CN107917826A - 保护气取样装置和取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及易燃、易爆气体取样领域，尤其是涉及一种保护气取样装置和取样方法。其包括缸体、活塞、导向杆和端盖；所述活塞滑动设置在所述缸体内，所述导向杆固定设置在所述活塞的一端；所述端盖固定设置在所述缸体的两端，用于对缸体内部进行密封；所述活塞内设置有空腔，所述导向杆内设置有与所述空腔连通的通气管道；所述空腔内设置有压缩空气。本发明提供的保护气取样装置和取样方法，通过将活塞内设置空腔，在空腔内设置压缩气体，利用压缩气体将活塞上下两端的空腔分割，避免两个空腔内的气体混合，避免了易燃易爆气体接触后发生爆炸的情况，提高了在易燃易爆气体取样过程中的安全性、可靠性、操作性和精度。

Description

保护气取样装置和取样方法

技术领域

本发明涉及易燃、易爆气体取样领域，尤其是涉及一种保护气取样装置和取样方法。

背景技术

易燃、易爆气体取样过程中，为了防止易燃易爆气体与空气中的氧气成分及其它易污染样本气体的污染物气体直接或者间接接触，通常需要采取专门的措施进行处理。

如天然气采样过程中，采用专用的密封储气罐作为气体样本气体储存装置，并用密封水作为隔离介质，将天然气与空气及其它易污染样本气体的成分，如氮气、氧气等，全部进行隔离。

但上述方法及采样装置存在设备庞大，取样压力不便于控制等缺点。已知的易燃、易爆气体取样其它方法及装置中，不同程度在安全性、可靠性、精度等方面存在不同程度的缺点。

如何解决当前的取样方法及装置，在易燃、易爆气体取样过程中存在的安全性、操作性等方面存在的问题，如何提高取样装置的可靠性和精度，是现在亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保护气取样装置和取样方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明提供的保护气取样装置，包括缸体、活塞、导向杆和端盖；

所述活塞滑动设置在所述缸体内，所述导向杆固定设置在所述活塞的一端；

所述端盖固定设置在所述缸体的两端，用于对缸体内部进行密封；

所述活塞内设置有空腔，所述导向杆内设置有与所述空腔连通的通气管道。

进一步的，所述空腔内设置有惰性气体。

进一步的，所述惰性气体为氦气、氩气、氮气或二氧化碳。

进一步的，保护气取样装置还包括拉绳传感器，所述拉绳传感器与所述活塞连接，用于检测所述活塞的位置。

进一步的，所述活塞包括上腔体、上盖板、挡圈、下腔体和下盖板；

所述上腔体、所述上盖板、所述挡圈、所述下腔体和所述下盖板依次连接，且同轴设置；

所述上腔体、所述挡圈和所述下腔体均为圆环结构，其内构成用于存储保护气体的所述空腔。

进一步的，所述活塞上盖板或所述端盖上设置有流道。

进一步的，所述上腔体与所述上盖板之间、所述下腔体与所述下盖板之间均设置有第一密封圈。

进一步的，所述活塞上设置有第二密封圈，用于对所述活塞与所述缸体的内壁之间进行密封。

本发明还提供了一种保护气取样方法，在活塞内部充入惰性气体作为保护气体腔，将取样气体和工作气体分离，以防止取样气体爆炸。

进一步的，通过控制工作气源腔体内的所述工作气体的压力，来推动所述活塞移动，使得所述取样气体进入或排出活塞另一端的腔体，以达到取样目的；

和/或，

所述活塞内部的气压始终高于活塞两侧的气压。

本发明提供的保护气取样装置，通过将活塞内设置空腔，在空腔内设置压缩气体，利用压缩气体将活塞上下两端的空腔分割，避免两个空腔内的气体混合，避免了易燃易爆气体接触后发生爆炸的情况，提高了在易燃易爆气体取样过程中的安全性、可靠性、操作性和精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的保护气取样装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的保护气取样装置的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的B-B剖视图；

图5为图3的C-C剖视图；

图6为本发明实施例提供的保护气取样装置的立体图。

附图标记：

1：下连接管道；2：工作气源腔体；3：保护气体腔体；4：样本气体腔体；5：样本腔气体进气管；6：样本气体腔出气管；7：通气管道；8：下端盖；9：缸体；10：压紧螺母；11：导向杆；12：上端盖；13：拉绳传感器；14：拉绳；15：拉绳安装板；16：第一密封圈；17：第二密封圈；18：下盖板；19：下腔体；20：挡圈；21：上腔体；22：上盖板；23：紧固组件；24：流道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如附图1-6所示，本发明提供了一种保护气取样装置，包括缸体9、活塞、导向杆11和端盖；

所述活塞滑动设置在所述缸体9内，所述导向杆11固定设置在所述活塞的一端；

所述端盖固定设置在所述缸体9的两端，用于对缸体9内部进行密封；

所述活塞内设置有空腔，所述导向杆11内设置有与所述空腔连通的通气管道7。

在本实施例中，导向杆11通过压紧螺母10与活塞固定连接。

在本实施例中，空气内设置有惰性气体。

在本实施例中，利用活塞将缸体9内部分为两个腔体部分，分别为样本气体腔体4和工作气源腔体2，而在样本气体腔体4和工作气源腔体2之间增加保护气体腔体3，腔内充入惰性气体，可以将易燃易爆气体和压缩空气中的氧气隔离，防止其混合而产生爆炸事故。

惰性保护气体隔离易燃易爆气体和其它气体的技术，防止其混合，从而解决易燃易爆气体采样的安全性、可靠性、操作性等问题。

在本实施例中，保护气体腔体3设置在活塞内部，通过导向杆11的通气管道7与外界连通，能够进行充气和放气。

在本实施例中，缸体9的上下两端均设置有端盖，分别为上端盖12和下端盖8。在本实施例中，上端盖12上设置有样本腔气体进气管5和样本气体腔出气管6，用于样本气体腔体4内的进出气；下端盖8上设置有下连接管道1，用于对工作气源腔体2进行充放气。

在使用时，通过对工作气源腔体2内进行充气，使气体进行压缩后，气压升高，进而推动活塞向样本气体腔体4方向移动，进而将样本气体腔体4内的样本气体从样本气体腔出气管6内排出，以达到样本气体取样的目的。

优选的实施方式为，所述惰性气体为氦气、氩气、氮气或二氧化碳。

保护气体腔体3内的惰性气体介质是经过特殊选择的，如对天然气进行取样时，采用氦气作为保护气体，用压缩空气作为工作气体，从而杜绝了天然气和空气中的氧气混合而出现样本气被污染的问题发生，并防止天然气与氧气混而二产生爆炸，提高装置的安全性。

另外在天然气采样时，在保护气体腔体3中充入氦气，也可以防止压缩空气中的氮气进入到样本天然气中而将样本天然气污染，从而避免采样不准的问题发生。

需要指出的是，在本实施例中，惰性气体采用的是氦气，但其不仅仅局限于氦气，还可以是其他类型的惰性气体，其可以根据具体的使用环境进行具体的选择，只要能够将工作气体和取样气体分离后，防止气体爆炸即可。

优选的实施方式为，保护气取样装置还包括拉绳传感器13，所述拉绳传感器13与所述活塞连接，用于检测所述活塞的位置。

拉绳传感器13的功能是把机械运动转换成可以计量，记录或传送的电信号。拉绳传感器13由可拉伸的不锈钢绳绕在一个有螺纹的轮毂上，此轮毂与一个精密旋转感应器连接在一起，感应器可以是增量编码器，绝对(独立)编码器，混合或导电塑料旋转电位计，同步器或解析器。

操作上，拉绳传感器13安装在固定位置上，拉绳14缚在移动物体上。拉绳14直线运动和移动物体运动轴线对准。运动发生时，拉绳14伸展和收缩。一个内部弹簧保证拉绳14的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳14移动距离成比例的电信号。测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。

在本实施例中，拉绳传感器13设置在缸体9的上端盖12上，拉绳14的一端与拉绳传感器13连接，另一端穿过导向杆11上的拉绳安装板15后，通过通气管道7与活塞连接。当活塞移动时，通过拉绳传感器13能够准确的判断出活塞的位置。

需要指出的是，在本实施例中，对活塞的位置的判断是使用拉绳传感器13，但其不仅仅局限于拉绳传感器13，其还可以是其他类型的传感器，其只要能够对活塞的位置进行判断即可。

优选的实施方式为，所述活塞包括上腔体21、上盖板22、挡圈20、下腔体19和下盖板18；

所述上腔体21、所述上盖板22、所述挡圈20、所述下腔体19和所述下盖板18依次连接，且同轴设置；

所述上腔体21、所述挡圈20和所述下腔体19均为圆环结构，其内构成用于存储保护气体的所述空腔。

活塞组件由下盖板18、下腔体19、挡圈20、上腔体21、上盖板22以及若干紧固组件23等组成。上腔体21和下腔体19内尽可能的进行去材料加工，降低活塞的自重。

活塞中设置有对中定位装置，各部分可以方便的对中。挡圈20内部有孔，惰性气体可以轻易的经过该孔进入到活塞中部的密封圈所构成的腔体内。

优选的实施方式为，所述活塞上盖板22或所述端盖上设置有流道24。

样本气体腔体4中的上端盖12或者上盖板22上，设置有用于清扫气缸的流道24。为了取得高精度的样本气体，在正式采样前，需要在取样前对缸体9进行清扫，以便将采样缸体9内部的其余气体清扫干净。但通常，采样缸体9积较大，由于流体的特殊性能，缸体9的死角部分，很难被完全排空。这些残存于死角内的气体容易进入到样本气体中，污染样本气体。本实施例中的流道24，可以轻易地将缸内的残余气体完全清除，从而保证样本的精度。

在本实施例中，流道24的设置如图5所示，样本气体腔体4的样本气体腔进出管和样本气体腔出气管6均通过流道24与上端盖12或上盖板22的周围与缸体9的内壁接触的位置连通，能够及时的将缸体9内部的所有的样本气体排出，保证了样本气体的精度。

优选的实施方式为，所述上腔体21与所述上盖板22之间、所述下腔体19与所述下盖板18之间均设置有第一密封圈16。

在本实施例中，第一密封圈16为O型密封圈。

O型密封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈。O型密封圈主要用于机械部件在静态条件下防止液体和气体介质的泄露。在某些情况下，O型密封圈还能用做轴向往复运动和低速旋转运动的动态密封元件。根据不同的条件，可分别选择不同的材料与之相适应。

需要指出的是，在本实施例中，第一密封圈16为O型密封圈，但其不仅仅局限于O型密封圈，其还可以是其他类型的密封圈或密封结构，也就是说，其只要能够将上腔体21与上盖板22之间、下腔体19与下盖板18之间进行密封即可。

优选的实施方式为，所述活塞上设置有第二密封圈17，用于对所述活塞与所述缸体9的内壁之间进行密封。

在本实施例中，第二密封圈17为Y型密封圈。

Y型密封圈依靠其张开的唇边贴于密封副偶合面。无内压时，仅仅因唇尖的变形而产生很小的接触压力。在密封的情况下，与密封介质接触的每一点上均有与介质压力相等的法向压力，所以唇形圈底部将受到轴向压缩，唇部受到周向压缩，与密封面接触变宽，同时接触应力增加。当内压再升高时，接触压力的分布形式和大小进一步改变，唇部与密封面配合更紧密，所以密封性更好，这就是Y形圈的“自封作用”。由于这种自封作用，一个Y形圈能有效的封住32MPa的高压。

Y型密封圈具有密封性能可靠；摩擦阻力小，运动平稳；耐压性好，适用压力范围广；结构简单，价格低廉；安装方便等优点。

需要指出的是，在本实施例中，第二密封圈17可以是使用Y型密封圈，但其不仅仅局限于Y型密封圈，其花开又是其他类型的密封圈或密封结构，也就是说，其只要能够对活塞与缸体9的内壁之间进行密封即可。

优选的实施方式为，所述空腔内的气体压力大于所述活塞两端的腔体内的气体压力。

在本实施例中，保护气体腔体3内的压力始终高于样本气体腔体4内的压力，同时保护气体腔体3内的压力也始终高于工作气源腔体2的压力。

这样可以确保样本气体腔体4内的气体，在任何时候，包括Y型密封圈出现严重密封不良的情况下，不会流入保护气体腔体3内；同时也保证了工作气源腔体2的压力不会流入到保护气体腔体3内。

这样从根本上杜绝了取样气体和工作气体直接或者间接接触，从而从根本上杜绝了易燃易爆气体和工作气体的氧气混合，保证采样的绝对安全。

在本实施例中，将样本气体腔体4内的压力稍微高出外界大气压，从而在样本气体腔体4的密封圈大量泄漏的情况下，可以防止外界大气压中的外界大气压中空气流进样本气体腔体4内，从而杜绝安全隐患，并保证样本气不受到污染。

优选的实施方式为，所述活塞将所述缸体9分割的两个腔体中，设置有导向杆11的腔体内设置取样气体，另一个腔体中设置工作气体。

在本实施例中，通过控制工作气源腔体2内部的压缩空气来实现气缸活塞的动作。当活塞自重而产生的压力与样本气体腔体4内的压力之和低于工作气源腔体2内的压力时，气缸活塞上升；反之，活塞下降，相等则活塞停止不动。

样本气体腔体4置于缸体9上部，保护气体腔体3置于缸体9中部，工作气源腔体2置于缸体9下部。采用此结构的原因是活塞自重会对采样缸内各缸体9工作压力有一定的影响。上述布置的目的是降低采样缸内的压力要求，使本发明可以工作于更低压力。

本发明还提供了一种保护气取样方法，在活塞内部充入惰性气体作为保护气体腔，将取样气体和工作气体分离，以防止取样气体爆炸。通过控制工作气源腔体内的所述工作气体的压力，来推动所述活塞移动，使得所述取样气体进入或排出活塞另一端的腔体，以达到取样目的。

本发明提供的保护气取样装置，通过将活塞内设置空腔，在空腔内设置压缩气体，利用压缩气体将活塞上下两端的空腔分割，避免两个空腔内的气体混合，避免了易燃易爆气体接触后发生爆炸的情况，提高了在易燃易爆气体取样过程中的安全性、可靠性、操作性和精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种保护气取样装置，其特征在于，包括缸体、活塞、导向杆和端盖；

所述活塞滑动设置在所述缸体内，所述导向杆固定设置在所述活塞的一端；

所述端盖固定设置在所述缸体的两端，用于对缸体内部进行密封；

所述活塞内设置有空腔，所述导向杆内设置有与所述空腔连通的通气管道。

2.根据权利要求1所述的保护气取样装置，其特征在于，所述空腔内设置有惰性气体。

3.根据权利要求2所述的保护气取样装置，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氩气、氮气或二氧化碳。

4.根据权利要求1所述的保护气取样装置，其特征在于，还包括拉绳传感器，所述拉绳传感器与所述活塞连接，用于检测所述活塞的位置。

5.根据权利要求1所述的保护气取样装置，其特征在于，所述活塞包括上腔体、上盖板、挡圈、下腔体和下盖板；

所述上腔体、所述上盖板、所述挡圈、所述下腔体和所述下盖板依次连接，且同轴设置；

所述上腔体、所述挡圈和所述下腔体均为圆环结构，其内构成用于存储保护气体的所述空腔。

6.根据权利要求5所述的保护气取样装置，其特征在于，所述活塞上盖板或所述端盖上设置有流道。

7.根据权利要求5所述的保护气取样装置，其特征在于，所述上腔体与所述上盖板之间、所述下腔体与所述下盖板之间均设置有第一密封圈。

8.根据权利要求5所述的保护气取样装置，其特征在于，所述活塞上设置有第二密封圈，用于对所述活塞与所述缸体的内壁之间进行密封。

9.一种保护气取样方法，其特征在于，在活塞内部充入惰性气体作为保护气体腔，将取样气体和工作气体分离，以防止取样气体爆炸。

10.根据权利要求9所述的保护气取样方法，其特征在于，通过控制工作气源腔体内的所述工作气体的压力，来推动所述活塞移动，使得所述取样气体进入或排出所述活塞另一端的腔体，以达到取样目的；

和/或，

所述活塞内部的气压始终高于活塞两侧的气压。