一种硫酸取样装置及取样方法与流程

1.本发明涉及硫酸取样技术领域，具体为一种硫酸取样装置及取样方法。


背景技术：

2.硫酸是一种活泼的二元无机强酸，能和绝大多数金属发生反应。高浓度的硫酸有强烈吸水性，可用作脱水剂，碳化木材、纸张、棉麻织物及生物皮肉等含碳水化合物的物质。与水混合时，亦会放出大量热能。其具有强烈的腐蚀性和氧化性，故需谨慎使用。硫酸还可用于制造肥料、药物、炸药、颜料、洗涤剂、蓄电池等，同时也广泛应用于净化石油、金属冶炼以及染料等工业中。常用作化学试剂，在有机合成中可用作脱水剂和磺化剂。工业硫酸的生产过程中，各工段的硫酸浓度是需要精确控制的重要工艺指标，因此需要定期对各工段的硫酸进行取样，分析其浓度和杂质。
3.现有的常见硫酸取样方式是使用手持式取样器从固定的硫酸储存装置中取出待测硫酸液体。这种操作方法，在长时间取样操作过程中，劳动量大，取样效率低，且存在被硫酸灼伤的风险。另外该操作方法无法获取管道内的硫酸样本，使得工艺控制难以获得有效的信息，一些针对管道内液体取样的装置没有针对硫酸的特性进行相应的防护，对所得样品的储存以及保护都不够有效，使得样品内容易混有其他杂质，影响后期检测结果。为此，我们提出一种硫酸取样装置及取样方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种便于进行高效精确取样和降低样品杂质量的硫酸取样装置及取样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硫酸取样装置，包括取样机构、除杂机构、对接机构、控制机构、用于与硫酸输送管道对接的对接管和用于收集硫酸样品的储存罐，所述对接管的侧面固定连接有输出管，所述输出管上螺纹连接有安装管，所述取样机构包括与所述安装管内壁滑动连接的滑动柱，所述取样机构用于控制所述滑动柱的位置，从而改变所述安装管与所述储存罐的连通状态，所述除杂机构包括固定安装于所述安装管上的第一除杂管，所述第一除杂管的一端固定连接有氮气罐，所述第一除杂管的两端分别与所述氮气罐和所述安装管相连通，所述除杂机构用于在所述取样机构运行初期联动将所述氮气罐内的惰性气体通入所述安装管和所述储存罐内排出内部的杂质气体，所述对接机构安装于所述储存罐上，用于在对接时打开所述储存罐的开口，在取下所述储存罐时自动闭合使得内部硫酸样品处于密闭状态，所述控制机构包括固定安装于所述安装管上的装置管，所述装置管内转动连接有转动杆，所述控制机构用于在所述储存罐内收集硫酸样品时联动控制所述转动杆的转动方向，改变所述安装管内的硫酸流速，并在收集完成后自动闭合所述安装管的同时再次打开所述氮气罐，将管道内壁的硫酸吹向所述储存罐内，同时能够调节控制所需取样的硫酸量，便于进行高效精确取样和降低样品杂质量。
6.优选的，所述取样机构包括固定安装于所述安装管上的取样管，所述取样管的顶
端与所述安装管相连通，所述滑动柱内开设有用于连通所述安装管与所述取样管的弯管，所述安装管的一端固定连接有固定筒，所述固定筒内沿水平方向滑动连接有与所述滑动柱一端固定连接的滑动块，所述滑动块远离所述滑动柱的一端转动连接有与所述固定筒内壁螺纹连接的螺纹杆，便于控制取样操作。
7.优选的，所述除杂机构包括固定安装于所述第一除杂管一端且与所述第一除杂管相连通的第二除杂管，所述第二除杂管的一端与所述装置管连通连接，所述装置管上连通连接有与所述安装管相连通的第三除杂管，所述滑动柱上开设有用于连通所述第一除杂管与所述取样管的直管，所述取样管的外壁沿竖直方向滑动连接有升降管，所述升降管的外壁固定连接有排气管，所述排气管的一端固定连接有单向阀，所述储存罐通过所述对接机构与所述排气管相连接，便于对管道与储存罐内的空气杂质进行清除。
8.优选的，所述对接机构包括与所述储存罐上端螺纹连接的对接管，所述对接管的上端与所述排气管的底端螺纹连接，所述对接管内开设有导气槽，所述导气槽内沿竖直方向滑动连接有升降盘，所述升降盘的顶端固定连接有与所述对接管固定连接的第一拉簧，所述对接管内设有用于与所述升降管底端对接并在解除对接时对所述储存罐进行密封的对接件，便于将储存罐与升降管管进行对接。
9.优选的，所述对接件包括固定安装于所述对接管内的安装架，所述安装架上固定连接有与所述升降管底端内壁相插接的插接管，所述插接管贯穿所述升降盘，且与所述升降盘沿竖直方向滑动连接，所述插接管内开设有与所述升降管底端相连通的第一管道，所述升降盘上开设有用于连通所述第一管道与所述储存罐的第二管道，便于与升降管底端对接并在解除对接时对储存罐进行密封。
10.优选的，所述控制机构包括同轴固定安装于所述转动杆底端的第一锥齿轮，所述装置管上固定连接有固定架，所述固定架上转动连接有第一齿轮，所述第一齿轮同轴固定连接有与所述第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，所述转动杆上开设有用于连通所述安装管两端的第一连通管，所述转动杆上开设有用于连通所述第二除杂管和所述第三除杂管的第二连通管，所述升降管上固定连接有与所述第一齿轮相啮合的齿条，所述升降管上设有用于调节所述升降管位置控制所需取样量的控制件，便于控制取样的量。
11.优选的，所述控制件包括固定安装于所述升降管顶端的第二拉簧，所述取样管的外壁开设有螺纹槽，所述螺纹槽上螺纹连接有螺纹管，所述螺纹管的底端转动连接有与所述第二拉簧顶端固定连接的转动环，便于调节升降管位置控制所需取样量。
12.一种硫酸取样装置的取样方法，包括以下步骤：
13.s1.(安装)：通过将合适大小的所述对接管安装到硫酸输送管道的中段位置，将合适容量的所述储存罐与所述对接机构进行对接，对接过程中所述对接机构自动打开所述储存罐的开口，调节所述控制机构调节所需取样量；
14.s2.(取样)：操作所述取样机构联动先将所述除杂机构打开，通过所述氮气罐排入大量氮气进入到所述安装管和所述储存罐内，并将内部原有的杂质空气推向外界，之后继续操作所述取样机构即可逐渐关闭所述除杂机构并使得所述安装管内的硫酸与所述储存罐相连通进行硫酸取样；
15.s3.(完成)：取样过程中会逐渐触发所述控制机构，当到达设定量后自动关闭所述安装管内的连通状态并再次打开所述氮气罐，再次对管道内壁附着的硫酸进行冲刷推向所
述储存罐内进行收集，操作所述取样机构关闭所述氮气罐和所述安装管，取下所述储存罐即可通过对接机构自动实现对所述储存罐开口的封闭。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明解决了现有硫酸取样装置及取样方法使用时难以对输送管道内的硫酸进行取样并在取样时进行充分除杂和对样品进行保护的问题，通过设置取样机构、除杂机构、对接机构和控制机构，便于对输送管道内的硫酸进行取样的同时联动除杂机构在取样前后均对内部的空气杂质进行清除，避免影响所取样硫酸的检测结果，使得检测更加精确，同时通过对接机构实现了储存罐对接后自动打开通路方便内部气体排出以及硫酸的取样，在取下储存罐时自动闭合完成对硫酸样品的防护，通过控制机构自动控制硫酸取样的量，并在到达设定量后自动关闭停止取样，联动除杂机构将管道内的硫酸推向储存罐内收集，防止由于人员手动操作不当而导致的硫酸取样量过大，对后期储存罐内硫酸检测时出现泼洒造成人员危害的现象，该装置适用范围广，操作简单快捷，减小了取样时对人员的危害，提升了对硫酸样品的密闭性，取样同时清除了内部气体杂质，使得硫酸样品检测结果更加精确，方便使用。
附图说明
18.图1为本发明整体结构示意图；
19.图2为本发明拆卸状态结构示意图；
20.图3为本发明控制机构结构示意图；
21.图4为图3中a区域放大图；
22.图5为图3中b区域放大图；
23.图6为本发明整体结构剖视图；
24.图7为图6中c区域放大图；
25.图8为图6中d区域放大图；
26.图9为本发明取样机构结构示意图；
27.图10为图9中e区域放大图；
28.图11为本发明对接机构结构爆炸图；
29.图12为本发明对接机构结构剖视图。
30.图中：1-对接管；2-储存罐；3-输出管；4-安装管；5-取样机构；6-滑动柱；7-除杂机构；8-第一除杂管；9-氮气罐；10-对接机构；11-控制机构；12-装置管；13-转动杆；14-取样管；15-弯管；16-固定筒；17-滑动块；18-螺纹杆；19-第二除杂管；20-第三除杂管；21-直管；22-升降管；23-排气管；24-单向阀；25-对接管；26-导气槽；27-升降盘；28-第一拉簧；29-对接件；30-安装架；31-插接管；32-第一管道；33-第二管道；34-第一锥齿轮；35-固定架；36-第一齿轮；37-第二锥齿轮；38-第一连通管；39-第二连通管；40-齿条；41-控制件；42-第二拉簧；43-螺纹槽；44-螺纹管；45-转动环。
具体实施方式
31.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。
32.实施例1
33.请参阅图1-图8，图示中的一种硫酸取样装置，包括取样机构5、除杂机构7、对接机构10、控制机构11、用于与硫酸输送管道对接的对接管1和用于收集硫酸样品的储存罐2，储存罐2可采用透明玻璃材质制成，便于观察内部样品收集情况，对接管1可设有多种型号便于与不同的硫酸输送管道进行对接安装，储存罐2可设有多种容量型号的便于针对所需的取样量进行更换，对接管1的侧面固定连接有输出管3，输出管3上螺纹连接有安装管4，取样机构5包括与安装管4内壁滑动连接的滑动柱6，取样机构5用于控制滑动柱6的位置，从而改变安装管4与储存罐2的连通状态，除杂机构7包括固定安装于安装管4上的第一除杂管8，第一除杂管8的一端固定连接有氮气罐9，第一除杂管8的两端分别与氮气罐9和安装管4相连通，除杂机构7用于在取样机构5运行初期联动将氮气罐9内的惰性气体通入安装管4和储存罐2内排出内部的杂质气体，对接机构10安装于储存罐2上，用于在对接时打开储存罐2的开口，在取下储存罐2时自动闭合使得内部硫酸样品处于密闭状态，控制机构11包括固定安装于安装管4上的装置管12，装置管12内转动连接有转动杆13，控制机构11用于在储存罐2内收集硫酸样品时联动控制转动杆13的转动方向，改变安装管4内的硫酸流速，并在收集完成后自动闭合安装管4的同时再次打开氮气罐9，将管道内壁的硫酸吹向储存罐2内，同时能够调节控制所需取样的硫酸量。
34.请参阅图1-图12，图示中一种硫酸取样装置的取样方法，包括以下步骤：
35.s1.(安装)：通过将合适大小的对接管1安装到硫酸输送管道的中段位置，将合适容量的储存罐2与对接机构10进行对接，对接过程中对接机构10自动打开储存罐2的开口，调节控制机构11调节所需取样量；
36.s2.(取样)：操作取样机构5联动先将除杂机构7打开，通过氮气罐9排入大量氮气进入到安装管4和储存罐2内，并将内部原有的杂质空气推向外界，之后继续操作取样机构5即可逐渐关闭除杂机构7并使得安装管4内的硫酸与储存罐2相连通进行硫酸取样；
37.s3.(完成)：取样过程中会逐渐触发控制机构11，当到达设定量后自动关闭安装管4内的连通状态并再次打开氮气罐9，再次对管道内壁附着的硫酸进行冲刷推向储存罐2内进行收集，操作取样机构5关闭氮气罐9和安装管4，取下储存罐2即可通过对接机构10自动实现对储存罐2开口的封闭。
38.本实施方案中，通过将合适大小的对接管1安装到硫酸输送管道的中段位置，将合适容量的储存罐2与对接机构10进行对接，对接过程中对接机构10自动打开储存罐2的开口，调节控制机构11调节所需取样量，操作取样机构5联动先将除杂机构7打开，通过氮气罐9排入大量氮气进入到安装管4和储存罐2内，并将内部原有的杂质空气推向外界，之后继续操作取样机构5即可逐渐关闭除杂机构7并使得安装管4内的硫酸与储存罐2相连通进行硫酸取样，取样过程中会逐渐触发控制机构11，当到达设定量后自动关闭安装管4内的连通状态并再次打开氮气罐9，再次对管道内壁附着的硫酸进行冲刷推向储存罐2内进行收集，操作取样机构5关闭氮气罐9和安装管4，取下储存罐2即可通过对接机构10自动实现对储存罐2开口的封闭，防止由于人员手动操作不当而导致的硫酸取样量过大，对后期储存罐2内硫酸检测时出现泼洒造成人员危害的现象，该装置适用范围广，操作简单快捷，减小了取样时
对人员的危害，提升了对硫酸样品的密闭性，取样同时清除了内部气体杂质，使得硫酸样品检测结果更加精确，方便使用。
39.实施例2
40.请参阅图1-图10说明实施例2，本实施例对实施例1作进一步说明，图示中的取样机构5包括固定安装于安装管4上的取样管14，取样管14的顶端与安装管4相连通，滑动柱6内开设有用于连通安装管4与取样管14的弯管15，安装管4的一端固定连接有固定筒16，固定筒16内沿水平方向滑动连接有与滑动柱6一端固定连接的滑动块17，滑动块17远离滑动柱6的一端转动连接有与固定筒16内壁螺纹连接的螺纹杆18。
41.请参阅图1-图10，图示中的除杂机构7包括固定安装于第一除杂管8一端且与第一除杂管8相连通的第二除杂管19，第二除杂管19的一端与装置管12连通连接，装置管12上连通连接有与安装管4相连通的第三除杂管20，滑动柱6上开设有用于连通第一除杂管8与取样管14的直管21，取样管14的外壁沿竖直方向滑动连接有升降管22，升降管22的外壁固定连接有排气管23，排气管23的一端固定连接有单向阀24，储存罐2通过对接机构10与排气管23相连接。
42.本实施方案中，通过转动螺纹杆18使得滑动柱6在安装管4内水平滑动，当直管21将第一除杂管8与取样管14相连通时即可将氮气罐9内的惰性气体(如氮气)排入取样管14内对管道和储存罐2内的空气杂质进行冲刷，并通过排气管23排出，单向阀24用于防止外部气体进入排气管23内，由于硫酸极易吸附空气中的水分导致浓度降低，同时空气中的一些杂质气体和灰尘都有可能影响取样硫酸的检测结果，因此提前除杂是非常有必要的，随着继续转动螺纹杆18即可逐渐解除直管21的连通状态并使得弯管15的底端与取样管14相连通，即可将安装管4内的硫酸通过弯管15排入取样管14内并向下排入到储存罐2内进行收集，在收集完成后控制机构11会联动转动杆13转动连通第二除杂管19和第三除杂管20并关闭安装管4内的硫酸通道，进行再次通入惰性气体，即可对管道内残留的硫酸进行推动冲刷，减少内壁硫酸的附着。
43.实施例3
44.请参阅图1-图12说明实施例3，本实施例对实施例1作进一步说明，图示中的对接机构10包括与储存罐2上端螺纹连接的对接管1，对接管1的上端与排气管23的底端螺纹连接，对接管1内开设有导气槽26，导气槽26内沿竖直方向滑动连接有升降盘27，升降盘27的顶端固定连接有与对接管1固定连接的第一拉簧28，对接管1内设有用于与升降管22底端对接并在解除对接时对储存罐2进行密封的对接件29。
45.请参阅图6-图12，图示中的对接件29包括固定安装于对接管1内的安装架30，安装架30上固定连接有与升降管22底端内壁相插接的插接管31，插接管31贯穿升降盘27，且与升降盘27沿竖直方向滑动连接，插接管31内开设有与升降管22底端相连通的第一管道32，升降盘27上开设有用于连通第一管道32与储存罐2的第二管道33。
46.请参阅图1-图8，图示中的控制机构11包括同轴固定安装于转动杆13底端的第一锥齿轮34，装置管12上固定连接有固定架35，固定架35上转动连接有第一齿轮36，第一齿轮36同轴固定连接有与第一锥齿轮34相啮合的第二锥齿轮37，转动杆13上开设有用于连通安装管4两端的第一连通管38，转动杆13上开设有用于连通第二除杂管19和第三除杂管20的第二连通管39，升降管22上固定连接有与第一齿轮36相啮合的齿条40，升降管22上设有用
于调节升降管22位置控制所需取样量的控制件41。
47.请参阅图3-图8，图示中的控制件41包括固定安装于升降管22顶端的第二拉簧42，取样管14的外壁开设有螺纹槽43，螺纹槽43上螺纹连接有螺纹管44，螺纹管44的底端转动连接有与第二拉簧42顶端固定连接的转动环45。
48.本实施方案中，通过对接管1在中段将排气管23与储存罐2进行对接，对接的同时插接管31插入升降管22内部，升降管22的底部推动升降盘27下移，解除对导气槽26的阻挡，第一拉簧28拉伸，当对接管1的上端完全与排气管23螺纹拧紧之后，第一管道32恰好与第二管道33相连通，此时除杂阶段从升降管22向下吹动的氮气会通过第一管道32和第二管道33排向储存罐2内并将内部空气向侧面吹动并推向上侧的导气槽26后通过排气管23向外通过单向阀24排出，取样阶段会将从第二管道33内排出的硫酸收集到储存罐2内，并随着储存罐2内收集的硫酸重量逐渐增大带动升降管22下移，齿条40逐渐带动第一齿轮36联动第二锥齿轮37和第一锥齿轮34转动，即可使得转动杆13逐渐转动，逐渐将第一连通管38转向侧面的同时将第二连通管39转正，连通第二除杂管19与第三除杂管20，从而隔断硫酸通道并打开氮气通道对管道内壁粘附的硫酸进行推动辅助清洁，取样完成后反向转动螺纹杆18将滑动柱6复位即可关闭取样管14与安装管4之间的连通状态，并拧下对接管1，升降盘27上移自动堵住导气槽26的同时第一管道32与第二管道33解除对接，完成对储存罐2顶端的密封，即可将储存罐2拿去进行后续检测，检测过程中将储存罐2与对接管1之间拧开即可倒出硫酸，便于储存和运输以及后期的检测使用。
49.值得注意的是：在第一连通管38恰好快要闭合的同时第二连通管39打开，氮气大量推入安装管4内通过弯管15进入到取样管14和储存罐2内，此时推力会使得升降管22继续下移从而完全闭合第一连通管38，起到了辅助完全关闭硫酸流道的目的，同时通过转动螺纹管44调节第二拉簧42顶端的高度，从而改变升降管22顶端与齿条40的高度，即可控制第一连通管38的初始开启状态，以及关闭时所需要的硫酸重量，当所需要取样的硫酸量越少时：升降管22与齿条40高度越低，则第一连接管的开口越小，硫酸初始流速越慢(防止取样过快超过取样容量)，齿条40下移较短距离时即可带动转动杆13转动将第一连通管38关闭完成取样，反之当需要的硫酸量越大时，则调高螺纹管44的高度，带动升降管22和齿条40上移即可。
50.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。