способ отбора и подготовки проб жидкости и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ отбора и подготовки пробы жидкости для анализа в ней примесей посредством емкости с закрепляемым в ней поглотительным средством, в соответствии с которым осуществляют сорбирование примесей из определенного количества жидкости на поглотительном средстве, отличающийся тем, что емкость заполняют жидкостью и приводят с ней в контакт поглотительное средство, герметизируют емкость и создают в ней избыточное давление газа заданного значения, измеряют количество пропущенной через поглотительное средство жидкости и фиксируют заданное количество пробы путем разгерметизации емкости.

2. Устройство для отбора и подготовки пробы жидкости для анализа в ней примесей, включающее емкость с внутренней полостью, заборным наконечником с поглотительным средством, подсоединенным к крышке емкости штуцером для связи с источником давления, отличающееся тем, что заборный наконечник с поглотительным средством подсоединен к крышке емкости со стороны ее внутренней полости, а в линии связи полости с источником давления размещены узел разгерметизации и средство контроля избыточного давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения и подготовки образцов жидкости для исследований и может быть использовано, например, при экологическом контроле состояния водных объектов, трубопроводов и хранилищ с жидкостями и т.п.

Известен способ отбора пробы жидкости для анализа в ней примесей (патент Российской Федерации 2123679, кл. G 01 N 1/00, опубл. 20.12.98) посредством емкости с закрепляемым в ней поглотительным средством. По этому способу в герметизированной емкости перед заполнением пробой закрепляют поглотительное средство (трубку с сорбентом) и приводят его в контакт с жидкостью путем погружения, емкости. Затем создают в емкости вакуум, под действием которого пропускают жидкость через поглотительное средство, заполняют емкость и фиксируют заданный объем пробы перекрыванием контакта с вакуумом внутри емкости. Таким образом, при известном способе одновременно производят отбор пробы и подготовку пробы для анализа путем концентрирования примесей в поглотительном средстве, что увеличивает время их сохранения без применения консервантов и упрощает в дальнейшем проведение анализов.

Недостатком известного способа является длительность процесса заполнения емкости вследствие его одновременности с пропусканием жидкости через поглотительное средство. Это связано с тем, что для полноты поглощения примесей поглотительное средство имеет плотную структуру и создает значительное гидродинамическое сопротивление, замедляющее протекание жидкости. Ускорение этого процесса с помощью используемого в известном способе вакуума имеет принципиальное ограничение, обусловленное невозможностью превышения им значения -1 атм. Поэтому отбор пробы при известном способе длителен, что снижает производительность работы и осложняет ее проведение при наличии неблагоприятных факторов (плохие погодные условия, токсичные испарения и т.п.).

Другим недостатком известного способа является применимость только для объектов с открытым доступом к поверхности жидкости. В то же время закрытые объекты типа трубопроводов, емкостей для хранения жидкостей и т.п. недоступны контролю, т.к. погружение в них емкости затруднено или невозможно, а использование штатной заправочно-сливной арматуры для отбора проб при известном способе исключается.

Известно устройство, реализующее описанный выше способ отбора и подготовки пробы жидкости для анализа в ней примесей, включающее емкость с внутренней полостью, заборным наконечником с поглотительным средством, подсоединенным к крышке емкости штуцером для связи с источником давления (в частности, с источником пониженного давления для создания вакуума), и запорным элементом, части которого смонтированы на размещенном внутри емкости поплавке и крышке емкости.

Такое выполнение устройства позволяет не очищать полость емкости после каждого отбора пробы, так как поступающая в емкость жидкость очищена поглотительным средством. Но при этом сохраняется необходимость очистки наружных частей емкости и арматуры, что требуется как по санитарно-гигиеническим требованиям, так и для предотвращения переноса загрязнений на следующее место работы.

Фиксирование количества пробы перекрыванием контакта с вакуумом внутри емкости недостаточно надежно, т.к. при сбое в работе запорного элемента жидкость переполняет емкость, втягивается в линию связи и проходит к источнику давления, что нарушает работу устройства. Кроме того, после перекрытия контакта с вакуумом он еще сохраняется в свободном объеме внутри емкости (над поплавком и вокруг него) и исчезает лишь после неконтролируемого добора в емкость жидкости, что снижает точность дозирования пробы.

В основу изобретения поставлена задача в способе отбора и подготовки пробы жидкости для анализа в ней примесей и в устройстве для его реализации, изменив содержание и порядок выполнения операций, а также конструкцию емкости, ускорить и упростить отбор и подготовку пробы жидкости, расширить область применения способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе отбора и подготовки пробы жидкости для анализа в ней примесей посредством емкости с закрепляемым в ней поглотительным средством, в соответствии с которым осуществляют сорбирование примесей из определенного количества жидкости на поглотительном средстве, согласно изобретению емкость заполняют жидкостью и приводят с ней в контакт поглотительное средство, герметизируют емкость и создают в ней избыточное давление газа заданного значения, измеряют количество пропущенной через поглотительное средство жидкости и фиксируют заданное количество пробы путем разгерметизации емкости.

Для осуществления данного способа предлагается устройство, включающее емкость с внутренней полостью, заборным наконечником с поглотительным средством, подсоединенным к крышке емкости штуцером для связи с источником давления, в котором согласно изобретению заборный наконечник с поглотительным средством подсоединен к крышке емкости со стороны ее внутренней полости, а в линии связи полости с источником давления размещены узел разгерметизации и средство контроля избыточного давления.

Технический результат от использования предлагаемого способа состоит в том, что ускоряется и упрощается отбор пробы вследствие того, что емкость заполняют жидкостью перед ее пропусканием через поглотительное средство. При этом процесс заполнения емкости жидкостью уже не замедляется сопротивлением поглотительного средства и происходит быстро, а последующий медленный процесс пропускания жидкости через поглотительное средство можно отложить и перенести при неблагоприятных условиях работы в более удобное место.

Кроме того, обеспечивается возможность ускорения процесса подготовки пробы вследствие пропускания жидкости через поглотительное средство под действием избыточного давления газа в емкости, т.к. оно может быть создано большим по значению, чем вакуум. Так как при этом возрастает скорость движения жидкости через поглотительное средство, а ее чрезмерная скорость может привести к нарушению условия полноты поглощения примесей, в соответствии с изобретением значение давления устанавливается заданным. Это позволяет поддерживать давление на оптимальном уровне.

Расширяется область применения способа, т.к. емкость можно заполнять жидкостью не только погружением, но и путем налива, что позволяет отбирать пробы из трубопроводов и закрытых емкостей с использованием их запорно-сливной арматуры.

Технический результат от использования устройства, реализующего данный способ, заключается в том, что упрощенная конструкция емкости в предлагаемом устройстве делает несложной ее очистку, а также позволяет использовать в качестве емкости распространенные сосуды из стекла и пластмассы (бутылки, банки и т.п.). Они имеют низкую стоимость, что допускает разовое применение. Поскольку поглотительное средство также элемент разового применения, а остальные элементы конструкции с жидкостью не контактируют, снимается проблема очистки устройства после отбора пробы.

Фиксирование количества пробы с помощью узла разгерметизации, размещенного в линии связи полости емкости с источником избыточного давления, обеспечивает прямую связь полости с атмосферой, что не допускает сохранения в ней остаточного давления газовой среды, устраняет последействие и повышает точность дозирования жидкости, а создание избыточного давления газовой среды в емкости принципиально исключает возможность прохода жидкости к источнику давления и нарушения работы устройства.

Размещение средства контроля избыточного давления в линии связи полости емкости с источником избыточного давления обеспечивает возможность его поддержания на заданном оптимальном уровне.

Таким образом, изобретение ускоряет и упрощает отбор и подготовку пробы жидкости, расширяет область применения способа.

Конструкция устройства для реализации предложенного способа показана на чертеже.

Устройство включает емкость 1 со съемной крышкой 2, снабженной герметизирующей прокладкой 3. К крышке подсоединен внутри емкости наконечник 4 с закрепляемым в нем поглотительным средством 5 (трубка с сорбентом). К крышке также подсоединен штуцер 6, который посредством шланга 7 связан с источником избыточного давления газа 8. Источник избыточного давления выполнен, например, в виде резинового баллона с внутренним обратным клапаном (не показан) для одностороннего нагнетания воздуха и связан с узлом разгерметизации, включающим штуцер 9 и герметизирующий колпачок 10 с уплотнением и отверстиями для выхода воздуха. Для работы с давлением большего значения может использоваться поршневой насос и др. В линии связи полости емкости с источником давления, например на крышке емкости, размещено средство контроля избыточного давления - манометр 11 (и/или предохранительный клапан (не показан), например, пружинного типа, ограничивающий давление на заданном уровне путем сброса в атмосферу избытка нагнетаемого газа), который внутри крышки сообщается со штуцером 6 и полостью емкости. Наконечник 4 сообщается внутри крышки 2 со сливной трубкой 12, которая снабжена фиксатором 13. Сливная трубка подведена к средству измерения количества сливаемой жидкости, например к мерному цилиндру 14 (или к вспомогательной емкости (не показана), установленной на весы).

Предлагаемый способ реализуется при работе устройства следующим образом.

Емкость 1 при снятой крышке 2 заполняют жидкостью погружением в нее или путем налива. Устанавливают в наконечник 4 крышки поглотительное средство 5. Вводят поглотительное средство в жидкость и герметично закрепляют крышку на емкости. Сливную трубку 12 с помощью фиксатора 13 закрепляют на мерном цилиндре 14 (или на вспомогательной емкости, установленной на весы). Ритмично сжимая рукой эластичный баллон источника давления, создают заданное избыточное давление в полости емкости, контролируя его при помощи манометра 11, и измеряют количество жидкости, сливаемой в мерный цилиндр (или во вспомогательную емкость на весах). Фиксируют заданное количество (объем или массу) пробы путем разгерметизации емкости, для чего отворачивают колпачок 10. При этом через резьбу штуцера 9 и отверстия герметизирующего колпачка 10 воздух выходит наружу, давление быстро спадает до атмосферного уровня и процесс пропускания жидкости через поглотительное средство прекращается. Снимают крышку и извлекают поглотительное средство. Направляют поглотительное средство на хранение или на анализ примесей.