冷凝取样装置及取样分析系统的制作方法

本实用新型属于高温物料的取样设备技术领域，尤其涉及一种冷凝取样装置及取样分析系统。

背景技术：

化工生产中，鉴于过程监控、产品分析或者设备开发等的需要，经常会需要对设备内的物料进行取样分析。例如高温固体物料燃烧时的一些设备，生物质锅炉、煤汽化设备、沉降炉等，在操作过程中，为了准确测定其中的固体或气体的成分，需及时地从其中取样分析，以便及时地调整生产参数，不仅可以为工艺参数调整提供可行的依据，同时也可以为运行经济分析提供科学数据，从而极大提高企业运行的经济性。

然而从这些高温设备中取样，会存在诸多不便的地方，比如，需要将取样装置直接插入高温炉内部，受其中的高温影响，需要对抽取的物料进行降温，进而就需要具有冷却功能的取样装置。若所取得的高温样品未经未经冷却，可能会与周围环境中的氧气发生氧化反应，使得样品失真，或者周围环境中的气体进入到设备中对工艺过程造成影响。

现有的冷凝取样装置一般为水幕式取样器和水冷取样器，水幕式取样器由套管、水喷管和收集水槽等结构组成，由于有些抽取的物料中含有可溶于水的物质，这就使得水幕式取样器的使用受到很大局限。水冷取样器由取样管和套在取样管外的水冷套管组成，通过在水冷套管中流动的冷却水给取样管和取样管内的物料降温。但是，有些气体物料温度降低后多种成分达到露点温度会凝结在取样管壁上，增大管路阻力，从而容易导致取样管的堵塞。因此，现有的冷凝取样装置主要还存在以下不足之处：一是容易堵塞、稳定性差，抽取出来的物料可能附着在取样管的内壁上，使得下一次抽取出来的物料可能是上一次残留在内壁上的物料，难以保证取样的准确性，进而影响分析检测结果的精准性；二是使用时需要打开反应器的开口把取样装置伸进反应器的内部，导致热气从反应器中出料，或者周围的氧气进入至反应器内部，容易烫伤操作人员，安全性低，并影响工艺过程。

鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种冷凝取样装置，结构简单，使用方便，安全性好，稳定性强，取得的样品准确、可靠，确保了分析检测的精准性。

本实用新型的第二目的在于提供一种包括所述的冷凝取样装置的取样分析系统，结构简单，使用方便，安全性好，稳定性强，取得的样品准确、可靠，分析检测的精准性高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种冷凝取样装置，包括取样管和升降装置；

所述取样管包括取样内管、中间管、内套管和外套管，所述外套管上设置有冷却介质出口，所述内套管上设置有冷却介质进口，所述内套管和外套管组合形成冷却介质的进出通道，所述内套管内设置有所述中间管，所述中间管上设置有气体进口，所述中间管内设置有取样内管，所述取样内管靠近出口端的管壁上开设多个通孔；

所述升降装置上设置有取样管固定座，所述取样管与所述取样管固定座连接。

作为进一步优选技术方案，所述取样管外部设置有法兰，所述取样管通过所述法兰与所述取样管固定座连接。

作为进一步优选技术方案，所述升降装置包括机架、设置于所述机架内部的丝杠、带动所述丝杠转动的传动机构和驱动机构、与所述丝杠配合的丝杠螺母以及与所述丝杠螺母连接的所述取样管固定座。

作为进一步优选技术方案，所述传动机构包括同步带和同步带轮；

所述驱动机构包括电机，或者包括电机和减速机。

作为进一步优选技术方案，所述升降装置的机架上设置有升降控制按钮，所述升降控制按钮与所述驱动机构相连接；

和/或，所述升降装置的机架上设置有上限位传感器和下限位传感器，或者设置有上限位开关和下限位开关。

作为进一步优选技术方案，所述取样管靠近待取样设备的一端套装有动密封件，所述动密封件与所述取样管紧密配合且能沿所述取样管移动。

作为进一步优选技术方案，所述动密封件为耐高温橡胶圈。

作为进一步优选技术方案，所述取样管的外壁上标有刻度线。

作为进一步优选技术方案，所述中间管上的气体进口通过气体阀与气体源相连；

和/或，所述取样内管的管壁上的通孔与出口的距离为1～3mm。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种取样分析系统，包括以上所述的冷凝取样装置以及分析检测装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供的冷凝取样装置的取样管设置了三个套管，其中的中间管上设置有气体进口，取样内管的管壁上设置有多个通孔，通过中间管通入惰性气体，用以吹扫残留在取样管里的物料，而内套管和外套管用于冷却介质的流通；这样不仅有利于保证产品的质量稳定均一，不易堵塞取样管，计量准确，进而确保了分析检测结果的精准性，而且具有较好的冷却效果，安全可靠，延长了使用寿命。同时，该取样管设置在升降机构上，通过升降机构控制取样管进行取样，极大改善了传统取样装置不容易操作，容易烫伤操作员工，危险操作的问题，并且方便在不同反应器、反应器不同高度进行取样，降低了员工的劳动强度，省时省力，提高了生产效率，具有安全可靠、快速、方便、准确等优点。

此外，本实用新型提供的冷凝取样装置，结构简单，易于安装，操作方便，稳定性好，成本低，具有更广泛的适用性和可操作性。

2、本实用新型提供的取样分析系统，包括上述的冷凝取样装置，能够准确、可靠的取得样品，安全性好，稳定性强，使用寿命长，分析检测的精准性高，从而为生产工艺参数的调整提供了更有科学、可靠的依据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的冷凝取样装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的取样管结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的升降装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的升降装置左视示意图；

图5为本实用新型实施例提供的升降装置主视示意图。

图标：1－取样管；11－取样内管；101－通孔；12－中间管；102－气体进口；13－内套管；103－冷却介质进口；14－外套管；104－冷却介质出口；15－法兰；16－动密封件；2－升降装置；21－取样管固定座；22－机架；23－丝杠；24－传动机构；25－驱动机构；26－丝杠螺母；27－直线轴承；28－升降控制按钮；290－上限位开关；291－下限位开关；3－待取样设备。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1－图5所示，本实施例提供一种冷凝取样装置，包括取样管1和升降装置2；

取样管1包括取样内管11、中间管12、内套管13和外套管14，外套管14上设置有冷却介质出口104，内套管13上设置有冷却介质进口103，内套管13和外套管14组合形成冷却介质的进出通道，内套管13内设置有中间管12，中间管12上设置有气体进口102，中间管12内设置有取样内管11，取样内管11靠近出口端的管壁上开设多个通孔101；

升降装置2上设置有取样管固定座21，取样管1与取样管固定座21连接。

本实用新型的取样管在取样内管的外侧设置了三层夹式的结构，其中的中间管上设置有气体进口，取样内管的管壁上设置多个通孔，气体通过该气体进口进入中间管内，并通过该通孔进入取样内管内，对取样内管上残留的物料进行吹扫，达到准确计量，保证取样的稳定及可靠性，进而确保分析检测结果的精准性的目的；同时外套管和内套管的设置，使得取样管具有较好的冷却效果，能够在高温环境下进行使用，安全可靠，延长了使用寿命。此外，该取样管设置在升降机构上，通过升降机构控制取样管进行取样，极大改善了传统取样装置不容易操作，容易烫伤操作员工，危险操作的问题，并且方便在不同反应器、反应器不同高度进行取样，降低了员工的劳动强度，省时省力，提高了生产效率，具有安全可靠、快速、方便、准确等优点。

可选地，取样管1的整体为直管式结构；取样管1的横截面为圆环形结构。这样，取样管的内壁没有折弯，能够使物料顺利流动，并避免物料在折弯处的残留。

可选地，冷却介质进口103、冷却介质出口104和气体进口102的直径相等，均为8～10mm。

可选地，冷却介质进口103、冷却介质出口104和气体进口102位于取样管1长度方向的中轴线的同一侧边，即均位于该中轴线的左边或右边。

可选地，外套管14的直径为22～24mm，内套管13的直径为16～18mm，中间管12的直径为10～12mm，取样内管11的直径为6～8mm。

可选地，取样内管11的总长为2200～2500mm。

可选地，取样内管11、中间管12、内套管13和外套管14的一侧端部呈阶梯状分布。进一步地，取样内管11的端部与中间管12的端部之间的距离为50～55mm，中间管12的端部与内套管13的端部之间的距离为50～55mm，内套管13的端部与外套管14的端部之间的距离为50～55mm。

可选地，冷却介质为水或油。

这样，通过上述结构形状的取样管的取样管的设置，不仅能够使得冷却介质与中间管充分热交换，具有较好的冷却效果，而且容易制造，成本低，方便使用，应用效果好，适用范围广。

在上述实施例基础之上，进一步地，取样管1外部设置有法兰15，取样管1通过法兰15与取样管固定座21连接。

可选地，法兰15包括上法兰和下法兰，且上法兰和下法兰与取样管之间均设置有密封圈。

可选地，法兰15为带卡箍的法兰，或者法兰15通过卡箍进行夹紧固定。

取样管通过外部法兰与升降装置上的取样管固定座连接，实现上下移动进行取样，连接可靠，便于安装与维护，同时使用方便，安全性好。

如图3－5所示，在上述实施例基础之上，进一步地，升降装置2包括机架22、设置于机架22内部的丝杠23、带动丝杠23转动的传动机构24和驱动机构25、与丝杠23配合的丝杠螺母26以及与丝杠螺母26连接的取样管固定座21。

在上述实施例基础之上，进一步地，传动机构24包括同步带和同步带轮；

驱动机构25包括电机，或者包括电机和减速机。

可选地，丝杠23为滚珠丝杠，丝杠螺母26为滚珠丝杠螺母。

可选地，直线轴承27与取样管固定座21连接。

可选地，电机经过电机安装座固定在机架的上端。

在一种可选的实施方式中，电机轴端安装同步带轮，同步带轮固接在滚珠丝杠的末端，同步带装在电机轴和同步带轮上，通过电机的驱动以及同步带轮的传动旋转滚珠丝杠，实现了滚珠丝杠螺母的升降运动，进而带动了取样管的升降运动。这里需要说明的是，本实用新型中的升降装置还可以齿轮、联轴器等，升降装置中的驱动机构、传动机构和丝杠等的连接方式，可参照现有技术中常见的升降机构中的结构及连接方式。

在上述实施例基础之上，进一步地，升降装置2的机架22上设置有升降控制按钮28，升降控制按钮28与驱动机构25相连接；

和/或，升降装置2的机架22上设置有上限位传感器和下限位传感器，或者设置有上限位开关290和下限位开关291。

可选地，升降控制按钮28设置在机架22的外侧，升降控制按钮28包括上升按钮、下降按钮和开启关闭按钮。通过升降控制按钮控制升降装置并带动取样管进行上升、下降或者开始停止的动作，容易控制，方便操作及适时进行调整。

可选地，升降控制按钮28、驱动机构25均与控制器连接。应当理解的是，该控制器与升降控制按钮、驱动电机的连接控制方式是本领域技术人员可以得知的。

可选地，上限位传感器和下限位传感器分别设置在机架的上部和下部，上限位传感器和下限位传感器设置在丝杠的同一侧的固定板上，且上限位传感器和下限位传感器均与控制器连接。

可选地，丝杠螺母设置在上限位传感器和下限位传感器的中间。

本实用新型对于取样管的限位可以采用两种方式，即设置限位开关或限位传感器，其中的限位开关可以采用技术中的机械限位开关，实际应用中可根据需求进行选择设置。通过限位开关或限位传感器的设置，能够有效限制取样管的移动位置，确保取样动作的顺利进行，同时自动化程度高，方便操作，生产效率高，成本低。

如图1所示，在上述实施例基础之上，进一步地，取样管1靠近待取样设备3的一端套装有动密封件16，动密封件16与取样管1紧密配合且能沿取样管1移动。

本实用新型中的取样管1与待取样设备3的壁面之间为滑动密封，即取样管1靠近待取样设备3的一端设置有动密封件16，且该动密封件16与待取样设备3的接口和取样管1紧密配合，并能沿着取样管1滑动。

需要说明的是，该待取样设备(或称反应器)需设置有与该动密封件相配套的开口，才能够实现动密封件与取样管和待取样设备的紧密配合，时间较好的密封效果，确保操作的安全可靠性。

这样，通过动态密封结构的设置，能够使得取样管在待取样设备内进、出过程中外部气体不会进入至反应器内，保证反应器内气体的纯净，并且操作安全，产品质量能够得到保证。

在上述实施例基础之上，进一步地，动密封件16为耐高温橡胶圈。

采用耐高温的橡胶圈或硅胶圈，或其他类似的软密封结构，具有成本低廉，密封效果好，耐用、易得的特点。

在上述实施例基础之上，进一步地，取样管1的外壁上标有刻度线。

在取样管或者外套管的外壁上设置清晰可读的刻度线，方便在取样过程中对于取样量的控制，简单、直观操作性好，简化了后续操作，提高了生产效率。

在上述实施例基础之上，进一步地，中间管12上的气体进口102通过气体阀与气体源相连；

和/或，取样内管11的管壁上的通孔101与出口的距离为1～3mm。

可选地，气体阀通过接管及气泵与惰性气体源连接。在中间管内通入的气体为惰性气体，例如氮气、氦气、氖气等，以避免与样品发生反应，或者将样品氧化，保证样品的纯度以及计量的准确性。

可选地，该气体阀为电磁气动阀，电磁气动阀的启闭由控制器进行控制。中间管上的气体进口通过电磁气动阀与气体阀连接，可以实现自动控制气体源对取样管进行吹扫，清除取样管内残留的物料，避免堵塞，并确保了取样的准确性，同时操作方便，自动化程度高，省时省力。

可选地，在取样内管11的管壁上开设多排通孔101，每一排均匀的设置多个通孔101。

可选地，取样内管11的管壁上的通孔101与出口的距离为2mm。

可选地，通孔101分为三排设置，每排设有四个通孔101，最外侧一排的通孔101与出口的距离为2mm。

这里需要说明的是，本实用新型中对通孔的孔径及分布方式不做过多的限定，可以采用上述的排布方式，但也并不限于此，实际应用中可以视情况进行开设及分布，只要能够实现对残留的物料进行顺利的吹扫即可。

可选地，取样管1的外表面涂有高温耐磨层。通过高温耐磨层的设置，进一步保证冷凝取样装置在高温、高灰浓度和高流速等环境下的长期稳定运行，减少维修次数，延长装置的使用寿命。

本实施例还提供一种取样分析系统，包括以上所述的冷凝取样装置以及分析检测装置。

其中，分析检测装置与冷凝取样装置中的取样内管相对接，将通过冷凝取样装置取得的样品转移到分析检测装置中，进行分析检测，节省了人力，提高了生产效率，并确保了分析检测结果的精准性。

需要说明的是，该取样分析系统，还可以包括其他的装置和机构，其连接方式也是本领域技术人员可以得知的，并且该取样分析系统涉及的其他设备均为现有设备。本实施例中的关键在于该取样分析系统中包括了本实用新型的冷凝取样装置。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。