Автоматический сборник-анализатор атмосферных осадков

Союз Соввтскик Социалисти 4 ескик Республик(45) Дата опубликования описания 17.12,78 осудоротвекный комнтетСонета Мккнстроо СССРоо дело 4 нэооретекнйк открытнй 53) УДК 551,508, ,7 (088. 8) 72) Авторы изобретения. Матвеев и С И. В, Буслер химический институт 71) Заявите 54) АВТОМАТИЧЕСКИ 14 СБОРНИК-АНАЛИЗАТОР АТМОСФЕ НЫХ ОСАДКОВ ретение относится к области гидрологического приборостроения и ачено для изучения химического растворенных примесей, постус атмосферными осадками, стны устройства для сборв втмососввков, содержащие воронки сбоды для суммарного сбора жидких рных осадков, крышки, открываюронки сбора, и влвгочувствительчики, управляющие электроривоные двт дом крышек 11. Известен также сборник-внвлизвтор для автоматической непрерывной регнст рации температуры, рН и электропровод ности в атмосферных осадках Ц с поворотными крышками, закрывающими отверстия воронок сбора осадков, и влвгочувствительным двтчиком. В корпусе при бора рвсположены воронки и бутылки для сбора воды, электропривод поворотных крышек, блоки автоматики, регистратор начала и конца выпвдения осадков, кольт 5 изоб ше ня является чности внвлизв.достигается тем,борнике-внвлизвторевыполнена цилиндровленными в стен е тоЭто длвгв ельнформыки нв измеритчес кой мом сячейквс уст х яче рометео преднвз состава пвюшихИзве ферных рв, сосу втмосфе цевой нагреватель, измернтельнвя ячейка прямоугольной формы с электродами.В данном сборнике-анализаторе втмосферных осадков измерительнвя ячейкв, имеюцвя прямоугольную форму и односторонний вход, не обеспечивает доствточную проточность н хорошее перемешиввние вновь поступающей воды. Измерение пврвметров в ячейке прекращается с моментв звкрыввния крышек, т,е. с момента прекрвщения выпвдения освдков. В зим ний период это приводит к прерыввнию анализа неуспевшего растаять снега, Кро ме того, при слабых осадках в устройстве не обеспечиввется минимвльный обьем оды в ячейке, неооходимый пля работывтчиков,уровне минимального количества вопыэлектролами пля контроля уровня вопы вячейке и пвумя патрубками для поступления пожпевой воды, расположенными попуглом к обраэукяпей цилиндра в нижней уего части в пиаметрально противоположных точках, пвтрубком для подпитки дистиллированной водой, расположенным порапиусу ячейки н пвтрубком слива в нижней ее части. Ф Г 1 ри этом для обеспечения стабильнойработы измерительной ячейки в зимнеевремя и при кратковременно выпадающихосадках на патрубке пля подпитки дистил- флированой вопой и патрубке слива установлены управляемые электромагнитныеклапаны,На фиг. 1 схематически показано предложенное устройство.МАвтоматический сборник-анализаторатмосферных осадков представляет собойцилиндрический корпус, состоящий изверхнего 1 и нижнего 2 отсеков, с датчиком 3 измерения температуры воздухаи авторегулировки температуры обогреваи влагочувствительным датчиком 4.В крышке корпуса имеются три отверстия: одно пля сбора эоловых выпадений,два - для сбора атмосферных осадков, заМкрывающихся парой поворотных крышек5. Конструкция поворотных крышек выполнена с учетом наименьшей парусности присильном ветре, надежности открывания33и плотного закрывания воронок и кюветыв условиях зимних снегопадов, гололедови летних пыльных бурь. Каждая крышкаимеет плавающее крепление. Для предотвращения примерзания крышек во время46гололедов в местах стыковки крышек и воронок установлены кольцевые нагреватели.Корпус прибора в обеих отсеках имеет автономные системы терморегуляции, позво 43ляющие в холодное время года поддерживать заданную положительную температуру внутри каждого отсека.В верхнем отсеке расположены электГюпривод 6 поворотных крышек, воронки7 пля сбора атмосферных осадков, подогреватели 8 воронок, регулятор обогреваверхнего отсека 9, электронный блок 10управления поворотными крышками, измерительная ячейка 11 с электродами, клаЯпанами, блоком управления и системойподпитки ее дисциллироввнной водой 12,пробоотборное устройство 13, кольцевойобогреватель верхнего отсека 1 4,В нижнем отсеке размещены регуляторобогрева 1 5, регистратор 1 6, измерительные и корректирующие блоки 17, рХ-метр1 8, кольцевой обогреватель 1 9, тренога20.Измерительная ячейка (фиг. 2) - стеклянная, цилиндрической формы с четырьмя патрубками, Два патрубка 21 для поступления дождевой воды выполнены подуглом к касательной, образующей цилиндрв нижней его части в диаметрально противоположных точках, что обеспечивает постоянное вращение в ячейке рабочего объема воды и эффективное ее перемешивание,Патрубок 22 служит пля подпитки дистиллированной водой, а патрубок 23, расположенный в нижней части цилиндра по еепродольной осн, - для вывода воды из ячейки,В ячейке размещают измерительныеэлектропы 2 4, электрод сравнения 25 иэлектроды 2 6 для контроля и регулирования уровня воды в ячейке - платиновые,впаянные в стенку ячейки на определенном уровне.В стационарном режиме, т,е. в периодмежду выпадениями осадков, измерительные электроды в ячейке погружены в дисциллированную воду для сохранения постоянной готовности к измерениям. Ячейкачерез нормально открытый электромагнитный клапан К 27 сообщается с подпитываюпим ее дисциллированной водой устройством 28 (фиг, 3), которое состоитнз двух сосудов с патрубквми, причемнижний сосуд закрытый. При пониженииуровня воды в ячейке (фиг. 2) за счетиспарения падает уровень воды в нижнемсосуде подпитывающего устройства 28(фнг. 4), открывается отверстие патрубка верхнего сосуда, откуда поступает вода до восстановления уровня воды в ячейке, достаточного пля постоянного вымачивання измерительных электродов.Основная задача блока автоматики измерительной ячейки - это управление клапанами, обеспечивающими заполнение ячейки дистиллированной водой в период между выпадениями осадков, слив дистиллированной воды из ячейки при начале выпадения осадков, поддержание минимальнонеобходимого уровня дождевой, воды вячейке, слив остатков дождевой воды иэячейки при прекращении ее поступленияиэ воронок сбора и заполнение ячейкивновь дистиллированной водой. Блок осуществляет включение регистратора придостижении в ячейке минимально необхо 637 6димого уровня дождевой воды и выключение регистратора после прекращения поступления новых порций воды из воронки сбора,Пробоотборное устройство выполненов виде поворотного стола со 150 пробирками, установленными по окружности сфогопатчиком контроля их заполнения иблок-схемой управления поворотного сто 19ла,Измерительная часть схемы сборникаанализатора фиг, 4) состоит из потенциометрических датчиков (Д - Д т ) пляизмерения р Х - величин, кондуктометрического датчика (Д ) для измеренияэлектропроводности, термодатчиков (ДДо ) для измерения температуры водыи наружного воздуха, блоков коррекции(Б - Б ) при измерении рХ- величин, фблоков преобразователей, измерителейэлектропроводности (Б б ), температурыводы (Бт ) и воздуха (Б а ), контактовреле коммутатора (Р - Р, ), контактов реле опроса датчика времени (Р - фф1 оР 1), рХ - метра 18, регистратора,16 и датчика времени 29. рХ-метр 18выполнен на базе серийного рй-метрарН.Регистратор 16 - 12-ти точечный ав- ффтоматический самопишущий потенциометрКС П-0,25.Датчик времени 29 представляет изсебя кольцевой реохорд, врвщаемый синхронным двигателем через редуктор, и ффделающий один оборот в сутки.Измерительные датчики преобразуютсоответствующие физико-химические показатели в определенный потенциал или напряжение, которое затем корректируется, 4 фпреобразуется в блоках преобразования ир Х-метра, усиливается и поддается нврегистратор,Измерительные блоки коррекции согласуют потенциал соответствующего изме фрительного электрода с величиной и полярностью напряжения, необходимыми дляподачи на вход рХ-метра.Работа сборника-анализатора заключается в следующем.С началом выпадения осадков поворотные крышки 5 автоматически закрываюткювету для сбора пыли и открывают воронки 7 для сбора осадков. Сбор выпадающих осадков производится в две раздельные воронки. Из одной воронки дождеваявода или талый снег стекает непосредственно в пробирки порционного пробоотбор-,94 6ного устройства 13. Уровень заполненияпробирок контролируется фотопатчиком.Из второй воронки вода по двум каналам поступает в измерительную ячейку11. В момент открытия крышек вороноксбора закрывается клдпан К н открывается нормально закрытый клапан К навремя, достаточное для слива дистиллированной воды из ячейки. После слива дистиллированной воды клапан К ,закрывается, и ячейка принимает воду из вороноксбора, По достижении минимально необходимого уровня воды а ячейке замыкаются платиновые контакты реле уровня, ивключается анализатор осадков. Излишнийуровень воды в ячейке сливается при помощи клапана К до минимально необходимого уровня.С момента прекращения поступленияводы в ячейку, прекращается работа анализатора, клапаном К сливается водаиз ячейки и через клапан К ячейка про.мывается и заполняется дистиллированной водой при помощи подпитыавющегоустройства,Принцип работы измерительной частиприбора - последовательный опрос электродов, находящихся в измерительной ячейке, с последующим преобразованием развиваемой на них ЭДС и регистрацией результатов измерения нв самописце. Изме-.рения всех рХ -величин и величины Иьпроизводится по отношению к хлорсеребряному электроду сравнения.Датчики поочередно опрашиааются через конакы коммутатора (Р. - Р )(Фиг. 4).Последовательно с электродом сравнения нри измерении рХ- величин при помощи контактов коммутатора Р /1;Р /1; Р /1; Р /1; Р /1, вводятсяблоки коррекции (Б -5/, обеспечивающие согласование величин ЗДС, развиваемых электродами, с входными характеристиками р Х-метра.Измерение электропроводности ведетсяна частоте 72 1 Ъ, что предотвращает поляризацию электродов и наводки нв частоте электросети.Контакты коммутатора Р 7Р"гир Р, Р, Р обес 1 ычивают поочередный опрос датчиков электропроаодности, температуры воды и воздуха,а также их коммутацию на вход рХ-метра.Преобразованный в блоке р Х- метрасигнал поступает на вход самопишущегопотенциометра через контакты Ро и Р;Периодически один раз за цикл работы печатающей каретки регистратора через те же реле опрашивается датчик времени, обеспечивакхций отметки начала, продолжительности и окончания работы анализа- М тора.Разработанный прибор позволяет определять и изучать некоторые сравнительно быстро изменяющиеся параметры очень важных с точки зрения изучения процес сов формИрования атмосферных осадков по мере их выпадения, таких как, температура, рН, рйа, рК, ц, электропроводность, концентрация некоторых газов, растворенных в воде и ряда других опре делений.Параллельно измерению указанных параметров ведется порционный сбор осадков для ряда других определений, проводимых в лабораторных условийх, напри- И мер, содержание тяжелых металлов и др,формула изобретения1. Автоматический сборник-анализатор фф атмосферных осадков, содержащий цилиндрический корпус, воронки сбора осадков с поворотными крышками, влагочувствительиый датчик с электрическим подогревом, алектропривод поворотных крышек, ЗЕ регистратор, измерительную ячейку с измерительными электродами, блоки автоматики и пробоотборное устройство, о т -лича ющийся тем, что, сцельюповышения точности анализа, в нем измерительная ячейка выполнена цилиндрической формы с установленными в стенкахячейки на уровне минимального количества воды электродами цля контроля уровня воды, в ячейке и двумя патрубкамидля поступления дождевой воды, расположенными поц углом к образующей цилиндра в нижней его части в диаметральнопротивоположных точках, патрубком цляподпитки дистиллированной воцой, расположенным по радиусу ячейки и патрубкомслива в нижней ее части,2. Сборник-анализатор яо и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюобеспечения стабильной работы измерительной ячейки в зимнее время и при краковременно выпадающих осадках, на патрубке для подпитки, дистиллированной водой и патрубке слива установлены управляемые электромагнитные клапаны.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент фРГ Мо 1208494,кл. 42 1 20/04, 1964,2. Буслер И, В. и цр. Автоматическийсборник атмосферных осадков, Ъдрохимические материалыф. Том 57, 1973,