ЖИДКОСТНЫЙ ПРОБООТБОРНИК

Полезная модель относится к устройствам для отбора проб жидкости и может быть применена, в частности, для отбора проб масла из высоковольтного маслонаполненного оборудования, предназначенных для физико-химического анализа, в том числе хроматографического анализа растворенных в трансформаторном масле продуктов старения изоляции.
Известен жидкостный пробоотборник, содержащий полый корпус в форме стакана, открытый торец которого снабжен фланцем, а закрытый – наконечником со сквозным каналом, трехпозиционный кран, один из патрубков которого через наконечник сообщен с полостью корпуса, поршень, выполненный с возможностью перемещения вдоль полости корпуса, и надетое на поршень уплотнительное кольцо, прижатое разъемным соединением к поверхности поршня [Дарьян Л.А. Пробоотборники «ЭЛХРОМ» для хроматографического анализа газов, растворенных в трансформаторном масле // Сборник «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 11». С-Петербург: ПЭИПК, 2000, с.234-237. Дарьян Л.А., Коробейников С.М. Анализ качества устройства отбора проб, применяемых для хроматографического анализа газов, растворенных в изоляционных жидкостях // Сборник «Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. Выпуск 30», под ред. Таджибаева А.И. – СПб.: ПИПЭК, 2006, с.69-82].
В качестве прототипа предлагаемого технического решения принята конструкция жидкостного пробоотборника по патенту на полезную модель RU 48065.
Недостаток указанных пробоотборников состоит в том, что завинченный герметизирующий узел стопорит поршень и при охлаждении пробы жидкости, например трансформаторного масла, из-за термического сжатия происходит втягивание атмосферного воздуха внутрь полости пробоотборника через трехпозиционный кран, установленный на наконечник со сквозным каналом. Также в указанных пробоотборниках не исключена возможность контакта взятой пробы жидкости, например трансформаторного масла, с атмосферным воздухом во время хранения и транспортировки пробы к месту ее анализа из-за нарушения герметичности по причине недостаточного завинчивания герметизирующего узла или его развинчивания от вибраций во время транспортировки. Контакт с атмосферным воздухом пробы трансформаторного масла искажает результаты анализа в отношении концентраций в нем продуктов старения изоляции высоковольтного оборудования.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является повысить представительность и срок сохраняемости пробы путем повышения качества ее герметизации в пробоотборнике на время хранения и транспортировки к месту проведения анализа.
Сущность технического решения задачи заключается в том, что жидкостный пробоотборник, содержащий полый корпус в форме стакана с фланцем на открытом торце стакана, другой торец которого выполнен монолитно с наконечником со сквозным каналом, трехпозиционный кран, один из патрубков которого через наконечник сообщен с полостью корпуса, поршень, выполненный с возможностью перемещения внутри вдоль полости корпуса стакана, и надетое на поршень уплотнительное кольцо, прижатое разъемным соединением к фланцу корпуса, согласно полезной модели открытый торец стакана снабжен байонетом, включающий деталь с прорезями, охватывающая открытый торец стакана и упирающаяся в его фланец, и охватывающая поршень деталь с выступами (количество выступов равно количеству прорезей), которые соединяются посредством осевого перемещения и поворота одной из них относительно другой.
В вариантах выполнения устройства:
- пробоотборник снабжен (обычной) пружиной, закрепленной на уплотнительном кольце путём запресовывания на уплотнительном кольце одной стороной и на детали с выступами (байонета) другой стороной или тарельчатой пружиной, закрепленной на уплотнительном кольце путём защёлкивания в прорезь;
- охватывающая открытый торец стакана деталь байонета с прорезями выполнена с двумя выемками каждая, обеспечивая соединение деталей байонета в двух положениях с разной степенью сжатия пружины;
- кромка уплотнительного кольца, упирающаяся во фланец стакана, выполнена скруглённой;
- пробоотборник снабжен устройством дозирования при опорожнении или наполнении пробоотборника с регулированием и индикацией объёма жидкости;
- устройство дозирования (на чертеже не показано) содержит корпус с узлом разъёмного соединения со стаканом пробоотборника, привод поршня пробоотборника с шаговым двигателем, узел разъёмного соединения двигателя с поршнем, электронную схему управления двигателем, кнопки установления объёма жидкости и текущего действия, дисплей с отображением устанавливаемого объёма жидкости, элемент автономного электрического питания.
Техническое решение поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 – пробоотборник в сборе (схематично в разрезе);
на фиг. 2 – уплотнительное кольцо (в разрезе);
на фиг. 3 – охватывающая открытый торец стакана деталь байонета с прорезями и двумя выемками каждая и охватывающая поршень деталь байонета с выступами (схематично).
На чертежах обозначено:
1 - полый цилиндрический корпус пробоотборника, выполненный в виде стакана; 2 - фланец на открытом торце корпуса 1; 3 - наконечник со сквозным каналом на другом конце корпуса 1; 4 - трехпозиционный кран с патрубками 5, 6 и 7; 8 - переходник, с помощью которого патрубок 5 сообщен через наконечник 3 с полостью корпуса 1; 9 - цилиндрический поршень; 10 - уплотнительное кольцо, например, из фторопласта (фиг. 2); 11 - деталь байонета с прорезями 12 (фиг. 3) и двумя углублениями 13 каждая (фиг. 3), охватывающая открытый торец стакана; 14 - деталь байонета с выступами 15, охватывающая поршень; 16 - пружина.
Жидкостный пробоотборник содержит (фиг. 1) пробоотборный сосуд, выполненный в виде полого цилиндрического корпуса в форме стакана 1, открытый торец которого снабжен фланцем 2, а закрытый – наконечником 3 со сквозным каналом, трехпозиционный кран 4, один из патрубков 5, 6, 7 которого через наконечник 3 сообщен с полостью корпуса, поршень 9, выполненный с возможностью перемещения внутри вдоль полости корпуса, и надетое на поршень уплотнительное кольцо 10 (фиг. 2), прижатое разъемным соединением к фланцу 2 корпуса, открытый торец стакана снабжен байонетом (быстро выполняемое соединение деталей посредством осевого перемещения и поворота одной из них относительно другой), включающим деталь 11 с прорезями 12 и двумя выемками 13 каждая, охватывающую открытый торец стакана и упирающуюся в его фланец 2, и охватывающую поршень деталь 14 байонета с выступами 15, которые соединяются посредством осевого перемещения и поворота одной из них относительно другой. Пробоотборник снабжен пружиной 16, закрепленной на уплотнительном кольце 10 и детали 14 байонета. Выполнение детали 11 байонета с прорезями 12 и двумя выемками 13 каждая (фиг. 3), обеспечивает соединение деталей байонета в двух положениях с разной степенью сжатия пружины 16. Кромка уплотнительного кольца 10 (фиг. 2), упирающаяся во фланец стакана, выполнена скруглённой с небольшим радиусом (0,1-0,5 мм) для исключения заклинивания уплотнительного кольца 10 и блокировки поршня при разъединённом байонете и в положении меньшего сжатия пружины 16.
Снабжение пробоотборника устройством дозирования (на рисунке не показано), содержащим корпус с узлом разъёмного соединения со стаканом 1 пробоотборника, привод поршня 9 пробоотборника с шаговым двигателем, узел разъёмного соединения двигателя с поршнем 9, электронную схему управления двигателем, кнопки установления объёма жидкости и текущего действия (наполнение или опорожнение), дисплей с отображением устанавливаемого объёма жидкости, элемент автономного электрического питания, позволяет при опорожнении или наполнении пробоотборника автоматически регулировать и осуществлять индикацию объёма жидкости и скорости опорожнения или наполнения пробоотборника.
Пробоотборник работает следующим образом.
В исходном положении поршень 9 до упора вставлен в полость корпуса 1, трёхпозиционный кран 4 в положении, перекрывающем патрубок 5, вставлен в переходник 8, патрубки 6 и 7 трёхпозиционного крана закрыты защитными колпачками  (на чертеже не показаны), деталь 11 байонета надета на стакан и упирается в его фланец 2, уплотнительное кольцо 10, пружина 16 и деталь байонета 14 надеты на поршень 9, деталь байонета 14 соединена с деталью байонета 11 в положении меньшего сжатия пружины 16 и прижимает кольцо 10 к поршню 9 и корпусу 1. Соединяют, например, маслостойкой трубкой патрубок 7 с пробоотборным узлом маслонаполненного оборудования и открывают пробоотборный вентиль оборудования. Устанавливают кран 4 во второе положение – перекрыт боковой патрубок 6 и, выдвигая поршень 9 из полости корпуса 1, набирают в неё объём пробы изоляционной жидкости, равный номинальному объёму пробоотборника, например 20 миллилитров. Переводят кран в третье положение, перекрывая патрубок 7, и выпускают, задвигая поршень 9 в полость корпуса 1, весь объём набранной изоляционной жидкости для того чтобы промыть пробоотборник. Повторяют операцию промывки три раза, после чего набирают в пробоотборник требуемый объём пробы изоляционной жидкости (рекомендуется набирать пробу до половины всего объёма стакана для минимизации утечки, т.е. концентрация растворённых продуктов старения изоляции оборудования в таком объёме будет теряться максимальное время). Далее кран 4 устанавливают в первое положение – перекрыт патрубок 5, закрывают пробоотборный вентиль оборудования, отсоединяют маслостойкую трубку от пробоотборника, устанавливают защитные колпачки на патрубки 6 и 7, а затем вращают деталь 14 байонета, удерживая пробоотборник за деталь 11 байонета, так чтобы выступы 15 достигли выемок 13 детали 11 байонета, соответствующих большему сжатию пружины, и защёлкнутся. При этом кольцо 10 вжимается в пространство между поршнем 9 и фланцем 2 корпуса 1, а пружина 16 сжимается. В таком состоянии в пробоотборнике хранят взятую пробу и/или транспортируют ее к месту проведения анализа. При этом обеспечивается герметичность и термокомпенсация изменения объёма пробы.
Для удаления пробы из пробоотборника вращают деталь 14 байонета, удерживая пробоотборник за деталь 11 байонета, так чтобы выступы 15 достигли выемок 13 детали 11 байонета, соответствующих меньшему сжатию пружины, и защёлкнутся. При этом пружина 16 разжимается. После этого устанавливают кран 4 во второе или третье положение (открыт патрубок 5 и один из патрубков 6 или 7) и снова вводят поршень 9 в полость корпуса 1, опорожняя пробоотборник. Пробоотборник готов к отбору следующей пробы.
Таким образом, введение байонета позволяет обеспечить повышение качества герметизации пробы жидкости в пробоотборнике на время хранения и транспортировки к месту проведения анализа. Наличие пружины в сочетании с выполнением детали байонета с двумя выемками обеспечивает соединение деталей байонета в двух положениях с разной степенью сжатия пружины, достигая при этом фиксированных положений, однозначно определяющих (в отличие от резьбового соединения в прототипе) степень поджатия уплотнительного кольца (байонет с двумя положениями: фиксация в положениях «допустимо перемещение и термокомпенсация расширения жидкости внутри пробоотборника» и «только термокомпенсация расширения жидкости внутри пробоотборника»).