Пробоотборное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаамлююекнипРЕСПУБЛИК З 51 С 01 Н 1/22 Й:" Ойр, и1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в 1;ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (53) 543.053(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 579533, кл. С 01 В 1/ 10, 1977.2, Авторское свидетельство СССР по заявке В 3554473/25-26, кл. С 01 М 1/22, 1983.(54)(57) ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее подвижный относительностенки емкости корпус, расположенныев нем поршень со скользящим электроконтактом и шток с установленным наего 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, приэтом корпус снабжен упором с отверстиями для протока отбираемойпробы, фиксирующим в открытом положении клапан, а поршень и клапанвыполнены из неэлектропроводногоматериала, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения относительного объема пробы, достоверностиее, поршень выполнен подвижным отно"сительно штока, при этом шток снабжен цилиндрическими выступами, установленными на его концах,Изобретение относится к технике .измерений параметров (отбора и анализа проб) газожидкостных смесей, потоков и может быть использовано в различных отраслях промышленности, 5 а также при изучении гидродинамичес" ких и теплофйэических процессов, связанных с определением фазового сос" тава потока в напорных трубопроводах, емкостях и аппаратах, на лаборатор ных установках.Известно устройство для отбора проб из трубопроводов с газожидкост. - ной смесью, используемое для определения газосодержанИя потока, состоя 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 тор. Все операции по отбору и подаче пробы в анализатор производятся вручную 13Помимо 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" Зб ных зон поперечного сечения потока без конструктивных изменений иробо" заборных элементов.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является,пробоот" борное устройство, содержащее подвижный относительно стенки емкости корпус, расположенные в нем поршень со скользящим электроконтактом и штоком с установленным на его конце клапаномб ограничитель хода. поршня, выполненный в виде 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 50 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 Г 23Однако 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, программно- регистрирующее устройство, к которому подключены корпус, выдвижной шток, концевой выключатель й 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,шток снабжен цилиндрическими выступами, установленными на его концах,Вследствие подвижности поршняотносительно штока высота поднятия ,клапана (ход клапана - Ь,ч, ) сущест 5 венно сокращается. Установка на корпусе упора с отверстиями для протока отбираемой среды позволяет ограничить ход клапана .(4 чкщО,2 дкюм") и сделать его независимым от величины прямого и обратного хода поршня.Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно производить отбор проб среды в непосредственной15 близости к конструктивным элементам, находящимся внутри трубопровода или емкости и делающим невозможным использование пробоотборных устройств, в которых объем отбираемой пробы пропорционален ходу выдвижного20 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 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 корпусаклапаном в закрытом положе-.нии и штоком, где в качестве измерительных электродов анализатора используется корпус и шток. В случае отбора неэлектропроводной среды, ана лизаторсостава пробы представляет собой конденсатор, емкость которого зависит от расстояния между электродами и, диэлектрической проницаемости отбираемой среды. Когда поршень и клапан 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. Э - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - пробоотборное устройство при открытом положении клапана, об" щий вид, продольный разрез.Пробоотборное устроиство имеет гладкий цилиндрический корпус 1, сое" диненный со стенкой емкости 2 при помощи уплотнения.З 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 1 С 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 установ50Отбор пробы осуществляется при подаче команды на закрытие электропневмоклапана 28 с программно-регистрирующего блока 33. Линия от источника переменного давления перекрывается и воздух из подпоршневой полости55 9 удаляется через дренажное отверстие 28, где установлена сменная расходная шаиба 30, позволяющая при необходнмости изменять скорость отбора пробы. Под действием возникающего перепада давления Е Р = Ро.с,- ашм (где- давление отбираемой среды, Рм - 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. Корпусфиксируется 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, предназначенное для отбора проб раст" воров 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 50- 40 проб/мин) вследствие автоматиза" ции 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 Составитель А.Сондотор Л.Пчелинская Техред М.Надь липецк е рректо аказ 6301/34 Тираж 822ВНИИПИ Государствен Подписное го комитета СССРй и открытийРаушская наб.,по делам изобрете113035, Москва, Ж4/Филиал ПП 11 "Патент",г. Ужгород, ул, Проектная, 4 бопроводОв и емкостей, втом числе сограниченными линейными размерами,щелевых каналов и внутренними конст"руктивными элементами Уменьшениемассы подвижных частей приводит к повышению быстродействия и снижениюдинамических нагрузок, возникающихпри работе устройства,Для изменения объема отбираемойпробы предлагаемое устройство позволяет производить быструю. переналадкупри помощи сменных ограничительныхдиРА втулок, устанавливаемых между поршнем и, выступом штока со стороны ограничителя хода поршня с сохранением динамических характеристик и геомет рических размеров остальных деталейустройства; 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 .