Пробоотборное устройство

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ГЕСП БЛИН,,SU.„1087807 р р С 01 N 1/22

ОПИСЛНИК ИЗОВ КтКНИЯ 1„. хвостовиком.

Г ОСЗЩАРСТЕ1ЕННЫЙ НОЫИТЕТ ССОР йо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3554473/25-26 (22) 21.02.83 (46) 23.04.84. Бюл. Ф 15 (72) А.С. Кабанин, В.В. Нарышкин и Н.и. Шуванов (7!) Иосковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (5Э) 543.053(088.8) (5á) 1 Авторское свидетельство СССР

9 579533, кл. G 01 N 1/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 - 3457362/26, кл. G Ol !! i/22, 1982. (54} (57) ПРОБООТБОРНОЕ УСТРО11СТВО, содержащее корпус, расположенные в нем поршень со штоком,"с установленным на его конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня, с злектропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее устройство, соединенное с корпусом, штоком, концевыми выключателями и злектропневмоклапаном, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональной возможности устройства и повышения 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 цилиндрической поверхности и телескопически связана с

1087807

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

Известно устройство для отбора проб из трубопроводов газожидкостных смесей, используемое при определении их газосодержания. Устройство представляет собой два соосных цилиндра с отверстиями для взятия пробы и штока с поршнем, с помощью которого проба подается н анализатор (! $.

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

Известно также иробоотборное устройство, содержащее расположенные в нем поршень со штоком, с установленным на его конце клапаном, огра— ничитель 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 электропненмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее уст ройстно, соединенное с корпусом подвижным штоком, концевыми выключателями и электропненмоклапаном !.? ).

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

Целью изобретения является расширение функциональной воэможности устройства и повышение достоверности пробы.

2 указанная цель достигается тем, что пробоотборное устройство, содержащее корпус, расположенные н нем поршень со штоком, с установленным на его конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного н корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, ирограммнорегистрирующее устройство, соединенное с корпусом, штоком, концевыми выключателями и электропненмоклаг1аном, клапан снабжен хностоником, а торец корпуса — упором с отверстия— ми для протока отбираемой пробы, часть штока, выступающая из корпуса, выполнена иолой с иерфорациеи ио цилиндрической поверхности и телескопически связана с хностоником.

Клапан и поршень выполнены из неэлектроиронодного материала.

Благодаря тому что сВязь межцу выдвижным штоком и клапаном выполнена B виде телескопического соединения, хвостовик клапана перемещается внутри попой части выдвижного што30 ка, высота поднятия клапана (ход—

1г д„„) существенно сокращается. Установка на корпусе уиора с отверстия ми для протока отбираемой среды позволяет ограничивать высоту поднятия клапана и ноддержива:ь ее постоянной

35 (обычно h gp p = 0,2 к„дп ) и незанисимои от величины прямого и обратного хода поршня. Таким образом, пробоотборным элементом, которым является верхняя часть корпуса с

40 упором, можно производить отбор проб .среды в непосредственной близости к конструктивным элементам, находящимся внутри трубопровода или емкости и делающих невозможным приме45 нение пробоотборных устройств, в ко. торых объем отбираемой пробы пропорционален ходу выдвижного штока, жестко сьязанного с кпапаном. При этом соответственно сокращаются габариты иробоотборного устройства— его общая длина.

В предлагаемом изобретении надпоршневая полость, образованная поршнем, внутренней поверхностью корпуса, клапаном с хностовиком н закрытом положении и выдвижным штоком, выполняет дне функции — является пробонакопитепем и, аднонреЭ 1087 менно, анализатором состава пробы, где в качестве электродов используются выдвижной шток, хвостовик и корпус. В случае отбора неэлектро. проводной среды, анализатор состава пробы представляет собой конденса5 тор, емкость которого зависит от расстояния между электродами и ди-электрической проницаемостью отбираемой среды. Когда поршень и клапан

10 выполнены электропронодными, то ем. кость конденсатора, в основном, определяется- величиной зазоров между поршнем и корпусом, клапаном и корпусом. Переменная составляющая ем15 кость, связанная с фазоным составом пробы будет составлять незначительную часть от общей емкости устройства за счет большой постоянной составляющей емкости системы поршенькорпус и корпус — клапан. Малое от20 носительное изменение емкости, пропорциональное относительному изменению измеряемой величины (например, газосодержание пробы), ограничивает 75 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 составл эпектроироводной среды, когда анализатор пробы работает как резисторный датчик, 45

Кроме того, изнашивание в процессе эксплуатации уплотнений клапана и поршня и различные технологические погрешности могут привести к замыканию электродов анализатора между 4" собой и выходу его. из строя ипи отказу. B связи с этим представляется целесообразным для повышения чувствительности анализатора состава пробы и надежности его работы, клапан и поршень выполнять из неэлектропроводного материала. Тем самым исключается нозможность замыкания электродов анализатора, а чувствительность датчика повышается за счет того, что 5о уменьшается постоянная составляющая измеряемой величины.

На фиг. 1 изображено пробоотборное устройство при закрытом положении клапана, общий вид, продольный . 5" разрез, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг, I; на фиг. 4 — пробоотборное

807 ф 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 4, Корпус 1 разделен поршнем 5 с уплотнением б на две полости — подпоршневую 7 и надпоршненую 8. Со сто" роны надпоршненой полости 8 поршень 5 соединен при помощи штока 9 и хвостовика !О с клапаном ll который через уплотнение 12 контактирует с сед. лом !3 корпуса 1. Буртик 14 хвостовика 10 взаимодействует по внутренней поверхности с перфорированной от. верстиями 15 частью выдвижного штока. 9 и накидной гайкой 16. В буртике 14 выполнены отверстия !7. На кор. пусе 1 установлен упор 18 с отверстиями !9 и стойками 20.На свободном конце 21 штока 9 имеется винт 22 с кольцевым буртиком 23, который взаимодействует с торцовой частью огра ничитепя 24 хода, где установлена втулка 25 и выполнены отверстия 26 для сообщения подпоршненой полости

7 с источником 27 переменного давления. На внутренней поверхности ограничителя 24 хода установлено дна концевых ныкпючателя 28 и 29, с которыми при перемещении штока 9 взаимодействует кольцевой буртик 23 винта 22. Через штуцер 30 с накидной гайкой 3! и уплотнением 32 подпоршневая полость 7 соединена с источником 27 переменного давления, н котором установлен управляющий элемент, например эпектропневмоклапан 33 с дренажным отверстием 34 и сменной расходной шайбой 35. В штуцере 30 установлен герметичный эпектроразъем 36, соединяющий концевые выключатели 28 и 29, и скользящий электрический контакт 37 датчика состава пробы, примыкающий к штоку 9 с программно-регистрирующим блоком 38. Контакт 39 присоединен к корпусу 1, который янляется вторым электродом датчика состава пробы.

Пробоотборное устройство работает следующим образом.

В исходном положении клапаны 11 и 33 закрыты. При подготовке пробоотборного устройства к отбору пробы подается команда на открытие электро» пненмоклапана 33, в результате чего воздух из источника 27 переменного давления поступает в нодпоршневую электрическая цепь программно-регистрирующего блока 38 соединяется через скользящий контакт 37 со штоком 9, являющимся одним из элект" родов 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 седло 13 надпоршневая по" лость 8, заключенная между поршнем

5, корпусом I клапаном ll, 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

150+50 мл, цикличность отбора

4 проб/мин, температура отбираемой среды 0-!00 C габаритные размеры: пневматического насоса 2400 564 х

v300 мм, масса 28,5 кг, блока управления 1400 .564 370 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 надпоршиевой полости; большей цикличностью отбора - порядка 50 .—

40 проб/мин, вследствие автоматизации отбора и анализа пробы; возможностью регулирования скорости от. бора пробы.

Б предлагаемом устройстве пробоотборный элемент — надпоршневая полость, ограниченная клапаном, поршнем и корпусом, выполняет функции анализатора состава отобранной среди с последующим ее возвратом в емкость, что приводит к сокращению времени анализа.

% 1087807 полость 7 и перемещает поршень 5 влево вплоть до соприкосновения коль цевого 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 выключа- IO теля 28, расположенного на внутренней поверхности ограничителя 23 хода возле втулки 25, что свидетельствует о готовности пробоотборного устройства к отбору пробы. Одновременно 15 с этим происходит перемещение хвос товика 10 с клапаном Il который удерживается в открытом положении упругими изогнутыми стойками 20 упо. ра 18, 20

Отбор пробы осуществляется при подаче с программно-регистрирующего блока 38 кбманды на закрытие электропневмоклапана 33. Линия от источника переменного давления"перекры- 25 вается, и воздух из нодпоршиевой полости 7 удаляется через дренажное отверстие 34, где установлена сменная расходная шайба 35, позволяющая при необходимости изменять скорость отбора пробы. Под действием возникаю щего перепада давления 1Р = Р .—

Р „ (где Р о — давление отбираемой среды, Р,„, — атмосферное давле" ние) происходит перемещение поршня 5 относительно корпуса 1 и хвостовика 10 внутри полой части штока 9.

Когда буртик 14 хвостовика 10 входит в контакт с накидной гайкой 16, клапан 11, преодолевая удерживающее усилие от стоек 20 упора 18, садится уплотнением 12 на седло 13 корпуса 1 образуя при этом надпоршневую полость 8, заполненную отобранной пробой. Отьерстия 15 в штоке 9 и отверстия 17 в буртике 14 служат для обеспечения свободного перемещения хвостовика 10 внутри полой части штока 9. Б результате перемещения поршня 5 кольцевой буртик 23 размыкает электроконтакт концевого выкпючателя 28 и замыкает контакт кон. цевого выключателя 29, после чего

1087807

A-A

77 2

Фиг. 2

Тираж 823 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2645/36

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Сондор

Редактор Р. Цицика .Техред Т.Фанта Корректор А.Дзятко