CN105526385A - 工业分析采样设备及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工业分析采样设备及采样方法。设备包括采样阀、控制阀和样品容器，采样阀有流体进口和流体出口，样品容器有开口，控制阀包括：阀体，有分别用于采样和冲洗排放的两个流道和与两个流道一一对应连通的两个安装孔，安装孔将连通的流道分为中心轴线在同一平面的第一通道段和第二通道段，两个流道有位于第一通道段的入口端和位于第二通道段的出口端，用于采样的流道的入口端与采样阀的流体出口连通，用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通，用于冲洗排放的流道的入口端用于接收冲洗工业分析采样设备后的流体；两个O型球阀组件，一一对应装在两个安装孔中并可沿安装孔的轴线拆卸。本发明可以使采样设备在初期就组装完毕。

Description

工业分析采样设备及采样方法

技术领域

本发明涉及工业分析技术领域，具体而言涉及工业分析采样设备及采样方法。

背景技术

工业分析是分析化学在工业生产中的应用，有指导和促进生产的作用。各工业生产单位一般都设置有质检中心或中央化验室，尤其是石油化工、煤化工、制药以及水处理等行业，涉及到的工业分析项目都很多。且根据生产需要，每个分析项目的分析频率不同。在装置开车初期或装置运行不稳定的时候，有些分析项目的分析频率会非常高。

进行工业分析的前提是对待分析物质进行采样。目前的工业分析采样设备一般包括通过导管依次连接的采样器、控制阀、样品容器等。

图1示出了现有的一种工业分析采样设备的具体结构，包括安装于采样器出口的采样阀1(采样器未示出)、与采样阀1通过导管连接并连通的控制阀2以及与控制阀2通过导管连接并连通的样品容器3。

采样过程如下：

步骤1：将预先组装好的采样器和控制阀2安装在待采样工艺主管道或设备上。

步骤2：打开采样阀1并保持常开。打开控制阀2，使待采样流体排出，完成对采样阀1与控制阀2之间的导管的清洗。

步骤3：关闭控制阀2。

步骤4：将样品容器3与控制阀2通过导管连接并连通。

步骤5：打开控制阀2，向样品容器3中填充待采样流体。

步骤6：关闭控制阀2，取下样品容器3，排出样品容器3中填充的待采样流体以对样品容器3进行冲洗。

步骤7：重复步骤4至步骤6，直至将样品容器3冲洗干净。

步骤8：重复步骤4和步骤5，向样品容器3中最终填充待采样流体。

步骤9：关闭控制阀2，取下并封闭样品容器3，送化验室分析化验。

这种分析采样/取样操作存在以下问题

1.步骤2冲洗导管和步骤4、5、6、7冲洗样品容器操作，冲洗出来的采样/取样介质就地排放，排放物如果可燃、有毒有害，会污染环境，还存在发生火灾爆炸事故的隐患，更主要的是容易造成采样/取样人员吸入发生急性或慢性中毒。

2.采样/取样操作流程复杂，有人为因素造成冲洗不合格的潜在可能，造成分析结果偏差或错误。

3.高温高压工况条件下，上述问题发生的几率增大。

4.采样/取样流程复杂，工作效率低。

5.采样设备不能在初期就完全组装完毕，只能先冲洗完采样阀1与控制阀2之间的导管后再组装样品容器3。造成这种情况的原因在于控制阀2为只具有单一进口和出口的单阀，一旦完全组装完毕，没有多余的出口供冲洗连接管路的流体排出。

因此，希望提供一种可以至少解决上述问题中的一个的采样设备。

发明内容

本发明旨在提供一种工业分析采样设备及采样方法，可以在初期将采样设备组装完毕，并不影响对采样阀与控制阀之间的导管的冲洗排放。

根据本发明的技术方案，工业分析采样设备，包括采样阀、控制阀以及样品容器，采样阀具有流体进口和流体出口，样品容器具有开口，控制阀为二阀组，二阀组包括：一体结构的阀体，具有分别用于采样和冲洗排放的两个流道以及与两个流道一一对应连通的两个安装孔，每个安装孔将相连通的流道分为中心轴线在同一平面内的第一通道段和第二通道段，两个流道均具有位于第一通道段的入口端和位于第二通道段的出口端，用于采样的流道的入口端与采样阀的流体出口连通，用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通，用于冲洗排放的流道的入口端用于接收冲洗工业分析采样设备后的流体；以及两个O型球阀组件，一一对应地安装在两个安装孔中并沿所在的安装孔的轴线方向可拆卸地设置，以分别控制两个流道的第一通道段和第二通道段之间的通断。

采样设备的控制阀采用了二阀组，其内部具有两个流道分别用来采样和冲洗排放。整个设备可以在初期就组装完毕，不会对导管的冲洗排放造成影响。且O型球阀组件沿垂直于流道的安装孔的轴线方向组装，使集成了两个O型球阀组件的二阀组得以简单容易地实现。

优选地，两个O型球阀组件均包括：内阀座和外阀座，沿所在的安装孔的轴线方向安装在安装孔中，内阀座与外阀座之间形成容纳空腔以及位于容纳空腔的相对两侧并分别与所在的流道的第一通道段和第二通道段同轴连通的第四通道段和第五通道段，外阀座具有沿安装孔的轴线方向延伸并与容纳空腔连通的穿孔；O型球芯，绕其自身中心轴线可转动地抵接在容纳空腔中并具有第三通道段，O型球芯具有转动至第三通道段与第四通道段和第五通道段同轴以使所在的流道的第一通道段和第二通道段连通的状态，以及转动至第三通道段与第四通道段和第五通道段错开使所在的流道的第一通道段和第二通道段断开连通的状态；阀杆，与O型球芯相对固定并沿穿孔的轴线方向伸出至阀体的外部；间隙补偿机构，用于沿所在的安装孔的轴线方向给予内阀座、外阀座以及O型球芯一个预紧力；以及阀杆密封组件，沿安装孔的轴线方向可拆卸地套设在阀杆外。

O型球阀组件的各个构件均沿安装孔的轴线方向层叠组装，间隙补偿机构可以确保内阀座、外阀座和O型球芯之间的紧密接触，防止O型球阀组件泄露。主要是确保内阀座与外阀座之间的结合缝处、内阀座和外阀座与O型球芯之间、阀杆与外阀座穿孔之间的紧密贴合，不产生泄露。

优选地，安装孔具有延伸至阀体表面的第一端，第一端具有内螺纹段，间隙补偿机构包括阀盖，阀盖安装在安装孔中且套设在阀杆外，阀盖的一端具有与安装孔的内螺纹段相配合的外螺纹段，当阀盖在安装孔中拧紧时提供预紧力。这样，旋拧阀盖就可以压紧内阀座、外阀座和O型球芯，简单方便。且通过调整阀盖可以调整预紧力，并调整内阀座、外阀座和O型球芯之间的间隙。

优选地，内阀座和外阀座中的至少一个由工程塑料制成，以便O型球芯与内阀座、外阀座之间产生间隙时在预紧力的作用下保持内阀座与外阀座之间的贴合。这样可以防止内阀座、外阀座和O型球芯之间产生缝隙。

内阀座与外阀座之间具有间隙，间隙补偿机构包括以密封的方式被压紧在间隙中的弹性材料，使得O型球芯与内阀座、外阀座之间产生间隙时，内阀座和外阀座之间可以沿安装孔的轴线方向相对移动。这样可以防止内阀座和外阀座之间产生缝隙导致结合缝不紧而产生泄露。

优选地，内阀座和外阀座之间的接触面中的至少一个具有弹性体，弹性体的硬度低于弹性体所在的阀座的其余部分的硬度。这样可以防止内阀座和外阀座之间，内阀座、外阀座和O型球芯之间产生缝隙。

优选地，阀杆与O型球芯为一体结构或材料配合连接。这样可以防止阀杆与O型球芯产生相对移动。

优选地，工业分析采样设备还包括具有流体进口和流体出口的排放管路，排放管路的流体进口与用于冲洗排放的流道的出口端连接并连通。这样可以使采样设备适用于有毒有害物质的采样。

优选地，用于采样的流道的入口端与用于冲洗排放的流道的入口端连接以使两个流道连通，且连接处位于用于采样的流道上的O型球阀组件的上游侧。这样用于采样的流道与用于冲洗排放的流道不会产生冲突。

优选地，样品容器还具有单独的流体出口；用于采样的流道与用于冲洗排放的流道在阀体内部间隔设置，用于冲洗排放的流道的入口端与样品容器的流体出口连通。这样用于采样的流道与用于冲洗排放的流道不会产生冲突。

根据本发明的技术方案，工业分析采样方法采用前的工业分析采样设备，包括以下步骤：将控制阀的用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通；打开采样阀；打开控制阀中用于冲洗排放的流道上的O型球阀组件，冲洗连接管路；打开控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件，冲洗样品容器；向样品容器中充入待分析流体；分别关闭控制阀中用于采样的流道以及用于冲洗排放的流道上的O型球阀组件；以及取下样品容器。

采用这种采样方法，采样设备可以在初期组装完毕，不会对导管的冲洗排放产生影响。

根据本发明的技术方案，工业分析采样方法采用前的工业分析采样设备，包括以下步骤：将控制阀的用于采样的流道的出口端与样品容器的开口连通；将样品容器的流体出口与控制阀的用于冲洗排放的流道的入口端通过导管连接并连通；打开采样阀；分别打开控制阀中用于采样的流道、用于冲洗排放的流道上的O型球阀组件，打开样品容器的开口以及流体出口，冲洗工业分析采样设备；关闭控制阀中用于冲洗排放的流道上的O型球阀组件以及样品容器的流体出口，向样品容器中充入待分析流体；关闭控制阀中用于采样的流道上的O型球阀组件以及样品容器的流体进口；以及取下样品容器。

采用这种采样方法，采样设备可以在初期组装完毕，不会对导管的冲洗排放产生影响。

附图说明

图1示出了根据现有技术的工业分析采样设备的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的第一种采样设备的示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的第二种采样设备的示意图；

图4示出了根据本发明的实施例的第三种采样设备的示意图；

图5示出了根据本发明的实施例的第四种采样设备的示意图；

图6示出了根据本发明的实施例的第五种采样设备的示意图；

图7示出了根据本发明的实施例的第六种采样设备的示意图；

图8示出了根据本发明的实施例的二阀组中第一种流道布置示意图，图中所示箭头方向为采样过程中，流道内的流体流动方向；

图9示出了根据图8的二阀组的阀体的剖视图；

图10示出了根据本发明的实施例的二阀组中第二种流道布置示意图，图中所示箭头方向为采样过程中，流道内的流体流动方向；

图11示出了根据图10的二阀组的阀体的剖视图；

图12示出了根据本发明的实施例的二阀组中O型球阀组件与阀体装配的示意图；

图13示出了根据本发明的实施例的二阀组中上阀座和下阀座组装状态下的剖视图；

图14示出了根据图13的A-A向剖视图；

图15示出了根据本发明的实施例的二阀组中阀杆和O型球芯一体结构的剖视图；

图16示出了根据图15的B-B向剖视图；

图17示出了根据本发明的实施例的二阀组中阀盖的剖视图；

图18示出了根据本发明的实施例的二阀组中调整垫片的示意图；

图19示出了根据图18的C-C向剖视图；

图20示出了根据本发明的实施例的二阀组安装在安装架上的主视图；以及

图21示出了根据图20的右视图。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开的工业分析采样设备以及采样方法的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

在本发明中的术语“约”或“大致”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。

本发明中所使用的术语“第一”、“第二”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将工业分析采样设备中的一个部件与其它部件进行区分。

如图2至图7所示，本发明提供了一种工业分析采样设备，包括采样阀410、控制阀420以及样品容器430。其中采样阀410具有流体进口和流体出口。控制阀420为二阀组。

结合参见图2至图5，在一个具体实施方式中，样品容器430具有一个开口，该开口既作为流体进口又作为流体出口。该二阀组包括阀体10和两个O型球阀组件200。

结合参见图8和图9，阀体10为一整块材料加工而成的一体结构，并具有两个流道14、15以及与两个流道14、15一一对应连通的两个安装孔13。

一个流道14用于采样，连通的安装孔13将该流道14分为中心轴线在同一平面内的第一通道段11和第二通道段12。用于采样的流道14的入口端141位于其第一通道段11，而出口端142位于其第二通道段12。

另一个流道15用于冲洗排放，连通的安装孔13将该流道15分为中心轴线在同一平面内的第一通道段11和第二通道段12。用于冲洗排放的流道15的入口端151位于其第一通道段11，而出口端152位于其第二通道段12。

本实施例中，流道14、15均优选为呈沿同一轴线延伸的直孔状。

每个安装孔13具有第一端132和第二端133。第一端132延伸至阀体10的表面。第二端133穿过相连通的流道并延伸至阀体10的内部，但并不贯通阀体10。

两个O型球阀组件200一一对应地安装在两个安装孔13中，并可以沿着所在的安装孔13的轴线方向进行拆装。两个O型球阀组件200分别用于控制两个流道的通断。即，安装在用于采样的流道14上的O型球阀组件200用于控制该流道14的第一通道段11和第二通道段12之间的通断，而安装在用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200用于控制该流道15的第一通道段11和第二通道段12之间的通断。

在阀体10内部，用于采样的流道14与用于冲洗排放的流道15相连通且大致相互垂直呈“T”型结构。具体为，用于采样的流道14的入口端141与用于冲洗排放的流道15的入口端151在阀体10内部连接并连通，且连接处位于用于采样的流道14中的O型球阀组件200的上游侧。大致垂直意味着用于冲洗排放的流道15与用于采样的流道14之间的夹角不一定在90度，可以是90度，也可以根据需要而适当调整夹角的大小。

结合参见图2至图5，这种“T”型流道结构的二阀组优选与只具有一个既作为流体进口又作为流体出口的开口的样品容器430(如气袋、球胆等)配合使用。用于采样的流道14的入口端141与采样阀410的流体出口通过导管连接并连通。用于采样的流道14的出口端142与样品容器430的开口处的接头431通过导管连接并连通。用于冲洗排放的流道15的入口端151接收冲洗导管后的流体并使其从用于冲洗排放的流道15的出口端152排出。

结合参见图6，这种“T”型流道结构的二阀组也适合与样品容器430(如钢瓶)配合使用。这种钢瓶一端具有开口作为单独的流体进口，另一端具有单独的流体出口。用于采样的流道14的入口端141与采样阀410的流体出口通过导管连接并连通。用于采样的流道14的出口端142与样品容器430的开口处的进口阀门432通过导管连接并连通。

流体在该二阀组内的流动方式为：当用于采样的流道14上的O型球阀组件200关闭，而用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200打开，则流体依次经过用于采样的流道14的入口端141、用于冲洗排放的流道15的入口端151、用于冲洗排放的流道15的出口端152后从二阀组中排出。

当用于采样的流道14上的O型球阀组件200打开，而用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200关闭，则流体依次经过用于采样的流道14的入口端141、用于采样的流道14的出口端142后从二阀组中排出。

结合参见图10和图11，在另一个具体实施方式中，二阀组包括阀体10和两个O型球阀组件200。该二阀组与前一具体实施方式中的二阀组的区别几乎仅在于阀体10内的两个流道的布置方式不同。

结合参见图11，具体来说，在阀体10内部，用于采样的流道14与用于冲洗排放的流道15间隔设置且大致平行呈“Ⅱ”型结构。

结合参见图7，这种“Ⅱ”型流道的二阀组优选与样品容器430(如钢瓶)配合使用。这种钢瓶一端具有开口作为单独的流体进口，一端具有单独的流体出口。用于采样的流道14的入口端141与采样阀410的流体出口通过导管连接并连通。用于采样的流道14的出口端142与样品容器430的开口处的进口阀门432通过导管连接并连通。用于冲洗排放的流道15的入口端151与样品容器430的流体出口处的出口阀门433通过导管连接并连通。用于冲洗排放的流道15的入口端151接收冲洗导管和样品容器430后的流体并使其从用于冲洗排放的流道15的出口端152排出。如图10中箭头所示，该二阀组中，用于采样的流道14内的流体流向与用于冲洗排放的流道15内的流体流向不同。

流体在该二阀组内的流动方式为：当用于采样的流道14上的O型球阀组件200打开，则流体经用于采样的流道14的入口端141流入，沿用于采样的流道14流至其出口端142后从二阀组中排出。

当用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200打开，则流体经用于冲洗排放的流道15的入口端151流入，沿用于冲洗排放的流道15流至其出口端152后从二阀组中排出。

由此上述两个具体实施方式可以看出，本发明的工业分析采样设备中，由于控制阀420采用二阀组，阀体10上的两个阀门均改进为O型球阀组件200，所以每个O型球阀组件200所在的流道可以相应制作成中心轴线在同一平面内的构型。流道两端不存在高低落差，无论沿哪个方向进出都不会产生流体的泄露。同时，相应地对O型球阀组件200的组装方式改进成沿所在的安装孔13的轴线方向组装，使得由两个O型球阀组件200集成的二阀组能够简单容易地实现。

因此，本发明扩大了现有二阀组的应用范围，可以应用在工业分析技术领域，很好地与采样设备结合使用。采用本发明的二阀组，用于采样的流道和用于冲洗排放的流道，其作用相分离，且彼此没有影响，采样设备可以在初期一次性组装完毕，不会影响对导管的冲洗排放。

需要说明的是，由于取消了流体流动方向的限制，所以本发明中涉及的二阀组还可以继续应用在工业自动化仪表技术领域。在工业自动化仪表技术领域中应用时流体的流动方向与在工业分析技术领域中流体的流动方向不同。

对于两个流道呈“T”型结构的二阀组来说，在工业自动化仪表技术领域中应用时，用于采样的流道14作为连接在工艺过程与变送器/压力表之间的通道。其入口端141需要作为出口与变送器/压力表连接，而其出口端142需要作为进口与工艺过程连接。同时，用于冲洗排放的流道15作为变送器/压力表的校验排污通道，其内部流体的流动方向不变。

对于两个流道呈“Ⅱ”型结构的二阀组来说，在工业自动化仪表技术领域中应用时，用于采样的流道14的入口端141和用于冲洗排放的流道15的出口端152均作为入口与工艺过程连接。用于采样的流道14的出口端142和用于冲洗排放的流道15的入口端152均作为出口与液位计连接。

或者，对于两个流道呈“Ⅱ”型结构的二阀组来说，在工业自动化仪表技术领域中应用时，也可以是用于采样的流道14的入口端141和用于冲洗排放的流道15的出口端152均作为出口与液位计连接。用于采样的流道14的出口端142和用于冲洗排放的流道15的入口端151均作为入口与工艺过程连接。

结合参见图12，以用于采样的流道14上的O型球阀组件200为例，具体说明O型球阀组件200的结构及其与所在的流道和阀体10之间的装配关系。

O型球阀组件200包括内阀座300、外阀座30、O型球芯20、阀杆40、间隙补偿机构130以及阀杆密封组件140，但O型球阀组件200并不包括阀体20。其中内阀座300和外阀座30沿所在安装孔13的轴线方向组装并抵接在该安装孔13中。内阀座300和外阀座30布置在用于采样的流道14的相对两侧，且内阀座300抵靠在所在的安装孔13的第二端133的端面上。

结合参见图13和图14，内阀座300的内壁具有开口向上的球面34b以及连接在该球面34b相对两侧且开口向上的弧面31b、32b。相应地，外阀座30的内壁具有开口向下的球面34a以及连接在该球面34a相对两侧且开口向下的弧面31a、32a。在内阀座300的球面34b和外阀座30的球面34a之间形成用于容纳O型球芯20的容纳空腔34。而上下对齐的内阀座300的弧面31b和外阀座30的弧面31a之间形成与所在的用于采样的流道14的第一通道段11同轴连通的第四通道段31。上下对齐的内阀座的弧面32b与外阀座30的弧面32a之间形成与所在的用于采样的流道14的第二通道段12同轴连通的第五通道段32。如图12和13所示，第四通道段31和第五通道段32分别位于容纳空腔34的相对两侧。

当然，这里只是列举了容纳空腔34、第四通道段31和第五通道段32的组成方式的一种。实际上，本领域技术人员可以想到，容纳空腔34、第四通道段31和第五通道段32的结构不限于此，即不仅仅只能由球面和弧面组成。

为了安装阀杆40，外阀座30还具有沿所在的安装孔13的轴线方向延伸并与容纳空腔34相连通的穿孔33。阀杆40的一端伸入穿孔33中与O型球芯20固定连接，另一端伸出穿孔33至阀体10的外部。阀杆40与外阀座30之间的漏点只有阀杆40的外周壁与穿孔33的内周壁之间这一整圈的缝隙，容易进行密封处理，不易泄露。

结合参见图12至图16，O型球芯20绕其自身中心轴线可转动地设置在内阀座300和外阀座30之间的容纳空腔34中，并与内阀座300和外阀座30形成抵接。如图15和图16所示，O型球芯20具有第三通道段21。O型球芯20在阀杆40的带动下转动，转动范围优选为大致90°。

当O型球芯20转动至使其第三通道段21与第四通道段31和第五通道段32同轴，则所在的用于采样的流道14的第一通道段11和第二通道段12可以通过第三通道段21、第四通道段31和第五通道段32连通。此时整个用于采样的流道14畅通无阻，流体可以经O型球芯20穿过该用于采样的流道14。此时O型球阀组件200位于打开状态。

当O型球芯20转动至使其第三通道段21与第四通道段31和第五通道段32错开，则所在的用于采样的流道14的第一通道段11和第二通道段12断开连通、此时整个用于采样的流道14被截断，流体无法穿过该用于采样的流道14。此时O型球阀组件200位于关闭状态。

由于O型球芯20只要转动90°就可以实现在打开状态和关闭状态之间切换，O型球芯20的打开和关闭较为简单省力，阀门开关速度较快，有助于提高工作效率。

阀杆40带动O型球芯20转动以使O型球阀组件200在打开状态和关闭状态之间切换。优选地，阀杆40与O型球芯20为一体结构，例如由相同材料一体化制造形成，可以防止阀杆40与O型球芯20在长时间操作后由于结合部位出现间隙而产生的不同步的情况。此外，一体结构的阀杆40与O型球芯20可以将O型球芯20处在使用过程中产生的静电引导至阀杆40，再传导给压盖100，经由与压盖100接触的阀盖60传导给阀体10，最终传导至连接阀体10的管路，防止静电在O型球芯20累积。

或者，阀杆40与O型球芯20也可由相同或不同材料分别制造后再利用本领域内的其它固定连接方式如焊接或铆接连接成一体，例如阀杆40与O型球芯20也可以采用键连接方式。或者，阀杆40与O型球芯20也可以是焊接、粘接、熔融等材料配合连接方式。同样可以起到上述的作用。

为了方便转动阀杆40，优选地，在阀杆40的伸出至阀体10外的端部安装有手柄110，手柄110通过固定销120固定在阀杆40上，也可以通过焊接、粘接等材料连接方式固定在手柄110上，或者也可以使手柄110与阀杆40直接通过一体成型方式加工而成。

优选地，手柄110具有阀位方向指示。操作人员可以很容易判断O型球芯20当前处于哪个状态。

结合参见图12，由于在O型球芯20转动过程中，与内阀座300和外阀座30的接触面之间会产生缝隙，所以设置间隙补偿机构130以沿所在安装孔13的轴线方向给予内阀座300、O型球芯20以及外阀座30一个预紧力，使内阀座300、O型球芯20以及外阀座30可靠抵接，补偿O型球芯20与内阀座300、外阀座30之间产生的缝隙，防止泄露。

上述的缝隙主要由以下原因产生：第一种是弹性的内阀座300和外阀座30分别产生形变，导致内阀座300和外阀座30的结合部位产生缝隙。第二种是内阀座300、外阀座30和O型球芯20三者之间和外阀座30的穿孔33与阀杆40之间的预紧力变小，导致这些部件的结合处产生缝隙。第三种是相接触的部件之间的磨损造成的缝隙。

结合参见图17，在一个具体实施方式中，安装孔13的第一端132具有内螺纹段131，间隙补偿机构130包括阀盖60。阀盖60的一端具有与安装孔13的内螺纹段131相配合的外螺纹段61。阀盖60安装在安装孔13中并与安装孔13形成可拆卸的螺纹配合。当阀盖60在安装孔13中拧紧时，可以提供前述的预紧力来沿安装孔13的轴线方向压紧内阀座300、外阀座30以及O型球芯20。且随着阀盖60进一步旋拧，还可以对预紧力的大小进行调节，进而调整间隙。

当然，这里安装孔13也可以不具有内螺纹段131，而是是使阀体10与间隙补偿机构130连接，例如法兰连接。

结合参见图12、图18以及图19，优选地，间隙补偿机构130还包括调节垫圈50。调节垫圈50通过其自身圆孔51套设在阀杆40外并抵接在阀盖60与外阀座30之间。通过拧紧阀盖60来压紧调节垫圈50使其产生变形压缩。当O型球芯20与内阀座300、外阀座30之间产生缝隙，调节垫圈50所受压力减轻，调节垫圈50有向未受力状态回复的趋势，并压紧O型球芯20与内阀座300、外阀座30。随着阀盖60的旋拧，调节垫圈50的变形压缩程度还可以进行调节。

或者，也可以在内阀座300与安装孔13的第二端133的端面之间抵接弹性垫。通过在安装初期，阀盖60压紧该弹性垫使其产生变形，同样可以起到与调节垫圈50同样的作用。

当然，这里的调节垫圈50和弹性垫可以同时存在，也可以择一使用。结合参见图13，O型球阀组件200装配后，内阀座300、外阀座30之间也有一圈结合缝隙，上述间隙补偿和调整机构130同样可以对该缝隙进行调整和补偿，防止泄露。

在另一个具体实施方式中，内阀座300和外阀座30由工程塑料制成，具有一定的弹性，可以产生轻微的形变。如果O型球芯20与内阀座300、外阀座30之间产生间隙，导致三者之间的挤压力变小，则间隙补偿机构130的预紧力释放(例如拧紧阀盖60)，沿所在的安装孔13的轴线方向向下挤压外阀座30、O型球芯20以及内阀座300。内阀座300和外阀座30产生轻微形变，补偿缝隙，保持外阀座30、O型球芯20和内阀座300之间的初始压紧状态，防止泄露。

当然，这里也可以是只有内阀座300由工程塑料制成，或只有外阀座30由工程塑料制成。

优选地，工程塑料选用改性聚四氟乙烯(PTFE)。

在另一个具体实施方式中，内阀座300和外阀座30的相互靠近的面之间具有间隙。间隙补偿机构130还包括弹性材料。该弹性材料以密封的方式被压紧在内阀座300和外阀座30的间隙之间，并避让开第四通道段31和第五通道段32。初始弹性材料受压变形，当O型球芯20与内阀座300、外阀座30之间产生时，弹性材料有向未受力状态回复的趋势，使内阀座300和外阀座30可以沿所在的安装孔13的轴线方向相对移动，补偿间隙。

优选地，弹性材料可以以熔融、粘接等方式固定在内阀座300或外阀座30上，防止其被流体冲走。

在另一个具体实施方式中，内阀座300为两种材质制成的一体结构，其中用于与外阀座30接触的面为弹性体，该弹性体的硬度低于其所在的内阀座300的其余部分的硬度，因此可以在预紧力作用下产生轻微变形以补偿缝隙。

或者，外阀座30为两种材质制成，其中用于与内阀座300接触的面为弹性体，该弹性体的硬度低于其所在的外阀座30的其余部分的硬度，同样可以在预紧力作用下产生轻微变形以补偿缝隙。

或者，外阀座30和内阀座300的接触面均为弹性体，该弹性体的硬度低于其所在的阀座的其余部分的硬度，同样可以在预紧力作用下产生轻微变形以补偿缝隙。

这里弹性体可以通过硫化、超声波等方式与所在的阀座的其余部分形成一体结构。除了前述的这几种具体实施方式，间隙补偿机构130还可以有其他方式，提供预紧力的也不限于阀盖60。只要能够产生沿所在安装孔13的轴线方向的力，以在外阀座30、O型球芯20和内阀座300之间产生缝隙时压紧这三者并抵消缝隙，就可以作为间隙补偿机构130实现本发明所要达到的目的。

结合参见图12，在一个具体实施方式中，阀杆密封组件140包括阀帽80、防松垫片90、压盖100以及阀杆填料70。

结合参见图17，阀盖60的内壁具有背向外阀座30的第一台阶面62和第二台阶面63，且第一台阶面62相对于第二台阶面63远离外阀座30。

阀杆填料70套设在阀杆40外并抵靠在第二台阶面63上。阀帽80套设在阀杆40外并抵靠在该第一台阶面62上，阀帽80的外周壁具有外螺纹段，阀盖60的内周壁中与阀帽80接触的部分具有相配合的内螺纹段，使阀盖60与阀帽80形成可拆卸的螺纹连接。且阀帽80与阀杆填料70抵接。

压盖100套设在阀杆40外，一部分伸入阀盖60内部并与阀帽80形成抵接。压盖100伸入阀盖60内的部段的外周壁具有外螺纹段，阀盖60的内周壁具有与其配合的内螺纹段，使压盖100与阀盖60形成可拆卸的螺纹连接。

为了顶紧阀帽80，防松垫片90抵接在压盖100伸入阀盖60中的部段与阀帽80之间。这样，阀杆填料70通过阀帽80调节压紧，阀帽80再通过压盖100和防松垫片90锁紧，确保O型球阀组件200在开关过程中阀杆填料70始终处于压紧、密封状态。

当然，阀杆密封组件140的结构不限于此。实际上，本领域技术人员可以想到，阀杆密封组件140也可以是一个一体结构安装在安装孔13中。或者采用其他结构，只要能封堵住安装孔13内的漏点即可。

用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200的结构以及与阀体10的装配关系与上述相同，在此不予赘述。

在一个具体实施方式中，二阀组的制造装配过程如下：

先以整块铸钢或锻钢为毛坯，采用机械加工的方法在毛坯上加工相应的流道14、15、安装孔13以及螺纹段以制作出阀体10。然后依次将内阀座300、带有阀杆40的O型球芯20以及外阀座30安装在安装孔13中。接着依次在阀杆40上套设调节垫圈50、阀盖60、阀杆填料70、阀帽80、防松垫片90以及压盖100。最后通过固定销120将手柄110固定在阀杆40上。

结合参见图2至图7，在另一个具体实施方式中，工业分析采样设备还包括排放管路450。排放管路450具有流体进口和流体出口，其中排放管路450的流体进口与控制阀420的用于冲洗排放的流道15的出口端152连接并连通。排放管路450的流体出口连接到安全位置，如高位放空点、火炬系统管线、密闭回收系统等。排放管路450应用于待采样流体为有毒有害物质时，可以避免就地排放流体造成环境污染。

结合参见图2，在一个具体的实施方式中，利用前述的工业分析采样设备对无毒无害的流体进行采样。样品容器430为只具有一个开口(既作为流体进口又作为流体出口)的球胆或气囊。控制阀420选用具有“T”型流道结构的二阀组。

采样过程如下：

步骤1：将预先组装好的采样器(带有采样阀410)以及控制阀420安装在待采样工艺主管道或设备上。将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的开口处的接头431连接并连通。

步骤2：打开采样阀410并保持常开。

步骤3：打开控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200，冲洗采样设备的导管。

步骤4：冲洗完导管后，关闭控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200。

步骤5：打开控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200，向样品容器430中填充待采样流体。

步骤6：关闭控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200，取下样品容器430，就地排出样品容器430中填充的待采样流体以对样品容器430进行冲洗。

步骤7：将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的开口处的接头431连接并连通。

步骤8：重复步骤5至步骤7，直至将样品容器430冲洗干净。

步骤9：重复步骤5，向样品容器430中最终充填待分析流体。

步骤10：关闭控制阀420中用于采样的流道14以及用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200。

步骤11：取下样品容器430并封闭样品容器430的开口，送化验室分析化验。

如果待分析流体为允许连续排放不会造成浪费的物质，则步骤4可以省略，保持采样阀410和控制阀420之间的导管中的流体流动。

结合参见图3，在另一个具体的实施方式中，利用前述的工业分析采样设备有毒有害的流体进行采样。样品容器430为只具有一个开口(既作为流体进口又作为流体出口)的球胆或气囊。控制阀420选用具有“T”型流道结构的二阀组。排放管路450的流体出口连接至高位放空点。

采样过程如下：

步骤1：将预先组装好的采样器(带有采样阀410)以及控制阀420安装在待采样工艺主管道或设备上。将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的开口处的接头431连接并连通。

步骤2：打开采样阀410并保持常开。

步骤3：打开控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200，冲洗采样设备的导管。

步骤4：冲洗完导管后，关闭控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200。

步骤5：打开控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200，向样品容器430中填充待采样流体。

步骤6：关闭控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200，取下样品容器430，向安全位置排出样品容器430中填充的待采样流体以对样品容器430进行冲洗。

步骤7：将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的开口处的接头431连接并连通。

步骤8：重复步骤5至步骤7，直至将样品容器430冲洗干净。

步骤9：重复步骤5，向样品容器430中最终充填待分析流体。

步骤10：关闭控制阀420中用于采样的流道14以及用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200。

步骤11：取下样品容器430并封闭样品容器430的开口，送化验室分析化验。

如果待分析流体为允许连续排放不会造成浪费的物质，则步骤4可以省略，保持采样阀410和控制阀420的连接管路中的流体流动。

如果排放管路450的流体出口不方便连接到高位放空点或火炬系统管线等处，也可以连接到图4所示的收集容器460中。

如果在待分析流体进入样品容器430之前需要进行减压降温等处理，则需要在采样阀410与控制阀420之间的导管上增设如图5所示的预处理装置440，以保证获取的样品满足仪器分析要求。预处理装置440可以包括减压、过滤、降温、流量限制等一个或多个环节。

结合参见图6，在另一个具体的实施方式中，利用前述的工业分析采样设备对有毒有害的流体进行采样。样品容器430为钢瓶。这种钢瓶一端具有开口(作为单独的流体进口)，另一端具有单独的流体出口。其开口处设置有进口阀门432，流体出口处设置有出口阀门433，且出口阀门433连接至安全排放位置。控制阀420选用具有“T”型流道结构的二阀组。排放管路450的流体出口连接至高位放空点。

采样过程如下：

步骤1：将预先组装好的采样器(带有采样阀410)以及控制阀420安装在待采样工艺主管道或设备上。将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的进口阀门432连接并连通。将排放管路450的流体进口与控制阀420的用于冲洗排放的流道15的出口端152连接并连通。

步骤2：打开采样阀410并保持常开。

步骤3：打开控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200，冲洗采样设备的导管。

步骤4：冲洗完导管后，关闭控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200。

步骤5：打开控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200、样品容器430的进口阀门432以及的出口阀门433，冲洗样品容器430。

步骤6：样品容器430冲洗完毕后，关闭样品容器430的出口阀门433，向样品容器430中最终充填待分析流体。

步骤7：关闭控制阀420中用于采样的流道14以及用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200，关闭样品容器430的进口阀门432。

步骤8：取下样品容器430并封闭样品容器430的进口阀门432，送化验室分析化验。

如果待分析流体为允许连续排放不会造成浪费的物质，则步骤4可以省略，保持采样阀410和控制阀420的连接管路中的流体流动。

或者，该采样过程也可以简化为：

步骤1：将预先组装好的采样器(带有采样阀410)以及控制阀420安装在待采样工艺主管道或设备上。将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的进口阀门432连接并连通。将排放管路450的流体进口与控制阀420的用于冲洗排放的流道15的出口端152连接并连通。

步骤2：打开采样阀410并保持常开。

步骤3：打开控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200、样品容器430的进口阀门432以及出口阀门433，冲洗采样设备的导管以及样品容器430。

步骤4：关闭样品容器430的出口阀门433，向样品容器430中最终充填待分析流体。

步骤5：关闭控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200、以及样品容器430的进口阀门432。

步骤6：取下样品容器430并封闭样品容器430的进口阀门432，送化验室分析化验。

如果待分析流体为允许连续排放不会造成浪费的物质，则控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200可以常开，保持采样阀410和控制阀420之间的导管中的流体流动。

结合参见图7，在另一个具体的实施方式中，利用前述的工业分析采样设备有毒有害的流体进行采样。样品容器430为钢瓶。这种钢瓶一端具有开口(作为单独的流体进口)，另一端具有单独的流体出口。其开口处设置有进口阀门432，流体出口处设置有出口阀门433，且出口阀门433连接至安全排放位置。控制阀420选用具有“Ⅱ”型流道结构的二阀组。

采样过程如下：

步骤1：步骤1：将预先组装好的采样器(带有采样阀410)以及控制阀420安装在待采样工艺主管道或设备上。将控制阀420的用于采样的流道14的出口端142通过导管与样品容器430的进口阀门432连接并连通。将样品容器430的出口阀门433与控制阀420的用于冲洗排放的流道15的入口端151通过导管连接并连通。将排放管路450的流体进口与控制阀420的用于冲洗排放的流道15的出口端152连接并连通。

步骤2：打开采样阀410并保持常开状态。

步骤3：打开控制阀420中用于采样的流道14以及用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200，打开样品容器430的进口阀门432以及出口阀门433，冲洗采样设备的导管以及样品容器430。

步骤4：冲洗完毕后，关闭控制阀420中用于冲洗排放的流道15上的O型球阀组件200以及样品容器430的出口阀门433，向样品容器430中最终充填待分析流体。

步骤5：关闭控制阀420中用于采样的流道14上的O型球阀组件200、以及样品容器430的进口阀门432。

步骤6：取下样品容器430并封闭样品容器430的进口阀门432，送化验室分析化验。

结合参见图20和图21，控制阀420可以安装在工业生产现场的采样管道或设备附近固定的安装架470上。安装架470包括立柱471和固定在立柱471上的支架472。控制阀420通过螺栓固定在支架472上。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (12)

1.一种工业分析采样设备，包括采样阀(410)、控制阀(420)以及样品容器(430)，所述采样阀(410)具有流体进口和流体出口，所述样品容器(430)具有开口，其特征在于，所述控制阀(420)为二阀组，所述二阀组包括：

一体结构的阀体(10)，具有分别用于采样和冲洗排放的两个流道(14、15)以及与所述两个流道(14、15)一一对应连通的两个安装孔(13)，每个安装孔(13)将相连通的流道(14、15)分为中心轴线在同一平面内的第一通道段(11)和第二通道段(12)，所述两个流道(14、15)均具有位于所述第一通道段(11)的入口端(141、151)和位于所述第二通道段(12)的出口端(142、152)，用于采样的所述流道(14)的所述入口端(141)与所述采样阀(410)的所述流体出口连通，用于采样的所述流道(14)的所述出口端(142)与所述样品容器(430)的所述开口连通，用于冲洗排放的所述流道(15)的所述入口端(151)用于接收冲洗所述工业分析采样设备后的流体；以及

两个O型球阀组件(200)，一一对应地安装在所述两个安装孔(13)中并沿所在的安装孔(13)的轴线方向可拆卸地设置，以分别控制所述两个流道(14、15)的所述第一通道段(11)和所述第二通道段(12)之间的通断。

2.根据权利要求1所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述两个O型球阀组件(200)均包括：

内阀座(300)和外阀座(30)，沿所在的所述安装孔(13)的轴线方向安装在所述安装孔(13)中，所述内阀座(300)与所述外阀座(30)之间形成容纳空腔(34)以及位于所述容纳空腔(34)的相对两侧并分别与所在的所述流道(14、15)的所述第一通道段(11)和所述第二通道段(12)同轴连通的第四通道段(31)和第五通道段(32)，所述外阀座(30)具有沿所述安装孔(13)的轴线方向延伸并与所述容纳空腔(34)连通的穿孔(33)；

O型球芯(20)，绕其自身中心轴线可转动地抵接在所述容纳空腔(34)中并具有第三通道段(21)，所述O型球芯(20)具有转动至所述第三通道段(21)与所述第四通道段(31)和所述第五通道段(32)同轴以使所在的所述流道(14、15)的所述第一通道段(11)和所述第二通道段(12)连通的状态，以及转动至所述第三通道段(21)与所述第四通道段(31)和所述第五通道段(32)错开使所在的所述流道(14、15)的所述第一通道段(11)和所述第二通道段(12)断开连通的状态；

阀杆(40)，与所述O型球芯(20)相对固定并沿所述穿孔(33)的轴线方向伸出至所述阀体(10)的外部；

间隙补偿机构(130)，用于沿所在的所述安装孔(13)的轴线方向给予所述内阀座(300)、所述外阀座(30)以及所述O型球芯(20)一个预紧力；以及

阀杆密封组件(140)，沿所述安装孔(13)的轴线方向可拆卸地套设在所述阀杆(40)外。

3.根据权利要求2所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述安装孔(13)具有延伸至所述阀体(10)表面的第一端(132)，所述第一端(132)具有内螺纹段(131)，所述间隙补偿机构(130)包括阀盖(60)，所述阀盖(60)安装在所述安装孔(13)中且套设在所述阀杆(40)外，所述阀盖(60)的一端具有与所述安装孔(13)的所述内螺纹段(131)相配合的外螺纹段(61)，当所述阀盖(60)在所述安装孔(13)中拧紧时提供所述预紧力。

4.根据权利要求2所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述内阀座(300)和所述外阀座(30)中的至少一个由工程塑料制成，以便所述O型球芯(20)与所述内阀座(300)、所述外阀座(30)之间产生间隙时在所述预紧力的作用下保持所述内阀座(300)与所述外阀座(30)之间的贴合。

5.根据权利要求2所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述内阀座(300)与所述外阀座(30)之间具有间隙，所述间隙补偿机构(130)包括以密封的方式被压紧在所述间隙中的弹性材料，使得所述O型球芯(20)与所述内阀座(300)、所述外阀座(30)之间产生间隙时，所述内阀座(300)和所述外阀座(30)之间可以沿所述安装孔(13)的轴线方向相对移动。

6.根据权利要求2所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述内阀座(300)和所述外阀座(30)之间的接触面中的至少一个具有弹性体，所述弹性体的硬度低于所述弹性体所在的阀座的其余部分的硬度。

7.根据权利要求2所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述阀杆(40)与所述O型球芯(20)为一体结构或材料配合连接。

8.根据权利要求1所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述工业分析采样设备还包括具有流体进口和流体出口的排放管路(450)，所述排放管路(450)的所述流体进口与用于冲洗排放的所述流道(15)的所述出口端(152)连接并连通。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的工业分析采样设备，其特征在于，用于采样的所述流道(14)的所述入口端(141)与用于冲洗排放的所述流道(15)的所述入口端(151)连接以使所述两个流道(14、15)连通，且连接处位于用于采样的所述流道(14)上的所述O型球阀组件(200)的上游侧。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的工业分析采样设备，其特征在于，所述样品容器(430)还具有单独的流体出口；

用于采样的所述流道(14)与用于冲洗排放的所述流道(15)在所述阀体(10)内部间隔设置，用于冲洗排放的所述流道(15)的所述入口端(151)与所述样品容器(430)的所述流体出口连通。

11.一种工业分析采样方法，其特征在于，所述方法采用权利要求9所述的工业分析采样设备，包括以下步骤：

将所述控制阀(420)的用于采样的所述流道(14)的所述出口端(142)与所述样品容器(430)的所述开口连通；

打开所述采样阀(410)；

打开所述控制阀(420)中用于冲洗排放的所述流道(15)上的所述O型球阀组件(200)，冲洗连接管路；

打开所述控制阀(420)中用于采样的所述流道(14)上的所述O型球阀组件(200)，冲洗所述样品容器(430)；

向所述样品容器(430)中充入待分析流体；

分别关闭所述控制阀(420)中用于采样的所述流道(14)以及用于冲洗排放的所述流道(15)上的所述O型球阀组件(200)；以及

取下所述样品容器(430)。

12.一种工业分析采样方法，其特征在于，所述方法采用权利要求10所述的工业分析采样设备，包括以下步骤：

将所述控制阀(420)的用于采样的所述流道(14)的所述出口端(142)与所述样品容器(430)的所述开口连通；

将所述样品容器(430)的所述流体出口与所述控制阀(420)的用于冲洗排放的所述流道(15)的所述入口端(151)通过导管连接并连通；

打开所述采样阀(410)；

分别打开所述控制阀(420)中用于采样的所述流道(14)、用于冲洗排放的所述流道(15)上的所述O型球阀组件(200)，打开所述样品容器(430)的所述开口以及所述流体出口，冲洗工业分析采样设备；

关闭所述控制阀(420)中用于冲洗排放的所述流道(15)上的所述O型球阀组件(200)以及所述样品容器(430)的所述流体出口，向所述样品容器(430)中充入待分析流体；

关闭所述控制阀(420)中用于采样的所述流道(14)上的所述O型球阀组件(200)以及所述样品容器(430)的所述流体进口；以及

取下所述样品容器(430)。