CN110987538B - 安全自动取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全自动取样装置，本发明巧妙得利用扇形齿轮的啮合特性在驱动主轴上的主齿轮进行转动实现四个方向上的取样钢瓶切换，切换完成后再次通过扇形齿轮与开关阀门装置和密封连接装置打开取样钢瓶和实现对取样钢瓶的两端的密封连接，从而进行清洁、干燥及取用的过程，全程自动化实现，同时，在压力值输出装置和开关装置之间的管道上连接一旋转轴，利用三组摆杆构成的连杆结构，在管道内介质流动的驱动下，通过驱动旋转叶片带动其上的配重球进行离心运动，从而根据介质流速来对系统进行安全监控，进一步提高取样的安全性，本发明结构巧妙，使用方便，取样效率明显，且取样精度高，系统的安全性能得到进一步得提升，实用性强，适合推广。

Description

安全自动取样装置

技术领域

本发明属于取样设备的技术领域，特别涉及安全自动取样装置。

背景技术

工业气体、液体介质分析是勘探、开发过程中必不可少的，分析方法从七十年代的体积吸附法到八十年代的气相色谱法；从归一化定量到外标法定量；其分析方法和手段以及分析精度、准确度都在不断完善和提高。但要得到准确、可靠地组成分析数据，很大程度上取决于取样技术。样品没取好，分析在准确也无意义。工业气体、液体的组成有多种成分,研究组成成分的数据在工业气体、液体介质的产业中是比较基础的工作,通过组成数据的时间可以计算出发热量,密度和相对密度等物理参数。能不能精确得到工业气体、液体的组成的分析结果,直接影响到天然气剂量的精确度,影响到工业气体、液体生产、运输乃至用户等多方面的经济利益,也能表现出一个企业的科技水平，所以对样品的采集的过程就现在的尤为重要，因此，我们就需要一种在保证安全的前提下又能实现完全的自动化采集样品介质的装置来进行样品采集。

根据我国编号为GB/T 30490-2014的发布实施的天然气自动取样方法中8.3部分的规定：所有的取样容器在重新使用前都不应当受之前样品的污染。为了确保取样钢瓶在使用前不受污染，我们需要对其再次进行清洁与干燥处理，从而确保其在使用时的清洁程度，提高样品纯度，减少取样钢瓶对样品的污染，而现有技术则没有这一工序，且现有技术的取样钢瓶通过人工进行更换，降低取样效率的同时，人为得拆卸与安装存在一定的安全隐患，同时，现有技术的自动取样装置安全防护性能低，极易在取样过程中由于介质流速过快而造成系统的崩溃，而致使安全事故的发生，因此，我司研发了一种自动安全取样装置用以解决以上问题。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种自动安全取样装置，解决了上述背景技术中的提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，安全自动取样装置，包括介质输送管道、取样管、减压装置、压力值输出装置、两组开关装置、自动取样切换装置，其特征在于，所述的介质输送管道上端连接取样管，所述的取样管上端经一球阀与减压装置连接，所述的减压装置经一处理器与压力值输出装置相连接，所述的自动取样切换装置的进口端和出口端分别连接有开关装置，所述的压力值输出装置与进口端的开关装置相连接，处于出口端的开关装置连接一单向阀，且经单向阀连接一低压放空管，所述的减压装置、压力值输出装置、处理器、开关装置、自动取样切换装置均与控制器电连接；

所述的自动取样切换装置包括一支架，所述的支架内转动连接一主轴，所述的主轴同轴连接一切换板，所述的切换板上沿周向均布卡紧放置有四组取样瓶，满足取样瓶可以沿竖向从切换板上顺利放入和取出，所述的支架的上下两端分别连接有其中三组所述取样瓶两端相匹配的连接管，所述取样瓶的上下两端分别连接有开关阀，所述的主轴的上下两端分别连接有一主齿轮，所述的主齿轮啮合有三组与取样瓶相匹配的扇形齿轮组，所述的扇形齿轮组同轴连接一行星齿轮，处于上下同侧的三组行星齿轮之间啮合一与主轴同轴设置且转动安装在支架上的太阳齿轮，所述的太阳齿轮的转轴与安装在支架上的自锁式电机的转轴之间经皮带进行传动连接，所述的扇形齿轮组与所述的取样瓶之间连接有一取样瓶连通装置，满足扇形齿轮组驱动取样瓶连通装置将取样瓶上的相应侧开关阀开启后关闭，同时将取样瓶与相应侧连接管进行密封连接后打开，所述扇形齿轮组交替驱动主齿轮和取样瓶连通装置进行工作，其中一组取样管的两端经连接管分别与两组开关装置相连接，其中一组取样管的上端经连接管连接一气泵，所述的气泵连接一安装在支架上的储气罐，下端经连接管连通一安装在支架上的排污箱，另一所述的取样管下端经连接管连接一安装在支架上的液体泵，所述的液体泵连接一安装在支架上的清洁剂存放箱，所述的气泵、储气罐、液体泵、自锁式电机均与控制器之间进行电连接，所述的没有设置连接管的支架上端开有方便取放取样瓶的缺口槽。

优选的，所述的压力值输出装置与开关装置之间的管道上连接一壳体，所述的壳体内转动连接一延伸至管道内部的旋转轴，所述的旋转轴的下端连接一置于管道内的旋转叶片，所述的旋转轴上连接一固定环，所述的固定环沿周向均布铰接有三组第一摆杆，所述的固定环上方设置有竖向滑动配合在旋转轴上的轴环，所述的轴环沿周向均布铰接有三组第二摆杆，所述的第一摆杆和第二摆杆的端部铰接一第三摆杆，所述的第三摆杆的端部连接一驱动球，所述的轴环的上端与旋转叶片转轴的上端之间连接一套设在旋转轴外的弹簧，所述的旋转轴上连接有置于固定环与轴环之间的限位传感器，所述的限位传感器连接控制器，所述的壳体外连接有一蜂鸣器，所述的蜂鸣器连接控制器，满足轴环移动至下方的极限位置处时触发限位传感器，使得控制器控制自动取样切换装置停止工作且控制开关装置关闭同时触发蜂鸣器进行报警。

优选的，所述的取样瓶连通装置包括与扇形齿轮组配合的开关阀门装置和密封连接装置，所述的扇形齿轮组包括转动连接在支架上且与主齿轮啮合的第一扇形齿轮、与开关阀门装置配合的两组第二扇形齿轮，以及与密封连接装置配合的第三扇形齿轮；

所述的开关阀门装置包括连接在取样瓶开关阀上且朝向支架中心方向设置的第一锥齿轮，所述的第一锥齿轮的上下两侧分别啮合有转动连接在开关阀上的第二锥齿轮，所述的第二锥齿轮同轴连接一直齿轮，两组所述的直齿轮分别与两组第二扇形齿轮进行啮合，且满足两组第二扇形齿轮与相应直齿轮的啮合交替进行；

所述的密封连接装置包括置于连接管两侧且固定安装在与支架上的矩形块，所述的矩形块上端开有滑槽，所述的滑槽内转动连接有一丝杠，所述的滑槽内沿其长度方向滑动配合一与丝杠螺纹配合的两组滑板，同一滑槽内的两组滑板与丝杆之间的螺纹配合的旋向相反，两组矩形槽中处于同一侧的两组滑板之间分别连接一半圆形的弧形卡板，满足两组弧形卡板配合将连接管与取样筒之间进行密封连接，所述的弧形卡板内装有弧形橡胶圈，两组丝杠远离支架中心的一端之间经皮带进行传动连接，另一端连接一驱动齿轮，所述的驱动齿轮与滑动安装在支架上的第一齿条相啮合，所述的第一齿条朝向支架中心的一侧连接一第二齿条，所述的第二齿条与转动连接在支架上的过渡齿轮相连接，所述的第三扇形齿轮分别交替与两组所述的过渡齿轮进行啮合

优选的，所述的切换板上沿周向均布开有圆形孔，所述的圆形孔上端沿其内壁圆周方向均布开有四组限位孔，所述的取样筒竖向滑动配合在圆形孔中，所述的取样筒外壁同轴连接一限位环，所述的限位环下端沿其圆周方向均布连接有四组与限位孔相配合的限位块。

优选的，所述的储气罐中封装有干燥的氦气。

优选的，所述的扇形齿轮组中的第一扇形齿轮、第二扇形齿轮和第三扇形齿轮同向设置，且在竖直方向上的位置不同。

本发明的有益效果是：本发明巧妙得利用扇形齿轮的啮合特性在驱动主轴上的主齿轮进行转动实现四个方向上的取样钢瓶切换，切换完成后再次通过扇形齿轮与开关阀门装置和密封连接装置打开取样钢瓶和实现对取样钢瓶的两端的密封连接，从而进行清洁、干燥及取用的过程，全程自动化实现，同时，在压力值输出装置和开关装置之间的管道上连接一旋转轴，利用三组摆杆构成的连杆结构，在管道内介质流动的驱动下，通过驱动旋转叶片带动其上的配重球进行离心运动，从而根据介质流速来对系统进行安全监控，进一步提高了自动取样的安全性，本发明结构巧妙，使用方便，自动化程度高，取样效率明显，且取样精度高，系统的安全性能同时得到进一步得提升，实用性强，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明的立体图视角一。

图2为本发明的立体图视角二。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明中壳体内部连接部分的立体结构图。

图5为本发明中壳体内旋转轴及其连接部分的立体结构图。

图6为本发明中自动取样切换装置及其连接部分的立体结构图。

图7为本发明中自动取样切换装置去掉部分结构后的立体结构图。

图8为本发明中自动取样切换装置中太阳齿轮和行星齿轮配合的立体结构图。

图9为本发明中自动取样切换装置中取样瓶及其连接部分的立体结构图。

图10为本发明中开关阀门装置的立体结构图。

图11为本发明中密封连接装置的立体结构图。

图12为本发明中切换板与取样瓶的配合结构图。

图13为本发明中扇形齿轮组的立体结构图。

图14为本发明应用的自动取样装置的各部件的连接线条图。

附图标记：1.介质输送管道；2.取样管；3.减压装置；4.压力值输出装置；5.开关装置；6.自动取样切换装置；7.球阀；8.处理器；9.单向阀；10.低压放空管；11.支架；12.主轴；13.切换板；14.取样瓶；15.连接管；16.开关阀；17.主齿轮；18.扇形齿轮组；19.行星齿轮；20.太阳齿轮；21.自锁式电机；22.气泵；23.储气罐；24.排污箱；25.液体泵；26.清洁剂存放箱；27.缺口槽；28.壳体；29.旋转轴；30.旋转叶片；31.固定环；32.第一摆杆；33.轴环；34.第二摆杆；35.第三摆杆；36.驱动球；37.弹簧；38.限位传感器；39.蜂鸣器；40.第一扇形齿轮；41.第二扇形齿轮；42.第三扇形齿轮；43.第一锥齿轮；44.直齿轮；45.矩形块；46.滑槽；47.丝杠；48.滑板；49.弧形卡板；50.橡胶圈；51.驱动齿轮；52.第一齿条；53.第二齿条；54.过渡齿轮；55.圆形孔；56.限位孔；57.限位环；58.限位块；59.第二锥齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一，结合附图1-14，安全自动取样装置，包括介质输送管道1、取样管2、减压装置3、压力值输出装置4、两组开关装置5、自动取样切换装置6，本文所应用的安全自动取样装置的型号为EVD-QYDP3010,其特征在于，所述的介质输送管道1上端连接取样管2，取样管2安装的方向按照规定应与介质输送管道1垂直，取样管2的取样端内置有取样探头，取样探头插入至输送管道内，所述的取样管2上端经一球阀7与减压装置3连接，取样管2与球阀7、减压装置3之间均通过取样管2道进行连通，减压装置3采用较为常规使用的减压装置3来进行实现，通常采用减压阀和节流孔板组成，减压阀通过改变流通面积达到调节压力的目的，所述的减压装置3经一处理器8与压力值输出装置4相连接，处理器8采用PIC/的集成式电路处理来进行实现，将减压装置3中流出的样品的压力值通过处理器8处理成电信号，然后在输送给压力值输出装置4，其在压力值输出装置4上进显示，压力值输出装置4不仅具有显示调节后的压力值的功能，同时压力输出装置内还设置有一控制单元，在控制单元中设置好上下限值，在介质通过压力值输出装置4时，压力值输出装置4根据上下限值来与减压后的介质的压力值进行对比分析，从而确定该压力值是否在上下限值之内，所述的自动取样切换装置6的进口端和出口端分别连接有开关装置5，开关装置5可以控制自动取样切换装置6两端的取样管2道是否连通，开关装置5可以采用电磁阀来进行实现，所述的压力值输出装置4与进口端的开关装置5经取样管2道进行连接，处于出口端的开关装置5经取样管2道连接一单向阀9，且经单向阀9连接一低压放空管10，低压放空管10用以在取样完成后的泄压和吹扫来进行使用，所述的减压装置3、压力值输出装置4、处理器8、开关装置5、自动取样切换装置6均与控制器电连接，在压力值输出装置4对介质的输出压力与上下限值的压力值进行对比后，如果超过上下限值，压力值输出装置4就通过电信号输送给控制器，此时控制器，控制两组开关装置5关闭，如果没有超过，则不会传递电信号给控制器，则此时控制器驱动开关装置5处于开启的状态，其中电连接的方式采用线缆进行实现，其中控制器与中控室进行连接，中控室通过控制器控制器各个部件的工作状态，以及实时监控各个部件的工作状态，中控室作为使用者进行控制与监督本取样系统的工作状态使用，其中自动取样切换装置6同样与控制器进行电连接，实现自动定时进行取样工作；

所述的自动取样切换装置6包括一支架11，所述的支架11内转动连接一主轴12，主轴12与支架11上下端的盘体结构同轴心设置，所述的主轴12同轴连接一切换板13，切换板13与主轴12同轴固定连接，所述的切换板13上沿周向均布卡紧放置有四组取样瓶14，满足取样瓶14可以沿竖向从切换板13上顺利放入和取出，也就是说，取样瓶14均布放置在转换的四周上，从上方放入至转换板上，由于重力作用取样瓶14始终处于竖向的工作位置上，同时，需要注意的是，取样瓶14在放入至转换板上后，是处于卡紧的状态的，取样瓶14与转换板之间不能发生相对转动，所述的支架11的上下两端分别连接有其中三组所述取样瓶14两端相匹配的连接管15，支架11上下两端分别连接有三组连接管15，由于支架11上相对于转换板的转动分别设置有四个工位，分别为收放取样瓶14区，清洗区，干燥区和取样区，随着转换板的转动，其上的取样瓶14进行不同工作位置的转换，实现自动清洗、干燥和取样的全过程，处于收放取样瓶14区的支架11上端开有缺口，使得取样瓶14可以顺利从缺口处取出或者将取样瓶14放入，处于清洗区、干燥区和取样区的支架11上下两端分别连接有与取样瓶14匹配的连接管15，使得取样瓶14转动到该工位时，能顺利与连接管15进行同轴对接，所述取样瓶14的上下两端分别连接有开关阀16，开关阀16采用球阀7结构，所述的主轴12的上下两端分别连接有一主齿轮17，所述的主齿轮17啮合有三组与取样瓶14相匹配的扇形齿轮组18，扇形齿轮组18分别安装在支架11的上端和下端，其位置与三组工作工位相匹配，也就是说，位于取样瓶14工作位置上的支架11的径向方向上，当取样瓶14随转换板每转动九十度，扇形齿轮就始终处于取样瓶14工作位置与支架11中心的连线上，所述的扇形齿轮组18同轴连接一行星齿轮19，处于上下同侧的三组行星齿轮19之间啮合一与主轴12同轴设置且转动安装在支架11上的太阳齿轮20，所述的太阳齿轮20的转轴与安装在支架11上的自锁式电机21的转轴之间经皮带进行传动连接，自锁式电机21与控制器之间进行连接，使得控制器驱动自锁式电机21转动一定的行程后自锁，然后再转动一定行程后自锁，依次类推，在该行程内，驱动式电机驱动太阳齿轮20带动行星齿轮19转动，行星齿轮19的转动使同轴连接的扇形齿轮进行转动，扇形齿轮在被驱动后，三组扇形齿轮同时驱动主齿轮17进行转动，带动主轴12进行转动，主轴12的转动使得转换板转动九十度，实现工位的转换，然后随着扇形齿轮的继续转动会驱动相应的取样瓶14连通装置进行工作，然后回到初始位置，此处要注意的是，扇形齿轮大小的选取要满足依次驱动主轴12和取样瓶14连通装置，同时在取样瓶14随转换板进行转动时，扇形齿轮的位置还不能对取样瓶14的移动产生影响，此处的扇形齿轮的张角设置有九十度就可，就可以避免上述问题的发生；

所述的扇形齿轮组18与所述的取样瓶14之间连接有一取样瓶14连通装置，满足扇形齿轮组18驱动取样瓶14连通装置将取样瓶14上的相应侧开关阀16开启后关闭，同时将取样瓶14与相应侧连接管15进行密封连接后打开，所述扇形齿轮组18交替驱动主齿轮17和取样瓶14连通装置进行工作，在取样瓶14转位完成后，扇形齿轮驱动取样瓶14连通装置将相应工位上的取样瓶14上的开关阀16开启同时将取样瓶14与连接管15密封，待各工位均完成工作后，扇形齿轮再次被启动，通过取样瓶14连通装置驱动开关阀16关闭，同时取样瓶14与连接管15之间的密封连接被打开，通过控制器控制扇形齿轮的转动角度和行程即可实现时序控制各部分的时序工作，其中一组取样管2的两端经连接管15分别与两组开关装置5相连接，与两组开关装置5相连接的工位为取样区，其中一组取样管2的上端经连接管15连接一气泵22，所述的气泵22连接一安装在支架11上的储气罐23，下端经连接管15连通一安装在支架11上的排污箱24，连接有气泵22和排污箱24处为干燥区，其中储气罐23中储存干燥的惰性气体，如氦气，储气罐23和气泵22与控制器相连接，在取样瓶14到达干燥区时，控制器会在一定的时间后触发储气罐23和气泵22进行工作，从而对取样前的取样瓶14进行干燥处理，另一所述的取样管2下端经连接管15连接一安装在支架11上的液体泵25，所述的液体泵25连接一安装在支架11上的清洁剂存放箱26，其中此区域为清洁区，清洁区在取样瓶14到达后，控制器会将清洁剂通过液体泵25输送至取样瓶14中，待一定时间后，取样瓶14中的清洁剂装满后，液体泵25上连接一阀门，控制器通过控制阀门进行关闭，此时，清洁剂在取样瓶14中静置至少分钟，待三个工位上的工作全部完成，控制器通过驱动电机带动扇形齿轮转动，此处驱动取样瓶14连通装置将取样瓶14与连接管15之间的密封状态解除，同时将其上的开关阀16进行关闭，其中关于清洁剂清洁取样瓶14和惰性气体干燥取样瓶14的相关要求参见国标关于自动取样方法的相关规定，此处就不再赘述，其中，在考虑三个工位的工作时间时，在实际生产中，取样区的工序时间耗时最久，因此，不会存在浪费取样介质的问题，在由清洁区移动干燥区后，取样瓶14内的水会流出至排污箱24中进行收集，所述的气泵22、储气罐23、液体泵25、自锁式电机21均与控制器之间进行电连接，没有设置所述连接管15的支架11上端开有方便取放取样瓶14的缺口槽27，缺口槽27的设置方便取样瓶14进行取放，气泵22、储气罐23、液体泵25和自锁式电机21的工作状态、工作时间以及各部件之间的工作时序均由控制器进行控制，从而各部件配合完成自动切换取样瓶14完成自动取样的工作，首先，控制器驱动自锁式电机21转动，自锁式电机21通过太阳齿轮20带动三组行星齿轮19进行转动，三组行星齿轮19驱动相应的扇形齿轮朝着主轴12方向转动一定角度后从而驱动主齿轮17及主轴12进行转动九十度，实现转位，随着自锁式电机21的继续转动，通过驱动取样瓶14连通装置将三组取样瓶14上下两端的连接管15与取样瓶14两端进行密封和开启取样瓶14上的开关阀16，然后控制器控制开关装置5打开进行取样，同时，液体泵25工作，将清洁区的取样瓶14内充满清洁剂后停止工作，然后关闭阀门，同时，干燥区的取样瓶14中的清洁剂从下端流出至排污箱24，控制器控制气泵22工作，对干燥区的取样瓶14进行干燥处理后气泵22停止工作，三个位置上的工作均完成后，控制器驱动自锁式电机21进行工作，使其驱动扇形齿轮组18转动，扇形齿轮组18的转动使得取样管2连通装置打开关阀16，同时解除连接管15与取样管2之间的密封连接，然后，扇形齿轮组18恢复至初始位置，一次进行自动取样时，通过控制器重复上述的驱动过程就可以实现自动切换取样瓶14的过程，操作方便简单；

在进行自动取样时，取样管2上的球阀7处于开启状态，取样介质从取样管2道进入至过滤减压干燥装置进行过滤减压和干燥，然后经过压力值输出装置4对压力进行显示并与上下限值进行比较，如果不超过上下限值，则开关装置5处于开启状态，自动取样切换装置6正常完成取样瓶14取样以及切换，取样结束，整个系统泄压最后完成吹扫，如若超过上下限值，控制器将开关装置5即附图14中的气动阀进行关闭，同时切换至手动联动控制装置，通过手动控制各个开关结构来实现手动取样、泄压和吹扫，进一步提升了安全性能，提高了取样效率。

实施例二，在实施例一的基础上，结合附图1-14，所述的压力值输出装置4与开关装置5之间的管道上连接一壳体28，所述的壳体28内转动连接一延伸至管道内部的旋转轴29，所述的旋转轴29的下端连接一置于管道内的旋转叶片30，所述的旋转轴29上连接一固定环31，固定环31安装在旋转轴29不在管道内的部分，所述的固定环31沿周向均布铰接有三组第一摆杆32，所述的固定环31上方设置有竖向滑动配合在旋转轴29上的轴环33，使得轴环33只能沿着竖直方向进行移动，所述的轴环33沿周向均布铰接有三组第二摆杆34，所述的第一摆杆32和第二摆杆34的端部铰接一第三摆杆35，所述的第三摆杆35的端部连接一驱动球36，所述的轴环33的上端与旋转叶片30转轴的上端之间连接一套设在旋转轴29外的弹簧37，在轴环33向下移动的过程中，弹簧37会施加一个恢复力，在轴环33不在外力的作用下向下移动时，弹簧37会将轴环33进行复位，所述的旋转轴29上连接有置于固定环31与轴环33之间的限位传感器38，所述的限位传感器38连接控制器，所述的壳体28外连接有一蜂鸣器39，所述的蜂鸣器39连接控制器，满足轴环33移动至下方的极限位置处时触发限位传感器38，使得控制器控制自动取样切换装置6停止工作且控制开关装置5关闭同时触发蜂鸣器39进行报警，本实施例在使用时，管道内的流动介质会推动旋转叶片30进行转动，从而带动旋转轴29进行转动，旋转轴29带动其上的三组驱动球36产生离心运动，从而将轴环33向下拉动，管道内的介质流速越高，说明压力越大，此时旋转轴29转动越快，驱动球36的离心运动越朝外进行，轴环33向下移动的越远，一旦轴环33触发限位传感器38，则此时说明管道内的压力过大，此处通过控制器触发报警器进行报警，此实施例在对管道内的压力出现较大波动，且有超过极限值的情况下，实现报警，提醒使用者进行隐患处理。

实施例三，在实施例一的基础上，结合附图1-14，所述的取样瓶14连通装置包括与扇形齿轮组18配合的开关阀16门装置和密封连接装置，所述的扇形齿轮组18包括转动连接在支架11上且与主齿轮17啮合的第一扇形齿轮40、与开关阀16门装置配合的两组第二扇形齿轮41，以及与密封连接装置配合的第三扇形齿轮42，四组扇形齿轮处于竖直方向上的不同平面上，分别驱动不同的部分进行工作；

所述的开关阀16门装置包括连接在取样瓶14开关阀16上且朝向支架11中心方向设置的第一锥齿轮43，所述的第一锥齿轮43的上下两侧分别啮合有转动连接在开关阀16上的第二锥齿轮59，所述的第二锥齿轮59同轴连接一直齿轮44，两组所述的直齿轮44分别与两组第二扇形齿轮41进行啮合，且满足两组第二扇形齿轮41与相应直齿轮44的啮合交替进行，两组第二齿轮实现交替驱动两组直齿轮44，随着扇形齿轮组18的转动，上侧的第二扇形齿轮41首先与上方的直齿轮44啮合，此时，与之同轴连接的第二锥齿轮59转动，经过与第一锥齿轮43的啮合，从而驱动开关阀16开启，此时，另一侧的第二锥齿轮59和直齿轮44空转，随着扇形齿轮的继续转动，此时，上侧的第二扇形齿轮41与上侧的直齿轮44脱离啮合，下侧的第二扇形齿轮41与下侧的直齿轮44啮合，驱动下侧的第二锥齿轮59转动，从而驱动第一锥齿轮43进行反转，进而关闭开关阀16；

所述的密封连接装置包括置于连接管15两侧且固定安装在与支架11上的矩形块45，所述的矩形块45上端开有滑槽46，所述的滑槽46内转动连接有一丝杠47，所述的滑槽46内沿其长度方向滑动配合一与丝杠47螺纹配合的两组滑板48，同一滑槽46内的两组滑板48与丝杆之间的螺纹配合的旋向相反，使得滑板48能同时做相互靠近或者远离的运动，滑槽46的截面设置为T形，滑板48与之配合的部分的截面同样设置为T形，使得滑板48只能沿着滑槽46的长度方向进行移动，丝杠47的转动可以使得滑板48沿着滑槽46方向进行往复移动，两组矩形槽中处于同一侧的两组滑板48之间分别连接一半圆形的弧形卡板49，满足两组弧形卡板49配合将连接管15与取样筒之间进行密封连接，所述的弧形卡板49内装有弧形橡胶圈50，弧形卡板49随着两组滑板48的移动对连接管15和取样管2的一端进行夹紧，同时使用弧形橡胶圈50实现密封，两组丝杠47远离支架11中心的一端之间经皮带进行传动连接，另一端连接一驱动齿轮51，所述的驱动齿轮51与滑动安装在支架11上的第一齿条52相啮合， 所述的第一齿条52朝向支架11中心的一侧连接一第二齿条53，所述的第二齿条53与转动连接在支架11上的过渡齿轮54相连接，所述的第三扇形齿轮42分别交替与两组所述的过渡齿轮54进行啮合；

第三扇形齿轮42在随着扇形齿轮组18进行转动时，首先会与前侧的过渡齿轮54进行啮合，过渡齿轮54的转动经与第二齿条53的啮合驱动第一齿条52朝着两齿条的中心进行移动，同时，第一齿条52的移动带动驱动齿轮51进行转动，使得前侧的丝杠47发生转动，由于两丝杠47之间经皮带进行连接，另一丝杠47随之转动，使得两组弧形卡板49朝着相互靠近的方向进行移动，此时另一组第一齿条52和第二齿条53随之移动，当第三扇形齿轮42与前侧的过渡齿轮54啮合结束，与另一过渡齿轮54啮合，则此时驱动相应的第一齿条52和第二齿条53朝着两齿条的中心进行移动，此时，丝杠47反转，将两组弧形卡板49打开，此时，另一组的第一齿条52和第二齿条53随着相应侧的驱动齿轮51和第一齿条52的啮合恢复至初始位置，完美得利用扇形齿轮的啮合特性实现密封和脱离的工作过程，此处需要注意的是，由于取样瓶14随着转换进行转动，因此，弧形卡板49的位置设置应当不会影响到取样瓶14的转动，同时，取样瓶14的端部应与矩形块45的上端留有间隙；

本实施例在使用时，扇形齿轮组18在转动到与取样瓶14连接装置处时，首先其中上侧的第二扇形齿轮41首先与上方的直齿轮44啮合，此时，与之同轴连接的第二锥齿轮59转动，经过与第一锥齿轮43的啮合，从而驱动开关阀16开启，与此同时，第三扇形齿轮42在随着扇形齿轮组18进行转动时，首先会与前侧的过渡齿轮54进行啮合，过渡齿轮54的转动经与第二齿条53的啮合驱动第一齿条52朝着两齿条的中心进行移动，同时，第一齿条52的移动带动驱动齿轮51进行转动，使得前侧的丝杠47发生转动，由于两丝杠47之间经皮带进行连接，另一丝杠47随之转动，使得两组弧形卡板49朝着相互靠近的方向进行移动，实现密封连接的效果；

在各个工位上的工作都完成以后，随着扇形齿轮组18的继续转动 此时，上侧的第二扇形齿轮41与上侧的直齿轮44脱离啮合，下侧的第二扇形齿轮41与下侧的直齿轮44啮合，驱动下侧的第二锥齿轮59转动，从而驱动第一锥齿轮43进行反转，进而关闭开关阀16，当第三扇形齿轮42与前侧的过渡齿轮54啮合结束，与另一过渡齿轮54啮合，则此时驱动相应的第一齿条52和第二齿条53朝着两齿条的中心进行移动，此时，丝杠47反转，将两组弧形卡板49打开，此时，另一组的第一齿条52和第二齿条53随着相应侧的驱动齿轮51和第一齿条52的啮合恢复至初始位置，从而解除密封连接的效果。

实施例四，在实施例一的基础上，结合附图1-14，所述的切换板13上沿周向均布开有圆形孔55，所述的圆形孔55上端沿其内壁圆周方向均布开有四组限位孔56，所述的取样筒竖向滑动配合在圆形孔55中，所述的取样筒外壁同轴连接一限位环57，所述的限位环57下端沿其圆周方向均布连接有四组与限位孔56相配合的限位块58，确保取样瓶14从上放至限位孔56中的同时，由于限位孔56的限制，使得取样瓶14在工作工位上不会发生转动。

实施例五，在实施例一的基础上，结合附图1-14，所述的扇形齿轮组18中的第一扇形齿轮40、第二扇形齿轮41和第三扇形齿轮42同向设置，且在竖直方向上的位置不同，确保相互之间的驱动不会受到影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.安全自动取样装置，包括介质输送管道（1）、取样管（2）、减压装置（3）、压力值输出装置（4）、两组开关装置（5）、自动取样切换装置（6），其特征在于，所述的介质输送管道（1）上端连接取样管（2），所述的取样管（2）上端经一球阀（7）与减压装置（3）连接，所述的减压装置（3）经一处理器（8）与压力值输出装置（4）相连接，所述的自动取样切换装置（6）的进口端和出口端分别连接有开关装置（5），所述的压力值输出装置（4）与进口端的开关装置（5）相连接，处于出口端的开关装置（5）连接一单向阀（9），且经单向阀（9）连接一低压放空管（10），所述的减压装置（3）、压力值输出装置（4）、处理器（8）、开关装置（5）、自动取样切换装置（6）均与控制器电连接；

所述的自动取样切换装置（6）包括一支架（11），所述的支架（11）内转动连接一主轴（12），所述的主轴（12）同轴连接一切换板（13），所述的切换板（13）上沿周向均布卡紧放置有四组取样瓶（14），满足取样瓶（14）可以沿竖向从切换板（13）上顺利放入和取出，所述的支架（11）的上下两端分别连接有与其中三组所述取样瓶（14）两端相匹配的连接管（15），所述取样瓶（14）的上下两端分别连接有开关阀（16），所述的主轴（12）的上下两端分别连接有一主齿轮（17），所述的主齿轮（17）啮合有三组与取样瓶（14）相匹配的扇形齿轮组（18），所述的扇形齿轮组（18）同轴连接一行星齿轮（19），处于上下同侧的三组行星齿轮（19）之间啮合一与主轴（12）同轴设置且转动安装在支架（11）上的太阳齿轮（20），所述的太阳齿轮（20）的转轴与安装在支架（11）上的自锁式电机（21）的转轴之间经皮带进行传动连接，所述的扇形齿轮组（18）与所述的取样瓶（14）之间连接有一取样瓶（14）连通装置，满足扇形齿轮组（18）驱动取样瓶（14）连通装置将取样瓶（14）上的相应侧开关阀（16）开启后关闭，同时将取样瓶（14）与相应侧连接管（15）进行密封连接后打开，所述扇形齿轮组（18）交替驱动主齿轮（17）和取样瓶（14）连通装置进行工作，其中一组取样管（2）的两端经连接管（15）分别与两组开关装置（5）相连接，其中一组取样管（2）的上端经连接管（15）连接一气泵（22），所述的气泵（22）连接一安装在支架（11）上的储气罐（23），下端经连接管（15）连通一安装在支架（11）上的排污箱（24），另一所述的取样管（2）下端经连接管（15）连接一安装在支架（11）上的液体泵（25），所述的液体泵（25）连接一安装在支架（11）上的清洁剂存放箱（26），所述的气泵（22）、储气罐（23）、液体泵（25）、自锁式电机（21）均与控制器之间进行电连接，没有设置连接管（15）的支架（11）上端开有方便取放取样瓶（14）的缺口槽（27）。

2.根据权利要求1所述的安全自动取样装置，其特征在于，所述的压力值输出装置（4）与开关装置（5）之间的管道上连接一壳体（28），所述的壳体（28）内转动连接一延伸至管道内部的旋转轴（29），所述的旋转轴（29）的下端连接一置于管道内的旋转叶片（30），所述的旋转轴（29）上连接一固定环（31），所述的固定环（31）沿周向均布铰接有三组第一摆杆（32），所述的固定环（31）上方设置有竖向滑动配合在旋转轴（29）上的轴环（33），所述的轴环（33）沿周向均布铰接有三组第二摆杆（34），所述的第一摆杆（32）和第二摆杆（34）的端部铰接一第三摆杆（35），所述的第三摆杆（35）的端部连接一驱动球（36），所述的轴环（33）的上端与旋转叶片（30）转轴的上端之间连接一套设在旋转轴（29）外的弹簧（37），所述的旋转轴（29）上连接有置于固定环（31）与轴环（33）之间的限位传感器（38），所述的限位传感器（38）连接控制器，所述的壳体（28）外连接有一蜂鸣器（39），所述的蜂鸣器（39）连接控制器，满足轴环（33）移动至下方的极限位置处时触发限位传感器（38），使得控制器控制自动取样切换装置（6）停止工作且控制开关装置（5）关闭同时触发蜂鸣器（39）进行报警。

3.根据权利要求1或2所述的安全自动取样装置，其特征在于，所述的取样瓶（14）连通装置包括与扇形齿轮组（18）配合的开关阀门装置和密封连接装置，所述的扇形齿轮组（18）包括转动连接在支架（11）上且与主齿轮（17）啮合的第一扇形齿轮（40）、与开关阀（16）门装置配合的两组第二扇形齿轮（41），以及与密封连接装置配合的第三扇形齿轮（42）；

所述的开关阀门装置包括连接在取样瓶（14）开关阀（16）上且朝向支架（11）中心方向设置的第一锥齿轮（43），所述的第一锥齿轮（43）的上下两侧分别啮合有转动连接在开关阀（16）上的第二锥齿轮（59），所述的第二锥齿轮同轴连接一直齿轮（44），两组所述的直齿轮（44）分别与两组第二扇形齿轮（41）进行啮合，且满足两组第二扇形齿轮（41）与相应直齿轮（44）的啮合交替进行；

所述的密封连接装置包括置于连接管（15）两侧且固定安装在与支架（11）上的矩形块（45），所述的矩形块（45）上端开有滑槽（46），所述的滑槽（46）内转动连接有一丝杠（47），所述的滑槽（46）内沿其长度方向滑动配合一与丝杠（47）螺纹配合的两组滑板（48），同一滑槽（46）内的两组滑板（48）与丝杆（47）之间的螺纹配合的旋向相反，两组矩形槽中处于同一侧的两组滑板（48）之间分别连接一半圆形的弧形卡板（49），满足两组弧形卡板（49）配合将连接管（15）与取样筒之间进行密封连接，所述的弧形卡板（49）内装有弧形橡胶圈（50），两组丝杠（47）远离支架（11）中心的一端之间经皮带进行传动连接，另一端连接一驱动齿轮（51），所述的驱动齿轮（51）与滑动安装在支架（11）上的第一齿条（52）相啮合，所述的第一齿条（52）朝向支架（11）中心的一侧连接一第二齿条（53），所述的第二齿条（53）与转动连接在支架（11）上的过渡齿轮（54）相连接，所述的第三扇形齿轮（42）分别交替与两组所述的过渡齿轮（54）进行啮合。

4.根据权利要求1或2所述的安全自动取样装置，其特征在于，所述的切换板（13）上沿周向均布开有圆形孔（55），所述的圆形孔（55）上端沿其内壁圆周方向均布开有四组限位孔（56），所述的取样筒竖向滑动配合在圆形孔（55）中，所述的取样筒外壁同轴连接一限位环（57），所述的限位环（57）下端沿其圆周方向均布连接有四组与限位孔（56）相配合的限位块（58）。

5.根据权利要求1或2所述的安全自动取样装置，其特征在于，所述的储气罐（23）中封装有干燥的氦气。

6.根据权利要求3所述的安全自动取样装置，其特征在于，所述的扇形齿轮组（18）中的第一扇形齿轮（40）、第二扇形齿轮（41）和第三扇形齿轮（42）同向设置，且在竖直方向上的位置不同。

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