一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置的制作方法

1.本发明涉及化工冶金、气体过滤采样领域，特别涉及一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置。


背景技术：

2.目前现有的工业气体过滤采样技术，一般是在采样装置内部增加不锈钢滤芯进行过滤，完成气体的采样。不锈钢滤芯即使进行一定的吹扫，也需要定期更换，比较繁琐。而且对于含有重油或者重烃等物质的工业气体，一般具有极强的腐蚀性，同时随着温度的降低会在管路中凝结，堵塞滤芯和管路，造成后端分析仪表损坏，现有的采样装置无法满足采样要求。此外，现有的采样装置的使用压力一般要求小于1mpa，无法满足高压条件下的工业管炉采样需求，适用范围小。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是现有的采样装置对压力和温度较高的气体的进行采样，目的在于提供一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，本发明能够使高温以及高压条件下的工业气体通过本发明的采样装置后，得到降温和过滤后的工业气体，本发明通过对工业气体进行逐级冷凝，使重油和重烃等易在常温下凝固的物质提前进行降温冷凝并回流，在冷凝过程中对冷凝腔室温度监测，确保冷凝后的样气温度能达到使用要求，此外，采用一体化设计，满足≤4mpa的高压或低压工业气体的采样。
4.本发明通过下述技术方案实现：
5.一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，包括采样探头，采样探头包括：
6.气体采样头；
7.多级过滤芯，所述多级过滤芯用于自身的不同层级过滤采样气体，多级过滤芯的一端连通于所述气体采样头，多级过滤芯的另一端通向后端的出气装置；
8.冷凝装置，所述冷凝装置设置在多级过滤芯的外部，冷凝装置的内部具有冷凝腔，所述冷凝腔与多级过滤芯的内部隔开；
9.保温层，所述保温层设置在冷凝装置的外部；
10.制冷装置，所述制冷装置通过保温层连通于冷凝装置具有的冷凝腔。
11.可选的，所述采样探头使用时竖直放置，气体采样头位于下端，用于与采样点(如工业管道)相连接；所述出气装置位于上端，用于将冷凝过滤后的样气排出，供后端设备进行使用。
12.可选的，所述多级过滤芯固定的设置在所述冷凝装置内部，多级过滤芯包括：过滤片、隔离柱、钢丝缆和过滤孔；
13.所述钢丝缆将若干个所述过滤片穿成一串，且相邻的过滤片之间设置有所述隔离柱，隔离柱用于隔开相邻的过滤片。
14.可选的，每个过滤片上设置有所述过滤孔，过滤孔在每个所述过滤片上的数量排
布为过滤片离所述气体采样头越远过滤片上的过滤孔的数量越少，采样气体从下至上穿过多级过滤芯，在多级过滤芯的不同层级和不同温度的过滤片上逐级冷凝、过滤，保证采样气体过滤充分，过滤后的气体传送至出气装置输出，而降温冷凝后的其他物质会经过气体采样头和法兰回流至工艺管道中。
15.可选的，所述冷凝装置固定设置在所述保温层内部，冷凝装置包括：第一筒管和第二筒管，所述第一筒管套设在所述第二筒管内，第一筒管与第二筒管之间具有所述冷凝腔，所述多级过滤芯位于第一筒管内,多级过滤芯与第一筒管隔开,第二筒管的外壁与保温层的内壁贴合。
16.可选的，所述第一筒管的外周壁上设置有螺旋片，所述螺旋片位于所述冷凝腔内。
17.可选的，所述第一筒管的一端设置有测温管，所述测温管通向所述多级过滤芯的内部。
18.可选的，所述测温管连通出气装置，所述出气装置连通有吹扫管，所述吹扫管穿过所述保温层通向所述采样探头的外部。
19.可选的，在所述采样探头的外部设置有制冷装置，所述制冷装置包括冷气入管和压缩空气进气管，所述冷气入管和压缩空气进气管连通，冷气入管穿过所述保温层并通向所述冷凝腔，制冷装置还具有排热管，所述排热管与冷气入管连通。
20.可选的，所述冷凝腔内的气体有压力,使冷凝腔内的冷凝气与多级过滤芯内的气体有效的热交换。
21.可选的，所述气体采样头的内部可承受气体的压力小于或等于4mpa，气体采样头对经过多级过滤芯过滤后的且不超过4mpa的采样气体进行气体气压采样。
22.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
23.1.本发明的采样探头采用一体化设计且使用国标高压带颈法兰，采样探头可适配各种工艺管道的同时也满足高压条件下(4mpa)的工业管炉的采样需求，具体的是，多级过滤芯的一端连通于气体采样头，采样气体先从气体采样头进入到多级过滤芯，采样气体经过多级过滤芯后采样气体进行了过滤，多级过滤芯的另一端通向采样探头的外部，采样气体流出于采样探头，冷凝装置设置在多级过滤芯的外部，冷凝装置的内部具有冷凝腔，冷凝腔与多级过滤芯的内部隔开，保温层设置在冷凝装置的外部，制冷装置通过保温层连通于冷凝装置冷凝腔，冷凝腔对多级过滤芯内的采样气体制冷，制冷装置对冷凝腔内通冷凝气体，由于从气体采样头处通入的采样气体的压力不超过4mpa，本发明能够对不超过4mpa的高温、高压的工业气体进行过滤和采样。
24.2.本发明的多级过滤芯的多级过滤片中，气体在多级过滤芯的不同层级和不同温度的过滤片上逐级冷凝过滤，保证气体过滤充分，且冷凝在不同层级过滤片上的物质，可以自动回流进入工艺管道，再配合定期的外部气/液吹扫清洗，可以保持采样探头内长期干净清洁。
25.3.本发明温度检测采用腔外监测即测温管采集多级过滤芯过滤工业气体后的温度，可有效避免温度传感器(测温管)被工艺气体污染，同时有助于采样探头的耐压设计。
26.4.本发明采用高性能涡流管即压缩空气进气管为制冷器件，同时结合螺旋片的冷凝和保温层，可以有效保证冷凝气体和工业气体之间的热交换，同时涡流管以压缩空气为动力源，环保安全，另外，冷凝腔内的气体压力可大于0.7mpa，可以使冷凝腔内的冷凝气与
多级过滤芯内的气体有效的热交换。
附图说明
27.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
28.图1是本发明的立体结构示意图；
29.图2是本发明的爆炸结构示意图；
30.图3是本发明的多级过滤芯的立体结构示意图；
31.图4是本发明的主视方向结构示意图；
32.图5是本发明的a-a方向的剖面结构示意图。
33.附图标记：1-采样探头，11-法兰，111-采样入口，12-气体采样头，121-标定口，122-标定管，13-多级过滤芯，131-过滤片，132-隔离柱，133-钢丝缆，134-过滤孔，135-测温管，136-出气装置，137-吹扫管，14-冷凝装置，141-第一筒管，142-冷气入管，143-螺旋片，144-第二筒管，145-冷凝腔，15-保温层，151-前端盖，152-后端盖，153-安装支架，16-制冷装置，161-压缩空气进管，162-排热管。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
35.实施例1
36.如图1-5所示，一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，包括采样探头1，采样探头1包括：气体采样头12、多级过滤芯13、冷凝装置14、保温层15和制冷装置16，多级过滤芯13用于自身的不同层级过滤采样气体，多级过滤芯13的一端连通于气体采样头12(这是一个便于连接法兰11和采样探头1的一个结构)，多级过滤芯13的另一端通向采样探头1的外部，冷凝装置14设置在多级过滤芯13的外部，冷凝装置14的内部具有冷凝腔145，冷凝腔145与多级过滤芯13的内部隔开，保温层15设置在冷凝装置14的外部，制冷装置16通过保温层15连通于冷凝装置14具有的冷凝腔145。
37.如图3所示，多级过滤芯13固定的设置在所述冷凝装置14内，多级过滤芯13包括：过滤片131、隔离柱132、钢丝缆133和过滤孔134；
38.钢丝缆133将若干个过滤片131穿成一串，且相邻的过滤片131之间设置有所述隔离柱132，隔离柱132用于隔开相邻的过滤片131。
39.每个过滤片131上设置有所述过滤孔134，过滤孔134在每个所述过滤片131上的数量排布为过滤片131离气体采样头12越远过滤片131上的过滤孔134的数量越少。
40.如图2、5所示，冷凝装置14固定设置在保温层15内，冷凝装置14包括：第一筒管141和第二筒管144，第一筒管141套设在第二筒管144内，第一筒管141与第二筒管144之间具有所述冷凝腔145,多级过滤芯13位于第一筒管141内,多级过滤芯13与第一筒管141隔开,第二筒管144的外壁与保温层15的内壁贴合，第一筒管141的外周壁上设置有螺旋片143，螺旋
片143位于冷凝腔145内。
41.第一筒管141的一端设置有测温管135(类似于热电偶)，测温管135上连接电线，该电线穿过保温层15，电线牵出于采样探头1，测温管135通过电线连接温度显示仪，测温管135通向多级过滤芯13内部的后端(即靠近出气装置136的一端，用于测量冷凝过滤后的气体温度)。
42.测温管135连通于出气装置136，出气装置136连通有吹扫管137(吹扫可以通气体，有些工况也可以通有压力的液体进行清洗多级过滤芯13)，吹扫管137穿过保温层15通向采样探头1的外部。
43.在采样探头1的外部设置有制冷装置16，制冷装置16包括冷气入管142和压缩空气进气管161，所述冷气入管142和压缩空气进气管161连通，冷气入管142穿过所述保温层15并通向所述冷凝腔145，制冷装置16还具有排热管162，压缩空气经过制冷装置16制冷后，热量从排热管162排出，冷气通入冷气入管142，最后通入冷凝腔145。
44.采样探头1竖直放置，采样探头1的两端分别通过前端盖151和后端盖152封盖住，下端的气体采样头12的两端面分别固定的连接于前端盖151和法兰11；可选的，气体采样头12开有标定口121，标定管122的一端连接在标定口121内，标定管122的另一端通向所述出气装置136。
45.实施例2
46.本发明的工作过程如下：
47.如图2、5所示，采样气体从法兰11中间的入口进入到气体采样头12的内部，采样气体再经过多级过滤芯13后，采样气体又经过后端测温管135进行测温确保冷凝过滤的效果，最后采样气体从出气装置136流出于采样探头1的外部，同时在采样气体经过多级过滤芯13的过滤过程中，制冷装置16产生空气制冷，压缩空气进气管161将产生的制冷空气通过冷气入管142，冷气入管142将制冷空气通入到冷凝腔145内，冷凝腔145对多级过滤芯13内的采样气体进行降温冷凝。
48.优选的,当不再对多级过滤芯13内的采样气体进行过滤和冷却时，制冷装置16停止工作，由于冷凝腔145内的气体吸收了多级过滤芯13内的采样气体的热，制冷装置16停止工作后，冷凝腔145内的气体从排热管162抽取和排出,气体采样头12的内部可承受气体的压力小于或等于4mpa。
49.多级过滤芯13内的采样气体不再过滤和冷却时，对吹扫管137通气，吹扫管137内的气体经过出气装置136、多级过滤芯13后，到法兰11，这样，吹扫管137将多级过滤芯13上的杂质经过法兰11扫出。
50.实施例3
51.采样探头1可对高压工业气体进行逐级冷凝过滤，对多级过滤芯13内部的工业气体进行冷却降温，去除工业气体中的重油和重烃等易在常温下凝固的物质；
52.具体的，采样探头1从内到外依次设置有多级过滤芯13、冷凝腔145和保温层15，每个过滤片131上都设置有过滤孔134，过滤孔134的排布方案为距离气体采样头12越远，过滤孔134在过滤片131上的数量越少，使工业气体在多级过滤芯13内逐级过滤，采样气体从下至上穿过多级过滤芯13，在多级过滤芯13的不同层级和不同温度的过滤片131上逐级冷凝、过滤，保证采样气体过滤充分，过滤后的气体传送至出气装置136输出，而降温冷凝后的物
质会经过法兰11回流至工艺管道中；
53.进一步说明，出气装置136可以通过吹扫管137连接供后端设备使用，可将所述测温管135置于多级过滤芯13的顶端，方便设置以及用于检测经过多级过滤芯13后的采样气体的温度，可有效避免测温管135被工业气体污染，同时有助于采样装置的耐压设计；吹扫管137用于定期的外部气/液吹扫、清洗过滤片131，可以保持采样探头1内部的长期干净清洁。
54.进一步说明，在多级过滤芯13的各个过滤片131上，各个过滤片131对采样气体吸热，距离气体采样头12越近的采样气体温度越高，使离气体采样头12越近的过滤片131吸热越多，离测温管135近的采样气体经过各级的过滤片131吸热后，离测温管135近的采样气体的温度大幅度的降低，测温管135采集多级过滤芯13过滤工业气体后的温度。冷凝腔145内设置有螺旋片143，外侧连通有制冷装置16，且在冷凝腔145的外部设置有保温层15，制冷装置16连接高性能的涡流管即压缩空气进气管161，涡流管以压缩空气为动力源环保安全，压缩空气进口通入涡流管，经涡流管制冷后的压缩空气从冷气入管142通入冷凝腔145，热量从所述排热管162排出，具体的，由于螺旋形的螺旋片143的作用，整个一大的冷凝腔145被螺旋片143分隔为多个小的冷凝腔145，每相邻的两螺旋片143之间是一个小的冷凝腔145，多级过滤芯13具有不同层级和不同温度的过滤片131，因此，不同层级和不同温度的过滤片131使各个小的冷凝腔145对应各层级过滤片131的温度，冷凝气是螺旋旋转的进入、排出于冷凝腔145的，制冷装置16结合螺旋片143和保温层15，可以有效保证在冷凝腔145内部的冷凝气体和工业气体之间的热交换。
55.进一步说明，所述保温层15的两端分别设置有前端盖151和后端盖152，保温层15将所述冷凝腔145包裹固定起来，保温层15的侧面还设置有便于管路设置的过管、过线的通孔，以及便于安装固定的安装支架153。
56.具体的，所述采样探头1的下端还设置有法兰11，法兰11下端用于与工艺管道进行连接，且法兰11中间的通孔作为采样入口111；法兰11的上端与气体采样头12连接；可选的，气体采样头12设置有标定口121，标定口121连接有标定管122，且标定管122出口直至所述出气装置136，方便通入标气进行校准时，缩短采样装置中气体的置换时间；可选的，所述法兰11采样国标高压带颈对焊法兰，可适配各种工艺管道,对法兰11的采样入口可耐的气体压力小于或等于4mpa。
57.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，包括采样探头(1)，其特征在于，所述采样探头(1)包括：气体采样头(12)；多级过滤芯(13)，所述多级过滤芯(13)用于自身的不同层级过滤采样气体，多级过滤芯(13)的一端连通于所述气体采样头(12)，多级过滤芯(13)的另一端通向采样探头(1)的外部；冷凝装置(14)，所述冷凝装置(14)设置在多级过滤芯(13)的外部，冷凝装置(14)的内部具有冷凝腔(145)，所述冷凝腔(145)与多级过滤芯(13)的内部隔开；保温层(15)，所述保温层(15)设置在冷凝装置(14)的外部；制冷装置(16)，所述制冷装置(16)通过保温层(15)连通于冷凝装置(14)具有的冷凝腔(145)。2.根据权利要求1所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述多级过滤芯(13)固定的设置在所述冷凝装置(14)内部，多级过滤芯(13)包括：过滤片(131)、隔离柱(132)、钢丝缆(133)和过滤孔(134)；所述钢丝缆(133)将若干个所述过滤片(131)穿成一串，且相邻的过滤片(131)之间设置有所述隔离柱(132)，隔离柱(132)用于隔开相邻的过滤片(131)。3.根据权利要求2所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，每个过滤片(131)上设置有所述过滤孔(134)，过滤孔(134)在每个所述过滤片(131)上的数量排布为过滤片(131)离所述气体采样头(12)越远过滤片(131)上的过滤孔(134)的数量越少。4.根据权利要求1所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述冷凝装置(14)固定设置在所述保温层(15)内部，冷凝装置(14)包括：第一筒管(141)和第二筒管(144)，所述第一筒管(141)套设在所述第二筒管(144)内，第一筒管(141)与第二筒管(144)之间具有所述冷凝腔(145),所述多级过滤芯(13)位于第一筒管(141)内,多级过滤芯(13)与第一筒管(141)隔开,第二筒管(144)的外壁与保温层(15)的内壁贴合。5.根据权利要求4所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述第一筒管(141)的外周壁上设置有螺旋片(143)，所述螺旋片(143)位于所述冷凝腔(145)内。6.根据权利要求4所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述第一筒管(141)的一端设置有测温管(135)，所述测温管(135)通向所述多级过滤芯(13)的后端。7.根据权利要求6所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述测温管(135)连通出气装置(136)，所述出气装置(136)连通有吹扫管(137)，所述吹扫管(137)穿过所述保温层(15)通向所述采样探头(1)的外部。8.根据权利要求7所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，在所述采样探头(1)的外部设置有制冷装置(16)，所述制冷装置(16)包括冷气入管(142)和压缩空气进气管(161)，所述冷气入管(142)和压缩空气进气管(161)连通，冷气入管(142)穿过所述保温层(15)并通向所述冷凝腔(145)，制冷装置(16)还具有排热管(162)，所述排热管(162)与冷气入管(142)连通。
9.根据权利要求1所述的一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，其特征在于，所述气体采样头(12)的内部可承受气体的压力小于或等于4mpa。

技术总结
本发明公开了一种用于高压工业气体冷凝过滤的采样装置，包括采样探头，采样探头包括：气体采样头、多级过滤芯、冷凝装置、保温层和制冷装置，多级过滤芯自身的不同层级可过滤采样气体，多级过滤芯的一端连通于气体采样头，多级过滤芯的另一端通向采样探头的外部，冷凝装置设置在多级过滤的外部，冷凝装置的内部具有冷凝腔，冷凝腔与多级过滤芯的内部隔开，保温层设置在冷凝装置的外部，制冷装置通过保温层连通于冷凝装置具有的冷凝腔，本发明的有益效果：实现对不超过4MPa的高温、高压的工业气体进行过滤和采样。进行过滤和采样。进行过滤和采样。


技术研发人员：蒲友强
受保护的技术使用者：昶艾科技（成都）有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/23