×
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 21-30 of 91 items.
19.04.2019
№219.017.2f41

Устройство охлаждения (варианты)

Изобретение относится к области космической техники и радиотехники. Технический результат - повышение эффективности охлаждения, улучшение массогабаритных характеристик, расширение области применения. Устройство охлаждения, содержащее корпус из теплопроводного материала с охлаждаемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002355139
Дата охранного документа: 10.05.2009
19.04.2019
№219.017.2fd8

Понижающий стабилизатор

Понижающий стабилизатор относится к области электрорадиотехники и может быть использован в качестве блоков питания. Исток р-канального проходного транзистора (1) с изолированным затвором подключен к входной шине (2), а сток подключен к входу сглаживающего фильтра (3). Выход сглаживающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339072
Дата охранного документа: 20.11.2008
19.04.2019
№219.017.2fdc

Разрядник

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в коммутаторах для сильноточных импульсных ускорителей заряженных частиц, для импульсных генераторов токов и т.п. Техническим результатом является увеличение ресурса, повышение надежности, электрической прочности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339139
Дата охранного документа: 20.11.2008
19.04.2019
№219.017.3084

Тягово-сцепное устройство с подпором

Изобретение относится к области автотранспортного машиностроения, касается тягово-сцепных устройств транспортных средств. Тягово-сцепное устройство с подпором включает буксирное дышло, приспособленное к соединению с тяговым крюком тягача с помощью сцепной петли и снабженное сцепными вилками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002322361
Дата охранного документа: 20.04.2008
19.04.2019
№219.017.32dc

Полимерный нанокомпозиционный материал

Изобретение относится к полимерным нанокомпозиционным антифрикционным материалам, которые могут быть использованы в системах, работающих при высоких деформирующих нагрузках и в узлах трения. Материал получен совместной механоактивацией смеси порошкообразного сверхвысокомолекулярного полиэтилена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002432370
Дата охранного документа: 27.10.2011
29.04.2019
№219.017.40d6

Стенд для испытания изделий на совместное воздействие вибрационных и линейных ускорений

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний изделий на совместное воздействие вибрационных и линейных ускорений. Стенд содержит центрифугу, включающую электрический привод, ротор и устройство для передачи вращения с вертикально расположенного вала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002396531
Дата охранного документа: 10.08.2010
29.04.2019
№219.017.4269

Способ растворения диоксида урана

Изобретение относится к способам переработки материалов, содержащих диоксид урана, и может быть использовано для извлечения урана из отработанного ядерного топлива, а также отходов металлургических и механических операций производства изделий из диоксида урана. Способ растворения диоксида урана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002339100
Дата охранного документа: 20.11.2008
29.04.2019
№219.017.4290

Поисковый радиационный монитор

Изобретение относится к области ядерного приборостроения, в частности к устройствам для обнаружения радиоактивных ядерных материалов, и предназначено для обнаружения несанкционированного перемещения в ручной клади, грузах и багаже указанных материалов через проходные, контрольно-пропускные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002303277
Дата охранного документа: 20.07.2007
18.05.2019
№219.017.53f8

Диодный узел генератора сверхвысокочастотного излучения

Устройство относится к сверхвысокочастотной (СВЧ) технике и может быть использовано в мощных генераторах сверхвысокочастотного излучения. Техническая задача предлагаемого решения состоит в усовершенствовании диодного узла для СВЧ генераторов с виртуальным катодом. Технический результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002279153
Дата охранного документа: 27.06.2006
18.05.2019
№219.017.5468

Приемо-передающий канал неконтактного датчика цели

Изобретение относится к области вооружения, в частности к оптическим неконтактным взрывателям. Сущность изобретения заключается в том, что приемо-передающий канал неконтактного датчика цели включает источник оптического излучения, фокусирующий объектив, фотоприемник, установленный в фокальной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002280235
Дата охранного документа: 20.07.2006
Showing 21-22 of 22 items.
29.06.2020
№220.018.2cc8

Устройство определения параметров взрывчатого превращения вв при термических воздействиях

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для регистрации режима взрывчатого превращения взрывчатых веществ (ВВ) (наличия или отсутствия детонационного режима взрывчатого превращения ВВ) и определения давления на фронте детонационной волны при взрыве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724884
Дата охранного документа: 26.06.2020
22.04.2023
№223.018.50f2

Взрывной логический элемент

Изобретение относится к дискретным преобразователям, используемым для управления различными приборами и механизмами с помощью определенной последовательности командных выходных сигналов, сформированных комбинацией входных сигналов, к детонационным устройствам на основе взрывных логических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794259
Дата охранного документа: 13.04.2023
+ добавить свой РИД