение крышек - поршней в цилиндре 1 при его герметиза- ции, см.

Содержание растворенного в морской воде газа определ ют по формуле

«i оь (1 - и п

MJ/M

.. Н ч HO AT , VPTT) JНе

(2)

5 10 15 20 25 30

35 40

45 50

55

где а - растворимость данного газа на глубине Н0 при температуре П морской воды, град. К; Оо - растворимость данного газа при нормальных услови х, определ ема  по таблице; С - мол рна  теплоемкость газа, Дж/(моль.К); g - ускорение силы т жести, м/сек2; ,31-103 Дж/(моль.К) - универсальна  газова  посто нна ; V - удельный объем данного газа при нормальных услови х , м /кг; р - плотность морской воды. кг/м3; Но - глубина начала десорбции, м; AT - градиент температуры, К/м.

Преимуществом предложенного Батометра  вл етс : проста  кинематика механизма (узла) герметизации пробозаборной емкости с надежным самоцентрированием крышек-поршней; плавна  регулировка сбросом (уменьшением) давлени  в емкости с пробой воды; возможность получени  численных значений Н0 - глубины начала десорбции (определ етс  по градуированной шкале на поверхности цилиндра 9) и обеспечение косвенного определени  содержани  растворенных в воде газов экспертным методом по формуле (2).

По заданным значени м Н0 и at (например , дл  конкретного газа: метан, сероводород , углекислый газ, кислород, азот) из выражени  (2) можно вычислить глубину забора пробы морской воды, т.е. решить обратную задачу. Этим данный способ отличаетс , например, от метода непосредственного определени  глубины забора по длине троса.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Батометр, содержащий пробозаборную цилиндрическую емкость с торцевыми крышками, запорно-спусковой механизм и посыльный груз, отличающийс  тем, что. с целью повышени  надежности и расширени  информационных возможностей батометра путем обеспечени  косвенного определени  содержани  растворенных в воде газов экспрессным методом,торцевые крышки выполнены в виде самоцентрирующихс  поршней с глухими осевыми отверсти ми , а пробозаборна  емкость снабжена направл ющим стержнем, установленным по ее оси, концы которого размещены в глухих отверсти х поршней, при этом батометр снабжен цилиндром с поршнем с ходовым штоком, установленным радиально на его боковой поверхности, и прозрачным колпачком .

   77