CN207231872U - 一种多点旋流式气体取样装置 - Google Patents

Abstract

一种多点旋流式气体取样装置属于气体成分监测技术领域，尤其涉及一种多点旋流式气体取样装置。本实用新型提供一种可使样气均匀混合的多点旋流式气体取样装置。本实用新型包括旋流混合室和多个取样支管，其结构要点各取样支管取样点在烟道径向均匀布置；取样支管与旋流混合室连通，取样支管出口方向在旋流混合室内按同一时针方向均匀排列；旋流混合室上方设置有分析仪表探头或采样探头安装接口。

Description

一种多点旋流式气体取样装置

技术领域

本实用新型属于气体成分监测技术领域，尤其涉及一种多点旋流式气体取样装置。

背景技术

随着经济技术的发展和社会的进步，人们对环境质量尤其是空气质量要求越来越高，与此同时生产能源、钢铁等物质的生产过程又产生大量有害气体，两者对立矛盾。这样就要求我们寻求环境质量与物质需求的平衡点，而有害气体的测量就成为平衡的重要一环。另外，其它生产生活中测量的气体成分如氧气、一氧化碳、氨气等也等同于气体污染物测量。

现有的气体监测系统取样装置多因气体管道截面积大，管道直段短，单点取样等因素无法找到具有代表性的取样点，使得被测样气气体含量与整体气体含量产生较大偏差。另外，因被测气体中含大量固态杂质导致取样支管路、探头滤芯经常堵塞，现有反吹堵塞物方法多为压缩空气反吹或物理疏通，反吹过程无法进行气体连续监测，影响参数监视及工业调整。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种可使样气均匀混合的多点旋流式气体取样装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括旋流混合室和多个取样支管，其结构要点各取样支管取样点在烟道径向均匀布置；取样支管与旋流混合室连通，取样支管出口方向在旋流混合室内按同一时针方向均匀排列；旋流混合室上方设置有分析仪表探头或采样探头安装接口。

作为另一种优选方案，本实用新型各所述取样支管取样点在管道径向均匀布置，达到多点网格法采样要求；投运前，调整进入每根取样支管样气流量，使每根取样支管样气流量相同；取样支管与旋流混合室连通，且在旋流混合室内按同一时针方向均匀排列，使得气体进入混合室后形成旋流得到充分混合。

作为另一种优选方案，本实用新型所述取样支管的个数为四个。

作为另一种优选方案，本实用新型所述旋流混合室为圆柱形。

作为另一种优选方案，本实用新型所述取样支管包括上部支管和伸入烟道内部的取样探头，取样探头下端为偏口结构，取样探头上部与烟道壁通过调向接头连接，取样探头上端通过可拆装连接体与上部支管下端相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述调向接头包括连接体，连接体下端与烟道壁焊接，取样探头穿过连接体中部通孔，连接体上端外壁设置有外螺纹，连接体上端内壁为斜口结构，一圆台状卡套下端夹于斜口内并套于取样探头外侧，连接体上端旋有与所述外螺纹相配合的螺母，螺母上端内壁与卡套上端面相挤压。

作为另一种优选方案，本实用新型所述可拆装连接体包括中空接头体，取样探头上端插于接头体下部内，上部支管下端插于接头体上部内，接头体上端和下端外壁均设置有外螺纹及与外螺纹相配合的螺母，接头体上端和下端外壁均为斜口结构，一圆台状卡套下端夹于斜口内，接头体上端的卡套套于上部支管外侧，接头体下端的卡套套于取样探头外侧；接头体上端的螺母上端内壁与接头体上端的卡套上端面相挤压，接头体下端的螺母下端内壁与接头体下端的卡套下端面相挤压。

作为另一种优选方案，本实用新型通过调整偏口在烟道气流中的朝向，使进入各取样支管的样气流量相同。

作为另一种优选方案，本实用新型所述取样支管为倒L形管；取样支管上端横管与旋流混合室侧壁焊接或用抱箍接头连接。

作为另一种优选方案，本实用新型所述分析仪表采用具备自吸功能的分析仪表，取样支管出口设置在分析仪表探头下方。

作为另一种优选方案，本实用新型所述具备自吸功能的分析仪表采用雪迪龙SCS-900C型分析仪表。

作为另一种优选方案，本实用新型所述分析仪表采用不具备自吸功能的分析仪表，取样支管出口设置在分析仪表探头中上部。

作为另一种优选方案，本实用新型所述不具备自吸功能的分析仪表采用AMETEK210型含氧量分析仪。

作为另一种优选方案，本实用新型还包括检测取样支管温度传感器、检测烟道内温度传感器，控制器的检测信号输入端口分别与检测取样支管温度传感器的检测信号输出端口、检测烟道内温度传感器的检测信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述检测取样支管温度传感器设置在取样支管与烟道连接处上方二米的取样支管外壁上。

作为另一种优选方案，本实用新型所述旋流混合室与烟道之间的取样支管外壁除检测取样支管温度传感器设置处均做保温处理。

作为另一种优选方案，本实用新型所述控制器检测各取样支管温度，若某一取样支管温度与其它取样支管温度或烟道温度偏差超出设定值时，控制器发出该取样支管堵塞信号。

作为另一种优选方案，本实用新型所述取样支管上端横管上设置有取样支管电磁阀，取样支管电磁阀的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述取样支管伸入烟道内部的深度不同。

作为另一种优选方案，本实用新型还包括无扰反吹装置，无扰反吹装置包括气腔，气腔上端中部设置有混合室排气逆止门，气腔上端围绕混合室排气逆止门设置有向上方中部吹风的探头吹扫逆止喷嘴，气腔下端中部出口设置有抽气泵，气腔下端内壁围绕气腔下端中部出口设置有气动薄膜，气动薄膜周边与气腔壁相连，气动薄膜与气腔下端内壁之间为压缩空气腔，气动薄膜与气腔上端内壁之间为样气腔，压缩空气腔与压缩空气进排气设备相连。

气动薄膜中部上端与弹簧托盘连接，弹簧托盘中部开口与气腔下端中部出口连通，弹簧托盘与气腔上端内壁之间设置有吸气弹簧。

所述旋流混合室设置在所述气腔上端中部，旋流混合室下端通过所述混合室排气逆止门和探头吹扫逆止喷嘴与气腔连通。

所述抽气泵使烟气在气腔内流动，并带动旋流混合室及各取样支管内烟气流动。

作为一种优选方案，本实用新型一中空排气轴下端依次穿过弹簧托盘中部开口、气腔下端中部出口与抽气泵进口相连，中空排气轴上端露出弹簧托盘中部开口并设置有上密封压盘，上密封压盘下端面与弹簧托盘中部上端面相挤压，压缩空气腔内的中空排气轴外侧设置有下密封压盘，下密封压盘上端面与气动薄膜中部下端面相挤压；下密封压盘与上密封压盘紧固连接，使中空排气轴上端、弹簧托盘、气动薄膜中部连接在一起。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中空排气轴下端通过排气伸缩管与抽气泵进口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中空排气轴通过密封环与气腔下端中部出口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述吸气弹簧为四根，围绕弹簧托盘中部开口均布。

作为另一种优选方案，本实用新型所述压缩空气进排气设备包括与压缩空气腔连通的进排气管，进排气管外端与吹扫三通阀第一端相连，吹扫三通阀第二端分别与压缩空气源和压缩空气储气罐相连，吹扫三通阀第三端为排气口；吹扫三通阀的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中空排气轴上设置有样气腔排气阀，样气腔排气阀的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述中空排气轴上设置有限位反馈板，相应于限位反馈板设置有上吹扫限位开关和下取样限位开关，上吹扫限位开关的检测信号输出端口、下取样限位开关的检测信号输出端口分别与控制器的检测信号输入端口相连。

作为另一种优选方案，本实用新型所述探头吹扫逆止喷嘴上端轴接可向外上方翻起的逆止门。

其次，本实用新型所述气腔包括对扣连接的上气腔壳体和下气腔壳体，上气腔壳体与下气腔壳体对扣处通过上下法兰连接，气动薄膜周边夹在上下法兰之间。

另外，本实用新型所述样气腔体积大于旋流混合室与各取样支管路体积之和。

本实用新型有益效果。

本实用新型多点旋流式气体取样装置采用多点等量抽取样气在旋流混合室形成旋流，使样气均匀混合。

本实用新型反吹启动时，气腔体积收缩挤压样气进入旋流混合室对仪表探头滤芯及各取样支管进行吹扫。反吹结束时，气腔体积膨胀产生负压经各取样支管及旋流混合室吸入气腔。

本实用新型使用时，抽气泵与烟道相连，抽气泵吸气使烟气在多点旋流式气体取样装置内流动，并经排气逆止门、旋流混合室及取样支管内烟气流动。抽气泵出口可通过法兰安在烟道外壁，烟气排回烟道内。吹扫用气为样气，且在样气吹进旋流混合室及取样支管路后能迅速将新样气吸回，可保证仪表测量的连续性。

本实用新型利用气腔的压缩与膨胀排出、吸回样气，进行探头及管路吹扫，达到吹扫过程连续无扰测量。

本实用新型弹簧托盘可分散吸气弹簧对气动薄膜的局部压力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型旋流混合室俯视图。

图3是本实用新型探头吹扫逆止喷嘴结构示意图。

图4是本实用新型调向接头结构示意图。

图5是本实用新型可拆装连接体结构示意图。

图中，1、取样支管电磁阀；2、取样支管出口；3、测量仪表探头过滤器；4、旋流混合室；5、取样支管；6、压缩空气储气罐；7、吹扫三通阀排气；8、探头吹扫逆止喷嘴；9、样气腔；10、上下气腔壳体；11、吸气弹簧；12、排气逆止门；13、取样支管温度；14、上密封压盘；15、气动薄膜；16、上下腔壁与气动薄膜连接法兰螺栓；17、吹扫三通阀；18、进排气管；19、中空排气轴；20、弹簧托盘；21、压缩空气腔；22、压缩空气源；23、密封环；24、样气腔排气阀；25、控制器；26、排气伸缩管；27、可拆装连接体；28、调向接头；29、抽气泵；30、烟道；31、排气管；32、烟道温度；33、偏口结构；34、上吹扫限位开关；35、下取样限位开关；36、限位反馈板；37、探头吹扫逆止喷嘴关状态；38、探头吹扫逆止喷嘴开状态；39、螺母；40、取样探头；41、卡套；42、连接体；43、上部支管；44、接头体。

具体实施方式

如图所示，本实用新型无扰反吹装置包括气腔，气腔上端中部设置有混合室排气逆止门12，气腔上端围绕混合室排气逆止门12设置有向上方中部吹风的探头吹扫逆止喷嘴8，气腔下端中部出口设置有抽气泵29，气腔下端内壁围绕气腔下端中部出口设置有气动薄膜15，气动薄膜15周边与气腔壁相连，气动薄膜15与气腔下端内壁之间为压缩空气腔21，气动薄膜15与气腔上端内壁之间为样气腔9，压缩空气腔21与压缩空气进排气设备相连。

气动薄膜15中部上端与弹簧托盘20连接，弹簧托盘20中部开口与气腔下端中部出口连通，弹簧托盘20与气腔上端内壁之间设置有吸气弹簧11。

本实用新型一中空排气轴下端依次穿过弹簧托盘20中部开口、气腔下端中部出口与抽气泵29进口相连，中空排气轴19上端露出弹簧托盘20中部开口并设置有上密封压盘14，上密封压盘14下端面与弹簧托盘20中部上端面相挤压，压缩空气腔21内的中空排气轴19外侧设置有下密封压盘，下密封压盘上端面与气动薄膜15中部下端面相挤压；下密封压盘与上密封压盘14紧固连接，使中空排气轴19上端、弹簧托盘20、气动薄膜15中部连接在一起。通过密封压盘可使中空排气轴19、弹簧托盘20、气动薄膜15可靠连接。

所述中空排气轴19下端通过排气伸缩管26与抽气泵29进口相连；便于中空排气轴19的上下运动。

所述中空排气轴19通过密封环23与气腔下端中部出口相连；可靠提高密封性能。

所述吸气弹簧11为四根，围绕弹簧托盘20中部开口均布；弹簧托盘20受力均匀，工作稳定。

所述压缩空气进排气设备包括与压缩空气腔21连通的进排气管18，进排气管18外端与吹扫三通阀17第一端相连，吹扫三通阀17第二端分别与压缩空气源22和压缩空气储气罐6相连，吹扫三通阀17第三端为排气口；吹扫三通阀17的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。设置吹扫三通阀17便于压缩空气腔21进排气的控制。

所述中空排气轴19上设置有样气腔排气阀24，样气腔排气阀24的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。设置样气腔排气阀24便于样气腔9排气控制。

所述中空排气轴19上设置有限位反馈板36，相应于限位反馈板36设置有上吹扫限位开关34和下取样限位开关35，上吹扫限位开关34的检测信号输出端口、下取样限位开关35的检测信号输出端口分别与控制器的检测信号输入端口相连。设置限位反馈板36、上吹扫限位开关34和下取样限位开关35，便于中空排气轴19移动位置的控制。

所述探头吹扫逆止喷嘴8上端轴接可向外上方翻起的逆止门；结构简单、逆止作用可靠。

所述气腔包括对扣连接的上气腔壳体和下气腔壳体，上气腔壳体与下气腔壳体对扣处通过上下法兰连接，气动薄膜15周边夹在上下法兰之间；便于气动薄膜15的可靠连接。

本实用新型多点旋流式气体取样装置包括旋流混合室和多个取样支管5，各取样支管5取样点在烟道30径向均匀布置；取样支管5与旋流混合室连通，取样支管出口2方向在旋流混合室内按同一时针方向均匀排列；旋流混合室上方设置有分析仪表探头或采样探头安装接口；旋流混合室设置在所述气腔上端中部，旋流混合室下端通过所述混合室排气逆止门12和探头吹扫逆止喷嘴8与气腔连通。多点等量抽取样气在旋流混合室形成旋流，使样气均匀混合。

本实用新型各所述取样支管5取样点在管道径向均匀布置，达到多点网格法采样要求；投运前，调整进入每根取样支管5样气流量，使每根取样支管5样气流量相同；取样支管5与旋流混合室4连通，且在旋流混合室4内按同一时针方向均匀排列，使得气体进入混合室后形成旋流得到充分混合；所述抽气泵29使烟气在气腔内流动，并带动旋流混合室4及各取样支管5内烟气流动。

所述取样支管5的个数为四个。

所述旋流混合室4为圆柱形。

所述取样支管5包括上部支管43和伸入烟道30内部的取样探头40，取样探头40下端为偏口结构33，取样探头40上部与烟道30壁通过调向接头28连接，取样探头40上端通过可拆装连接体27与上部支管43下端相连。采用调向接头28连接，可使偏口在烟道30内360°转动，通过调整偏口在烟道30气流中的朝向（偏口朝向气体来向较背向气体来向进入取样支管5的烟气流量大），使得进入各取样支管5样气流量相同。

所述调向接头28包括连接体42，连接体42下端与烟道30壁焊接，取样探头40穿过连接体42中部通孔，连接体42上端外壁设置有外螺纹，连接体42上端内壁为斜口结构，一圆台状卡套41下端夹于斜口内并套于取样探头40外侧，连接体42上端旋有与所述外螺纹相配合的螺母39，螺母39上端内壁与卡套41上端面相挤压。

所述可拆装连接体42包括中空接头体44，取样探头40上端插于接头体44下部内，上部支管43下端插于接头体44上部内，接头体44上端和下端外壁均设置有外螺纹及与外螺纹相配合的螺母39，接头体44上端和下端外壁均为斜口结构，一圆台状卡套41下端夹于斜口内，接头体44上端的卡套41套于上部支管43外侧，接头体44下端的卡套41套于取样探头40外侧；接头体44上端的螺母39上端内壁与接头体44上端的卡套41上端面相挤压，接头体44下端的螺母39下端内壁与接头体44下端的卡套41下端面相挤压。

本实用新型通过调整偏口在烟道30气流中的朝向，使进入各取样支管5的样气流量相同。

所述取样支管5为倒L形管；取样支管5上端横管与旋流混合室4侧壁焊接或用抱箍接头连接。

所述分析仪表采用具备自吸功能的分析仪表，取样支管出口2设置在分析仪表探头下方；可延长分析仪表探头的使用寿命，并减少积灰。

所述具备自吸功能的分析仪表采用雪迪龙SCS-900C型分析仪表。

所述分析仪表采用不具备自吸功能的分析仪表，取样支管出口2设置在分析仪表探头中上部；可增加分析仪表探头与烟气接触面积。

所述不具备自吸功能的分析仪表采用AMETEK 210型含氧量分析仪。

本实用新型还包括检测取样支管温度传感器、检测烟道内温度传感器，控制器的检测信号输入端口分别与检测取样支管温度传感器的检测信号输出端口、检测烟道内温度传感器的检测信号输出端口相连。

所述检测取样支管温度传感器设置在取样支管5与烟道30连接处上方二米的取样支管5外壁上。温度传感器设置在取样支管5外壁上，可防止取样管堵塞。温度传感器也可设置在倒L水平段。 温度传感器设置在取样支管5与烟道30连接处上方二米，能防止因金属管道的热传导，导致的温度测点失准。

所述旋流混合室4与烟道30之间的取样支管5外壁除检测取样支管温度传感器设置处均做保温处理。烟气温度高于环境温度，样气流过取样支管5时将加热取样支管5。为保证支管发生堵塞等故障时，取样支管5温度快速下降，取样支管5测温处不做保温。

所述控制器检测各取样支管5温度，若某一取样支管5温度与其它取样支管5温度或烟道温度32偏差超出设定值时，控制器发出该取样支管5堵塞信号，控制多点旋流式气体取样装置进行取样装置吹扫。

所述样气腔9体积大于旋流混合室4与各取样支管5路体积之和；保证管路吹扫充分、快速吸回样气。

所述取样支管5上端横管上设置有取样支管电磁阀1，取样支管电磁阀1的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。取样状态下，取样支管电磁阀1及样气腔排气阀24开启，吹扫三通阀17关闭。

所述取样支管5伸入烟道30内部的深度不同；检测更加全面、准确。

下面结合附图说明本实用新型的工作过程。

当发生堵塞时（以取样支管5a堵塞为例），取样支管温度13a温度低于13b、13c、13d、32d较多，控制器判断取样支管5a堵塞，发出信号关闭样气腔排气阀24及取样支管电磁阀1b、1c、1d，开启吹扫三通阀17。压缩空气由压缩空气储气罐6及压缩空气源22经进排气管18进入压缩空气腔21，推动气动薄膜15及弹簧托盘20挤压吸气弹簧11，使得样气腔9内的样气通过探头吹扫逆止喷嘴8进入旋流混合室4对测量仪表探头过滤器3进行吹扫。与此同时排气逆止门12自动关闭，旋流混合室4内压力升高，样气进入对取样支管5a进行吹扫，限位反馈板36移动至吹上扫限位开关，上扫限位开关发信号给控制器处吹扫完成。

吹扫完成后，控制器发出信号关闭吹扫三通阀17，开启取样支管电磁阀1b、1c、1d，气动薄膜15在吸气弹簧11作用下向下移动，压缩空气腔21体积缩小，压缩空气经排气管31及吹扫三通阀17排出，样气腔9体积膨胀产生负压经取样支管5a、5b、5c、5d及旋流混合室4吸入样气，限位反馈板36移动至下取样限位开关35处，下取样限位开关35发信号给控制器，控制器控制开启样气腔排气阀24，恢复取样状态。同样的，通过控制取样支管电磁阀1可以对不同的管路进行吹扫。

吹扫周期长短由压缩空气压力，各部分管径、吸气弹簧11强度、腔室体积决定，一般在数秒内完成。吹扫用气体为样气，且样气吹进旋流混合室4及取样支管5路后能迅速将新样气吸回，可保证仪表测量的连续性；反吹堵塞物过程不影响气体连续监测。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多点旋流式气体取样装置，包括旋流混合室和多个取样支管，其特征在于各取样支管取样点在烟道径向均匀布置；取样支管与旋流混合室连通，取样支管出口方向在旋流混合室内按同一时针方向均匀排列；旋流混合室上方设置有分析仪表探头或采样探头安装接口。

2.根据权利要求1所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述取样支管的个数为四个。

3.根据权利要求1所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述取样支管包括上部支管和伸入烟道内部的取样探头，取样探头下端为偏口结构，取样探头上部与烟道壁通过调向接头连接，取样探头上端通过可拆装连接体与上部支管下端相连。

4.根据权利要求3所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述调向接头包括连接体，连接体下端与烟道壁焊接，取样探头穿过连接体中部通孔，连接体上端外壁设置有外螺纹，连接体上端内壁为斜口结构，一圆台状卡套下端夹于斜口内并套于取样探头外侧，连接体上端旋有与所述外螺纹相配合的螺母，螺母上端内壁与卡套上端面相挤压。

5.根据权利要求3所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述可拆装连接体包括中空接头体，取样探头上端插于接头体下部内，上部支管下端插于接头体上部内，接头体上端和下端外壁均设置有外螺纹及与外螺纹相配合的螺母，接头体上端和下端外壁均为斜口结构，一圆台状卡套下端夹于斜口内，接头体上端的卡套套于上部支管外侧，接头体下端的卡套套于取样探头外侧；接头体上端的螺母上端内壁与接头体上端的卡套上端面相挤压，接头体下端的螺母下端内壁与接头体下端的卡套下端面相挤压。

6.根据权利要求1所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述取样支管为倒L形管；取样支管上端横管与旋流混合室侧壁焊接或用抱箍接头连接。

7.根据权利要求1所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于还包括检测取样支管温度传感器、检测烟道内温度传感器，控制器的检测信号输入端口分别与检测取样支管温度传感器的检测信号输出端口、检测烟道内温度传感器的检测信号输出端口相连。

8.根据权利要求7所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述检测取样支管温度传感器设置在取样支管与烟道连接处上方二米的取样支管外壁上。

9.根据权利要求6所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述取样支管上端横管上设置有取样支管电磁阀，取样支管电磁阀的控制信号输入端口与控制器的控制信号输出端口相连。

10.根据权利要求1所述一种多点旋流式气体取样装置，其特征在于所述取样支管伸入烟道内部的深度不同。