一种手动机械式密闭取样装置的制作方法

本发明属于取样装置领域，尤其涉及一种手动机械式密闭取样装置。

背景技术：

在现代石油化工及医药生产中，介质样品检验是决定产品质量的关键一环，在这一环节中，由于管道设备中的介质、压力、温度的差异，给采样工作带来诸多不便；特别是有些介质含有一定的毒性，需在密闭的情况下采样，而有些介质易凝、易结晶，需要在保温状态下采样，还有一部分粘稠介质，需要吹扫等等，但是无论如何，样品采样的方便、快捷、真实、安全、密闭，对样品的检验结果及环境安全起着重要作用。

采样设备的发展也是经历了一个发展的过程，从上世纪七、八十年代的用阀门采样，到九十年代末及本世纪初的手摇采样器及密闭采样装置的应用，石油化工采样设备随着时代发展的要求而不断发展，这种设备的发展，使所采集的石油化工样品越来越便捷、越来越真实、越来越环保、越来越安全，基本上适应了石油化工生产技术不断发展的要求。但是，现实通常使用的密闭采样装置，还存在着一些不尽人意的地方，主要问题是控制阀门过多，工艺要求复杂，操作极为不便。不熟悉业务的采样人员容易造成操作失误，给石油化工生产带来损失，还极易因操作失误而造成安全事故。

技术实现要素：

为解决背景技术中现有的采样装置控制阀门较多，操作不便，易造成操作失误的问题，本发明提供一种手动机械式密闭取样装置，本发明具备开启关闭简单、采样快捷、准确、安全、环保的特点。

本发明提供的技术方案是：一种手动机械式密闭取样装置，包括取样机构和用于安装取样机构的安装箱，所述的取样机构包括取样钢瓶、取样入口管、取样出口管、三通阀a、三通阀b、三通阀c、三通a、三通b、三通c、介质入口接管、介质出口接管、排空总管、排空支管一、排空支管二、连接管一、连接管二、连接管三、一个主动齿轮和两个从动齿轮；所述的三通阀a、三通阀b、三通阀c均为l型三通球阀；所述的主动齿轮与从动齿轮的几何尺寸相同，主动齿轮的中央设置有主动轮轴，主动轮轴与主动齿轮同步转动，主动轮轴驱动三通阀b的阀杆转动；每个从动齿轮的中央设置有从动轮轴，从动轮轴与从动齿轮同步转动，两个从动轮轴分别驱动三通阀a和三通阀c的阀杆转动，所述的主动齿轮分别与两个从动齿轮啮合；三通阀a的中间接口称为a2接口，两端接口分别称为a1接口和a3接口；三通阀b的中间接口称为b2接口，两端接口分别称为b1接口和b3接口；三通阀c的中间接口称为c2接口，两端接口分别称为c1接口和c3接口；所述的介质入口接管一端与c2接口连接，所述的连接管一的两端分别与c3接口和b3接口连接，所述的取样入口管的两端分别与b2接口和所述取样钢瓶的入口端连接，所述的取样出口管的两端分别与所述取样钢瓶的出口端和a2接口连接，所述的连接管二的两端分别与a1接口和三通c的其中一个接口连接，所述的连接管三的两端分别与c1接口和三通c的第二个接口连接，三通c的第三个接口与所述的介质出口接管连接；所述的排空支管一的两端分别与b1接口和三通a的其中一个接口连接，所述的排空支管二的两端分别与a3接口和三通a的第二个接口连接，三通a的第三个接口与所述的排空总管连接。

进一步的技术方案是，所述的排空总管上串接有只限排空防止逆流的单向阀；所述的三通b串接在取样出口管上，三通b的中间出口连接有压力表。

进一步的技术方案是，所述的安装箱包括箱体、面板和箱门，所述的面板位于箱体内，所述的取样机构安装于面板上，箱体的下端设置有支架。

进一步的技术方案是，所述的取样入口管与取样钢瓶的入口端之间连接有入口快速接头和钢瓶入口阀门；取样出口管与取样钢瓶的出口端之间连接有出口快速接头和钢瓶出口阀门。

进一步的技术方案是，所述的面板外侧安装有用于固定取样钢瓶的固定卡子。

本发明的有益效果为：本发明包括循环管路、取样管路和排空管路，且实现了三个管路的快速切换、开启和关闭，使得采样更加快捷；本发明完全的规避了阀门误操作的问题，确保取样安全；本发明为密闭取样装置，取样无泄漏，安全环保；本发明采样前可进行介质循环置换，确保采样准确，采样后可排空管路，卸掉取样钢瓶两端压力，顺利取下取样钢瓶，同时排空能够避免冻堵、结晶。

附图说明

图1是本发明箱门取下后外观结构示意图。

图2是本发明中面板外侧的取样机构的结构示意图。

图3是本发明中面板内侧的取样机构的结构示意图。

图4是本发明中三个三通阀分别与管线连接的局部视图。

图5是本发明中三个齿轮分别与三个三通阀配合的连接示意图。

图中：1、箱体；2、面板；3、支架；4、旋钮；5、取样入口管；6、压力表；7、取样出口管；8、出口快速接头；9、钢瓶出口阀门；10、取样钢瓶；11、钢瓶入口阀门；12、入口快速接头；13、金属软管；14、排空总管；15、单向阀；16、三通a；17、排空支管二；18、排空支管一；19、三通阀a；20、三通阀b；21、连接管一；22、三通阀c；23、连接管三；24、三通c；25、介质入口接管；26、介质出口接管；27、介质入口法兰，28、介质出口法兰；29、连接管二；30、三通b；31、排空法兰；32、固定板；33、从动齿轮；34、主动齿轮。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明包括取样机构和用于安装取样机构的安装箱。

所述的取样机构包括取样钢瓶10、取样入口管5、取样出口管7、三通阀a19、三通阀b20、三通阀c22、三通a16、三通b30、三通c24、介质入口接管25、介质出口接管26、排空总管14、排空支管一18、排空支管二17、连接管一21、连接管二29、连接管三23、一个主动齿轮34和两个从动齿轮33；所述的三通阀a19、三通阀b20、三通阀c22均为l型三通球阀，l型三通球阀完全适应本发明工艺要求。

如图5所示，三个三通阀的开启关闭分别通过三个齿轮轴驱动。所述的主动齿轮34与从动齿轮33的几何尺寸相同，因此三个三通阀的阀杆转动角度的绝对值相等。主动齿轮34的中央设置有主动轮轴，主动轮轴与主动齿轮34同步转动，主动轮轴驱动三通阀b20的阀杆转动；每个从动齿轮33的中央设置有从动轮轴，从动轮轴与从动齿轮33同步转动，两个从动轮轴分别驱动三通阀a19和三通阀c22的阀杆转动，所述的主动齿轮34分别与两个从动齿轮33啮合；所以，当主动齿轮顺时针转动90度时，两个从动齿轮相应逆时针方向转动90度，而主动齿轮带动三通阀b20的阀杆同时顺时针转动90度，三通阀a19和三通阀c22的阀杆逆时针转动90度；当主动齿轮逆时针转动180度时，两个从动齿轮相应顺时针方向转动180度，而主动齿轮带动三通阀b20的阀杆同时逆时针方向转动180度时，三通阀a19和三通阀c22的阀杆顺时针转动180度。

在安装上将三个齿轮设置在两块固定板32之间，三根齿轮轴通过两块固定板32固定，齿轮与齿轮轴可以为一体式结构，也可以为分体式结构。

如图4所示，三通阀a19的中间接口称为a2接口，两端接口分别称为a1接口和a3接口；三通阀b20的中间接口称为b2接口，两端接口分别称为b1接口和b3接口；三通阀c22的中间接口称为c2接口，两端接口分别称为c1接口和c3接口。

如图2和图3所示，所述的介质入口接管25的一端与c2接口连接，介质入口接管25的另一端通过介质入口法兰27与采样高压管线连接，采样高压管线内的介质通过介质入口接管25进入到取样机构中；所述的连接管一21的两端分别与c3接口和b3接口连接，所述的取样入口管5的两端分别与b2接口和所述取样钢瓶10的入口端连接，所述的取样出口管7的两端分别与所述取样钢瓶10的出口端和a2接口连接，所述的连接管二29的两端分别与a1接口和三通c24的其中一个接口连接，所述的连接管三23的两端分别与c1接口和三通c24的第二个接口连接，三通c24的第三个接口与所述的介质出口接管26连接，介质出口接管26通过介质出口法兰28与采样低压管线连接；所述的排空支管一18的两端分别与b1接口和三通a16的其中一个接口连接，所述的排空支管二17的两端分别与a3接口和三通a16的第二个接口连接，三通a16的第三个接口与所述的排空总管14连接；排空总管14通过排空法兰31与放空管线连接。

在排空系统中，存在于介质入口接管5内的介质通过排空支管一18汇入排空总管14，存在于介质出口管7内的介质通过排空支管二17汇入排空总管14，并最终通过排空法兰31排入放空管线。为了避免排空过程中介质倒流，所述的排空总管14上串接有只限排空防止逆流的单向阀15。所述的三通b30串接在取样出口管7上，三通b30的中间出口连接有压力表6，压力表6用于观察取样前介质是否稳定循环。

如图1所示，所述的安装箱包括箱体1、面板2和箱门，所述的面板2位于箱体1内，所述的取样机构安装于面板2上，所述的箱门安装有锁具和拉手，在非取样时间段，箱门锁住。安装箱具有两方面的作用，第一，避免风砂雨水侵蚀，降低环境对阀门、管路齿轮的腐蚀，提升取样装置的使用寿命；第二，上锁后避免发生盗取或破坏事件。箱体1的下端设置有支架3，支架3底部固定连接有底板，底板开孔，方便现场连接地脚螺栓。

所述的取样机构中取样钢瓶10及其两端的阀门和快速接头安装于面板2正面，开打箱门后可拆装取样钢瓶10，取样机构中的管路、三通阀、三通和齿轮等部件安装于面板2的背面，此设计有利于保护操作者，避免管路或阀门泄漏对操作者造成人身伤害。

所述的主动轮轴由面板2内侧伸出至面板2外侧，方便操作者接触，主动轮轴端部连接有驱动主动轮轴转动的旋钮4。

所述的取样入口管5与取样钢瓶10的入口端之间连接有入口快速接头12和钢瓶入口阀门11；取样出口管7与取样钢瓶10的出口端之间连接有出口快速接头8和钢瓶出口阀门9；关掉钢瓶入口阀门11和钢瓶出口阀门9后，待管线减压或放空后，通过快速接头可拆下取样钢瓶10。在所述的入口快速接头12与取样入口管5之间连接有金属软管13，为取下取样钢瓶10留有移动余地。

所述的面板2外侧安装有用于固定取样钢瓶10的固定卡子。

由于现实中取样箱距离取样介质的管路有十几米甚至几十米的距离，为了使二者连接，中间需要铺设一进一出两条管线，在取样前如果不将取样钢瓶两端的进出管线内的介质循环置换掉，就会极大的影响取样的真实性，因此，本发明工艺过程包括取样前的介质循环置换工艺、介质取样工艺和取样后的介质排空泄压工艺，下面分别详述各工艺过程。

首先取样装置在不工作时，操作旋钮4一直处于关闭位置，此时各三通阀也处于关断状态。

(1)介质循环置换工艺：

将旋钮4顺时针方向旋转90度，主动齿轮34也顺时针方向旋转90度，带动两个被动齿轮逆时针旋转90度，主动齿轮34和被动齿轮33的旋转带动了三个三通阀阀杆的旋转，阀杆的旋转使三通阀相应的管路接口根据工艺要求开启和关闭。三通阀c22的c2接口与c1接口连通，c3接口关闭；高压管线内的介质从介质入口接管25进入，通过三通阀c22的c2接口、c1接口进入连接管三23，再通过三通c24进入介质出口接管26，最终从介质出口法兰28将介质排入低压管线，达到介质循环置换的目的,确保采样准确。

一般介质经过短暂的循环置换后即开始采样操作。

(2)介质取样工艺:

将旋钮4逆时针方向旋转180度，主动齿轮34也逆时针方向旋转180度，带动两个被动齿轮顺时针方向旋转180度，主动齿轮34和被动齿轮33的旋转带动了三个三通阀阀杆的旋转，阀杆的旋转使三通阀相应的管路接口根据工艺要求开启和关闭。三通阀c22的c2接口与c3接口连通，c1接口关闭；三通阀b20的b2接口与b3接口连通，b1接口关闭；三通阀a19的a2接口与a1接口连通，a3接口关闭；高压管线内的介质从介质入口接管25进入，通过三通阀c22的c2接口、c3接口进入连接管一21，再通过三通阀b20的b3接口、b2接口进入取样入口管5、金属软管13、钢瓶入口快速接头12，钢瓶入口阀门11进入取样钢瓶10内，钢瓶入口位于下端，出口位于上端，从而有利于排空取样钢瓶10内的空气，取样钢瓶10内的介质依次通过钢瓶出口阀门9、钢瓶出口快速接头8、取样出口管7、三通b30、三通阀a19的a2接口、a1接口进入连接管二29，再通过三通c24进入介质出口接管26，最终从介质出口法兰28将介质排入低压管线，经过一段时间的介质循环置换后，关掉钢瓶入口阀门11和钢瓶出口阀门9，待管线减压或放空后，通过快速接头拆下取样钢瓶10，完成一个取样过程。

(3)介质排空状态

将旋钮4顺时针方向旋转180度，主动齿轮34也顺时针方向旋转180度，带动两个被动齿轮逆时针方向旋转180度，主动齿轮34和被动齿轮33的旋转带动了三个三通阀阀杆的旋转，阀杆的旋转使三通阀相应的管路接口根据工艺要求开启和关闭。此状态下，三通阀b20的b2接口与b1接口连通，b3接口关闭；三通阀a19的a2接口与a3接口连通，a1接口关闭；残留在取样钢瓶10入口端管路中的介质在放空管线的压差作用下，通过通过金属软管13、取样入口管5、三通阀b20、排空支管一18、三通a16进入到排空总管14；残留在取样钢瓶10出口端管路中的介质同样在放空管线的压差作用下，通过取样出口管7、三通b30、三通阀a19、排空支管二17、三通a16进入到排空总管14；介质通过排空法兰31回到放空管线中，实现两部分管路中的残留介质排出放空。过程中为了避免放空管线的压强高于外界气压导致介质逆流，在排空总管14上串接单向阀15。

当取样和排空过程全部结束后，操作旋钮4逆时针方向旋转90度，旋钮4恢复到初始的关闭位即“0”位，主动齿轮34和被动齿轮同时逆时针或顺时针方向相应旋转90°，3个三通阀的9个接口均处于关闭状态，取样系统与外部管路断开。如果再需要取样时，又重复以上操作过程。