CN105241689A - 快速取样的锅炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速取样的锅炉，其设置有进料口、出料口以及加热单元，锅炉的侧壁设置取样器，取样孔与锅炉内部连通，取样孔可在锅炉外部和内部之间滑动或转动。取样器还设置有与基座可拆卸密闭式配合的盖，盖同轴设置有接纳取样杆的容纳腔，当取样杆位于***位置时，盖与基座的联接处位于第一凹槽和限位件之间；基座的首部设置第一沉孔，其直径大于第一通孔的直径进而形成台阶面；取样杆的首部可拆卸地设置限位件，当限位件与基座的台阶面配合时，取样孔位于基座外部。将基体拆分为基座和盖，减小了基座的轴向加工长度，从而降低了加工难度；将限位件设置在取样杆的首端，基座的轴向尺寸以及取样杆的轴向尺寸都减小了，节约了材料。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉领域，具体涉及一种快速取样的锅炉。
背景技术
锅炉内的气压通常与外界大气的气压不一致，当需要对锅炉内的液体进行检测分析时，首先要对其进行取样，所以锅炉上会设置一些取样口。通常的的做法有两种。1.在锅炉的顶部安装通气阀，在锅炉的底部设置取样阀门。需要取样时，先开启通气阀门，使锅炉内的气压与外界的气压相等后，开启取样阀门，即可完成取样。2.在锅炉上安装一个带有3个阀门的管道，管道内的液体与锅炉内的液体是循环流动的，先关闭其中的两个阀门，使这两个阀门间的液体与锅炉隔离，再开启这两个阀门间的第三个阀门，即可完成取样。方法1采样前需要先平衡气压，方法2虽然不必平衡气压，但需要操作3个阀门才能完成取样。以上两个取样方法可能有些麻烦，用户体验有待改善。当需要对锅炉内的液体进行检测分析时，如何方便快捷地对锅炉内的液体进行取样。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，并提供一种快速取样的锅炉。其不但可快速地、便捷地对锅炉内的液体进行取样，还方便加工制造。
为此，本发明提供一种快速取样的锅炉，其具有密闭的结构，其内底部设置有进料口、出料口以及加热单元，锅炉的侧壁靠近底部处设置有取样器，取样器的取样孔与锅炉内部连通，取样器的取样孔可在锅炉外部和内部之间滑动或者转动，
带有取样孔的取样杆与基体密闭式滑动或者转动配合，基体设置有基座和密封圈，基座同轴设置贯穿基座的第一通孔，靠近第一通孔首端处设置有接纳第一密封圈的第一凹槽，靠近第一通孔尾端处设置有接纳第二密封圈和第三密封圈的第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽与第三凹槽之间的轴向距离大于取样孔沿取样杆的轴向的宽度，基座上沿第一通孔径向设置有贯穿基座的第二通孔，第二通孔位于第一凹槽和第二凹槽之间。取样杆沿其径向设置有取样孔，取样杆的首端朝取样孔方向同轴设置第一盲孔，取样杆的尾端朝取样孔方向同轴设置第二盲孔，第一盲孔和第二盲孔通过第二通孔连通，取样孔与第一盲孔、第二盲孔以及第二通孔隔离。
所述基体还设置有盖，盖和基座可拆卸密闭式配合，盖同轴设置接纳取样杆的容纳腔，当取样杆位于***位置时，盖与基座的联接处位于第一凹槽和限位件之间，取样孔位于基座的第二通孔内。所述基座的首部同轴设置有第一沉孔，第一沉孔的直径大于第一通孔的直径，第一沉孔和第一通孔形成台阶面。所述取样杆的首部可拆卸地设置限位件，当限位件与基座的台阶面配合时，取样孔位于基座外部，取样杆处于拉出位置。
有利地，所述第二通孔的直径大于第一通孔的直径，有利于取样孔上下的液体流动更新。
有利地，所述基体可设置2个垂直相交的第二通孔，第二通孔的直径大于0.707倍的第一通孔的直径，可在取样杆的周围形成流动空间，有利于取样孔上下左右四周的液体流动更新。
具体地，所述盖的尾部设置有与基座的第一沉孔的内壁上设置的内螺纹配合的外螺纹，外螺纹的根部设置有与基座的头部配合的肩部，基座的头部与盖的肩部通过第四密封圈密封，基座的台阶面与盖的外螺纹的尾部通过第五密封圈密封。
具体地，所述限位件包括压缩弹簧和限位销，压缩弹簧和限位销同轴设置，压缩弹簧使限位销的轴肩与取样杆的第一盲孔的内柱面配合，限位销的限位面与基座的台阶面配合。所述限位件包括1个压缩弹簧和2个限位销。
等效地，所述限位件包括拉伸弹簧和限位销，拉伸弹簧和限位销同轴设置，拉伸弹簧使限位销的轴肩与取样杆的外柱面配合，限位销的限位面与基座的台阶面配合。所述限位件包括1个拉伸弹簧和2个限位销。
具体地，所述取样杆的尾部设置有手柄，手柄通过弹性圆柱销实现与直杆的可拆卸安装，第二盲孔通过弹性圆柱销的中空结构实现与外界大气连通。
有利地，所述基座和盖的外表面均为圆柱面。
有益效果
1.一拉一转一推即可完成取样，方便快捷，动作少，时间短，效率高，用户体验好。
2.通过改变盲孔的孔径，可使取样杆具有较薄的壁厚，因此当锅炉内部是低压或者真空时，取样杆会在压差作用下径向略微胀大，此径向略微胀大补偿了密封圈因磨损造成的尺寸损失，提高了密封效果。取样杆也可具有较厚的壁厚来适应锅炉内部的高压环境。
3.盲孔的设置使取样杆的重量减轻，减轻了密封圈承受的重量，可提高密封圈的使用寿命。
4.采用两个小线径的密封圈，减小了密封圈与取样杆的配合面积，即可减小取样时候的拉力或者推力，改善了用户体验。由于两密封圈间的距离大于取样孔的宽度，所以取样孔在一个时间点上只能连通一个密封圈两侧的空间，即第二通孔与外界大气仍然是隔离的。
5.将基体拆分为基座和盖，减小了基座的轴向加工长度，从而降低了加工难度，提高了加工效率。
将联接处设置在第一凹槽和限位件之间，这样的设置方便装配限位件，当盖还未装配时，取样杆的首部是外露的，方便装配限位件。
将限位件设置在取样杆的首端，在满足取样杆拉出长度的条件下，基座的轴向尺寸以及取样杆的轴向尺寸都减小了，节约了材料。
将限位件设置成2个限位销和1个弹簧，这样的设置实现了装配的友好性，可先将取样杆首端的两个安装孔转到水平位置，即可方便地将2个限位销安装从取样杆的内柱面装入对应位置，再将压缩弹簧的一端套入限位销，再将弹簧压缩一定量后再套入另一个限位销，装配好后，弹簧处于压缩状态，借助弹簧力将2个限位销固定在预定位置实现限位功能。同理，也可先将取样杆首端的两个安装孔转到水平位置，即可方便地将2个限位销从取样杆的外柱面装入对应位置，再将拉伸弹簧的一端钩住限位销，再将拉伸弹簧拉长一定量后在钩住另一个限位销，装配好后，弹簧处于拉伸状态，借助弹力将2个限位销固定在预定位置实现限位功能。
6.将基座和盖的外表面设置为圆柱面，方便加工制造，这样的外形可在车床上方便地加工。
附图说明
在下面参照附图对作为非限制性实施例给出的实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好的理解，附图如下：
图1是本发明公开的取样器运用于锅炉的立体图；
图2是取样器的立体图；
图3是取样器的另一视角的立体图，其中取样杆被拉出后旋转；；
图4是取样器的分解立体图；
图5是取样器的局部剖切立体图；
图6是图5中的取样杆拉出后的剖切立体图；
图7是取样器的立体图，其中取样杆被拉出；
图8是沿基座的轴线和取样孔的轴线所在的平面为剖切面的剖视图，其中取样杆位于拉出位置取样孔朝下；
图9是取样器的局部剖视立体图；
图10是实施例一的限位销的立体图；
图11是图8中A处的局部放大图；
图12是实施例三中的取样器的局部剖视立体图；
图13是取样杆的手柄连接处的局部剖切立体图；
图14是实施例二的限位销的立体图；
图15是取样杆首端的剖视图，其中限位件为实施例二的方案；
图16是取样杆的局部剖视立体图，其中限位件为实施例二的方案；
图17是本发明公开的取样器与另一方案的取样器的对比图，取样杆位于***位置；
图18是本发明公开的取样器与另一方案的取样器的对比图，取样杆位于拉出位置；
附图标记说明
1.基体；101.盖；102.基座；103第一通孔；104.第二通孔；
105.第一密封圈；106.第二密封圈；107.第三密封圈；
108.第四密封圈；109.第五密封圈；110.第一沉孔；
111.台阶面；112.流动区；113.容纳腔；114.肩部；
2.取样杆；201.直杆；202.取样孔；203.弹性圆柱销；
204.手柄；205.第一盲孔；206.第二盲孔；207.第三通孔；
3.限位件；301.限位销；302.弹簧；303.轴肩端面；304.轴肩柱面。
具体实施方式
实施例一
为了便于区分零件的首和尾，将靠近手柄204的部分称之为尾，远离手柄204的部分称之为首。
如图1所示，锅炉的侧壁靠近底部处安装有取样器，取样杆2处于***位置，当需要对锅炉内的液体进行取样时，只需将取样杆2拉出，待取样杆2上的取样孔202完全外露，即取样杆2处于拉出位置（见图7），转动取样杆2（见图3和8），即可将取样孔202中的液体倒入器皿中，再将取样杆2转动并推回***位置。取样过程仅需三个动作，一拉一转一推，方便快捷，动作少，时间短，采样效率高。
如图2和3所示，取样器主要包括带有取样孔202的取样杆2和基体1，取样杆2与与基体1密闭式滑动或者转动配合。
如图4所示，取样器主要包括三个部件，分别是基体1，取样杆2以及限位件3，基体1又包括基座102、盖101和密封圈；取样杆2包括直杆201和手柄204；限位件3包括限位销301和弹簧302。
基座102的主体为柱状结构，其尾部设置有带有6个安装孔的底座，第一通孔103同轴贯穿基座102，沿第一通孔103的径向设置有贯穿基座102的第二通孔104，第二通孔104的数量是2个，且二者相互垂直。
盖101的主体为柱状结构，其头部设置有螺纹，螺纹的外径小于盖101的主体外径，由此在螺纹的根部形成一肩部114。
取样杆2的首部设置有限位件3，限位件3包括2个限位销301和1个压缩弹簧302，取样杆2的中部设置有取样孔202，取样杆2的尾部设置有手柄204，手柄204通过弹性圆柱销203与直杆201可拆卸联接。
如图5和6所示，靠近第一通孔103首端处设置有接纳第一密封圈105的第一凹槽，靠近第一通孔103尾端处设置有接纳第二密封圈106和第三密封圈107的第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽与第三凹槽之间的轴向距离大于取样孔202沿取样杆2的轴向的宽度。基座102上沿第一通孔103径向设置有贯穿基座102的第二通孔104，第二通孔104位于第一凹槽和第二凹槽之间。基座102的首部同轴设置有第一沉孔110，第一沉孔110的直径大于第一通孔103的直径，第一沉孔110和第一通孔103形成台阶面111，第一沉孔110的内壁上设置有螺纹。基座102的外形、第一通孔103、第一沉孔110、内螺纹以及三个凹槽可在车床上方便地车削完成。基座102上的第二通孔104以及6个安装孔可在钻床上方便地钻削完成。
直杆201沿其径向设置有取样孔202，直杆201的首端朝取样孔202方向同轴设置第一盲孔205，直杆201的尾端朝取样孔202方向同轴设置第二盲孔206，第一盲孔205和第二盲孔206通过第三通孔207连通，取样孔202与第一盲孔205、第二盲孔206以及第三通孔207隔离。直杆201上的第一盲孔205、第二盲孔206以及安装手柄204用的配合面可方便地在车床上车削完成，直杆201上的取样孔202以及安装限位件3的安装孔可在铣床上方便地加工完成。连通第一盲孔205和第二盲孔206的第三通孔207可在电火花穿孔机上方便地加工完成。
取样杆2的首部可拆卸地设置限位件3，当限位件3与基座102的台阶面111配合时，取样孔202位于基座102外部，取样杆2处于拉出位置。
盖101的尾部设置有与基座102的第一沉孔110的内壁上设置的内螺纹配合的外螺纹，外螺纹的根部设置有与基座102的头部配合的肩部114，基座102的头部与盖101的肩部114通过第四密封圈108密封，基座102的台阶面111与盖101的外螺纹的尾部通过第五密封圈109密封，通过螺纹和密封圈实现了盖101和基座102可拆卸密闭式配合。盖101同轴设置接纳取样杆2的容纳腔113，容纳腔113的最小内径大于限位件3的最大外形尺寸，当取样杆2位于***位置时，盖101与基座102的联接处位于第一凹槽和限位件3之间，此时，取样杆2上的取样孔202位于基座102的第二通孔104内。
取样器安装于密闭的锅炉后，第二通孔104内充满了液体，取样孔202内也充满了液体。通过第一密封圈105、第四密封圈108和第五密封圈109，由基座102的第一沉孔110和盖101的容纳腔113组成的空间就与锅炉内的环境隔离了，由于取样杆2上的第一盲孔205与容纳腔113是连通的，而第一盲孔205通过第三通孔207与第二盲孔206连通，又因为第二盲孔206通过弹性圆柱销203的中空结构实现了与外界大气的连通，所以盖101的容纳腔113也与外界大气连通了。因此，取样杆2首尾两端的气压是一样的，所以取样杆2的拉出与推回的作用力大小与锅炉内的气压大小无关。
如图9所示，基座102上设置有2个垂直相交的第二通孔104，第二通孔104的直径大于0.707倍的第一通孔103的直径，这样的设置使得两个第二通孔104的相贯线位于第一通孔103的外面，当取样杆2装配后，可在取样杆2的周围形成一定的空间，这样的空间作为流动区111，有利于第二通孔104内液体的流动，从而更新取样孔202周围的液体。
如图10和11所示，限位件3设置有2个限位销301和1个压缩弹簧302，压缩弹簧302和限位销301同轴设置，2个限位销301相对放置，压缩弹簧302使限位销301的轴肩端面303与取样杆2的第一盲孔205的内柱面配合，限位销301的限位面与基座102的台阶面111配合。这样的设置实现了装配的友好性，先将取样杆2首端的两个安装孔转到水平位置，即可方便地将2个限位销301安装从取样杆2的内柱面装入对应位置，再将压缩弹簧302的一端套入限位销301，再将弹簧302压缩一定量后再套入另一个限位销301，装配好后，弹簧302处于压缩状态，借助弹簧力将2个限位销301固定在预定位置实现限位功能。
如图7和13所示，取样杆2的尾部设置有手柄204，手柄204通过2个弹性圆柱销203实现与直杆201的可拆卸安装，第二盲孔206通过弹性圆柱销203的中空结构实现与外界大气连通。
将第一盲孔205和第二盲孔206的的孔径加大，可使取样杆2具有较薄的壁厚。当锅炉内部是低压或者真空时，由于取样杆2内部的气压大于取样杆2外部的气压，取样杆2会在压差作用下径向略微胀大，此径向略微胀大补偿了密封圈因磨损造成的尺寸损失，提高了密封效果。特别是当取样杆2经过第一密封圈105和第二密封圈106之间的区域时，取样杆2会出现这样的略微径向胀大。
也可将取样杆2的第一盲孔205和第二盲孔206的孔径减小，使取样杆2具有较厚的壁厚来适应锅炉内部的高压环境。
盲孔的设置使取样杆2的重量减轻，减轻了密封圈承受的重量，可提高密封圈的使用寿命。
采用两个小线径的密封圈，减小了密封圈与取样杆2的配合面积，即可减小取样时候的拉力或者推力，改善了用户体验。由于两密封圈间的距离大于取样孔202的宽度，所以取样孔202在一个时间点上只能连通一个密封圈两侧的空间，即第二通孔104与外界大气仍然是隔离的。分析如下，
a.当取样孔202未完全通过第二密封圈106时，第二通孔104通过取样孔202与过渡区连通，而过渡区通过第三密封圈107与外界大气隔离，所以此时，第二通孔104与外界大气是通过第三密封圈107实现隔离的。
b.当取样孔202完全通过第二密封圈106时，由于过渡区的宽度大于取样孔202的宽度，所以此时，第二通孔104与外界大气是通过第二、第三密封圈107实现双重隔离的。
c.当取样孔202未完全通过第三密封圈107时，外界大气通过取样孔202与过渡区连通，而过渡区通过第二密封圈106与第二通孔104隔离，所以此时，第二通孔104与外界大气是通过第二密封圈106实现隔离的。
密封圈磨损后，可方便地更换密封圈。由于基座102和盖101采用螺纹联接，因此可方便地将盖101从基座102上拆卸下来，盖101拆卸后，将取样杆2移动到***位置使取样杆2上的限位件3暴露在基座102的外面，将弹簧302压缩一定量后使弹簧302先撤出一个限位件3，即可将弹簧302撤离，最后将两个限位销301从取样杆2上拆卸下来。取样杆2由于没有了限位件3的限位作用，取样杆2可以从基座102上完全抽出，取样杆2撤离后即可对基座102内的密封圈进行更换。
如图17所示，上图是另一种取样器的设计方案，下图是本发明公开的设计方案，从图中可明显地看出，本发明公开的取样器轴向尺寸小，比另一种设计方案短了约1/5。
如图18所示，在拉出位置一样的情况下，本发明公开的取样杆2的轴向长度也比另一种取样器的设计方案短了约1/5。在取样杆2的拉出位置以及取样孔202的容积一样的情况下，本发明公开的设计不仅省材料，还有利于加工制造，降低生产成本。本发明公开的设计方案之所以轴向尺寸小，原因如下：
在拉出位置一样的情况下，取样器的轴向尺寸取决于第一密封圈105的位置，第一密封圈105越靠近取样孔202，取样器的轴向尺寸越小。在另一种设计方案中，将限位件3设置在第一密封圈105和第一密封圈105之间，因此第二通孔104还兼有限位槽的作用，所以第二通孔104的宽度约等于取样杆2的拉出长度，这样就造成第一密封圈105和第二密封圈106之间的距离要算上取样杆2的拉出距离。
而本发明公开的设计方案，将限位件3设置在取样杆2的首端，因此，第二通孔104就不具有限位槽的作用，所以第二通孔104的宽度与取样杆2的拉出长度无关，这样就造成第一密封圈105和第二密封圈106之间的距离大大地缩小。而将限位件3设置在取样杆2的首端造成的加工和装配问题，可通过将基体1拆分为基座102和盖101来巧妙地解决，实现加工的便利性和装配的友好性。
实施例二
如图14-16所示，限位件3设置有2个限位销301和1个拉伸弹簧302，拉伸弹簧302和限位销301同轴设置，2个限位销301相对放置，拉伸弹簧302使限位销301的轴肩端面303与取样杆2的外柱面配合，限位销301的轴肩柱面304与基座102的台阶面111配合。这样的设置实现了装配的友好性，先将取样杆2首端的两个安装孔转到水平位置，即可方便地将2个限位销301从取样杆2的外柱面装入对应位置，再将拉伸弹簧302的一端钩住限位销301，再将拉伸弹簧302拉长一定量后在钩住另一个限位销301，装配好后，弹簧302处于拉伸状态，借助弹力将2个限位销301固定在预定位置实现限位功能。
实施例三
如图12所示，将实施例一中的基座102的第二通孔104的数量设置为1，第二通孔104的直径大于第一通孔103的直径，这样的设置可在取样杆2的左右两侧形成一定的空间，这样的空间作为流动区111，有利于第二通孔104内液体的流动，从而更新取样孔202周围的液体。
Claims (10)
1.一种快速取样的锅炉，其具有密闭的结构，其内底部设置有进料口、出料口以及加热单元，锅炉的侧壁靠近底部处设置有取样器，取样器的取样孔与锅炉内部连通，取样器的取样孔可在锅炉外部和内部之间滑动或者转动，带有取样孔(202)的取样杆(2)与基体(1)密闭式滑动或者转动配合，基体(1)设置有基座(102)和密封圈，基座(102)同轴设置贯穿基座(102)的第一通孔(103)，靠近第一通孔(103)首端处设置有接纳第一密封圈(105)的第一凹槽，靠近第一通孔(103)尾端处设置有接纳第二密封圈(106)和第三密封圈(107)的第二凹槽和第三凹槽，第二凹槽与第三凹槽之间的轴向距离大于取样孔(202)沿取样杆(2)的轴向的宽度，基座(102)上沿第一通孔(103)径向设置有贯穿基座(102)的第二通孔(104)，第二通孔(104)位于第一凹槽和第二凹槽之间；取样杆(2)沿其径向设置有取样孔(202)，取样杆(2)的首端朝取样孔(202)方向同轴设置第一盲孔(205)，取样杆(2)的尾端朝取样孔(202)方向同轴设置第二盲孔(206)，第一盲孔(205)和第二盲孔(206)通过第三通孔(207)连通，取样孔(202)与第一盲孔(205)、第二盲孔(206)以及第三通孔(207)隔离；其特征在于，
所述基体(1)还设置有盖(101)，盖(101)和基座(102)可拆卸密闭式配合，盖(101)同轴设置接纳取样杆(2)的容纳腔(113)，当取样杆(2)位于***位置时，盖(101)与基座(102)的联接处位于第一凹槽和限位件(3)之间，取样孔(202)位于基座(102)的第二通孔(104)内；
所述基座(102)的首部同轴设置有第一沉孔(110)，第一沉孔(110)的直径大于第一通孔(103)的直径，第一沉孔(110)和第一通孔(103)形成台阶面(111)；
所述取样杆(2)的首部可拆卸地设置限位件(3)，当限位件(3)与基座(102)的台阶面(111)配合时，取样孔(202)位于基座(102)外部，取样杆(2)处于拉出位置。
2.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述第二通孔(104)的直径大于第一通孔(103)的直径。
3.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述基体(1)设置有2个垂直相交的第二通孔(104)，第二通孔(104)的直径大于0.707倍的第一通孔(103)的直径。
4.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述盖(101)的尾部设置有与基座(102)的第一沉孔(110)的内壁上设置的内螺纹配合的外螺纹，外螺纹的根部设置有与基座(102)的头部配合的肩部(114)，基座(102)的头部与盖(101)的肩部(114)通过第四密封圈(108)密封，基座(102)的台阶面(111)与盖(101)的外螺纹的尾部通过第五密封圈(109)密封。
5.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述限位件(3)包括压缩弹簧(302)和限位销(301)，压缩弹簧(302)和限位销(301)同轴设置，压缩弹簧(302)使限位销(301)的轴肩端面(303)与取样杆(2)的第一盲孔(205)的内柱面配合，限位销(301)的限位面与基座(102)的台阶面(111)配合。
6.根据权利要求5所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述限位件(3)包括1个压缩弹簧(302)和2个限位销(301)。
7.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述限位件(3)包括拉伸弹簧(302)和限位销(301)，拉伸弹簧(302)和限位销(301)同轴设置，拉伸弹簧(302)使限位销(301)的轴肩端面(303)与取样杆(2)的外柱面配合，限位销(301)的轴肩柱面(304)与基座(102)的台阶面(111)配合。
8.根据权利要求7所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述限位件(3)包括1个拉伸弹簧(302)和2个限位销(301)。
9.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述取样杆(2)的尾部设置有手柄(204)，手柄(204)通过弹性圆柱销(203)实现与直杆(201)的可拆卸安装，第二盲孔(206)通过弹性圆柱销(203)的中空结构实现与外界大气连通。
10.根据权利要求1所述的一种快速取样的锅炉，其特征在于，所述基座(102)和盖(101)的外表面均为圆柱面。
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