УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗОВ

Полезная модель относится к технике пробоотбора и контроля содержания механических примесей в воздухе и газовых средах и может быть использована для мониторинга чистоты газов, транспортируемых по магистральным трубопроводам потребителю, в ракетно-космической, газовой, атомной, химической и в других отраслях промышленности.
Известен способ отбора проб газов и устройство для его осуществления по патенту СССР №819613 кл. G 01 N 1/22, 1978 г., при котором газ подводят в байпасную линию и на вход в анализатор при равной линейной скорости. Устройство включает зонд, отборную трубку, регулирующую арматуру. Отборная трубка на выходе снабжена конической камерой с установленным в ней с возможностью перемещения пробозаборным патрубком, соединенным с анализатором. Данное устройство предназначено преимущественно для анализа сжатых газов высокого давления, поскольку коническая камера выполнена закрытой в основании, а байпасный трубопровод и вентиль создают значительное местное сопротивление выходящему потоку газа.
Известно также устройство для отбора проб газов высокого давления по патенту РФ №2152017 кл. G 01 N 1/22, 1998 г., содержащее зонд, пробоотборную трубку, регулирующую арматуру, дроссельное устройство, коническую камеру и пробоотборный патрубок, соединенный с анализатором, при этом коническая камера выполнена открытой в основании. Недостатком данного пробоотборного устройства является возможность наддува воздуха в открытую часть конической камеры в случае возникновения сильных ветровых потоков в атмосфере и нарушение стационарности течения газовой среды, что приводит к резкому
снижению изокинетичности пробоотбора и его представительности, а также точности контроля.
Также известно устройство для отбора пробы газов по патенту №2158421 кл. G 01 N 1/22, 1999 г. для контроля чистоты воздуха низкого давления, содержащее зонд, пробоотборную трубку, коническую камеру и анализатор пробы. Данное устройство наиболее близко к настоящему изобретению по технической сущности и достигаемому результату и выбрано в качестве прототипа.
Недостатком этого пробоотборного устройства также является возможность наддува воздуха в коническую камеру через открытую ее часть в случае возникновения сильных ветровых потоков в атмосфере и нарушение стационарности течения газовой среды, что приводит к резкому снижению изокинетичности пробоотбора и его представительности. Кроме того, частицы пыли могут через коническую камеру засасываться в пробоотборный патрубок и попадать в измерительную камеру анализатора.
Указанные факторы способны резко снизить точность контроля.
Задачей создания данной полезной модели является улучшение технико-эксплуатационных характеристик, а именно представительности пробоотбора, точности и надежности контроля в условиях ветропылевого воздействия окружающей среды.
Требуемый технический результат достигается благодаря наличию отличительных от прототипа признаков, а именно тем, что устройство для отбора проб газов, содержащее зонд, отборную трубку, запорный элемент, коническую камеру и анализатор, соединенный с пробозаборным патрубком, снабжено прикрепленным к основанию конической камеры ветропылезащитным устройством, состоящим из фланца и соединенных с ним наружного и внутреннего защитных кожухов с перфорацией, причем на наружном кожухе перфорация выполнена в нижней его части, а во внутреннем кожухе - в верхней части, кроме того, в нижней части
внутреннего и наружного кожухов выполнены отверстия для размещения пробозаборного патрубка.
Также, суммарные площади проходного сечения перфорации как на внутреннем, так и на наружном защитных кожухах равны или больше площади проходного сечения конической камеры в ее основании.
Авторам неизвестны технические решения с существенными признаками, приведенными в отличительной части формулы полезной модели.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 - схема и устройство отбора газа из магистрального трубопровода через зонд и отборную трубку к пробоотборному устройству;
на фиг.2 - пробооборное устройство с ветропылезащитным устройством;
на фиг.3 - конструкция ветропылезащитного устройства.
Устройство для отбора проб газов содержит следующие элементы. В прямом участке магистрального трубопровода 1 (фиг.1) системы подачи газа установлен пробоотборный зонд 2, входное отверстие которого направлено навстречу потоку газа. Зонд 2 соединен с отборной трубкой 3, запорным элементом - шаровым затвором 4 и конической камерой 5 (фиг.2). Со стороны основания конической камеры 5 установлен пробозаборный патрубок 6, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении посредством резьбового механизма и соединен гибким трубопроводом 7 с анализатором.
Величину перемещения пробозаборного патрубка 6 в конической камере 5 контролируют с помощью указателя 8 и шкалы 9.
Для безотрывности газового потока и равномерного распределения дисперсной газовой среды в расширяющемся газовом потоке камера 5 выполнена с малым углом при вершине конуса (≤15°).
К основанию конической камеры 5 прикреплено ветропылезащитное устройство 10.
На конической камере устройства отбора пробы имеется кронштейн 11 для установки к панели 12 посредством болтов 13.
Ветропылезащитное устройство 10 состоит из фланца 14 (фиг.3) и соединенных с ним наружного 15 и внутреннего 16 защитных кожухов с перфорацией 17, причем на наружном кожухе перфорация выполнена в нижней его части, а во внутреннем кожухе - в верхней части. В нижней части внутреннего и наружного кожухов 16, 15 выполнены отверстия 18, 19 для размещения пробозаборного патрубка 6.
Суммарные площади проходного сечения перфорации как на внутреннем, так и на наружном защитных кожухах 16, 15 равны или больше площади проходного сечения конической камеры 5 в ее основании.
Устройство работает следующим образом. Открывают шаровой затвор 4 и через зонд 2 и отборную трубку 3 из магистрального трубопровода 1 подается газ в коническую камеру 5 при равной скорости двухфазного потока - потока газа с твердыми частицами в сечении отбора в магистральном трубопроводе 1 и во входном отверстии зонда 2. При этом газ подводят к пробозаборному патрубку 6, на входе которого осуществляется забор газа в анализатор и в байпасную линию при равных линейных скоростях потока. После отборной трубки в конической камере происходит расширение газового потока, снижение скорости и давления газа до заданных значений на входе в пробозаборный патрубок 6, газ изокинетически течет в анализатор. При этом обеспечивается требуемая представительность пробы и точность анализа.
В байпасной линии газ выходит через открытое основание конической камеры 5, перфорацию 17 внутреннего кожуха 16 и наружного кожуха 15 ветропылезащитного устройства 10.
При использовании устройства отбора пробы газов в полевых условиях, где возможно воздействие ветра до 20 м/сек, содержащего пылевые частицы, ветропылезащитное устройство исключает возможность наддува открытой части конической камеры, благодаря наличию двух защитных кожухов с перфорацией 17, расположенной на разных уровнях.
При обтекании ветропылезащитного устройства ветровой поток атмосферного воздуха, содержащий пылевые частицы, может частично проникать через отверстия малого проходного сечения нижнего пояса перфорации наружного защитного кожуха 15, но при этом исключается его попадание во внутренний защитный кожух 16 из-за противотока газа, выходящего через отверстия верхнего пояса перфорации внутреннего защитного кожуха 16. С потерей скорости твердые частицы под действием сил гравитации и выходящего из устройства потока газа будут выдуваться через нижнюю перфорацию наружного защитного кожуха 15.
Суммарные площади проходного сечения перфорации как на внутреннем, так и на наружном защитных кожухах 16, 15 равны или больше площади проходного сечения конической камеры 5 в ее основании, что не дает увеличения гидравлического сопротивления проходящему через устройство для отбора проб газу.
Наличие ветропылезащитного устройства 10 позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики устройства для отбора проб газов - представительность пробоотбора, точность и надежность контроля в условиях ветрового и пылевого воздействия окружающей среды.
На данное устройство разработан комплект чертежей 8Г332П.00-980СБ и изготовлен экспериментальный образец для опытной эксплуатации в натурных условиях объекта.
Источники информации:
1 ГОСТ Р 50555 - 93 «Классы чистоты газов».
2 ГОСТ Р 50766 - 95 «Помещения чистые. Классификация. Методы аттестации».
3 Байбаков Ф.Б., Шарапов В.М. Контроль примесей в сжатых газах. - М.: Химия, 1989. - 160 с.