CN105424411B - 快速取样器的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锅炉上用的快速取样器的设计方法，取样器包括基体、取样杆，使取样杆与基体密闭式滑动或者转动配合，通过透气通道实现部分滑动腔与外界大气连通；在基体的滑动腔首部靠近取样腔处设置第一密封圈，在基体的滑动腔尾部靠近取样腔处设置第二、第三密封圈，使第二、三密封圈之间的轴向距离大于取样孔的轴向的宽度，通过第一密封圈将取样腔与滑动腔隔离，通过第二、第三密封圈将取样腔与外界大气隔离。在取样杆的首端同轴设置第一盲孔，在取样杆的尾端同轴设置第二盲孔，使取样孔与第一盲孔和第二盲孔隔离。取样杆上的盲孔设计提高了密封圈的密封效果以及使用寿命，采用两个小线径的密封圈，可减小取样时的拉力或推力，提高了取样速度。

Description

快速取样器的设计方法

技术领域

本发明涉及锅炉领域，具体涉及一种快速取样器的设计方法。

背景技术

锅炉内的气压通常与外界大气的气压不一致，当需要对锅炉内的液体进行检测分析时，首先要对其进行取样，所以锅炉上会设置一些取样口。通常的的做法有两种。1.在锅炉的顶部安装通气阀，在锅炉的底部设置取样阀门。需要取样时，先开启通气阀门，使锅炉内的气压与外界的气压相等后，开启取样阀门，即可完成取样。2.在锅炉上安装一个带有3个阀门的管道，管道内的液体与锅炉内的液体是循环流动的，先关闭其中的两个阀门，使这两个阀门间的液体与锅炉隔离，再开启这两个阀门间的第三个阀门，即可完成取样。方法1采样前需要先平衡气压，方法2虽然不必平衡气压，但需要操作3个阀门才能完成取样。以上两个取样方法可能有些麻烦，用户体验有待改善。当需要对锅炉内的液体进行检测分析时，如何方便快捷地对锅炉内的液体进行取样。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种锅炉上用的快速取样器的设计方法。根据此设计方法获得的取样器可快速地、便捷地对锅炉内的液体进行取样。

为此，本发明提供一种快速取样器的设计方法，所述取样器包括设置有取样腔、滑动腔和透气通道的基体、设置有取样孔的取样杆，使取样杆与基体密闭式滑动或者转动配合，通过透气通道实现部分滑动腔与外界大气连通。

在基体的滑动腔首部靠近取样腔处设置第一密封圈，在基体的滑动腔尾部靠近取样腔处设置第二、第三密封圈，使第二密封圈与第三密封圈之间的轴向距离大于取样孔沿取样杆的轴向的宽度，通过第一密封圈将取样腔与滑动腔隔离，通过第二、第三密封圈将取样腔与外界大气隔离。

在取样杆的首端同轴设置与滑动腔连通的第一盲孔，使第一盲孔自取样杆的首端向取样孔延伸，在取样杆的尾端同轴设置向取样孔延伸的第二盲孔，将取样孔设置在第一盲孔和第二盲孔之间，使取样孔与第一盲孔和第二盲孔隔离，使第二盲孔与外界大气连通。

有利地，在取样杆可拆卸地安装限位件，当限位件与取样腔的尾端配合时，取样孔位于基体的外部，取样杆的头部仍与第一密封圈密闭式滑动或者转动配合；当限位件与取样腔的首端配合时，取样孔位于取样腔内。

有利地，在取样杆的尾部设置手柄，通过弹性圆柱销实现手柄与直杆的可拆卸安装，通过弹性圆柱销的中空结构实现第二盲孔与外界大气的连通。

有益效果

1.一拉一转一推即可完成取样，方便快捷，动作少，时间短，效率高，用户体验好。

2.通过改变盲孔的孔径，可使取样杆具有较薄的壁厚，因此当锅炉内部是低压或者真空时，取样杆会在压差作用下径向略微胀大，此径向略微胀大补偿了密封圈因磨损造成的尺寸损失，提高了密封效果。取样杆也可具有较厚的壁厚来适应锅炉内部的高压环境。

3.盲孔的设置使取样杆的重量减轻，减轻了密封圈承受的重量，可提高密封圈的使用寿命。

4.采用两个小线径的密封圈，减小了密封圈与取样杆的配合面积，即可减小取样时候的拉力或者推力，改善了用户体验。由于两密封圈间的距离大于取样孔的宽度，所以取样孔在一个时间点上只能连通一个密封圈两侧的空间，即取样腔与外界大气仍然是隔离的。

附图说明

在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：

图1是本发明公开的取样器运用于锅炉的立体图；

图2是取样器的立体图；

图3是取样器的另一视角的立体图；

图4是取样器的分解立体图；

图5是取样器的立体图，其中取样杆被拉出后旋转；

图6是取样器的局部剖切立体图；

图7是图6中的取样杆拉出后的剖切立体图；

图8是取样器的立体图，其中取样杆被拉出；

图9是取样器的另一视角的立体图，其中取样杆被拉出；

图10是图2的剖视图，其中取样杆位于插入位置；

图11是图2的剖视图，其中取样杆位于拉出位置；

图12是图2的剖视图，其中取样杆位于拉出位置并旋转使取样孔朝下；

图13是取样杆的手柄连接处的局部剖切立体图；

附图标记说明

1.基体；101.壳体；102.第一密封圈；103.第二密封圈；

104.第三密封圈；105.取样腔；106.透气通道；107.滑动腔；

2.取样杆；201.直杆；202.取样孔；203.弹性圆柱销；204.手柄；

205.第一盲孔；206.第二盲孔；3.限位件。

具体实施方式

为了便于区分零件的首和尾，将靠近手柄204的部分称之为尾，远离手柄204的部分称之为首。

如图1所示，锅炉的侧壁靠近底部处安装有取样器，取样杆2处于插入位置，当需要对锅炉内的液体进行取样时，只需将取样杆2拉出，待取样杆2上的取样孔202完全外露，即取样杆2处于拉出位置（见图8），转动取样杆2（见图5），即可将取样孔202中的液体倒入器皿中，再将取样杆2转动并推回插入位置。取样过程仅需三个动作，一拉一转一推，方便快捷，动作少，时间短，采样效率高。

如图2和3所示，取样器主要包括三个部件，分别是基体1、取样杆2以及限位件3，此处的限位件3采用轴用弹性挡圈3。

如图4所示，基体1主要包括四个零件，分别是壳体101、第一密封圈102、第二密封圈103以及第三密封圈104；取样杆2主要包括4个零件，分别是直杆201、手柄204，以及2个弹性圆柱销203。

如图6和7所示，壳体101的中部设置有供直杆201来回滑动的滑动腔107，滑动腔107从壳体101的安装面穿入，但不贯穿壳体101。滑动腔107的两侧各设置有1个透气通道106，透气通道106从壳体101的安装面穿入并与滑动腔107的连通。取样腔105从壳体101的顶面贯穿壳体101，取样腔105也贯穿滑动腔107。滑动腔107沿其首尾方向依次设置第一密封圈102、第二密封圈103以及第三密封圈104，取样腔105位于第一密封圈102和第二密封圈103之间，第三密封圈104靠近壳体101的安装面，第二密封圈103靠近取样腔105的尾端，第一取样腔105靠近取样腔105的首端。第二密封圈103与第三密封圈104之间的轴向距离大于取样孔202眼取样杆2的轴向的宽度，如图7中的虚线所示，第二密封圈103与第三密封圈104之间的区域形成过渡区，第一密封圈102与滑动腔107的首端之间的区域形成等压区。将取样杆2插入滑动腔107并穿过三个密封圈，取样杆2与基体1密闭式滑动或者转动配合。将取样器安装在密闭锅炉上，滑动腔107通过第一密封圈102与取样腔105隔离，等压区通过透气通道106与外界大气连通，取样腔105通过第二密封圈103和第三密封圈104与外界大气隔离。

如图11所示，取样杆2的首端同轴设置第一盲孔205，第一盲孔205自取样杆2的首端向取样孔202延伸，取样杆2的尾端同轴设置第二盲孔206，第二盲孔206自取样杆2的尾端向取样孔202延伸，取样孔202位于第一盲孔205和第二盲孔206之间，取样孔202与第一盲孔205和第二盲孔206隔离，第一盲孔205与滑动腔107连通，第二盲孔206与外界大气连通。

如图8和13所示，取样杆2的尾部设置有手柄204，手柄204通过弹性圆柱销203实现与直杆201的可拆卸安装，第二盲孔206通过弹性圆柱销203的中空结构实现与外界大气连通。

在取样杆2插入基体1后，取样杆2的首端进入取样腔105前，用专用安装工具将轴用弹性挡圈3撑开并在取样腔105的尾端等待取样杆2的插入，待取样杆2上的卡槽与弹性挡圈3对应时，松开专用工具并撤走工具，即可完成弹性挡圈3的装配。利用弹性挡圈3的限位作用，可控制取样杆2的插入位置和拉出位置。如图9所示，当限位件3与取样腔105的尾端配合时，取样孔202位于基体1的外部，此时，取样杆2处于拉出位置，取样杆2的头部仍与第一密封圈102密闭式滑动或者转动配合。如图3所示，当限位件3与取样腔105的首端配合时，取样孔202位于取样腔105内，此时，取样杆2处于插入位置。

取样器的取样过程动作如图10-12所示，如图10所示，取样杆2处于插入位置，如图11所示，取样杆2处于拉出位置，如图12所示，转动取样杆2，将取样孔202中的液体倒出。

取样器安装在锅炉上后，取样腔105内充满了锅炉内的液体，取样孔202内也可充满液体。

取样杆2的首端与滑动腔107的首端还有一定距离，因此，第一盲孔205与滑动腔107是连通的，由于滑动腔107的等压区通过透气通道106与外界大气连通，所以滑动腔107的等压区和第一盲孔205内的气压与外界的大气压一致，因此，取样杆2的首尾两端的压力是平衡的，所以取样杆2可以顺利的被拉出到拉出位置；同理，取样杆2也可顺利地被推回插入位置。由此可见，取样杆2的动作与锅炉内的气压无关。

将第一盲孔205和第二盲孔206的的孔径加大，可使取样杆2具有较薄的壁厚。当锅炉内部是低压或者真空时，由于取样杆2内部的气压大于取样杆2外部的气压，取样杆2会在压差作用下径向略微胀大，此径向略微胀大补偿了密封圈因磨损造成的尺寸损失，提高了密封效果。特别是当取样杆2经过第一密封圈102和第二密封圈103之间的区域时，取样杆2会出现这样的略微径向胀大。

也可将取样杆2的第一盲孔205和第二盲孔206的孔径减小，使取样杆2具有较厚的壁厚来适应锅炉内部的高压环境。

盲孔的设置使取样杆2的重量减轻，减轻了密封圈承受的重量，可提高密封圈的使用寿命。

采用两个小线径的密封圈，减小了密封圈与取样杆2的配合面积，即可减小取样时候的拉力或者推力，改善了用户体验。由于两密封圈间的距离大于取样孔202的宽度，所以取样孔202在一个时间点上只能连通一个密封圈两侧的空间，即取样腔105与外界大气仍然是隔离的。分析如下，

a.当取样孔202未完全通过第二密封圈103时，取样腔105通过取样孔202与过渡区连通，而过渡区通过第三密封圈104与外界大气隔离，所以此时，取样腔105与外界大气是通过第三密封圈104实现隔离的。

b.当取样孔202完全通过第二密封圈103时，由于过渡区的宽度大于取样孔202的宽度，所以此时，取样腔105与外界大气是通过第二、第三密封圈104实现双重隔离的。

c.当取样孔202未完全通过第三密封圈104时，外界大气通过取样孔202与过渡区连通，而过渡区通过第二密封圈103与取样腔105隔离，所以此时，取样腔105与外界大气是通过第二密封圈103实现隔离的。

密封圈磨损后，可方便地更换密封圈。采用专用工具将弹性挡圈3拆除后，将取样杆2取出，即可对密封圈进行更换。

Claims (1)

1.一种快速取样器的设计方法，所述取样器包括设置有取样腔(105)、滑动腔(107)和透气通道(106)的基体(1)、设置有取样孔(202)的取样杆(2)，使取样杆(2)与基体(1)密闭式滑动或者转动配合，通过透气通道(106)实现部分滑动腔(107)与外界大气连通；其特征在于，

在所述基体(1)的滑动腔(107)首部靠近取样腔(105)处设置第一密封圈(102)；

在基体(1)的滑动腔(107)尾部靠近取样腔(105)处设置第二密封圈(103)、第三密封圈(104)，使第二密封圈(103)与第三密封圈(104)之间的轴向距离大于取样孔(202)沿取样杆(2)的轴向的宽度；

第二密封圈(103)与第三密封圈(104)之间的区域形成过渡区，第一密封圈(102)与滑动腔(107)的首端之间的区域形成等压区；

通过第一密封圈(102)将取样腔(105)与滑动腔(107)隔离，通过第二密封圈(103)、第三密封圈(104)将取样腔(105)与外界大气隔离；

在所述取样杆(2)的首端同轴设置与滑动腔(107)连通的第一盲孔(205)，使第一盲孔(205)自取样杆(2)的首端向取样孔(202)延伸；

在所述取样杆(2)的尾端同轴设置向取样孔(202)延伸的第二盲孔(206)；

将取样孔(202)设置在第一盲孔(205)和第二盲孔(206)之间，使取样孔(202)与第一盲孔(205)和第二盲孔(206)隔离，使第二盲孔(206)与外界大气连通；

其中，可通过增加第一盲孔(205)、第二盲孔(206)的孔径，以使得当锅炉内部是低压或者真空时，由于取样杆(2)内部的气压大于取样杆(2)外部的气压，取样杆(2)会在压差作用下径向略微胀大，从而能补偿密封圈因磨损造成的尺寸损失；

在所述的取样杆(2)上可拆卸地安装限位件(3)，当限位件(3)与取样腔(105)的尾端配合时，取样孔(202)位于基体(1)的外部，取样杆(2)的头部仍与第一密封圈(102)密闭式滑动或者转动配合；

在所述的取样杆(2)上可拆卸地安装限位件(3)，当限位件(3)与取样腔(105)的首端配合时，取样孔(202)位于取样腔(105)内；

取样杆(2)主要包括4 个零件，分别是直杆(201)、手柄(204)，以及2 个弹性圆柱销(203)，在所述的取样杆(2)的尾部设置手柄(204)，通过弹性圆柱销(203)实现手柄(204)与直杆(201)的可拆卸安装，通过弹性圆柱销(203)的中空结构实现第二盲孔(206)与外界大气的连通。