19.04.2019
219.017.2c5b

ПАССИВНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при экологическом мониторинге природных и сточных вод для оценки качества окружающей среды. Пассивный пробоотборник содержит контейнер с открытой верхней частью, крышку с отверстием, съемно соединенную с открытой частью контейнера, и пробоотборный узел. Пробоотборный узел представляет собой сорбционный элемент, заполненный обезвоженным цеолитом. Нижняя часть контейнера выполнена открытой и соединена со съемной крышкой с отверстием. Отверстия в верхней и нижней крышках перекрыты диафрагмами, в виде полимерной пленки, обладающей проницаемостью к парам воды, для дозирования паров воды во внутренний объем пробоотборника. Изобретение обеспечивает получение осредненных проб питьевой, поверхностной, подземной и сточной воды для последующего определения в лабораторных условиях средней за время экспозиции объемной активности оксида трития. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технике пробоотбора и позволяет по специальному алгоритму получать осредненные пробы питьевой, поверхностной, подземной и сточной воды для последующего определения в них средней за время экспонирования объемной активности трития в форме соединений НТО, Т2О и DTO с целью оценки величины ожидаемой эффективной дозы облучения, обусловленной пероральным поступлением трития. Пробоотборник может быть также использован при экологическом мониторинге указанных выше типов природных и сточных вод для оценки качества окружающей среды.

Известен аналог - пробоотборник жидкости [1], включающий в себя емкость, образованную трубчатым элементом и двумя резьбовыми крышками. Нижняя крышка выполнена глухой и образует дно сосуда, а верхняя - имеет отверстие с шаровым клапаном, который приводится в движение специальным приводом.

Недостатками данной конструкции являются:

- наличие привода шарового клапана, усложняющее конструкцию и требующее дополнительных исполнительных устройств для автоматизации пробоотбора;

- недостаточная надежность шарового клапана, неплотное прилегание которого к седлу вследствие засорения или (и) коррозии может привести к самопроизвольным протечкам жидкости в полость пробоотборника, что нарушит регламент отбора проб.

В качестве прототипа принято устройство для отбора проб окружающей жидкости [2], содержащее:

- контейнер с открытой верхней частью для отбора образцов жидкости;

- крышку, съемно соединенную с открытой частью контейнера и снабженную сквозным отверстием;

- диск, соединенный с крышкой и перемещающийся между двумя положениями, в которых отверстие в крышке или закрыто, или частично открыто. Перемещение диска осуществляется механизмом с защелкой, фиксирующей диск в том или ином положении.

Недостатками описанного устройства являются:

1. Наличие механизма перемещения и фиксации диска.

Наличие движущихся частей усложняет конструкцию и снижает надежность ее работы в особенности при отборе проб химически агрессивных или (и) нагретых жидкостей, например проб промышленных сточных вод.

Наличие движущихся частей может также привести к недостаточно надежной герметизации контейнера по окончании пробоотбора, вследствие чего может произойти переполнение контейнера и потеря информативной части пробы.

2. Обязательным условием отбора проб при помощи рассматриваемой конструкции является полное погружение пробоотборника в исследуемую жидкость, что в ряде случаев исключает возможность его применения, например, в канализационных системах с относительно невысокими объемными расходами сточных вод.

3. Отсутствие защиты отверстия, через которое осуществляется отбор пробы, от механических загрязнений (например, остатков водной растительности и т.п.). Названный недостаток может препятствовать применению рассматриваемого устройства для пробоотбора на поверхностных водоемах - реках и озерах.

Перечисленные недостатки усложняют изготовление рассматриваемого устройства, увеличивают его стоимость, снижают надежность при эксплуатации и ограничивают область его применения.

Техническая задача заявляемого изобретения - создание универсального пробоотборника, позволяющего получать осредненные пробы питьевой, поверхностной (реки, озера, ручьи и т.п.), подземной (грунтовой и артезианской) и сточной воды для последующего определения в лабораторных условиях средней за время экспозиции объемной активности оксида трития (НТО, Т2О, DTO). При этом пробоотборное устройство должно обеспечить возможность непрерывного процесса отбора проб в течение задаваемого промежутка времени без участия человека, должно быть конструктивно простым и надежным, относительно недорогим в изготовлении и обслуживании.

Таким образом, техническим результатом применения заявляемого изобретения является:

1. Универсальность, - возможность получения средней пробы при полном, неполном погружении пробоотборника в исследуемую жидкость, а также без непосредственного контакта с исследуемой водой, т.е. в надводном положении при полностью автономном и непрерывном отборе пробы в течение заданного промежутка времени.

2. Возможность работы:

- в воде, содержащей механические загрязнения, - взвешенные нерастворимые вещества, остатки водной растительности и иные включения;

- в химически агрессивных или (и) нагретых жидкостях.

3. Повышение надежности конструкции, упрощение изготовления и эксплуатации.

4. Снижение затрат на изготовление.

Технический результат достигается совокупностью признаков пассивного пробоотборника, содержащего контейнер с открытой верхней частью, крышку с отверстием, съемно соединенную с открытой частью контейнера, и пробоотборный узел, представляющий собой сорбционный элемент, заполненный обезвоженным цеолитом, при этом нижняя часть контейнера выполнена открытой и соединена со съемной крышкой с отверстием, а отверстия в нижней и верхней крышках перекрыты диафрагмами в виде полимерной пленки, обладающей проницаемостью по отношению к парам воды, для дозирования паров воды во внутренний объем пробоотборника.

Выполнение пробоотборного узла в виде сорбционного элемента, заполненного обезвоженным цеолитом, обеспечивает получение осредненной пробы вследствие самопроизвольной диффузии паров воды в пробоотборный узел, что делает возможным:

- экспонирование при неполном погружении пробоотборника в исследуемую жидкость, а также в надводном положении (без непосредственного контакта с исследуемой водой), поскольку пробоотборник отбирает пары воды, а не воду в жидком состоянии;

- экспонирование в воде, содержащей механические загрязнения, - взвешенные нерастворимые вещества, остатки водной растительности и иные механические включения, поскольку механические загрязнения не могут препятствовать процессу диффузии молекул водяного пара, имеющих существенно меньшие размеры, чем механическая взвесь;

Отбор проб, основанный на процессе диффузии, повышает надежность конструкции, поскольку пробоотборный узел не содержит движущихся частей.

Выполнение нижней части контейнера открытой со съемной крышкой, имеющей отверстие, и перекрытие отверстий верхней и нижней крышек полимерными пленками обеспечивает возможность варьирования времени экспозиции в достаточно широких пределах.

Применение диафрагм из полимерных пленок обеспечивает возможность работы пробоотборника в химически агрессивных или (и) нагретых жидкостях.

Заявляемое техническое решение пояснено чертежом, где 1 - корпус пробоотборника, 2 - сорбционный элемент, 3 - диафрагма с герметизирующими прокладками (диафрагма в нижней крышке не показана), 4 - сорбционный элемент с цеолитом, 5 - крышка с отверстием.

Пассивный пробоотборник (ПП) работает следующим образом. При погружении в воду или размещении над водной поверхностью пары воды, присутствующие в контролируемой среде, диффундируют вследствие разности плотностей паров внутри и снаружи ПП через диафрагму из полимерной пленки 3 внутрь корпуса пробоотборника 1 и сорбируются цеолитом 4, помещенным в сорбционный элемент. При этом через непродолжительное время после погружения ПП в контролируемую среду скорость поступления паров воды в пробоотборник в результате диффузии через диафрагму из полимерной пленки станет приблизительно равна скорости поглощения паров сорбирующим материалом - цеолитом - в сорбционном элементе. Следует еще раз подчеркнуть, что материал диафрагмы не пропускает воду, однако обладает некоторой проницаемостью по отношению к парам воды. Вследствие этого диафрагму следует рассматривать в качестве элемента, дозирующего поступление паров воды во внутренний объем пробоотборника.

При описанном режиме поглощения, который называется стационарным, содержание паров воды в газовой фазе над цеолитом во внутреннем объеме пробоотборника в течение всего заданного времени экспозиции будет равно нулю или, в крайнем случае, на 2-3 порядка ниже содержания паров воды в контролируемой среде. При этом, учитывая, что скорость диффузии молекулы тритиевой воды (НТО, Т2О или DTO) пропорциональна скорости диффузии молекулы протиевой воды (Н2О), величины этих скоростей близки, а соотношение между тритиевой и протиевой водой на единицу активности трития практически не меняется, следует считать, что это соотношение сохранится и во влаге, поглощенной пробоотборником. Таким образом, объемная активность трития в воде, извлеченной из цеолита, будет равна объемной активности в среде, контролируемой при помощи пробоотборника.

При одновременном изменении температуры контролируемой среды и объемной активности трития в ней, - т.е. в нестационарных условиях диффузии, - объемная активность во влаге, сорбируемой пробоотборником, не будет соответствовать объемной активности в контролируемой среде в начальный период изменения температуры контролируемой среды и объемной активности в ней. Оценки погрешностей определения активности в контролируемой среде при помощи заявляемого пробоотборника, связанных с влиянием нестационарных процессов диффузии, показывают, что при длительности нестационарных процессов, составляющей 25% от общего времени экспонирования, величина погрешности определения объемной активности составит не более 15% (Рγ=0,95), что является приемлемым для целей контроля содержания трития в водных объектах.

Таким образом, для определения средней за время экспозиции объемной активности трития в контролируемой среде достаточно провести экспонирование ПП в контролируемой среде и измерить объемную активность в воде, извлеченной из цеолита, экспонировавшегося в пробоотборнике.

Допустимое максимальное время экспозиции ПП определяется величиной допустимого завлажнения цеолита и зависит от величины плотности паров воды в исследуемой среде в месте установки пробоотборника, типа применяемой полимерной пленки и площади контакта со средой (размера отверстий в крышках ПП). Допустимое максимальное время экспозиции рассчитывают как

где mz - масса цеолита в сорбционном элементе пробоотборника, г;

0,15 mz - величина допускаемого максимального завлажнения цеолита, обеспечивающая стационарную диффузию паров воды, г;

- среднее значение плотности насыщенного водяного пара в контролируемой водной среде за период экспонирования пробоотборника, г/м3;

S - площадь отверстий в крышках пробоотборника, закрытых диафрагмами из полимерной пленки, см2;

- значение проницаемости применяемой полимерной пленки при температуре экспонирования, г/(час×см2×(г/м3)).

Допустимое минимальное время экспозиции ПП определяется величиной минимальной массы воды, которая может быть десорбирована из цеолита по окончании экспозиции, а также требуемой величиной минимальной определяемой активности трития в десорбированной воде. Минимальное время экспозиции зависит от тех же параметров исследуемой водной среды и конструкции пробоотборника, что и максимальное. Допустимое минимальное время экспозиции ПП вычисляют по соотношению

где mmin- минимальная масса воды, которая может быть десорбирована из цеолита для последующего определения объемной активности трития в ней, г; остальные обозначения те же, что и в соотношении (1).

Было изготовлено 2 опытных образца пробоотборника и проведены лабораторные и натурные эксперименты с 5 типами полимерных пленок. При экспериментах пробоотборники экспонировали в надводном, частично и полностью погруженном в воду положениях.

В лабораторных экспериментах моделировали как стационарный процесс диффузии (температура и объемная активность трития постоянны), так и нестационарные процессы, при которых порознь и вместе изменяли температуру контролируемой среды и объемную активность трития в ней.

В натурных экспериментах контролируемыми средами были промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды, характеризующиеся изменяющимися в течение экспозиции температурой и объемной активностью трития, а также присутствием значительного количества взвешенных частиц.

В результате выполненных экспериментов показано следующее.

1. Значения массы воды, фактически сорбированной пробоотборниками в условиях постоянной и изменяющейся температуры, практически совпадают с расчетными значениями. Величина объемной активности трития, определенная при помощи пробоотборников в условиях меняющейся объемной активности в исследуемых средах, хорошо согласуется со значением, осредненным за время экспозиции.

2. Время экспозиции пробоотборника в зависимости от средней температуры исследуемой среды и применяемой полимерной пленки может составлять от 72 до 672 часов (от 3 дней до 4 недель).

3. Работоспособность пробоотборников при стационарных и нестационарных (в условиях изменяющихся температуры воды и объемной активности НТО) режимах экспозиции следует считать приемлемой для целей радиационного контроля.

Таким образом, проведенные лабораторные и натурные эксперименты подтвердили заявляемый технический результат.

Источники информации

1. Патент США №4949582 от 06.03.1989, МПК G 01 N 1/12.

2. Патент США № US 5821437 A от 13.10.1998, МПК G 01 N 1/10.

Пассивныйпробоотборник,содержащийконтейнерсоткрытойверхнейчастью,крышкусотверстием,съемносоединеннуюсоткрытойчастьюконтейнера,ипробоотборныйузел,представляющийсобойсорбционныйэлемент,заполненныйобезвоженнымцеолитом,приэтомнижняячастьконтейнеравыполненаоткрытойисоединенасосъемнойкрышкойсотверстием,аотверстиявверхнейинижнейкрышкахперекрытыдиафрагмамиввидеполимернойпленки,обладающейпроницаемостьюпоотношениюкпарамводы,длядозированияпаровводывовнутреннийобъемпробоотборника.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 91 items.
27.10.2015
№216.013.87e5

Комплект оборудования для проведения испытаний изделия

Изобретение относится к испытательному оборудованию, предназначенному для проведения заводских испытаний большегрузного и габаритного изделия на заключительном этапе его изготовления, и может быть использовано для имитации экстремальных ситуаций, появление которых возможно в процессе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566392
Дата охранного документа: 27.10.2015
20.02.2019
№219.016.c034

Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радиоактивными нуклидами, и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области обращения твердых радиоактивных отходов. Способ автоматической сортировки грунтов, зараженных радионуклидами, заключается в том, что мелкие классы грунта крупностью менее 20-30 мм подают на ленту сепаратора в виде сплошного потока, который проходит вместе с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339463
Дата охранного документа: 27.11.2008
01.03.2019
№219.016.c9b6

Устройство для формирования установочного импульса

Изобретение относится к области автоматики и импульсной техники и может быть использовано для формирования импульсов. Достигаемый технический результат - формирование установочного импульса гарантированной длительности при подаче на шину питания напряжения с любой длительностью фронта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002296419
Дата охранного документа: 27.03.2007
01.03.2019
№219.016.cc3f

Способ управления электромагнитным приводом

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электромагнитным приводам, и предназначено для использования в магистральных трубопроводах. Способ управления электромагнитным приводом заключается в удержании привода в исходном положении с помощью упругого элемента. Для перевода привода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002352846
Дата охранного документа: 20.04.2009
11.03.2019
№219.016.d626

Способ изготовления тонкопленочных резисторов

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для производства микроэлектронных устройств и дискретных элементов. Технический результат: повышение выхода годных резисторов по параметрам точности за счет уменьшения влияния неконтролируемых дестабилизирующих факторов в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002270490
Дата охранного документа: 20.02.2006
11.03.2019
№219.016.d645

Взрывозащитная камера

Использование: для обеспечения безопасности при транспортировке, ликвидации и экспериментальной отработке взрывных устройств с энерговыделением до 60 кг ТЭ, в состав которых могут входить экологически опасные высокотоксичные вещества. Задача: расширение диапазона применения и обеспечение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002273821
Дата охранного документа: 10.04.2006
11.03.2019
№219.016.d647

Устройство для инициирования

Использование: в пиротехнике, в конструкциях воспламенителей. Сущность изобретения заключается в том, что в корпусе соосно через перегородку установлены инициирующий и воспламенительный заряды, выполненные из пиротехнических составов. Инициирующий заряд выполнен из безгазового пиротехнического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002276319
Дата охранного документа: 10.05.2006
11.03.2019
№219.016.d65a

Кумулятивный заряд

Область применения: кумулятивные боеприпасы. Сущность изобретения: кумулятивный заряд содержит корпус 1, заряд взрывчатого вещества (ВВ) 2, средство инициирования 3, размещенное на оси заряда, и разнотолщинную кумулятивную облицовку 4 в форме раструба с увеличенной толщиной от вершины к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002262060
Дата охранного документа: 10.10.2005
11.03.2019
№219.016.d718

Сверхвысокочастотный генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком

Область техники - генерирование электромагнитных волн. Может быть использовано при создании генераторов мощного сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения. СВЧ-генератор на основе виртуального катода с радиальным пучком содержит вакуумную камеру, в корпусе которой, коаксиально, без контакта между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002297688
Дата охранного документа: 20.04.2007
10.04.2019
№219.016.ffe4

Способ изготовления композитных проводов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия. Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285966
Дата охранного документа: 20.10.2006
Showing 1-10 of 21 items.
10.05.2013
№216.012.3e7c

Стенд для испытаний объектов на удар

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний на комплексное воздействие механического удара и различных физических факторов, в частности к стендам для испытаний изделий на воздействие ударных нагрузок. Устройство содержит ствол, навеску пороха, мишень, снаряд...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481563
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.07.2014
№216.012.e4fb

Устройство взрывное

Изобретение относится к области взрывной техники и может быть использовано в разработке боеприпасов военного назначения, взрывных устройств для применения в хозяйственной и научно-исследовательской деятельности. В устройстве взрывном содержится основной заряд ВВ, детонационный волновой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002524409
Дата охранного документа: 27.07.2014
10.01.2015
№216.013.172a

Устройство взрывное

Устройство взрывное содержит основной заряд взрывчатого вещества, матрицу из инертного материала с сетью каналов и отверстий, заполненных взрывчатым веществом, корпусные элементы, источник инициирования, инициирующий общий приемный участок. Над матрицей со стороны каналов установлен коллектор,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537358
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.06.2015
№216.013.5645

Взрывное устройство

(57) Изобретение относится к области взрывной техники, содержащей дискретный детонационный волновой генератор (ДДВГ), и может быть использовано в разработке боеприпасов военного назначения, взрывных устройств для применения в хозяйственной деятельности (инженерные заряды, добыча полезных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553615
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.02.2016
№216.014.ce61

Взрывное устройство (варианты)

Изобретение относится к логическим взрывным устройствам и может быть использовано при разработке средств взрывания повышенной безопасности. Взрывное устройство по варианту 1 содержит инициатор, выполненный в виде заряда взрывчатого вещества, разветвленную детонационную цепь, включающую выходной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575900
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.04.2016
№216.015.2f10

Защитный контейнер для хранения и транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов

Изобретение относится к средствам хранения, транспортирования радиационно-, пожаро-, взрывоопасных грузов. Защитный контейнер состоит из основания с установленным на нем корпусом с крышкой, внутри которых установлены пулезащитный, энергопоглощающий экраны, теплозащитный материал. Между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580518
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.73e7

Детонирующий шнур

Изобретение относится к средствам инициирования и может быть использовано в разработке боеприпасов военного назначения, взрывных устройств для применения в хозяйственной деятельности, научно-исследовательской деятельности. Детонирующий шнур (ДШ) состоит из сердцевины из взрывчатого вещества...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002597924
Дата охранного документа: 20.09.2016
13.01.2017
№217.015.8789

Гидроупор

Изобретение относится к области машиностроения. Гидроупор содержит герметичный корпус, состоящий из двух опорных элементов. Эластичная обечайка связывает опорные элементы между собой. Рабочая среда размещена в полости корпуса и является дилатантной жидкостью. Упругий элемент размещен в рабочей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603432
Дата охранного документа: 27.11.2016
25.08.2017
№217.015.d2b5

Уплотнение штока

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к уплотнительной технике, и может быть применено в качестве уплотнительного устройства для уплотнения штока поршня. Уплотнение штока содержит упругие элементы, установленные на шток поршня. Для обдавливания упругих элементов предусмотрены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621922
Дата охранного документа: 08.06.2017
11.06.2018
№218.016.6135

Устройство индикации относительного перемещения объектов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для одновременной регистрации температуры и взаимного предельного перемещения составных частей изделия в условиях высокой температуры. Устройство индикации относительного перемещения объектов состоит из корпуса,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657130
Дата охранного документа: 08.06.2018