本发明涉及催化剂取样技术领域，尤其涉及一种针对蜂窝式催化剂单体的取样装置。
背景技术：
电力、热力、冶金等行业所产生氮氧化物可通过scr(selectivecatalyticreduction，即选择性催化还原)脱硝工艺进行去除，scr脱硝反应器所采用的催化剂通常为蜂窝式催化剂。在催化剂的寿命周期内或者末期，需要按要求检验催化剂的理化性能、工艺性能，并由此评估催化剂是否需要进行更换。以电厂为例，在电厂停炉间歇时，可以将具有代表性的蜂窝式催化剂单体自scr脱硝反应器内的催化剂框架中取出进行检测。
蜂窝式催化剂单体一般都外覆有矩形筒状的不锈钢铁皮围合而成的外框，基于此，目前常用的取出方法为：1)在外框相对的两侧壁加工连接孔；2)使用钢丝穿过上述两连接孔，然后将钢丝的两端相连以形成闭合钢丝；3)使用撬棍等工具穿过该闭合钢丝并上提，即可取出该蜂窝式催化剂单体。这种方法具有操作简单、无需借用过多操作工具等优势，在现有技术中获得了广泛的推广使用。
但是，形成外框的不锈钢铁皮通常较薄，采用上述方案在向上提出蜂窝式催化剂单体时，容易导致外框向中心扭曲，进而对蜂窝式催化剂单体造成物理损伤，影响后续的检测。
因此，如何提供一种蜂窝式催化剂的取样装置，以较大程度地避免取样过程中外框向中心扭曲，以及由此而对蜂窝式催化剂单体所造成的物理损伤，仍是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种蜂窝式催化剂的取样装置，该取样装置在进行取样时，可较大程度地避免外框向中心扭曲，以及由此而对蜂窝式催化剂单体所造成的物理损伤。
为解决上述技术问题，本发明提供一种蜂窝式催化剂的取样装置，所述蜂窝式催化剂包括催化剂单体，所述催化剂单体设置有外框；包括：外拉机构，所述外拉机构能够作用于所述外框相对的第一侧壁、第二侧壁，以将所述外框连同其内部的所述催化剂单体取出；直顶机构，所述直顶机构能够抵接于所述第一侧壁和所述第二侧壁的内壁面，以阻挡所述外拉机构作用而导致的所述第一侧壁、所述第二侧壁向内变形。
本发明所提供蜂窝式催化剂的取样装置，其直顶机构可以对外拉机构作用的第一侧壁及第二侧壁的内壁面进行抵接，以给予第一侧壁、第二侧壁反向作用力，从而可较大程度地避免第一侧壁、第二侧壁的向内变形，以及由此而对催化剂单体所造成的物理损伤。
可选地，所述外拉机构包括夹钳，所述夹钳的两夹持端分别抵紧所述第一侧壁、所述第二侧壁的外端面。
可选地，所述夹持端的内端面设有止滑结构。
可选地，所述夹钳的两操作端分别铰接有拉杆，且两所述拉杆相互铰接；两所述拉杆的铰接端还设有拉环，外部设备可通过该拉环对所述外拉机构施加作用力。
可选地，所述直顶机构包括驱动件、丝杆、楔块和两顶块，所述丝杆的一端连接所述驱动件，另一端连接所述楔块；所述楔块相对的两侧壁具有沿远离所述驱动件的方向逐渐向内倾斜的导向面，两所述顶块一一对应地安装于所述导向面，并能够沿所述导向面滑动；所述驱动件能够带动所述丝杆进行转动，进而带动所述楔块沿所述丝杆的轴向进行位移，以迫使两所述顶块沿相应所述导向面进行滑动，并在沿垂直所述丝杆轴向的方向逐渐靠近或逐渐远离；处于逐渐远离的状态下，两所述顶块能够运动至分别与所述第一侧壁、所述第二侧壁的内壁面相抵。
可选地，还包括壳体，所述楔块和两所述顶块均安装于所述壳体内，所述丝杆伸入所述壳体内，并与所述壳体的壳壁螺纹连接；所述丝杆的转动能够使得所述丝杆相对所述壳体拧入或拧出，进而带动所述楔块进行轴向位移。
可选地，所述丝杆相对所述楔块能够自由转动，且所述丝杆远离所述驱动件的一端设有大尺寸部，以将所述丝杆沿轴向卡接于所述楔块。
可选地，所述导向面及所述顶块与该导向面的滑动配合面中，一者设有滑轨，另一者设有滑槽，所述滑轨卡接于所述滑槽，并能够沿所述滑槽滑动。
可选地，所述顶块包括本体和顶板，所述本体呈l形，该l形包括竖部和横部，所述竖部与所述楔块滑动配合，所述顶板安装于所述横部远离所述竖部的一端；所述壳体相对的两侧壁均设有向外延伸的导向筒，所述横部自所述导向筒伸出所述壳体，并能够在所述导向筒内滑动，所述顶板位于所述壳体外；所述顶块相对所述壳体向外伸出第一设定距离时，所述壳体的内壁面能够与所述竖部相抵，以阻挡所述顶块继续伸出，所述顶块相对所述壳体向内缩回第二设定距离时，所述顶板能够与所述导向筒的外端口相抵，以阻挡所述顶块的继续缩回。
可选地，所述驱动件包括驱动盘和设于所述驱动盘周壁的若干驱动臂，所述丝杆与所述驱动盘固连，操作所述驱动臂能够带动所述丝杆转动；还包括限位件，所述限位件能够连接所述驱动盘、所述壳体，以限制所述驱动盘的转动。
可选地，还包括壳体，所述楔块和两所述顶块均安装于所述壳体内，所述丝杆包括光杆段和螺纹段，所述光杆段穿过所述壳体，并通过滚动轴承固定于所述壳体的壳壁，所述楔块与所述螺纹段螺纹连接；所述壳体的内壁能够限制所述楔块的转动，所述丝杆的转动能够带动所述楔块进行轴向位移。
附图说明
图1为本发明所提供蜂窝式催化剂的取样装置的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1中直顶机构的结构示意图；
图3为图2中直顶机构去除壳体后的结构示意图；
图4为图3的爆炸图；
图5为本发明所提供蜂窝式催化剂的取样装置的使用状态简图。
图1-5中的附图表示说明如下：
1催化剂单体；
2外框；
3外拉机构、31夹钳、311夹持端、311a止滑结构、312操作端、32拉杆、33拉环；
4直顶机构、41驱动件、411驱动盘、412驱动臂、42丝杆、421大尺寸部、43楔块、431导向面、431a滑轨、432第一槽体、433第二槽体、44顶块、441本体、442顶板、443滑槽、45壳体、451导向筒、46限位件。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件的数量相同。
本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构相同或相类似的两个以上的结构或部件，并不表示对顺序的某种特殊限定。
除特别指明外，本文中所述“轴向”均是指丝杆的轴向，对于任一部件而言，其“轴向”相对的两壁可以称之为上壁(顶壁)、下壁(底壁)，环绕该“轴向”的壁可以称之为周壁或者侧壁。
另外，除壳体内壁面、外壁面以及相对壳体的内外描述之外，本文中所述“内”、“外”等表示方位或位置关系的描述均是基于丝杆的位置，靠近丝杆的方向为“内”，远离丝杆的方向为“外”；对于任一部件而言，其靠近丝杆的一端(端面、壁面)称之为内端(内端面、内壁面)，远离丝杆的一端(端面、壁面)称之为外端(外端面、外壁面)。
请参考图1-5，图1为本发明所提供蜂窝式催化剂的取样装置的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1中直顶机构的结构示意图，图3为图2中直顶机构去除壳体后的结构示意图，图4为图3的爆炸图，图5为本发明所提供蜂窝式催化剂的取样装置的使用状态简图。
如图1所示，本发明提供一种蜂窝式催化剂的取样装置，蜂窝式催化剂包括催化剂单体1，催化剂单体1设置于矩形筒状的外框2内，该取样装置包括外拉机构3和直顶机构4。需要说明，电力等行业所采用scr脱硝工艺中，所使用的蜂窝式催化剂通常是由若干催化剂单体1组成的模块组，而本发明所提供取样装置主要是针对该模块组中的某一催化剂单体1进行取样。
进行取样操作时，外拉机构3能够作用于外框2相对的第一侧壁、第二侧壁，以将外框2连同其内部的催化剂单体1取出。在上述过程中，直顶机构4则能够抵接于第一侧壁和第二侧壁的内壁面，以给予第一侧壁、第二侧壁反向作用力，进而可较大程度地阻挡因外拉机构3作用而导致的第一侧壁、第二侧壁向内变形，以及由此而对催化剂单体1所造成的物理损伤。
在具体的方案中，上述外拉机构3可以包括夹钳31，该夹钳31可以由两条钳臂铰接而成，如图1所示，铰接点可以大致设置在两钳臂的中间位置，以形成类似x的形状。夹钳31具有两夹持端311和两操作端312，对两操作端312施加向内的作用力，可以使得两夹持端311向内移动，以分别抵紧第一侧壁、第二侧壁的外端面，然后对操作端312施加沿轴向的拉力，即可将催化剂单体1取出。
为保证拉力的有效传递，夹持端311的内端面可以设置有止滑结构311a，以增大夹持端311与外框2外壁面之间的摩擦力。该止滑结构311a可以在夹持端311的内端面直接加工形成，其可以为锯齿状牙纹，也可以为若干的凸起；或者，该止滑结构311a也可以为独立的部件，例如，摩擦力较大的止滑片等，进而可将该独立的止滑结构311a通过粘合、焊接等方式安装于夹持端311的内端面。
进一步地，该夹持端311还可以具有较大的宽度，以保证与外框2外壁面具有足够的接触面积，可更大程度地增加摩擦力；同时，还能够分散受力，以避免夹持端311对外框2壁面上某一点产生过大的挤压力。在本发明实施例中，夹持端311的宽度可以为其所作用侧壁的宽度的1/3-2/3。以图1或图5为参照，上述宽度是指相应部件在垂直纸面方向的尺寸。
该外拉机构3还可以包括两拉杆32，两拉杆32的一端可以分别与夹钳31的两操作端312相铰接，两拉杆32的另一端可以相互铰接，如此，两拉杆32与夹钳31可以形成四连杆结构，通过操作两拉杆32的铰接端可容易地驱使夹钳31的夹持端311进行动作。上述夹钳31的两操作端312以及拉杆32的两端均可以设置为扁平状，以方便通过铰轴对相应的铰接端进行连接。
两拉杆32的铰接端还可以设有拉环33，外部设备可以通过该拉环33对外拉机构3施加作用力，以将外框2拉出。在此，本发明实施例并不限定该外部设备的种类，具体操作时，本领域技术人员可以根据需要选用相应的设备，例如，该外部设备具体可以为撬棍、手动葫芦、电动葫芦等起吊设备。
以图1为视角，当外部设备对拉环33施加向上的作用力时，两拉杆32的铰接端可以上移，并带动两拉杆32与操作端312的铰接处向内收缩，进而驱使夹钳31的两夹持端311夹紧外框2的相对两侧壁。此时，如果继续施加向上的作用力，夹持端311对外框2所产生的压力可以转化为静摩擦力，以将外框2连同其内部的催化剂样品1取出。
需要说明，上述关于外拉机构3具体结构的描述仅是本发明实施例的一种具体方案，并不能够作为对本发明所提供取样装置的实施范围的限定，在具体实施时，本领域技术人员可以根据实际需要选用合适的的外拉机构3。
实际上，由于直顶机构4的存在，该外拉机构3可以为现有技术中任一种的外拉设备，且无论其采用何种形式的外拉设备，均不易造成外框2相对的两侧壁向中心扭曲。例如，该外拉机构3可以为现有技术中常见的钢丝，钢丝的两端可以分别连接于外框2相对的两侧壁，在对钢丝施加拉力时，钢丝可对其与外框2的连接处以及抵接处产生向内的扭曲力，直顶机构4可以对外框2受到向内扭曲力的位置的内壁面进行抵接，以有效避免外框2向中心的扭曲。
针对上述各实施方式所涉及的蜂窝式催化剂的取样装置，以下本发明实施例还将对该取样装置中直顶机构4的结构进行描述。
如图2-4所示，直顶机构4可以包括驱动件41、丝杆42、楔块43和两顶块44，丝杆42的一端连接驱动件41，另一端连接楔块43，驱动件41可以驱使丝杆42进行转动，进而带动楔块43沿轴向进行位移。楔块43相对的两侧壁可以具有沿远离驱动件41的方向(反映于附图即自上而下)逐渐向内倾斜的导向面431，即使得楔块43形成逐渐内缩的锥形部，两顶块44可以一一对应地安装于相应的导向面431，并能够沿导向面431进行滑动。
采用这种结构，当楔块43沿轴向向下位移时，锥形部可以不断嵌入两顶块44之间，以迫使两顶块44沿垂直于丝杆42轴向的方向做相背运动，并逐渐远离，直至两顶块44可以与外框2相对两侧壁的内壁面相抵接，以便适应具有不同尺寸的催化剂单体1的外框2；而当楔块43沿轴向向上位移时，两顶块44又能够沿垂直于轴向的方向逐渐靠近，以解除对外框2内壁面的抵接状态。
在第一种实施方式中，如图2所示，并结合图3、图4，直顶机构4还可以包括壳体45，楔块43和两顶块44均可以安装于壳体45内，丝杆42可以伸入壳体45内，并与壳体45的壳壁(附图中为顶壁)螺纹连接，为保证螺纹连接的可靠性，以较大程度地避免滑丝，可以将设有螺纹孔的壳壁(或者仅将设有螺纹孔处的壳壁)加厚。丝杆42在转动时，能够相对壳体45拧入或拧出，进而带动楔块43进行轴向位移。
具体而言，楔块43可以设置沿轴向的第一槽体432，丝杆42可以插接于第一槽体432，并能够在该第一槽体432内自由转动。楔块43还可以设置垂直轴向的第二槽体433，第二槽体433与第一槽体432相连通，丝杆42插入楔块43的一端可以设有大尺寸部421，该大尺寸部421可以沿轴向卡接于第二槽体433内，以使得楔块43可以与丝杆42同步进行轴向位移。
上述大尺寸部421具体可以为圆形或者其他形状的盘体，也可以为丝杆42外壁沿径向外凸的若干凸块，而无论设置为何种形状，只要能够保证大尺寸部421可以与第二槽体433沿轴向卡接，以避免丝杆42直接沿轴向与楔块43相脱离即可。
在第二种实施方式中，也可以设有壳体45，楔块43和两顶块44同样可以安装于壳体45内。区别于第一种实施方式，在本实施方式中，丝杆42可以包括光杆段和螺纹段，光杆段可以穿过壳体45，并通过滚动轴承固定于壳体45的壳壁，即丝杆42沿轴向固定于壳体45，并能够相对壳体45自由转动；楔块43可以设置螺纹孔，也可以通过压装、焊接等方式安装螺母，以与丝杆42的螺纹段相配合，在壳体45的内壁面可以设置限位板，或者，通过壳体45尺寸调整，以限制楔块43转动。
如此设置，当驱动件41带动丝杆42转动时，丝杆42相对壳体45的位置不变，通过螺纹配合，楔块43能够将丝杆42的旋转运动转化为直线运动，以相对丝杆42进行轴向位移，进而驱使相应的顶块44进行动作。
上述两种实施方式均能够实现楔块43的轴向位移，在具体实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。比较而言，第一种实施方式中，丝杆42能够相对壳体45拧入、拧出，可方便操作人员直观地获知当前楔块43的运动形式；而第二种实施方式中，丝杆42与楔块43的连接结构则相对简单。
楔块43的导向面431和顶块44与该导向面431的滑动配合面中，一者可以设有滑轨431a，另一者可以设有滑槽443，滑轨431a可以卡接于滑槽443，并能够沿滑槽443滑动。具体到本发明实施例，滑轨431a可以安装于导向面431，而滑槽443则可以设置在顶块44的滑动配合面；当然，也可以替换设置，即将滑轨431a设置于顶块44的滑动配合面，而将滑槽443设置于导向面431。
在此，本发明实施例并不限定上述滑轨431a及滑槽443的具体形状，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。例如，滑轨431a的截面形状可以为t形、l形、燕尾形或者十字形等，相应地，滑槽443也可以为相匹配的t形槽、l形槽、燕尾槽或者十字槽等。而无论设置为何种形状，只要能够保证滑轨431a可以沿滑槽443进行滑动，且在非滑动方向上滑轨431a不能与滑槽443相脱离即可。
如图3所示，并结合图4，顶块44可以包括本体441，该本体441的一端可以设有前述的滑槽443，以与楔块43滑动配合，另一端则可与外框2的内壁面相抵接。而且，顶块44与外框2内壁面的抵接处至少可以覆盖夹持端311对外框2外壁面的抵紧处，即顶块44与夹持端311可以抵接于外框2内外壁面相对应的位置、且顶块44与外框2内壁面的抵接面积至少可以大于夹持端311与外框2外壁面的抵接面积，以有效阻挡外框2侧壁向中心扭曲。
也就是说，顶块44与外框2的抵接端需要较大的尺寸，为此，可以在顶块44的另一端设置顶板442，并通过442与外框2的内壁面相抵接。采用这种结构，只需增大顶板442的尺寸即可满足使用需求，而无需整体增大顶块44的尺寸，可大幅降低顶块44的制造成本，并降低整个直顶机构4的重量，以方便使用。
进一步地，该本体441可以呈l形，为便于描述，可以将该l形中与丝杆42轴向同向的部分称之为竖部，与丝杆42轴向垂直的部分称之为横部，如图3所示，竖部可以与楔块43滑动配合，顶板442则可以安装于该横部。
壳体45相对的两侧壁均可以设有向外延伸的导向筒451，此时，壳体45大致呈“凸”字形。顶块44的横部可以自该导向筒451伸出，顶板442位于壳体45外，并能够与导向筒451的外端口相抵接。如此，当顶块44向外伸出(即两顶块44逐渐远离)第一设定距离时，壳体45的内壁可以与竖部相抵接，以阻挡顶块44的继续伸出；当顶块44向内缩回(即两顶块44逐渐靠近)第二设定距离时，顶板442可以与导向筒451的外端口相抵，以阻挡顶块44的继续缩回。换而言之，上述l形的本体441及顶板442配合壳体45还能够限定顶块44的位移。上述第一设定距离、第二设定距离的具体值不作限定，可根据实际需要进行设置。
请继续参考图3，在本发明实施例中，楔块43的横向尺寸较小，且在取样过程中，楔块43都不存在横向位移，因此，用于覆盖楔块43的壳体45的横向尺寸也可以较小。基于此，可以在上述的“凸”字形壳体的上端部尺寸缩小，以形成图2中所示的类似“土”字形的壳体，以最大程度地降低壳体45的耗材。上述横向是指垂直于丝杆42轴向的方向。
实际上，在楔块43进行上下位移时，壳体45顶壁、底壁的内壁面也会对楔块43的行程进行限定，而对楔块43上下行程的限定同样也是对顶块44行程的限定。
驱动件41可以包括驱动盘411和设于驱动盘411周壁的若干驱动臂412，各驱动臂412可以沿周向间隔分布，丝杆42与驱动盘411可以固连，操作驱动臂412能够带动丝杆42进行转动。可以理解，上述驱动件41也可以采用其他形式，例如圆形的手轮等。
该直顶机构4还可以包括限位件46，限位件46能够连接驱动盘411、壳体45，以限制驱动盘411的转动，进而防止因外部因素导致的顶块44回缩，以及由此而造成的顶块44不能够与外框2有效抵紧的情形。在此，本发明实施例并不限定该限位件46的形状，具体可以根据实际需要进行设置；在图2实施例中，限位件46可以为l形杆(销钉)，该l形杆的竖杆可以穿过驱动盘411并插接于壳体45，l形杆的横杆可以搭接于驱动盘411的上表面。
需要指出，上述的关于直顶机构4具体结构的描述为本发明实施例的一种优选方案，并不能够作为对本发明所提供取样装置的实施范围的限定，在满足功能的前提下，该直顶机构4也可以采用其他结构；例如，该直顶机构4可以为伸缩杆，伸缩杆的两端也可以对外框2相对两侧壁的内端面进行抵接。
如图5所示，并结合图1-4，以燃煤电厂为例，在停炉间歇期间，工作人员可以通过人孔门等进入scr脱硝反应器内，判断蜂窝式催化剂的使用情况，并选定作为测试样的催化剂单体1，然后采用本发明所提供取样装置进行取样，具体的取样步骤可以参考如下：
通过驱动臂412旋转驱动盘411，以使得直顶机构4的两顶块44向外伸出，直至与外框2相对两侧壁的内壁面相抵接；
将限位件46连接于驱动盘411和壳体45，以限制驱动盘411相对壳体45的转动，防止两顶块44回缩；
使用上拉机构3，并操作拉环33，以使得夹钳31的两夹持端311对外框2的相对两侧壁的外壁面相抵接，且保证夹持端311与侧壁外壁面的抵接处和顶块44与侧壁内壁面的抵接处正对；
通过相应的外部设备对拉环33施加拉力，以将外框2连通其内部的催化剂单体1取出。
分析可知，本发明所提供取样装置的结构简单，操作便捷，且方便携带，可适用于在scr脱硝反应器内部对催化剂单体1进行原位取样，具有更强的适用性和适用范围。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。