Устройство для отбора изокинетических проб рабочей среды

 

Использование: для отбора изокинетических проб рабочей среды, протекающей под высоким давлением в резервуаре, в сепараторе, теплообменнике или в других контейнерах или трубах. Сущность изобретения: устройство для отбора изокинетических проб рабочей среды имеет по меньшей мере одно отверстие для отбора проб и содержит силовой цилиндр со штоком, запорный клапан, соединенный с силовым цилиндром и выполненный с возможностью соединения с указанным отверстием для отбора проб, и зонд, связанный со свободным концом штока силового цилиндра. Зонд установлен с возможностью аксиального перемещения из устройства через запорный клапан для ввода через отверстие для отбора проб в поток рабочей среды и имеющий по меньшей мере одно приемное отверстие, сообщающееся с каналом внутри штока силового цилиндра. Шток выполнен в виде двух коаксиально установленных внутренней и наружной трубок. Зонд смонтирован на внутренней трубке. На свободном конце наружной трубки выполнено дополнительное приемное отверстие. В зонде приемное отверстие и приемное отверстие в трубчатом штоке смещены друг относительно друга на угол 180^oC. Приемное отверстие в зонде обращено в противоположную потоку рабочей среды сторону для забора заданной части потока во внутреннюю трубку. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для отбора изокинетических проб рабочей среды, протекающей под высоким давлением в резервуаре, сепараторе, теплообменнике или других контейнерах или трубах.

Для описания структуры потока газа при различных производственных процессах бывает необходимо получение изокинетических проб газа.

Известно устройство для отбора изокинетических проб рабочей среды, находящейся под высоким давлением в аппарате для рабочей среды, имеющем по меньшей мере одно отверстие для отбора проб, содержащее силовой цилиндр со штоком, запорный клапан, соединенный с силовым цилиндром и выполненный с возможностью соединения с указанным отверстием для отбора проб, и зонд, связанный со свободным концом штока силового цилиндра, установленный с возможностью аксиального перемещения из устройства через запорный клапан для ввода через отверстие отбора проб в поток рабочей среды и имеющий, по меньшей мере, одно приемное отверстие, сообщающееся с каналом внутри штока силового цилиндра (US, патент, N 4294124, кл. G 01 N 1/10, опубл. 1981). С помощью этого известного устройства производят отбор пробы рабочей среды в виде заданной части потока рабочей среды, а также пробы в виде части потока, имеющей обратное направление, с использованием двух отдельных трубок, каждая из которых снабжена приемным отверстием. Однако очень важно сделать поперечное сечение вводимой части устройства в точке взятия пробы настолько малым, насколько это возможно, тогда как две отдельные трубки известного устройства занимают существенный объем в поперечной плоскости.

Техническим результатом изобретения является создание более компактной части устройства, вводимой в поток рабочей среды, при уменьшении поперечного сечения этой части вводимого в резервуар устройства.

Для достижения технического результата в устройстве для отбора изикинетических проб рабочей среды, находящей под высоким давлением в аппарате для рабочей среды, имеющем по меньшей мере одно отверстие для отбора проб, содержащее силовой цилиндр со штоком, запорный клапан, соединенный с силовым цилиндром и выполненный с возможностью соединения с указанным отверстием для отбора проб, и зонд, связанный со свободным концом штока силового цилиндра, установленный с возможностью аксиального перемещения из устройства через запорный клапан для ввода через отверстие для отбора проб в поток рабочей среды и имеющей по меньшей мере одно приемное отверстие, сообщающееся с каналом внутри штока силового цилиндра, согласно изобретению, шток выполнен в виде двух коаксиально установленных внутренней и наружной трубок, зонд смонтирован на внутренней трубке, а на свободном конце наружной трубки выполнено дополнительное приемное отверстие. Приемное отверстие в зонде и приемное отверстие в трубчатом штоке смещены друг относительно друга на угол 180^oC, причем приемное отверстие в зонде обращено в противоположную потоку рабочей среды сторону для забора заданной части потока во внутреннюю трубку.

На фиг.1 изображен общий вид устройства в исходном положении; на фиг.2 - то же, в рабочем положении; на фиг.3 зонд; на фиг.4 вариант выполнения зонда; на фиг.5 зонд фиг.4 в плане.

На фиг.1 изображен аппарат для рабочей среды 1 в виде резервуара, центрифугу, теплообменника или другого подобного контейнера или трубу, где имеется поток рабочей среды, структура которого должна быть исследована путем отбора проб с помощью данного устройства.

Аппарат для рабочей среды 1 имеет по меньшей мере одно отверстие для отбора проб в виде соединительного гнезда 2, в котором установлен штуцер с коническими хвостовиками 3, 4 и гайкой 5. Хвостовик 4 завинчен в гнездо 2 аппарата 1, а хвостовик 3 завинчен в имеющую внутреннюю резьбу часть трубы корпуса запорного клапана 6, выполненного, например, в виде шарового клапана. Клапан 6 снабжен рукояткой управления 7 и соединен резьбовым соединением с торцевым штуцером 8 корпуса силового цилиндра 9. На противоположном конце корпуса силового цилиндра 9 установлена резьбовая гайка 10. Внутри корпуса силового цилиндра 9 установлен поршень 11 и шток, выполненный в виде двух коаксиально установленных внутренней и наружной трубок 12 и 13 соответственно.

Соединение шарового запорного клапана 6 с гнездом 2 осуществляется при закрытом клапане (фиг.1).

Окружная поверхность поршня 11 уплотнена по внутренней поверхности цилиндра 9 посредством О-образных и уплотнительных колец. В предпочтительном варианте ход поршня 11 является переменным.

Наружная трубка 13 имеет радиально обращенный внутрь кольцевой фланец 14, сквозь который проходит наружный конец внутренней трубки 12 штока поршня 11, стык между указанными трубками выполнен герметически.

Ход поршня 11 (предпочтительно переменный) в любом случае должен быть таким, чтобы рабочий (левый, на котором, как описано ниже, расположен зонд) конец штока поршня 11, находясь в рабочем положении, показанном на фиг.1, был расположен перед закрытым шаровым клапаном 6, а в рабочем положении, как показано на фиг.2, за открытым шаровым клапаном 6 для обеспечения возможности траверсирования потока рабочей среды в его поперечном сечении.

В устройстве могут быть использованы съемные зонды 15 (фиг.3) и 16 (фиг. 4 и 5), имеющие различные приемные отверстия. При замене зондов 15 или 16 будут изменены и приемные отверстия для отбора проб.

Каждый зонд 15 и 16 может быть закреплен посредством любого разъемного соединения на свободном конце внутренней трубки 12 штока поршня 11. На фиг. 3-5 изображено байонетное соединение 17.

Каждый зонд 15 и 16 имеет по меньшей мере одно внешнее приемное отверстие 18, соединенное с каналом 19, сообщающимся с внутренней трубкой 12 штока поршня 11.

Приемное отверстие 18 зонда 15 выполнено с возможностью отбора проб как в середине поперечного сечения потока рабочей среды, так и вблизи внутренней стенки аппарата 1.

Приемное отверстие 18 зонда 16 (фиг.4 и 5), кроме того, выполнено с возможностью изокинетических проб в непосредственной близости от внутренней стенки аппарата 1 благодаря тому, что крайняя кромка 20 приемного отверстия совпадает с крайней точкой зонда. Таким образом, можно "соскрести" газ для пробы с внутренней стенки аппарата 1 посредством зонда с таким приемным отверстием.

Аналогично наружная труба 13 штока поршня 11 имеет приемное отверстие 21, которое, как показано на фиг. 3-5, расположено под углом 180^oC относительно отверстия 18 зондов 15 и 16. Приемное отверстие 21 наружной трубки 13 штока поршня 11 может иметь диаметр, например 5 мм.

Противоположный зондам 15 и 16 конец внутренней трубки 12 штока поршня 11 соединен с клапаном 6 через Т-образный переходник 22.

Кольцевое пространство между внутренней и наружной трубками 12 и 13 штока поршня 11 сообщается с трубкой 23, в которой имеется клапан.

В гайке 10 установлен штуцер 24 для соединения с гидронасосом для обеспечения управляемого возратно-поступательного перемещения поршня 11 и соответственно его штока через шаровой клапан 6.

Устройство имеет клапан 25 для сброса давления или гидропривод возврата поршня 11 со штоком и зондом 15 или 16. Максимальное давление равно, например, 1500 бар.

Устройство работает следующим образом. После установки устройства в точке отбора в гнезде 2, как показано на фиг.1, шаровой клапан 6 открывают и зонд 15 или 16, соединенный посредством штока с испытывающим воздействием поршнем 11, выдвигается в поток рабочей среды внутрь аппарата 1, при этом глубину выдвижения зонда 15 или 16 выбирают по желанию и необходимости.

Приемное отверстие 18 зонда 15 или 16 располагают против направления потока и производят отбор пробы в виде заданной части потока рабочей среды, проходящего через внутреннюю трубку 12. Приемное отверстие 21 в наружной трубке 13 смещено на угол 180^oC по отношению к отверстию 18. Поэтому через него возможен отбор проб части потока, имеющей обратное направление.

После того как скорость потока изменится, поршень 11 может быть перемещен назад путем нагнетания масла через клапан 25, после чего производят закрытие клапана 6, сброс давления, отсоединение зонда 15 или 16, установку нового зонда, открытие клапана 6 и ввод зонда 15 или 16 в аппарат 1 на заданную глубину. Далее цикл отбора проб повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для отбора изокинетических проб рабочей среды, находящейся под высоким давлением в аппарате для рабочей среды, имеющем по меньшей мере одно отверстие для отбора проб, содержащее силовой цилиндр со штоком, запорный клапан, соединенный с силовым цилиндром и выполненный с возможностью соединения с указанным отверстием для отбора проб, и зонд, связанный со свободным концом штока силового цилиндра, установленный с возможностью аксиального перемещения из устройства через запорный клапан для ввода через отверстие для отбора проб в поток рабочей среды и имеющий по меньшей мере одно приемное отверстие, сообщающееся с каналом внутри штока силового цилиндра, отличающееся тем, что шток выполнен в виде двух коаксиально установленных внутренней и наружной трубок, зонд смонтирован на внутренней трубке, а на свободном конце наружной трубки выполнено дополнительное приемное отверстие.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемное отверстие в зонде и приемное отверстие в трубчатом штоке смещены относительно друга друга на угол 180^o, причем приемное отверстие в зонде обращено в противоположную потоку рабочей среды сторону для забора заданной части потока во внутреннюю трубку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5