Заявка:
2002101810/20, 2002.01.23
Дата начала отчета срока действия патента: 2002.01.23
Дата подачи заявки: 2002.01.23
Опубликовано: 2002.09.20
Патентообладатели:
Общество с ограниченной ответственностью ВЗОР
Авторы:
Конашов А.С.
Формула изобретения
1. Устройство для измерения концентрации растворенного кислорода, содержащее электрохимический датчик кислорода, включающий цилиндрический корпус, на одном из торцов которого закреплена электродная система, и средство для сбора вытесненной датчиком жидкости, выполненное в виде воронкообразного насадка, включающего приемник вытесненной жидкости и трубчатый элемент с отверстиями на боковой поверхности, состоящий из конусного и цилиндрического участков, отличающееся тем, что диаметр корпуса датчика выполнен меньшим наружного диаметра электродной системы, на корпусе датчика с возможностью осевого перемещения установлена втулка, а цилиндрический участок трубчатого элемента насадка расположен со стороны полости приемника и скреплен с упомянутой втулкой.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что цилиндрический участок трубчатого элемента насадка скреплен с втулкой резьбовым соединением.
3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что на наружной и внутренней поверхностях втулки выполнены кольцевые проточки, в которых установлены резиновые уплотнительные кольца.
Описание
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА
Полезная модель относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для измерения концентрации растворенного кислорода, и может быть использована нри проведении количественного химического анализа проб природных поверхностных пресных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод для определения в них биохимического потребления кислорода (БПК),
Особенность измерения БПК заключается в том, что необходимо проводить неоднократное измерение содержания кислорода в пробе по истечении определенных сроков, проба не должна контактировать с воздухом, а для повышения достоверности измерений желательно проводить все последующие замеры в одной и той же колбе. При этом подбирают колбы с притертыми конусными пробками. Для измерений используют электрохимические датчики кислорода. После замера колба плотно закрывается так, чтобы в ней не оставалось пузырьков воздуха. Чтобы вьшолнить это условие, необходимо вернуть всю вытесненную в процессе замера датчиком жидкость обратно в колбу.
В настоящее время в соответствии с методикой, разфаботанной ГУАК Госкомэкологии России 1, для этой цели используются устройства для измерения концентрации растворенного кислорода, содержащие электрохимический датчик и средство для сбора вытесненной из колбы БПК жидкости. Датчик содержит корпус с закрепленной на его торце электродной системой и кабельный ввод для подключения электродной системы к электронной схеме. В качестве средства для сбора вытесненной жидкости используется специальная переливная вставка, которой комплектуется колба БПК. Вставка представляет собой кольцеобразную емкость, устанавливаемую на наружной конусной поверхности колбы. При отсутствиии вставки, в качестве средства для сбора вытесненной жидкости используют чапгку Петри, устанавливаемую под дно колбы.
Известное устройство недостаточно надежно и удобно в эксплуатации и не обеспечивает высокую достоверность результатов измерений. Контакт незащищенного тонкостенного корпуса электродной системы датчика с горлышком колбы ВПК при его установке может привести к поломке датчика. Необходимая повышенная аккуратность при проведении указанной операции снижает удобство в эксплуатации.
Большая площадь смачиваемых при перелшве поверхностей (колба, вставка или чашка Петри) не позволяет вернуть жидкость в полном объеме обратно в колбу.
Большая площадь открытой поверхности разливающейся жидкости вносит дополнительную ошибку в последующие замеры в результате насыщения вытесненной пробы кислородом воздуха.Не исключается подсос кислорода в пробу через зазоры между датчиком кислорода и колбы из–за неплотного прилегания датчика к колбе.
Сбор вытесненной жидкости в колбу после проведения измерений осуществляется пипеткой, что достаточно трудоемко и неудобно.Выполнение устройства из отдельных частей (датчик, вставка или чашка Петри) также снижает его удобство в эксплуатации. Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому является устройство для измерения концентрации растворенного кислорода американской фирмы Orion Research, Inc. 2.
Устройство содержит электрохимический датчик растворенного кислорода, включающий цилиндрический корпус с закрепленной на его торце электродной системой, и средство для сбора вытесненной датчиком жидкости в виде отдельного насадка, устанавливаемого в колбе перед производством измерений. Насадок имеет воронкообразный вид и конструктивно состоит из приемника вытесненной жидкости и устанавливаемого внутри колбы трубчатого элемента, содержащего конусный и цилиндричесьсий участки. Торцовая поверхность конусного участка большего диаметра сопряжена с приемником жидкости, а боковая поверхность конусного участка меньшего диаметра снабжена пазами, сообщающими поверхность трубчатого элемента с его внутрешней полостью.
Работа известного устройства осуществляется в два этапа. Сначала в колбе с исследуемой жидкостью устанавливают насадок, а затем в насадке размещают погружаемую часть электрохимического датчика, центрируя ее в цилиндрическом участке трубчатого элемента, и производят необходимые замеры. При этом жидкость, вытесняемая датчиком, через пазы трубчатого элемента насадка и кольцевой клинообразный зазор, образующийся между внутренней поверхностью конусного участка трубчатого элемента и цилиндрической наружной поверхностью датчика, поступает в приемник. После производства измерений и извлечения датчика из насадка, исследуемая жидкость автоматически поступает обратно в колбу.
Недостатками устройства являются недостаточное удобство в эксплуатации, а также ограниченные технологические возможности использования. Недостаточное удобство в эксплуатации обусловлено как выполнением устройства из отдельных частей, так и необходимостью перед производством замеров вьшолнения двух подготовительных операций (установка насадка и установка датчика).
Ограниченные технологические возможности обусловлены тем, что известное устройство не удается использовать при замерах в колбах. С достаточно узким горлышком (диаметром 10–13 мм). Такие колбы наиболее широко применяются при определении биохимического потребления кислорода, поскольку их использование дает наиболее достоверные результаты исследований. У существующих электрохимических датчиков растворенного кислорода с необходимой точностью измерений наружный диаметр корпуса электродной системы находится в пределах 10 мм.
При этом в известном устройстве минимальный диаметр горлышка используемой колбы определяется:
–наружным диаметром корпуса электродной системы электрохимического датчика;
–двойной толщиной стенок защитного колпачка корпуса электродной системы (без использования защитного колпачка в известном устройстве снижается его надежность);
–двойной величиной зазора между внутренней поверхностью конусного участка трубчатого элемента со стороны приемника жидкости и наружной поверхностью погрз жаемой части датчика.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение удобства в эксплуатации и расширение технологических возможностей использования.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для измерения концентрации растворенного кислорода, содержащем электрохимический датчик кислорода, включающий цилиндрический корпус, на одном из торцов которого закреплена электродная система, и средство для сбора вытесненной датчиком жидкости, вьшолненное в виде воронкообразного насадка, включающего приемник вытесненной жидкости и трубчатый элемент с отверстиями на боковой поверхности, состоящий из конусного и цилиндрического з гастков, согласно полезной модели диаметр корпуса датчика выполнен меньшим наружного диаметра электродной системы, на корпусе датчика с возможностью осевого перемещения установлена втулка, а цилиндрический участок трубчатого элемента насадка расположен со стороны полости приемника и С1феплен с упомянутой втулкой.
Цилиндрический участок трубчатого элемента насадка может быть скреплен с втулкой резьбовым соединением. Кроме того, на наружной и внутренней поверхностях втулки выполнены кольцевые проточки, в которых установлены резиновые уплотнительные кольца. Полезная модель поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства (датчик в исходном положении); на фиг.2 – то же (датчик в рабочем положении).
Устройство содержит электрохимический датчик кислорода и средство для сбора вытесненной датчиком жидкости. Датчик кислорода состоит из цилиндрического корпуса 1, на одном из торцов которого закреплена электродная система 2. Диаметр корпуса 1 датчика выполнен меньшим наружного диаметра электродной системы 2. Средство для сбора вытесненной датчиком жидкости выполнено в виде воронкообразного насадка и включает приемник 3 вытесненной жидкости и трубчатый элемент, состоящий из конусного 4 и цилиндрического 5 участков, при этом конусный участок 4 трубчатого элемента расположен со стороны дна приемника, а цилиндрический участок 5 – со стороны полости приемника 3. В боковой поверхности трубчатого элемента вьшолнены отверстия 6, сообщающие внутреннюю полость трубчатого элемента с полостью приемника 3. На корпусе 2 датчика с в озможностью осевого перемещения установлена цилиндрическая втулка 7. Цилиндрический участок 5 трубчатого элемента насадка закреплен на втулке 7 с помощью резьбового соединения 8. На наружной и внутренней поверхностях втулки 7 выполнены кольцевые проточки, в которых установлены резиновые уплотнительные кольца 9 и 10. Работа устройства осуществляется следующим образом.
Устройство устанавливают в горлыщке колбы ВПК. При этом конусный участок 4 трубчатого элемента надежно защищает тонкостенный корнус электродной системы 2 от случайных ударов и повреждений. В исходном положении (см. фиг.1) исключен подсос кислорода через зазоры между датчиком и колбой за счет выполнения конусного участка 4 трубчатого элемента соответствующим конусу на притертой крьппке колбы. Далее перемещают датчик в рабочее положение (см. фиг.2). При этом цилиндрический участок 5 трубчатого элемента, скрепленный с втулкой 7, обеспечивает центрирование корпуса 1 датчика, а, следовательно, и электродной системы 2, предохраняя ее корпус от соприкосновения с внутренней поверхностью колбы. При прохождении электродной системы 2 горлыщка колбы вытесняемая погружаемой частью датчика жидкость через образующийся кольцевой зазор между внутренней поверхностью трубчатого элемента и наружной поверхностью корпуса 1 датчика, а также через отверстия 6, поступает в полость приемника 3. Путем подбора оптимального отнощения глубины и диаметра чащеобразного приемника 3 сводится к минимуму площадь открытой поверхности вытесненной жидкости. С помощью датчика проводят измерение концентрации растворенного кислорода. После производства измерений перемещают датчик устройства в исходное положение. При этом жидкость, находящаяся в полости приемника 3, через отверстия 6 и кольцевой зазор между трубчатым элементом и корпусом 1 датчика сливается обратно в колбу.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает высокую надежность устройства и удобство при его эксплуатации. Позволяет расширить технологические возможности его использования, а также повысить достоверность получаемых результатов измерений.
Источники информации:
1.Методика количественного химического анализа проб природных поверхностных пресных, грунтовых, сточных и очищенных сточных вод для определения в них биохимического потребления кислорода. Главное управление аналитического контроля и метрологического обеспечения природоохранной деятельности Госкомэкологии России, 1990.
2.Проспект американской фирмы Orion Research, Inc. 1992. прототип.