Пробоотборное устройство Советский патент 1984 года по МПК G01N1/22 

1

Изобретение относится к технике измерений параметров (отбора проб, например) газожидкостных смесей и потоков и может быть использовано в различных отраслях промыишенности а также при изучении гидродинамических и теллофизических процессов, связанных с определением фазового состава потока в напорных трубопроводах, емкостях и аппаратах, на лабораторных установках.

Известно устройство для отбора проб из трубопроводов газожидкостных смесей, используемое при опред лении их газосодержания. Устройство представляет собой два соосных цилиндра с отверстиями для взятия про бы и штока с поршнем, с помощью которого проба подается а анализатор С1J.

Однако отбор пробы производится вручную. Кроме того, устройство не обеспечивает получения пробы из различных точек по сечению потока без изменения конструкции пробоотборных элементов.

Известно также пробоотборноё устройство, содержащее расположенные в нем поршень со штоком, с установленным на его конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде установленного в корпусе смен ного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее уст ройство, соединенное с корпусом подвижнь м штоком, концевыми выключателями и электропневмоклапаном 2.

Недостатком данного устройства является то, что область использова- ния его ограничивается трубопроводами и емкостями достаточно больших размеров,- так как объем отбираемой пробы пропорционален ходу вьщвижного штока. В связи с этим не представ ляется возможным производить отбор проб из щелевых каналов, трубопроводов типа труба в трубе или емкостей, имеющих внутренние.конструктивные элементы, препятствующие полному перемещению выдвижного штока с клапаном для взятия достоверной пробы.

Целью изобретения является расширение функциональной возможности устройства и повьпиение достоверности пробы.

87807 .2

Указанная достигается тем, что пробоотборноё устройство, содержащее корпус, расположенные в нем поршень со штоком, с установленным 5 на его конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления, присоединенный

to к корпусу со стороны ограничителя хо да поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программнорегистрирующее устройство, соединенное с корпусом,, штоком, концевыми

J5 выключателями и электропневмоклапаном, клапан снабжен хвостовиком, а торец корпуса - упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, часть штока, выступающая из корпуса, выполнена полой с перфорацией

по цилиндрической поверхности и телескопически связана с хвостовиком.

Клапан и поршень выполнены из неэлектропроводного материала.

г Благодаря тому, что связь между выдвижным штоком и клапаном выполнена в виде телескопического соединения, хвостовик клапана перемещается внутри полой части выдвижного штока, высота поднятия клапана (ход (п) существенно сокращается. Установка на корпусе упора с отверстия ми для протока отбираемой среды позволяет ограничивать высоту поднятия клапана и 1юддержива-/ь ее постоянной

5 (обычно ,,п 0,(п ) и независимой от прямого и обратного хода поршня. Таким образом, пробоотборным элементом, которым является верхняя часть корпуса с

упором, можно производить отбор проб среды в непосредственной близости к конструктивньЕм элементам, находящимся внутри трубопровода или емкости и делающих невозможным приме нение пробоотборных устройств, в которых объем отбираемой пробы пропорционален ходу выдвижного штока, жестко связанного с клапаном. При этом соответственно сокращаются га0 бариты пробоотборного устройства его общая длина.

В предлагаемом изобретении надпоршневая полость, образованная поршнем, внутренней поверхностью

корпуса, клапаном с хвостовиком в закрытом положении и выдвижш.ш штоком, выполняет две функции - является пробонакопителем и, одновременно, анализатором состава пробы, где в качестве электродов используются выдвижной шток, хвостовик и корпус, в случае отбора неэлектро проводной среды, анализатор состава пробы представляет собой конденсатор, емкос.ть которого зависит от расстояния между электродами и ди- электрической проницаемостью отбира емой среды. Когда поршень и клапан выполнены электропроводными, то емкость Конденсатора, в основном, определяется величиной зазоров между поршнем и корпусом, клапаном и корпусом. Переменная составляющая емкость, связанная с фазовым составом пробы будет составлять незначительную часть от общей емкости устройст ва за счет большой постоянной составляющей емкости системы поршенькорпус и корпус - клапанi Малое относительное изменение емкости, пропорциональное относительному измене нию измеряемой величины (например, газосодержание пробы), отграничивает чувствительность прибора и требует использования вторичных преобразователей с большими коэффициентами усиления, что связано с усложнением их конструкции и нестабильностью работы измерительной схемы. Аналогичная ситуация будет возникать при анализе состава электронроиодной среды, когда анализатор пробы работает как резисторный датчик. Кроме того, изнашивание в процес се эксплуатации уплотнений клапана и поршня и различные технологически погрешности могут привести к замыканию электродов анализатора между собой и выходу его из строя или отк зу. В связи с этим представляется целесообразным для повышения чувствительности а(ализатора состава про бы и надежности его работы, клапан и поршень выполнять из неэлектропро водного материала. Тем самым исключается возможность замыкания элект родов анализатора, а чувствительнос датчика повышается за счет того, чт уменьшается постоянная составляющая измеряемой величины. На фиг. 1 изображено пробоотборное устройство при закрытом положении клапана, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - пробоотборное устройство в открытом положении клапана, общий вид, продольный разрез. Пробоотборное устройство имеет гладкий цилиндрический корпус 1, соединенный со стенкой емкости 2 с помощью уплотнения 3 и цангового зажима А, Корпус 1 разделен поршнем 5 с уплотнением 6 на две полости - подпоршневую 7 и надпоршневую 8, Со стороны надпоршневой полости 8 поршень 5 соединен при помощи штока 9 и хвостовика 10 с клапаном 1I, который через уплотнение 12 контактирует с седлом 13 корпуса I. Буртик 14 хвостовика 10 взаимодействует по внутренней поверхности с перфорированной отверстиями 15 частью выдвижного штог ка 3 и накидной гайкой 16. В буртике 14 выполнены отверстия 17. На корпусе 1 установлен упор 18 с отверстиями 19 и стойками 20.На свободном конце 2I штока 9 имеется виит 22 с кольцевым буртиком 23, который взаимодействует с торцовой частью огра ничителя 24 , где установлена втулка 25 и выполнены отверстия 26 для сообщения подпоршневой полости 7 с источником 27 переменного давления. На внутренней поверхности ограничителя 24 хода установлено концевых выключателя 28 и 29, с которыми при перемещении штока 9 взаимодействует кольценой буртик 23 зинта 22. Через штуцер 30 с накидной гайкой 31 и уплотнением 32 подпоршневая полость 7 соединена с источником 27 Переменного давления, в котором установлен управляющий элемент, ншгример электропневмоклапаи 33 с дренажным отверстием 34 и сменной расходной шайбой 35. В штуцере 30 установлен герметичный электроразъем 36, соединяющий концевые выключатели 28 и 29, и скользящий электрический контакт 37 датчика состава пробы, примыкающий к штоку 9- с програм1 но-регистрирующим блоком 38. Контакт 39 присоединен : к корпусу 1, который является вторым электродом датчика состава пробы. Пробоотборное устройство работает следующим образом, В исходном положении клапаны I1 и 33 закрыты. При подготовке пробоотборного устройства к отбору пробы подается команда на открытие электро пневмоклапана 33, в результате чего воздух из источника 27 переменного давления поступает в подпоршневую $ полость 7 и перемещает поршень 5 влево вплоть до соприкосновения кол цеврго буртика 23 винта 22 со втулкой 25, изготовленной из неэлектропроводного материала и установленной в торце ограничителя 24 хода. При этом дренажное отверстие 34 электропневмоклапана 33 закрывается а кольцевой буртик 23 замыкает электроконтакт концевого выключателя 28, расположенного на внутренней поверхности ограничителя 23 ход возле втулки 25, что свидетельствуе о готовности пробоотборного устройства к отбору пробы. Одновременно с этим происходит перемещение хвостовика 10 с клапаном П, который удерживается в открытом положении упругими изогнутыми стойками 20 упо ра 18, Отбор пробы осуществляется при подаче с программно-регистрирующего блока 38 кбманды на закрытие электропневмоклапана 33. Линия от источника переменного давленияперекрывается, и воздух из подпоршневой полости 7 удаляется через дренажное отверстие 34, где установлена сменная расходная шайба 35, позволяющая при необходимости изменять скорость отбора пробы. Под действием возника щеГо перепада давления ДР PQ. (где Р OP - давление отбираеР атм ос мой среды, Р, -ctTM атмосферное давле ние) происходит перемещение поршня относительно корпуса 1 и хвостовика 10 внутри полой части штока 9. Когда буртик 14 хвостовика 10 входи в контакт с накидной гайкой 6, кла пан 11, преодолевая удерживающее усилие от стоек 20 упора 18, садитс уплотнением i2 на седло 13 корпуса образуя при этом надпоршневую полость 8, заполненную отобранной про бой. Отверстия 15 в штоке 9 и отверстия 17 в буртике 14 служат для обеспечения свободного перемещения хвостовика 10 внутри полой части штока 9. В результате перемещения поршня 5 кольцевой буртик 23 размыкает электроконтакт концевого выключателя 28 и замыкает контакт кон цевого выключателя 29, после чего 7 электрическая цепь программно-регистрирующего блока 38 соединяется через скользящий контакт 37 со штоком 9, являющимся одним из электродов датчика состава пробы. Другим электродом является корпус 1, к которому присоединен контакт 39 программно-регистрирующего блока 38, Корпус I фиксируется относительно стенки емкости 2 после установки пробозаборного элемента в требуемой зоне исследуемой емкости при помощи цангового зажима 4. При посадке клапана 11 на седло13 надпоршневая полость 8, заключенная между поршнем 5, корпусом 1, клапаном II, хвостовиком 10 и штоком 9 становится измерительной зоной датчика состава оТобранной пробы. За базовый объект принято серийно выпускаемое устройство типа ПУ-2, предназначенное для отбора проб растворов из аппаратов и емкостей с последующим прокачиванием проб через датчик анализатора и возвратом В емкость. Технические данные ПУ-2; питание давлением 2-10 атм, объем пробы 150150 мл, цикличность отбора 4 проб/мин, температура отбираемой среды габаритные размеры: пневматического насоса 2400 -564 хЗОО мм, масса 28,5 кг, блока управления 1400564370 мм, масса 41,5 кг. По сравнению с базовым образцом предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами: меньшими габаритами и массой за счет совмещения отбора и анализа проб в надпоршпевой полости; большей цикличностью отбора - порядка 50 .40 проб/мин, вследствие автоматизации отбора и анализа пробы; возможностью регулирования скорости отбора пробы. . В предлагаемом устройстве пробоотборный элемент - надпоршневая полость, ограниченная клапаном, поршнем и корпусом, выполняет функции анализатора состава, отобранной среды с последующим ее возвратом в емкость, что. приводит к сокращению времени анализа.

ББ

ПГОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, расположенные в нем поршень со штоком,с установ ленным на его конце клапа 1ом, огра ничитель хода поршня, выполненный Закрыт 2 7Sf27ffS // 25 2В о II I I tosaf iki&jii . в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее устройство, соединенное с корпусом, штоком, KOHueBMNm выключателями и электропневмоклапаном, отличающееся тем, что, с целью . расширения функциональной возможности устройства и повьииения достоверности пробы, клапан снабжен хвостовиком, а торец корпуса - упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, часть штока, выступающая из корпуса, выполнена полой, с перфорацией по циливдрической поверхности и телескопически связана с хвостовиком. 22 23 s.f