УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ЖИДКОЙ ПРОБЫ Российский патент 1999 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к технике отбора жидких проб и представляет собой устройство для отбора пробы жидкости, которое предназначено для получения точных объемов жидкости из герметично закрытого резервуара.

Возможность отбора проб жидкости точных объемов из источника жидкости на точно определенной глубине этого источника жидкости имеет важное значение во многих отраслях промышленности, включая нефтеразведку, работы с горючесмазочными материалами, а также химические производства и производство продуктов питания, где требуется определенное количество жидкости, измерение содержания загрязнителей и определение физических свойств жидкости.

В патенте США N 4271704 (Peters) описан жидкостный пробоотборник для отбора проб жидкости из масляного резервуара. Камеру герметизируют с помощью плавающего шарика таким образом, что плавающий шарик плотно закрывает верхний отсек камеры. Устройство опускают в масляный раствор. Когда гидростатическое давление в масляном резервуаре превышает давление в камере, масло будет заполнять камеру, поднимать плавающий шарик вверх и снова закрывать камеру так, что масло больше не будет поступать в устройство. В патенте США N 5121642 (Davidowisz и др.) описано устройство для отбора проб жидкости с камерой, имеющей два шарика (один - плавающий, другой - неплавающий). За счет герметизации и разгерметизации поплавковой камеры можно получить пробу жидкости точного объема. В патенте США N 4715789 (Liegel и др.) описан клапанный узел для контроля за гидравлическими жидкостями. В нем используются шарики и пружины, но шарики не являются плавающими.

Хотя эти устройства вполне пригодны для получения проб из открытых резервуаров, они не приспособлены специально для быстрого присоединения к и отсоединения от закрытых, находящихся под давлением резервуаров, чтобы гарантировать, что содержимое закрытого, находящегося под давлением резервуара, не будет загрязняться извне воздухом и/или пылью. Таким образом, остается необходимость в устройстве для получения проб жидкости из герметичного резервуара.

Изобретение представляет собой устройство для отбора пробы жидкости, предназначенное для получения точного объема жидкости, проба которой должна быть отобрана из герметичного сосуда с соединительным приспособлением, к которому может быть подсоединено устройство для отбора пробы жидкости, при этом устройство для отбора пробы жидкости содержит:
поплавковую камеру для отбора пробы жидкости с верхним отверстием, герметично закрываемым изнутри и сообщающимся с нижним концом воздушного канала, и с нижним отверстием, сообщающимся с верхним концом жидкостного канала;
плавающий шарик, расположенный в указанной поплавковой камере для отбора пробы жидкости, выполненный с размерами, обеспечивающими его герметичную посадку в верхнем отверстии;
средство вакуумирования, основанное на прохождении воздуха через трубку Вентури для откачки воздуха из поплавковой камеры для отбора пробы жидкости через воздушный канал, который расположен выше верхнего отверстия поплавковой камеры;
воздушный клапан, расположенный ниже трубки Вентури по направлению потока для регулирования направления воздушного потока через трубку Вентури;
соединительную муфту, присоединенную к нижнему концу жидкостного канала, которая при соединении с соединительным приспособлением на герметичном сосуде открывается, а при отсоединении от соединительного приспособления - закрывается;
сливную линию, сообщающуюся с жидкостным каналом выше соединительной муфты, при этом сливная линия соединена с перепускным клапаном;
при использовании устройства для отбора пробы жидкости соединительная муфта устройства присоединяется к соединительному приспособлению на герметичном сосуде, в результате чего открывается проход из герметичного сосуда в поплавковую камеру для отбора пробы жидкости, поток воздуха проходит через трубку Вентури и через воздушный клапан, создавая вакуум в поплавковой камере для отбора пробы жидкости, заставляя тем самым жидкость течь в камеру из закрытого сосуда до тех пор, пока плавающий шарик всплывает до герметизирующего контакта с верхним отверстием; затем устройство отсоединяется от закрытого сосуда, в результате чего прекращается протекание жидкости через соединительную муфту, и воздушный клапан закрывается, чтобы направить поток воздуха в поплавковую камеру для отбора пробы жидкости для вытеснения отобранного объема жидкости из поплавковой камеры через перепускной клапан и сливную линию.

Изобретение также включает в себя устройство для отбора пробы жидкости, предназначенное для получения точного объема жидкости, проба которой должна быть отобрана из герметичного сосуда, снабженного соединительным приспособлением, к которому может быть присоединено устройство для отбора пробы жидкости, при этом устройство для отбора пробы жидкости содержит:
поплавковую камеру для отбора пробы жидкости с верхним и нижним отверстиями и плавающим шариком, расположенным в камере, причем этот шарик имеет возможность герметичной посадки в верхнем отверстии;
вакуумирующую трубку Вентури, имеющую клапан Вентури с входом и выходом для воздуха, сообщающийся с верхним отверстием поплавковой камеры;
воздушный клапан, расположенный ниже выхода для воздуха по направлению потока;
соединительную муфту, расположенную ниже нижнего отверстия поплавковой камеры для соединения с герметичным сосудом, при этом указанная соединительная муфта открывается при подсоединении к закрытому сосуду и закрывается при отсоединении от закрытого сосуда; и
перепускной клапан между нижним отверстием и соединительной муфтой, предназначенный для вытеснения жидкости из поплавковой камеры. При использовании устройства для отбора пробы жидкости сжатый газ пропускают через канал Вентури трубки Вентури для снижения давления воздуха в поплавковой камере для всасывания отбираемой жидкости в камеру до тех пор, пока плавающий шарик всплывает в жидкости до герметизирующего контакта с верхним отверстием поплавковой камеры, после чего устройство отсоединяют от закрытого сосуда, закрывая соединительную муфту, а затем закрывая воздушный клапан, посредством чего воздух непосредственно попадает в поплавковую камеру, что выталкивает жидкость из поплавковой камеры через перепускной клапан.

Изобретение далее представляет собой устройство для отбора пробы жидкости для получения точного объема отбираемой из герметичного сосуда жидкости, при этом указанное устройство для отбора пробы жидкости содержит:
поплавковую камеру для отбора пробы жидкости с верхним и нижним отверстиями и плавающим шариком, расположенным в камере и имеющим возможность герметичной посадки в верхнем отверстии;
трубку Вентури, соединенную с верхним отверстием поплавковой камеры для отбора пробы жидкости;
перепускной клапан, сообщающийся с нижним отверстием поплавковой камеры для отбора пробы жидкости; и воздушный клапан, расположенный ниже трубки Вентури по направлению потока для селективной подачи воздушного потока либо через трубку Вентури для откачки воздуха из поплавковой камеры, в результате чего поплавковая камера всасывает отбираемую жидкость и заполняется ею до тех пор, пока плавающий шарик не закроет верхнее отверстие поплавковой камеры; либо в поплавковую камеру для вытеснения жидкости, находящейся в поплавковой камере, через перепускной клапан.

Фиг. 1 представляет собой изображение пробоотборника жидкости по настоящему изобретению и цилиндр, из которого должна быть взята проба, в виде аксонометрической проекции с вырезом.

Фиг. 2 представляет собой вид сбоку пробоотборника жидкости, соединенного с цилиндром с жидкостью, проба которой должна быть отобрана.

Фиг. 3 представляет собой вид сбоку пробоотборника жидкости, заполненного точным объемом отбираемой жидкости.

Фиг. 4 представляет собой вид сбоку пробоотборника жидкости с пробой жидкости, которая вытесняется через перепускной клапан.

Фиг. 5 представляет собой вид сбоку пробоотборника жидкости после вытеснения всей пробы жидкости из пробоотборника в резервуар для пробы жидкости.

На фиг. 1 показан пробоотборник жидкости 10 и цилиндр 12, заполненный жидкостью 14. Всасывающая труба 16 простирается от днища 18 цилиндра 12 до соединительного приспособления 20 верха 22 цилиндра 12. Через эту всасывающую трубу 16 проба жидкости 14 будет всасываться из цилиндра 16. Также через эту всасывающую трубу 16 жидкость 14 будет удаляться из цилиндра 12.

Пробоотборник жидкости 10 имеет соединительную муфту 24, которая выполнена с возможностью соединения с соединительным приспособлением 20. Основной канал 26 соединяет соединительную муфту 24 с поплавковой камерой 28. Поплавковая камера 28 имеет плавающий шарик 30, удерживаемый в камере. Свободный объем поплавковой камеры 28 и ее соединительных каналов известен, так что могут быть получены жидкие пробы точно определенных объемов.

Поплавковая камера 28 имеет герметизирующее седло 32 с отверстием 33 на его верхнем конце 34 и блокирующее средство 36 на нижнем конце 38 поплавковой камеры 28, которое препятствует плавающему шарику 30 закрывать нижний конец 38 поплавковой камеры 28, но которое не мешает потоку жидкости. Плавающий шарик 30 может быть изготовлен из пластмассы или может представлять собой полый алюминиевый шарик и выполнен так, чтобы он плавал в жидкости, которая отбирается в качестве пробы. В частности, вес плавающего шарика 30 должен быть меньше, чем вес объема жидкости, вытесняемой плавающим шариком 30. Плавающий шарик 30 имеет такие размеры, чтобы он мог свободно перемещаться внутри поплавковой камеры 28 и в то же время плавно и плотно останавливаться у герметизирующего седла 32. Боковой канал 40 соединяется с основным каналом 26 и связан с перепускным клапаном 42, который выполнен так, чтобы позволить вытекать оттуда потоку при создании давления. Сливная линия 44 соединена с перепускным клапаном 42. Стенки или часть (не показана) поплавковой камеры предпочтительно изготавливают из прозрачного материала, чтобы пользователь мог знать, когда устройство заполнится пробой отбираемой жидкости.

Нижний конец 50 воздушного канала 48 соединяется с верхним концом 34 поплавковой камеры 28. Верхний конец 52 воздушного канала 48 находится в соединении с устройством для создания вакуума, а именно, с трубкой Вентури 54, присоединенной к устройству для подачи сжатого воздуха (не показано). Трубка Вентури 54 имеет канал Вентури 56 с отверстием 58 для потока воздуха и выход 60 для потока напорного воздуха. Верхний конец 52 воздушного канала 48 соединяется с каналом Вентури 56. Шаровой клапан (или клапан другой конструкции) 62 с рукояткой 64 расположен на выходе 60 для потока напорного воздуха и регулирует прохождение воздушного потока прямо через канал Вентури 56 или вниз через воздушный канал 48 в поплавковую камеру 28 и через перепускной клапан 42. С шаровым клапаном 62 предпочтительно соединяется труба или шланг для откачки 66, которые используются для направления потока воздуха в желаемое место и которые будут отводить любую жидкость, которая может быть случайно выброшена в том случае, если плавающий шарик 30 неплотно закроет герметизирующее седло 32.

Соединительная муфта 24 имеет обычную конструкцию и открывается только тогда, когда она присоединяется к соединительному приспособлению 20 на цилиндре 12, но будет закрываться при отсоединении от соединительного приспособления 20. Автор изобретения установил, что соединительные муфты и соединительные приспособления гидравлического типа выполняют эту функцию весьма эффективно, легкодоступны, имеют низкую стоимость и вполне надежны. Другие типы быстроразъемных соединительных приспособлений сухого типа, которые открываются при присоединении и закрываются при отсоединении, также могут быть использованы. С другой стороны, в потоке главного канала 26 могут быть расположены обычные однопутевые гидрораспределители, которые позволяют протекать жидкости только в поплавковую камеру, а используют их с любым типом соединительного зажима (не показан).

На фиг. 2 и 3 показан пробоотборник жидкости 10, присоединенный с помощью гидравлической соединительной муфты 24 к гидравлическому соединительному приспособлению 20 на цилиндре 12 с открытым шаровым клапаном 62. Сжатый воздух или другой газ будет, таким образом, проходить через канал Вентури 56 и из шарового клапана 62, который выполняет функцию по откачке воздуха из поплавковой камеры 28, создавая в ней зону пониженного давления. Жидкость 14 из цилиндра 12 будет вынуждена течь по всасывающей трубе 16 в поплавковую камеру 28. Повышающийся уровень жидкости 14 в поплавковой камере 28 будет заставлять плавающий шарик 30 всплывать и закрывать герметизирующее седло 32 в верхнем конце 34 поплавковой камеры 28, что останавливает поток жидкости через отверстие 33. В этом положении жидкость 14 не может быть выведена из поплавковой камеры 28 и не может поступить в воздушный канал 48, находящийся в соединении с каналом Вентури 56. Фиг. 3 иллюстрирует поплавковую камеру 28, наполненную определенным количеством жидкости 14, проба которой должна быть отобрана.

Возвращаясь к рассмотрению фиг. 4, следует отметить, что при все еще открытом шаровом клапане 62 (не показан) устройство для отбора пробы жидкости 10 вначале снимается с цилиндра 12 путем отсоединения его гидравлической муфты 24 от гидравлического соединительного приспособления 20 на цилиндре 12. Это исключает возможное протекание жидкости из поплавковой камеры 28 через гидравлическую муфту 24. Затем поворачивают рукоятку 64 шарового клапана, чтобы перекрыть поток воздуха через шаровой клапан 62. Сжатый воздух, который больше не может проходить через шаровой клапан 62, будет затем подаваться вниз через воздушный канал 48 в поплавковую камеру 28. Это оказывает давление на содержащуюся там отобранную жидкость 14, сжимает ее и приводит в действие перепускной клапан 42 так, что проба жидкости будет вытесняться из поплавковой камеры 28 через боковой канал 40, через перепускной клапан 42 и из сливной линии 44 - в резервуар 68 пробосборника, как это наиболее хорошо показано на фиг. 4 и 5.

Если устройство для отбора пробы жидкости снабжено однопутевым клапаном вместо или в сочетании с гидравлической соединительной муфтой 24, устройство для отбора пробы жидкости 10 не нуждается в отсоединении от закрытого цилиндра 12 перед вытеснением отобранной жидкости из поплавковой камеры 28 (не показано).

Отобранная жидкая проба, таким образом, будет иметь точный, предопределенный объем, что идеально подходит для анализа и определения загрязнителей.

Устройство для отбора пробы жидкости 10 представляет собой идеальное устройство для отбора проб жидкости точных и предопределенных объемов таким способом, что содержимое цилиндра не загрязняется. Например, устройство 10 для отбора единичной пробы жидкости может быть успешно использовано для отбора проб из множества цилиндров в общий жидкостной пробосборник 68. После этого может быть осуществлен анализ общей пробы. При положительном анализе общей пробы дополнительных испытаний проб из отдельных цилиндров не требуется. Если смесь жидкостей не соответствует требованиям, далее могут быть проведены дополнительные испытания жидкостей, отобранных из отдельных цилиндров или из меньшего количества цилиндров.

Чертежи и предлагаемое описание не служат для представления единственного варианта изобретения с точки зрения деталей конструкции и режима эксплуатации. Действительно, для квалифицированного в данной области специалиста будет очевидно, что возможны модификации и изменения без нарушения сущности и объема изобретения. Изменения в форме и пропорциях элементов, а также равноценные замены подразумеваются как допустимые по конкретным обстоятельствам; и, хотя были использованы конкретные термины, они подразумевают общее и описательное значение и не могут служить целям ограничения объема изобретения, который определен в приведенной ниже формуле изобретения.

Устройство для отбора жидкой пробы предназначено для получения точного объема жидкости, отобранной из герметичного сосуда, снабженного соединительным приспособлением, к которому может быть присоединено устройство для отбора пробы жидкости. Устройство для отбора пробы жидкости содержит поплавковую камеру с герметично закрываемым изнутри верхним отверстием, сообщающимся с нижним концом воздушного канала, и нижним отверстием, сообщающимся с верхним концом жидкостного канала. Устройство для отбора пробы содержит плавающий шарик, расположенный в поплавковой камере для отбора пробы и выполненный размерами, обеспечивающими его герметичную посадку в верхнем отверстии, средство вакуумирования, основанное на прохождении воздуха через трубку Вентури для откачки воздуха из поплавковой камеры для отбора пробы через воздушный канал, расположенный выше верхнего отверстия поплавковой камеры. Устройство имеет воздушный клапан, расположенный ниже трубки Вентури по направлению потока для регулирования направления воздушного потока через трубку Вентури. Устройство имеет соединительную муфту, присоединенную к нижнему концу жидкостного канала, которая открывается при соединении с соединительным приспособлением на герметичном сосуде и закрывается при отсоединении от него, и сливную линию, сообщающуюся с жидкостным каналом выше соединительной муфты и соединенную с перепускным клапаном. Устройство позволяет отбирать точные и определенные объемы жидкостей, что позволяет измерять содержание загрязнителей жидкости, ее качество и физические свойства. 3 с. и 16 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для отбора пробы жидкости, предназначенное для получения точного объема жидкости, отобранной из герметичного сосуда, снабженного соединительным приспособлением, к которому может быть присоединено устройство для отбора пробы жидкости, содержащее поплавковую камеру для отбора пробы жидкости с герметично закрываемым изнутри верхним отверстием, сообщающимся с нижним концом воздушного канала, и нижним отверстием, сообщающимся с верхним концом жидкостного канала, плавающий шарик, расположенный в поплавковой камере для отбора пробы жидкости и выполненный с размерами, обеспечивающими его герметичную посадку в верхнем отверстии, средство вакуумирования, основанное на прохождении воздуха через трубку Вентури для откачки воздуха из поплавковой камеры для отбора пробы жидкости через воздушный канал, расположенный выше верхнего отверстия поплавковой камеры, воздушный клапан, расположенный ниже трубки Вентури по направлению потока для регулирования направления воздушного потока через трубку Вентури, соединительную муфту, присоединенную к нижнему концу жидкостного канала, которая открывается при соединении с соединительным приспособлением на герметичном сосуде и закрывается при отсоединении от соединительного приспособления, сливную линию, сообщающуюся с жидкостным каналом выше соединительной муфты, причем сливная линия соединена с перепускным клапаном. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть камеры для отбора пробы жидкости имеет прозрачную стенку для обеспечения визуального наблюдения внутри поплавковой камеры. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сливную трубку ниже перепускного клапана по направлению потока для выведения отобранной жидкости из устройства. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что перепускной клапан предназначен для открытия при меньшем давлении, чем давление воздуха, пропускаемого через поплавковую камеру для отбора пробы жидкости при закрытом воздушном клапане. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плавающий шарик представляет собой полый алюминиевый шарик. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит резервуар жидкостного пробосборника для сбора отобранной жидкости из поплавковой камеры. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединительное приспособление на герметичном сосуде и соединительная муфта на устройстве для отбора жидкой пробы являются устройствами сухого типа. 8. Устройство для отбора пробы жидкости, предназначенное для получения точного объема жидкости, отобранной из герметичного сосуда, снабженного соединительным приспособлением, к которому может быть присоединено устройство для отбора жидкости, содержащее поплавковую камеру для отбора жидкости с верхним и нижним отверстиями и размещенным в ней плавающим шариком, который имеет возможность герметичной посадки в верхнем отверстии, вакуумирующую трубку Вентури, имеющую канал Вентури с входом и выходом для воздуха, сообщающийся с верхним отверстием поплавковой камеры, воздушный клапан, расположенный ниже выхода для воздуха по направлению потока, соединительную муфту, расположенную ниже нижнего отверстия поплавковой камеры для соединения с герметичным сосудом, открывающуюся при соединении с герметичным сосудом и закрывающуюся при отсоединении от герметичного сосуда и перепускной клапан между нижним отверстием и муфтой, предназначенный для вытеснения жидкости из поплавковой камеры для отбора пробы жидкости. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поплавковой камеры для отбора пробы жидкости имеет прозрачную стенку для обеспечения визуального наблюдения внутри поплавковой камеры. 10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сливную трубку ниже перепускного клапана по направлению потока для выведения отобранной жидкости из устройства. 11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что перепускной клапан предназначен для открытия при меньшем давлении, чем давление воздуха, пропускаемого через поплавковую камеру для отбора пробы жидкости при закрытом воздушном клапане. 12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что плавающий шарик представляет собой полый алюминиевый шарик. 13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит резервуар жидкостного пробосборника для сбора отобранной жидкости из поплавковой камеры. 14. Устройство по п.8, отличающееся тем, что соединительное приспособление на герметичном сосуде и соединительная муфта на устройстве для отбора жидкой пробы являются устройствами сухого типа. 15. Устройство для отбора пробы жидкости, предназначенное для получения точного объема жидкости, отобранной из герметичного сосуда, содержащее поплавковую камеру для отбора жидкости с верхним и нижним отверстиями и размещенным в ней плавающим шариком, который имеет возможность герметичной посадки в верхнем отверстии, трубку Вентури, присоединенную к верхнему отверстию поплавковой камеры для отбора пробы жидкости, и воздушный клапан, расположенный ниже трубки Вентури по направлению потока для селективной подачи воздушного потока либо через трубку Вентури для откачки воздуха из поплавковой камеры для отбора пробы жидкости с целью обеспечения всасывания в поплавковую камеру жидкости, проба которой должна быть отобрана, и заполнения поплавковой камеры указанной жидкостью до тех пор, пока плавающий шарик не герметизирует верхнее отверстие поплавковой камеры, либо в поплавковую камеру для вытеснения жидкости, находящейся в поплавковой камере, через перепускной клапан. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поплавковой камеры для отбора пробы жидкости имеет прозрачную стенку для обеспечения визуального наблюдения внутри поплавковой камеры. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит сливную трубку ниже перепускного клапана по направлению потока для выведения отобранной жидкости из устройства. 18. Устройство по п.15, отличающееся тем, что перепускной клапан предназначен для открытия при меньшем давлении, чем давление воздуха, пропускаемого через поплавковую камеру для отбора пробы жидкости при закрытом воздушном клапане. 19. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно имеет соединительную муфту сухого типа, предназначенную для соединения с соединительным устройством сухого типа на герметичном сосуде.