Пробоотборное устройство

 

ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее подвижный относительно стенки емкости корпус, расположенные в нем поршень со скользящим электро . контактом и шток с установленным на его вьщвижном конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевым выключателем, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом , программно-регистрирующее устройство , к которому подключены корпус , выдвижной щток, концевой выключатель и электропневмоклапан, при этом корпус снабжен упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, фиксирующим в открытом положении клапан, a поршень и клапан выполнены из неэлектропроводного г материала, отличающееся тем, что, с целью увеличения относительного объема пробы, достоверности ее, поршень выполнен подвижным относительно штока, при этом шток снабжен цилиндрическими выступами, установленными на его концах.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PECIlYSflHH

З151 G 01 Н 1/22

Й:" - О аэр, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gpss 1 с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3582156/23-2б (22) "22.04.83 (46) 30.08.84. Бюл. ¹ 32 .(72) А.С. Кабанин, В.В. Нарышкин и Н.И. Шуванов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 543.053(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 579533, кл. G 01 N 1/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3554473/25-26, кл. G 01 N 1/22, 1983. (54)(57) ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее подвижный относительно стенки емкости корпус, расположенные в нем поршень со скользящим электроконтактом и шток с установленным на его выдвижном конце клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевым выключателем, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее устройство, к которому подключены корпус, выдвижной шток, концевой выключатель и электропневмоклапан, при этом корпус снабжен упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, фиксирующим в открытом положении клапан, а поршень и клапан выполнены из неэлектропроводного материала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения относительного объема пробы, достоверности ее, поршень выполнен подвижным отно" сительно штока, при этом шток снабжен цилиндрическими выступами, установленными на его концах.

1111057

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

Известно устройство для отбора проб из трубопроводов с газожидкост.— ной смесью, используемое для определения газосодержанИя потока, состоя- 15 щее из двух соосных цилиндров, имеющих отверстия на боковых и торцовых поверхностях для взятия пробы, и што" ка с поршнем, при помощи которых проба подается в отдельный анализа- 20 тор. Все операции по отбору и подаче пробы в анализатор производятся вручную (13

Помимо ручных операций, снижающих периодичность отбора, известное 25 устройство не обеспечивает регулирование расхода пробы, поддержание постоянства ее температуры и давления.

Кроме того, данное устройство не позволяет получить пробу из различ" ЗО ных зон поперечного сечения потока без конструктивных изменений робо" заборных элементов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является.пробоотборное устройство, содержащее подвижный относительно стенки емкости корпус, расположенные в нем поршень со скользящим электроконтактом и штоком с установленным на его конце клапаном4О ограничитель хода. поршня, выполненный в аиде размещенного в корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со сто"45 роны ограничителя хода поршня с элек" тропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программно-регистрирующее устройство, к которому подключены корпус, выдвижной шток, концевые выключатели и электропневмоклапан, кроме того, корпус снабжен упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, фиксирующим в открытом положении клапан, при этом поршень и 55 клапан выполнены иэ неэлектропроводного материала. В данном пробоотборном устройстве совмещены функции анализа и отбора пробы, а основные операции автоматизированы. Управление работой устройства и измерения производятся дистанционно,, имеется возможность определения и регулирования скорости отбора пробы, а также изменения объема отбираемой пробы.

Подвижность корпуса устройства относительно стенки исследуемой емкости позволяет проводить отбор проб из различных зон емкости в плоскости установки пробоотборного устройства.

Конструкция устройства обеспечивает полное удаление предыдущей пробы иэ анализатора при проведении последующего замера, что позволяет получить представительную пробу Г23.

Однако область использования устройства ограничивается трубопроводами и емкостями достаточно больших размеров, так как объем отбираемой пробы пропорционален ходу выдвижного штока. В связи с этим невозможно производить отбор проб из щелевых каналов, трубопроводов типа "труба в трубе" или емкостей, имеющих внутренние конструктивные элементы, препятствующие полному перемещению выдвиж" ного штока с клапаном для взятия достоверной пробы.

Цель изобретения — увеличение относительного объема пробы и достоверности ее.

Указайная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем подвижный относительно стенки емкости корпус, расположенные в нем поршень со скользящим электроконтактом и шток с установленным на его выдвижном кон-. це клапаном, ограничитель хода поршня, выполненный в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевым выключателем, источник переменного давления, присоединенный к корпусу со стороны ограничителя хода поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, программнорегистрирующее устройство, к которому подключены корпус, выдвижной шток, концевой выключатель и электропневмоклапан, кроме того, корпус снабжен упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, фиксирующим в открытом положении клапан, при этом поршень и клапан выполнены из неэлектропроводного материала, а поршень выполнен подвижным относительно штока, 1111057 шток снабжен цилиндрическими выступами, установленными на его концах.

Вследствие подвижности поршня ! относительно штока высота поднятия ,клапана (ход клапана — 6„„„„ ) сущест5 венно сокращается. Установка на корпусе упора с отверстиями для протока отбираемой среды позволяет ограничить ход клапана .(+Mon " 0,2Д„„ д") и сделать его независимым от величины прямого и обратного хода поршня.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно производить отбор проб среды в непосредственной

15 близости к конструктивным элементам, находящимся внутри трубопровода или емкости и делающим невозможным использование пробоотборных устройств, в которых объем отбираемой пробы пропорционален ходу выдвижного

20 штока, жестко связанного.с поршнем и клапаном. При этом соответственно сокращаются габариты устройства и масса подвижных частей. Установка на поршне подвижного относительно корпуса устройства электроконтакта, соединяющего электрически шток и

I корпус при открытии поршнем клапана, позволяет отказаться от одного концевого выключателя, что., в свою очередь, приводит к сокращению общей длины штока на величину, равную ходу поршня при отборе пробы, перемещение штока составляет величину, равную ходу клапана. .35

В устройстве функции пробонакопителя и анализатора состава выполняет надпоршневая полость, образованная поршнем, внутренней поверхностью 40 корпуса,.клапаном в закрытом положе-.. нии и штоком, где в качестве измерительных электродов анализатора используется корпус и шток. В случае отбора неэлектропроводной среды, ана- 4» лизатор состава пробы представляет собой конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между электродами и, диэлектрической проницаемости отбираемой среды. Когда поршень и кла-50 пан выполнены из электропроводного материала, то емкость конденсатора, в основном, определяется величиной зазоров между поршнем и корпусом, а также клапаном и корпусом. Переменная составляющая емкости, связанная с фазовым составом пробы, составляет незначительную часть от общей емкости устройства за счет большой постоянной составляющей емкости системы поршень-корпус и корпус-клапан. Малое относительное изменение емкости, пропорциональное относительному изменению измеряемой величины (например, газосодержание пробы), ограничивает чувствительность прибора и требует использования вторичных преобразователей с большими коэффициентами усиления, что связано с усложнением их конструкции и нестабильностью работы измерительной схемы. Аналогичная ситуация возникает при анализе состава электропроводкой среды, когда анализатор пробы работает как резисторный датчик. Кроме того, изнашивание уплотнений клапана и поршня в процессе эксплуатации и различные технологические погрешности могут привести к случайному замыканию электродов анализатора между собой и его отказу.

В связи с этим для павышенйя чувствительности анализатора состава пробы и надежности его работы клапан и поршень выполняют из неэлектропроводного материала. Тем самым, исключается возможность замыкания электродов анализатора, а чувствительность датчика повышается в результате уменьшения постоянной составляющей измеряемой величины.

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

Пробоотборное устройство имеет гладкий цилиндрический корпус 1, соединенный со стенкой емкости 2 при помощи уплотнения.3 и цангового зажима 4. Корпус 1 разделен устаговлен" ным на штоке 5 поршнем.б с уплотнениями 7 и скользящим электроконтактом 8 на подпоршневую 9 и надпоршневую 10 полости. Шток 5 имеет на концах цилиндрические выступы.11 и 12.

К выступу 11 присоединен клапан 13, контактирующий через уплотнение 14 с корпусом 1, на котором установлен упор 15 с отверстиями 16 и стойками

17. Шток 5 своим выступом 12 взаимодействует с втулкой 18, размещенной в ограничителе 19 хода поршня 6 с отверстиями 20. На внутренней поверхности ограничителя 19 хода установ1111057 лен концевой выключатель 21, с которым взаимодействует кольцевой буртик

22 винта 23, завинченного в торец выступа 12 штока 5. Через штуцер 24 с какидной гайкой 25 и уплотнением 5

26 подпоршневая полость 9 соединена с источником 2? переменного давления, в котором установлен управляющий элемент, например, электропневмоклапан 28 с дренажным отверстием 29 и сменной расходной шайбой 30. В штуцере 24 помещен герметичный электроразъем 3 1, соединяющий концевой выключатель 21 и скользящий электроконтакт 32 датчика состава пробы, примыкающий к выступу 12 штока 5 с программно-регистрирующим блоком 33.

Контакт 34 присоединен к корпусу 1, который является вторым электродом датчика состава пробы, 20

Пробоотборное устройство работает следующим образом.

В исходном положении клапаны 13 и 28 закрыты. При подготовке пробоотборного устройства к отбору пробы подается команда с программно-регистрирующего блока 33 на открытие электропневмоклапана 28, в результате чего воздух из источника 27 переменного давления поступает в подпоршне- З0 вую полость 9 и перемещает поршень 6 влево, вплоть до его соприкосновения с выступом 11 штока 5. Под действием усилия, создаваемого поршнем, происходит перемещение штока 5 с клапаном 13, который удерживается в открытом положении упругими изогнутыми стойками 17 упора 15. При срабатывании электропневмоклапана 28 его дренажное отверстие 29 закрывается. 40

При перемещении штока 5 кольцевой буртик 22 размыкает электроконтакт концевого выключателя 21, одновременно с этим электроконтакт 8, установленный на поршне 6, замыкает между 4S собой корпус 1 и шток 5 через выступ

11, что свидетельствует о готовности пробоотборного устройства к отбору пробы (фиг. 4), 1

Отбор пробы осуществляется при подаче команды на закрытие электропневмоклапана 28 с программно-регистрирующего блока 33. Линия от источника переменного давления перекрывается и воздух из подпоршневой полости

9 удаляется через дренажное отверстие

28, где установлена сменная расходная шайба 30, позволяющая при необходнмости изменять скорость отбора пробы. Под действием возникающего перепада давления а р = Ро.с, — рюш (где — давление отбираемой среды, Р„ м,, — атмосферное давление) происходит перемещение поршня 6 относительно корпуса 1 по штоку 5 и электрическое разъединение корпуса 1 со штоком 5 вследствие отхода контакта 8 от выступа 11 штока 5, что фиксируется как момент начала отбора пробы программно-регистрирующим блоком

33. При соприкосновении поршня 6 с выступом 12, происходит перемещение штока 5 с последующим закрытием клапана 13 и замыкание контактов концевого выключателя 2! кольцевым буртиком 22 винта 23, после чего включается измерительная электрическая цепь программно-регистрирующего блока 33, в состав которой входят корпус 1 с контактом 34 и шток 5 со скользящим электроконтактом 32. При закрытии клапана 13 надпоршневая полость 10 заключенная между поршнем

6, корпусом 1, клапаном 13 и штоком

5 становится измерительной зоной датчика-анализатора состава отобранной пробы. Корпус фиксируется относительно стенки емкости 2 после установки пробозаборной части устройства в требуемой зоне иссследуемой емкости при помощи цангового зажима 4.

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.

По сравнению с базовым образцом предлагаемое устройство обладает меньшими габаритами и массой вследствие совмещения отбора и анализа проб в надпоршневой полости, большей цикличностью отбора (порядка 5040 проб/мин) вследствие автоматизации операций по отбору и анализу проб возможностью регулирования и определения скорости отбора проб и отбора проб из различных зон емкости путем подвижного соединения корпуса устройства и стенки емкости.

Установка упора, фиксирующего клапан в открытом положении, позволяет расширить область применения пробоотборного устройства, используя его для отбора проб из различных тру1111057 фиг. 3

4ьГ 2

Составитель А.Сондор

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Надь

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6301/34

Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 бопровод0в и емкостей, в том числе с ограниченными линейными размерами, щелевых каналов и внутренними конструктивными элементами. Уменьшение массы подвижных частей приводит к повышению быстродействия и снижению динамических нагрузок, возникающих при работе устройства.

Для изменения объема отбираемой пробы предлагаемое устройство позволяет производить быструю. переналадку при помощи сменных ограничительных

auIA втулок, устанавливаемых между поршнем и, выступом штока со стороны or" раничителя хода поршня с сохранением динамических характеристик и геомет5 рических размеров остальных деталей устройства; Кроме того изготовление поршня и клапана устройства из неэлектропроводного материала приводит к увеличению надежности работы измерительной схемы и чувствительности датчика анализатора, что повышает достоверность получаемых результатов .