Пробоотборное устройство

,ЯО.108780 А ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 йьй;". а ьжА Нарышкиненина и ии авиаго Орджо ельство СССРО, 1977.ьство СССР 4) (5 содержв нем ленным ничите 1312108 1118 1 У 25262 Ф 2122 23Риг.ГОСЗЩФфСТОЕННЫЙ НОЫИТЕТ ССОРйо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7) Иосковский ордена Пдена Октябрьской Революцциониый институт им. Серникидзе(5 б) 1, Авторское свидет9 579533, кл. С 01 И 1/2, Авторское свидетьпо заявке 119 3457362/26,кл. С О И 1/22, 1982.) 11 РОБООТБОРНОЕ УСТРО 11 СТВО,щее корпус, расположенныеоршень со штоком,"с установна его конце клапаном, ограь хода норшя, выполненныи в виде размещенного в корпусе сменного стакана с концевыми выключателями, источник переменного давления,присоединенный к корпусу со стороныограничителя хода поршня, с злектропневмоклапаном и регулируемымдренажом, программно-регистрирующееустройство, соединенное с корпусом,штоком, концевыми выключателями излектропневмоклапаном, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональной возможности устройства и повышения достоверности пробы, клапан снабжен хвостовиком, а торец корпуса - упоромс отверстиями для протока отбираемойпробы, часть штока, выступающая изкорпуса, выполнена полой, с перфорацией по цилиндрической поверхности и тедескопически связана схвостовиком.1087807 40 1Изобретение относится к техникеизмерений параметров (отбора проб,например) газожидкостных смесей ипотоков и может быть использованов различных отраслях промышленности,а также при изучении гидродинамических и теилофиэических процессов,связанных с определением фазовогосостава потока в напорных трубопроводах, емкостях и аппаратах, на 10лабораторных установках.Известно устройство для отборапроб из трубопроводов газожидкостных смесей, используемое при определении их газосодержания, Устройствопредставляет собой два соосных цилиндра с отверстиями для взятия пробы и штока с поршнем, с помощью которого проба подается в анализатор Г 13 а20Однако отбор пробы произ водит сявручную. Кроме того, устройство необеспечивает получения пробы иэ раз.личных точек по сечению потока беэизменения конструкции пробоотборныхэлементов.Известно также иробоотборное устройство, содержащее расположенныев нем поршень со штоком, с установленным на его конце клапаном, огра 30ничитель хода поршня, выполненныйв виде установленного 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 подвижным штоком, концевыми выключателями и электропневмоклапацом3.Недостатком данного устройстваявляется то, что область использования его ограничивается трубопроводами и емкостями достаточно большихразмеров, так как объем отбираемой 45пробы пропорционален ходу выдвижного штока, В связи с этим не представляется возможным производить отборпроб из щелевых каналов, трубопроводов типа "труба в трубе" или емкостей, имеющих внутренние .конструктивные элементы, препятствующие полному перемещению выдвижного штока склапаном для взятия достоверной пробы,Целью изобретения является расширение функциональной воэможностиустройства и повышение достоверностипробы. 2Указанная цель достигается тем, что пробоотборное устройство, 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, ирисоедиценный к корпусу со сторонь ограничителя хода поршня, с электропневмоклапаном и регулируемым дренажом, ирограммнорегистрирующее устройство, соединенное с корпусом, штоком, концевыми выключателями и электропцевмоклаианом, клапан снабжен хвостовиком, а торец корпуса - упором с отверстиями для протока отбираемой пробы, часть штока, выступающая из корпуса, выполнена иолой с иерфорациеи ио цилиндрической поверхности и те. лескопически связана с хвостовиком.Клапан и поршень выполнены из неэлектроироводного материала.Благодаря тому, что связь между выдвижным штоком и клапаном выполнена в виде телескопического соединения, хвостовик клапана перемещается внутри попой части выдвижного штока, высота поднятия клагана (ход - и д) существенно сокращается. установка на корпусе уиора с отверстия ми для протока отбираемой среды позволяет ограничивать высоту поднятия клапана и ноддержива:ь ее постоянной (обычно Ь к Оп = 02 к дп ) и незави симон от величины 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 конструктивным элементам, находящимся внутри трубопровода или емкости и делающих невозможным применение 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 хвостовиком в закрытом положении и выдвижным штоком, выполняет две функции - является пробоцакопителем и, адцовреЭ 1087менно, анализатором состава пробы,где в качестве электродов используются выдвижной шток, хвостовики корпус, В случае отбора неэлектро.проводной среды, анализатор составапробы представляет собой конденса 5тор, емкость которого зависит отрасстояния между электродами и ди электрической проницаемостью отбираемой среды. Когда поршень и клапан1 Овыполнены электропронодными, то ем, кость конденсатора, в основном, определяется величиной зазоров междупоршнем и корпусом, клапаном и корпусом. Переменная составляющая ем 15кость, связанная с Фазоным составомпробы будет составлять незначительную часть от общей емкости устройст.ва за счет большой постоянной составляющей емкости системы поршенькорпус и корпус - клапан, Малое от 20носительное изменение емкости, пропорциональное относительному изменению измеряемой величины (например,газосодерждцие пробы), ограничивает25чувствительность прибора и требуетиспользования вторичных преобразователей с большими коэфФициецтамиусиления, что связано с усложнениемих конструкции и нестабильностьюработы измерительной схемы, Аналогичная ситуация будет возцикдть прианализе состава эпектроцроводцойсреды, когда анализатор пробы работает кдк резисторцый ддтчцк,4Кроме того, изнашивание в процессе эксплуатации уплотнений клдпана и поршня и различные технологические погрешности могут привести к замыканию электродов анализатора между 4" собой ц выходу его из строя ипи отказу. В связи с этим представляется целесообразным для повышения чувствительности анализатора состава пробы и надежности его работы, клапан и поршень выполнять из цеэлектропроводного материала. Тем самым исключается нозможность замыкания электродов анализатора, д чувствительность датчика повышается зд счет того, что 50 уменьшается постоянная составляющая измеряемой величины.На фиг. 1 изображено пробоотборное устройство при закрытом положении клапана, общий вид, продольный, 55 разрез; нд Фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1; ца Фиг. 3 - разрез Б-Б на Фиг, 1; нд фиг. 4 - пробоотборное 807 4устройство в открытом положении клапана, общий вид, продольный разрез.Пробоотборное устройство имеетгладкий цилиндрический корпус 1, соединенный со стенкой емкости 2 с помощью уплотнения 3 и цангового зажима 4, Корпус 1 разделен поршнем 5с уплотнением б на две полости - подпоршневую 7 и нддпоршненую 8, Со сто"роны надпоршненой полости 8 поршень 5соединен при помощи штока 9 и хвостовика О с клапаном 11, который через уплотнение 12 контактирует с сед лом 13 корпуса 1. Буртик 14 хвостовика 10 вздимодействует по внутренней поверхности с перФорированной отверстиями 5 частью выдвижного штока. 9 и ндкидной гайкой 16. В буртике 14 выполнены отверстия 7. На кор пусе 1 установлен упор 18 с отверстиями 19 и стойками 20.На свободномконце 21 штока 9 имеется винт 22 с кольцевым буртиком 23, который вздимодействует 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, Нд внутренней поверхности ограничителя 24 хода установлено днд концевых ныкпючдтеля 28 и 29,с которыми цри перемещеции штока 9взаимодействует кольцевой буртик 23ництд 22. Через штуцер 30 с накидцой гайкой 31 и уплотнением 32 подпоршневая полость 7 соединена систочником 27 переменного давления,н котором установлен управляющийэлемент, например эпектропцевмокла.пац 33 с дренажным отверстием 34и сменной расходной шайбой 35. В штуцере 30 установлен герметичныйэпектроразъем 36, соединяющий концевые выключатели 28 и 29, и скользящий электрический контакт 37 датчика состава пробы, примыкающий кштоку 9 с программно-регистрирующимблоком 38. Контакт 39 присоединенк корпусу 1, который является вторымэлектродом датчика состава пробы.Пробоотборное устройство работает следующим образом.В исходном положении клапаны 1 и 33 закрыты. При подготовке пробоотборного устройства к отбору пробы подается команда нд открытие электро пненмоклдпанд 33, в результате чего воздух нз источника 27 переменного давления поступает в цодцоршневуюэлектрическая 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 1 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 1, клапаном 11, хвостовиком 10 и штоком 9 становится измерительной зоной датчика состава отобранной пробы.За базовый объект принято серийно выпускаемое устройство типа ПУ, предназначенное для отбора проб растворов из аппаратов и емкостей с последующим прокачиванием проб через датчик анализатора и возвратом в емкость.Технические данные ПУ; питание давлением 2-10 атм, объем пробы 150+50 мл, цикличность отбора 4 проб/мин, температура отбираемой среды 0-100 С; габаритные размеры: пневматического насоса 2400 564 х 300 мм, масса 28,5 кг, блока управления 1400 564370 мм, масса 41,5 кг1По 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 О теля 28, расположенного на внутренней поверхности ограничителя 23 хода возле втулки 25, что свидетельствует о готовности пробоотборного устройства к отбору пробы. Одновременно 5 с этим происходит перемещение хвостовика 10 с клапаном 11, который удерживается в открытом положении упругими изогнутыми стойками 20 упо. ра 18, 20Отбор пробы осуществляется при подаче с программно-регистрирующего блока 38 кбманды на закрытие электропневмоклапана 33. Линия от источника переменного давления"перекры 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 Ь Р = Ро, - Рот (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 размы" кает электроконтакт концевого выкпючателя 28 и замыкает контакт кон цевого выключателя 29, после чего1087807 4-4 Заказ 2645 36 Подписноетвенного комитета СССРретений и открытийпо дела13035, Мос Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Составитель А. Сондор едактор Р. Цицика .Техред Т.фанта Корректор А.Дзятко