CN115077995B - 一种磁驱动式在线混样取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种磁驱动式在线混样取样器，由取样组件、外齿轮、外磁钢、硬质合金外圈、硬质合金内圈、内磁钢、叶轮、轴、轴承、轴套、止推环、外壳组成，齿轮在外界作用力下带动外磁钢转动，在磁力的作用下，内磁钢跟随外磁钢动作，与此同时，与内磁钢连接在一起的叶轮也同时被带动工作。在实现介质预混合的同时进行了同一管道截面上多点样液取样，不仅样液更具代表性，还可很便捷地实现不同取样点的样液的相互验证。
Description
技术领域
本发明属于液体物料输送技术领域，用于管道输送液体介质的取样，尤其是石化行业液体物料输送过程。
背景技术
在石化液体物料输送过程中，经常出现多组分物料分层状况，这不利于物料的充分反应或准确计量、检测及分析。液体物料输送过程中多组分物料易出现分层状况，在不同工况下将造成比较大的影响，如贸易交接时，难以评价物料的真实品质；物料反应时，不充分的混合不利于得到高质量产品；生产过程中，有害于设备的组分无法精确测量将危害设备及人身安全。
因此，针对管道输送的介质，特别是长距离运输，取得具有代表性的样品将非常有必要。现有的取样器多是通过取样探头由管道中引出介质再进行取样，增加了设备投入和占用空间，而受限于取样探头的型式，只能取得管道截面中的某一点的介质，取样探头引出介质多是利用泵抽出，取样探头中吸入的介质无法实现与主管线介质流速一致，这些都将破坏介质的代表性。
有些实施案例中，意图通过增加混合器实现介质的均匀混合，以避免考虑取样探头引出介质的均匀性，这又导致设备及成本的增加，受制于静态混合器的长度，为此还需要增加额外的空间，造成浪费。此外，现有取样探头无法实现取样介质代表性验证。
发明内容
本发明是针对上述问题，提供磁驱动式在线混样取样器，该装置可以在流体物料输送过程中进行液体取样。
本发明是通过以下措施来实现：
一种磁驱动式在线混样取样器，所述取样器包括取样器外壳装配体、轴装配体、叶轮装配、取样单元、取样组件装配、取样器内件装配；其中轴装配体与叶轮装配同轴配合后，在轴装配体上的轴两端上分别安装有前轴支架、后轴支架，在其中一个支架的轴端安装有具有两个取样单元的取样组件装配，由此形成取样器内件装配；并且取样器内件装配再与外壳装配体同轴安装，使得叶轮装配上的内磁钢与外壳装配体上的外磁钢处于同一个平面上。
上述的取样器外壳装配体由带法兰壳体、硬质合金内圈、硬质合金外圈、外磁钢、齿轮、取样安装口组成；所述带法兰的壳体与硬质合金内圈过盈配合，带法兰的壳体表面有凸起限制硬质合金内圈转动，同时带法兰的壳体中间部分有凸出对硬质合金内圈限位。
上述的外磁钢固定于硬质合金外圈内圈，硬质合金外圈固定于齿轮内圈，硬质合金外圈与硬质合金内圈间隙配合，硬质合金外圈内圈支承于硬质合金内圈外圈，外磁钢与带法兰壳体间有间隙，外磁钢、硬质合金外圈、外磁钢为一个整体。
上述的一个整体可自由转动，采用外部带齿轮电机驱动动作，可在取样器内部产生旋转磁场。
上述轴装配体由第一轴、第一固定销、轴套二、轴套一组成，第一轴一端铣扁轴；轴套二、轴套一安装于第一轴上，与第一轴过渡配合，第一固定销***轴上销槽内。
上述的叶轮装配中叶轮安装于轴上，叶轮由叶轮轴、叶片、内磁钢组成，叶片与内磁钢连接为一个整体。
叶轮轴内安装轴承一，两者间隙配合，并通过第二固定销固定；轴承一与轴套三两者间隙配合，叶轮与轴承一可共同绕轴转动。
上述的取样单元由固定塞、O型密封圈、取样外管、取样内管组成，固定塞与取样外管固定连接，O型密封圈安装于固定塞O型圈凹槽内，取样外管、取样内管开有相同的腰型对穿孔作为取样窗，两者顶端对齐时取样窗重合，流体自取样窗流过，取样内管随凸轮从动轴上下运动，取样内管由取样单元顶端下移，逐渐覆盖取样窗，从而形成密闭取样仓。
上述取样组件由轴承二、凸轮、轴套一、凸轮从动轴、从动轴固定螺栓、取样从动轴、取样单元、卸荷单元、引液管、取样单元尾端、O型圈、取样固定座组成；卸荷单元内含卸荷体、密封球、球承台、弹簧、弹簧固定座；凸轮在旋转过程中带动凸轮从动轴上下动作，与此同时，取样单元随之动作，介质自取样单元流出至卸荷单元中，由于凸轮动作，取样仓内空间逐渐缩小，压力由取样仓内介质作用于密封球上，进而由球承台驱使弹簧压缩，密封球移位，介质自卸荷单元流入引液管，后经取样单元尾端流入取样固定座，最终至取样口流出。
上述取样器内件装配中叶轮轴前后安装前止推环和联轴器，前止推环上有销槽适配安装于轴上的第三固定销，取样组件中凸轮通过螺栓经联轴器与叶轮轴固定，凸轮内圈安装有轴承三、轴承四，轴承三、轴承四套在轴套二上，取样组件后安装有后止推环，第二轴的扁轴端安装前轴支架，圆轴端安装后轴支架，通过前后轴支架的固定，确保叶轮可在取样器内任意转动。
本发明的有益效果：
本发明中组成件结构决定了其尺寸远小于静态取样器的长度，其设备为单设备无需外置取样小屋等外置设备。在实现介质预混合的同时进行了同一管道截面上多点样液取样，不仅样液更具代表性，还可很便捷地实现不同取样点的样液的相互验证。
附图说明
图1是磁力动态混合器的正视图；
图2是磁力动态混合器的整体三位示意图；
图3是磁力动态混合器总装剖视图；
图4是磁力动态混合器外壳装配体剖视图；
图5是磁力动态混合器转动轴剖视图；
图6是磁力动态混合器中叶轮装配图；
图7是磁力动态混合器内件装配图；
图8是磁力动态混合器内件位置安装图。
其中附图标记对应关系：
110-法兰； 201-壳体； 202-硬质合金内圈； 203-外磁钢； 204-齿轮；205-硬质合金外圈；206-取样安装口；
301-第一轴； 302-第一固定销；
401-第二固定销；402-轴承一；403-轴套三； 405-叶片； 406-内磁钢；
501-固定塞；502-O型密封圈；503-取样外管；504-取样内管；
601-轴承二；602-凸轮；603-轴套一； 604-凸轮从动轴； 605-从动轴固定螺栓；606-取样从动轴； 607-取样单元；608-卸荷体；609-密封球；610-球承台；611-弹簧；612-弹簧固定座；613-引液管； 614-取样单元尾端；617-取样固定座； 618-O型圈； 619-取样口；
701-叶轮轴；702-前轴支架； 703-前止推环；704-第二轴； 705-第三固定销；706-后轴支架； 707-联轴器；708-轴承三； 709-后止推环； 710-轴承四； 711-轴套二；713-取样组件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明, 下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
具体实施例
磁驱动式在线混样取样器，包括取样器外壳装配体、轴装配体、叶轮装配、取样单元607、取样组件713装配、取样器内件装配；其中轴装配体与叶轮装配同轴配合后，在轴装配体上的轴两端上分别安装有前轴支架702、后轴支架706，在其中一个支架的轴端安装有具有两个取样单元607的取样组件713装配，由此形成取样器内件装配；并且取样器内件装配再与外壳装配体同轴安装，使得叶轮装配上的内磁钢406与外壳装配体上的外磁钢203处于同一个平面上。
进一步地，取样器外壳装配体由带法兰110的壳体201、硬质合金内圈202、硬质合金外圈205、外磁钢203、齿轮204、取样安装口206组成，硬质合金内圈202、硬质合金外圈205材质选用碳化钨材质，确保相互间的润滑性。
带法兰110的壳体201与硬质合金内圈202过盈配合，带法兰110的壳体201表面有凸起限制硬质合金内圈202转动，同时带法兰110的壳体201中间部分有凸出对硬质合金内圈202限位。外磁钢203固定于硬质合金外圈205内圈，硬质合金外圈205固定于齿轮204内圈，硬质合金外圈205与硬质合金内圈202间隙配合，硬质合金外圈205内圈支承于硬质合金内圈202外圈，外磁钢203与带法兰110的壳体201间有间隙，外磁钢203、硬质合金外圈205、外磁钢203为一个整体，可自由转动，采用外部带齿轮电机驱动动作，可在取样器内部产生旋转磁场。
取样安装口206用于取样单元607的安装固定。
轴装配体由第一轴301、第一固定销302、轴套二711、轴套一603组成，第一轴301一端铣扁轴，轴套二711选用碳化钨材质，轴套二711、轴套一603安装于第一轴301上，与第一轴301过渡配合，第一固定销302***轴上销槽内。
叶轮安装于轴上，叶轮由叶轮轴701、叶片405、内磁钢406组成，叶片405的叶片数、叶片形状、叶片角度可根据实际工况进行选择，叶片405与内磁钢406连接为一个整体。叶轮轴701内安装轴承一402，两者间隙配合，并通过第二固定销401固定。轴承一402与轴套三403均选用碳化钨材质，两者间隙配合。叶轮与轴承一402可共同绕轴转动。
取样单元607由固定塞501、O型密封圈502、取样外管503、取样内管504组成，固定塞501与取样外管503固定，O型密封圈502安装于固定塞501的O型圈凹槽内，取样外管503、取样内管504开有相同的腰型对穿孔作为取样窗，两者顶端对齐时取样窗重合，流体自取样窗流过，取样外管503固定连接，取样内管504随凸轮从动轴604上下运动，取样内管504由取样单元607顶端下移，逐渐覆盖取样窗，从而形成密闭取样仓，取样仓内介质在取样内管504顶部压力作用下由固定塞501内孔中流出，从而实现流体等流速取样。
取样组件713由轴承二601、凸轮602、轴套一603、凸轮从动轴604、从动轴固定螺栓605、取样从动轴606、取样单元607、卸荷单元、引液管613、取样单元尾端614、O型圈618、取样固定座617组成。卸荷单元内含卸荷体608、密封球609、球承台610、弹簧611、弹簧固定座612。凸轮602在旋转过程中带动凸轮从动轴604上下动作，与此同时，取样单元607随之动作，介质自取样单元607流出至卸荷单元中，由于凸轮602动作，取样仓内空间逐渐缩小，压力由取样仓内介质作用于密封球609上，进而由球承台610驱使弹簧611压缩，密封球609移位，介质自卸荷单元流入引液管613，后经取样单元尾端614流入取样固定座617，最终至取样口619流出。
可通过改变取样单元607尺寸和数量以及取样组件安装方向，从而实现对被取样主管线截面不同部位的取样。各取样单元607的取样样液可由独立容器分别收集，以便分析介质混合情况，也可直接混合后一起收集到密封容器中，以增加取样代表性。
取样器内件装配中叶轮轴701前后安装前止推环703和联轴器707，前止推环703上有销槽适配安装于轴上的第三固定销705，取样组件713中凸轮通过螺栓经联轴器707与叶轮轴701固定，凸轮内圈安装有轴承三708、轴承四710，轴承三708、轴承四710套在轴套二711上，取样组件713后安装有后止推环709，第二轴704的扁轴端安装前轴支架702，圆轴端安装后轴支架706，通过前后轴支架的固定，确保叶轮可在取样器内任意转动。取样组件固定座***壳体的取样安装口上，通过螺栓固定在壳体的取样安装口上，同时固定取样组件。前后轴支架通过固定螺栓固定于取样器外壳法兰110上。
本发明中采用取样单元607的形式，可通过增加取样单元607的数量和改变取样组件713的数量和安装方位，实现取样点的任意选取。最少两个取样单元607可实现不同取样点的样液的相互验证，从而一个取样器即可实现取样并验证样液代表性。本发明中取样器由外部齿轮204带动外磁钢203转动，进而以磁力驱动内磁钢406、叶轮旋转，消除了动密封，从而有效确保了整体设备的密封性。叶轮的旋转在进一步促进管道内介质混合的同时，为取样组件713的凸轮602旋转提供了动力，凸轮602旋转过程中凸轮从动轴604带动了取样单元607内取样内管504和固定塞501相对运动，取样单元607的取样窗正对介质流向，取样内管504和固定塞501相对运动形成了密闭的取样仓，切断了等流速介质的同时并将其封闭于取样仓中。卸荷组件连接于取样单元607中固定塞501的出样口。由于取样内管504和固定塞501进一步的相对运动，取样仓容积缩小，考虑液体介质压缩量小，将形成极大的压强作用于卸荷组件内的密封球上，从而推动密封球609位移，取样样液顺着引液管613自取样固定座617的取样口流出。通过改变取样器的安装方向，并分别在管道上下游安装，可以很方便地按照国家标准实现C1/C2的验证。
齿轮204在外界作用力下带动外磁钢203转动，在磁力的作用下，内磁钢406跟随外磁钢203动作，与此同时，与内磁钢406连接在一起的叶轮也同时被带动工作。通过叶轮的转动，带动流体形成旋流从而实现物料混合，而叶轮的转动也带动了凸轮602的转动，凸轮602旋转过程中凸轮从动轴604带动了取样单元607内取样内管504和固定塞501相对运动，取样单元607的取样窗正对介质流向，取样内管504和固定塞501相对运动形成了密闭的取样仓，切断了等流速介质的同时并将其封闭于取样仓中。卸荷组件连接于取样单元607中固定塞501的出样口。由于取样内管504和固定塞501进一步的相对运动，取样仓容积缩小，考虑液体介质压缩量小，将形成极大的压强作用于卸荷组件内的密封球609上，从而推动密封球609位移，取样样液顺着引液管613自取样固定座617的取样口流出。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种磁驱动式在线混样取样器，其特征在于，所述取样器包括取样器外壳装配体、轴装配体、叶轮装配、取样单元（607）、取样组件（713）装配、取样器内件装配；其中轴装配体与叶轮装配同轴配合后，在轴装配体上的轴两端上分别安装有前轴支架(702)、后轴支架（706），在其中一个支架的轴端安装有具有两个取样单元（607）的取样组件（713）装配，所述的取样单元由固定塞（501）、O型密封圈（502）、取样外管（503）、取样内管(504)组成，固定塞（501）与取样外管（503）固定连接，O型密封圈（502）安装于固定塞（501）O型圈凹槽内，取样外管（503）、取样内管（504）开有相同的腰型对穿孔作为取样窗，两者顶端对齐时取样窗重合，流体自取样窗流过，取样内管（504）随凸轮从动轴（604）上下运动，取样内管（504）由取样单元（607）顶端下移，逐渐覆盖取样窗，从而形成密闭取样仓；所述取样组件（713）由轴承二(601)、凸轮(602)、轴套一（603）、凸轮从动轴（604）、从动轴固定螺栓（605）、取样从动轴（606）、取样单元（607）、卸荷单元、引液管（613）、取样单元尾端（614）、O型圈（618）、取样固定座（617）组成；卸荷单元内含卸荷体（608）、密封球（609）、球承台（610）、弹簧（611）、弹簧固定座（612）；凸轮（602）在旋转过程中带动凸轮从动轴（604）上下动作，与此同时，取样单元（607）随之动作，介质自取样单元（607）流出至卸荷单元中，由于凸轮（602）动作，取样仓内空间逐渐缩小，压力由取样仓内介质作用于密封球（609）上，进而由球承台（610）驱使弹簧（611）压缩，密封球（609）移位，介质自卸荷单元流入引液管（613），后经取样单元尾端（614）流入取样固定座（617），最终至取样口（619）流出；由此形成取样器内件装配；并且取样器内件装配再与外壳装配体同轴安装，使得叶轮装配上的内磁钢(406)与外壳装配体上的外磁钢(203)处于同一个平面上；所述取样器内件装配中叶轮轴（701）前后安装前止推环（703）和联轴器（707），前止推环（703）上有销槽适配安装于轴上的第三固定销（705），取样组件（713）中凸轮通过螺栓经联轴器（707）与叶轮轴（701）固定，凸轮内圈安装有轴承三（708）、轴承四（710），轴承三（708）、轴承四（710）套在轴套二（711）上，取样组件（713）后安装有后止推环（709），第二轴（704）的扁轴端安装前轴支架（702），圆轴端安装后轴支架（706），通过前后轴支架的固定，确保叶轮可在取样器内任意转动。
2.根据权利要求1所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：所述的取样器外壳装配体由带法兰（110）的壳体（201）、硬质合金内圈（202）、硬质合金外圈（205）、外磁钢（203）、齿轮（204）、取样安装口（206）组成；所述带法兰（110）的壳体（201）与硬质合金内圈（202）过盈配合，带法兰（110）的壳体（201）表面有凸起限制硬质合金内圈（202）转动，同时带法兰（110）的壳体(201)中间部分有凸出对硬质合金内圈（202）限位。
3.根据权利要求2所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：所述的外磁钢（203）固定于硬质合金外圈（205）内圈，硬质合金外圈（205）固定于齿轮（204）内圈，硬质合金外圈（205）与硬质合金内圈（202）间隙配合，硬质合金外圈（205）内圈支承于硬质合金内圈（202）外圈，外磁钢（203）与带法兰（110）的壳体（201）间有间隙，外磁钢（203）、硬质合金外圈（205）、外磁钢（203）为一个整体。
4.根据权利要求3所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：所述的一个整体可自由转动，采用外部带齿轮电机驱动动作，可在取样器内部产生旋转磁场。
5.根据权利要求1所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：所述轴装配体由第一轴（301）、第一固定销（302）、轴套二（711）、轴套一（603）组成，第一轴（301）一端铣扁轴；轴套二（711）、轴套一（603）安装于第一轴（301）上，与第一轴（301）过渡配合，第一固定销（302）***轴上销槽内。
6.根据权利要求1所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：所述的叶轮装配中叶轮安装于轴上，叶轮由叶轮轴（701）、叶片（405）、内磁钢（406）组成，叶片（405）与内磁钢（406）连接为一个整体。
7.根据权利要求6所述的磁驱动式在线混样取样器，其特征在于：叶轮轴（701）内安装轴承一（402），两者间隙配合，并通过第二固定销（401）固定；轴承一（402）与轴套三（403）两者间隙配合，叶轮与轴承一（402）可共同绕轴转动。
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Denomination of invention: A magnetic driven online mixing sampler Effective date of registration: 20240103 Granted publication date: 20221104 Pledgee: Jiangsu SINOSURE technology microfinance Co.,Ltd. Pledgor: NANJING TIANTI AUTOMATION EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023980075710 |
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