一种用于测量气液混合流体中气液比的采样装置的制作方法

1.本实用新型涉及气液混合技术领域，尤其涉及一种用于测量气液混合流体中气液比的采样装置。


背景技术：

2.气液混合多相流在过程工艺和环保技术中非常常见，这类工艺主要用于气体的传输，例如曝气、吹脱或者分离过程，如气浮等。而气液比是过程控制和优化的重要运行参数。举例来说，气浮是一种水处理工艺，其原理是通过不同手段将气体引入待处理的水体中并形成气泡。而气泡粘附于杂质表面，将油脂、颗粒物等提升至液面形成浮泥后排出水体。
3.气浮单元通常设有专门的接触混合区。运行过程中，该处的气液比可用来评估系统的运行状态，并根据需要做出合理的调整。只有气液比始终保持在合理的区间范围内，气浮才能取得满意的效果。
4.气液比的定义是气体体积与其分散于的液体的体积比。该值取决于气液的输入量，气泡平均尺寸、温度、液体粘度以及是否含有表面活性剂。在总输入体积确定的条件下，气泡的大小易受到液体粘度和表面活性剂的影响，并最终造成气泡的上升速度不均衡。因此，实际的气液比无法简单的通过输入量来计算，而需要通过运行经验来选择，使得气液比数据的获取不方便，而且不准确，给运行过程中的调整带来不便。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本实用新型公开了一种用于测量气液混合流体中气液比的采样装置，可以方便灵活地确定各类气-液接触系统中的气液比。
6.对此，本实用新型的技术方案为：
7.一种用于测量气液混合流体中气液比的采样装置，其包括取样容器、取样构件和辅助构件，所述取样容器包括位于上部的释气部、位于颈部的计量部和位于下部的贮样部；所述释气部的外径大于计量部的外径；
8.所述取样容器的底部设有开口，所述开口的一侧与底盖活动连接，所述底盖的大小不小于开口的大小；
9.所述取样构件包括与底盖连接的拉动连接件，所述拉动连接件的一端从取样容器的内部穿过，从取样容器的释气部穿出；
10.所述辅助构件包括漂浮物和用于与取样容器的释气部或计量部接触并使取样容器漂浮在液体上的托举构件，所述漂浮物与托举构件连接。
11.其中，释气部为敞口，用于释放气体。所述开口的一侧与底盖活动连接，该活动连接可以为滑动连接，也可以为转动连接。优选的，所述开口的一侧与底盖转动连接。辅助构件的漂浮物用于使取样容器漂浮在液体上。进一步优选的，所述底盖与开口的大小匹配。
12.采用此技术方案，将取样容器放入待取样液体中，使底盖打开，并通过漂浮物使得取样容器漂浮在液体上，气液混合物开始自由地进入取样容器；拉动拉动连接件，使底盖盖
住底部的开口并密封，此时托举构件将取样容器托举，使进入取样容器的液体面保持在释气部或计量部。然后将取样容器上提，将取样容器从待测液体提出，并与辅助构件脱离；将取样容器静止于平台上，待取样容器中的气体在取样容器的颈部上升后，通过释气部脱离，待容器内液面稳定后，测量容器内液体的体积变化，并计算得到气液比。
13.进一步的，可以通过取样容器从池体中取出既定体积的混合液后静止，待气体被释放而液面稳定后，读取取样容器颈部的刻度，换算成体积，结合刚取出取样容器时液面的初始刻度对应的刻度所对应的体积，即可测量得到的取样区的气液比。
14.进一步的，很多情况下，取样液体中由于气体快速上升，取样过程中容器颈部内液面不稳定，不能准确读数，可以通过保证每次取样体积固定，即每次取样恰好装满计量部和贮样部，然后静止待气体被释放、液面稳定后，读取取样容器颈部的刻度，通过计算该刻度下方的计量部和贮样部的体积与装满计量部和贮样部的体积的差值，得到取样区的气液比。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述托举构件与取样容器的释气部或计量部接触。进一步的，所述托举构件与取样容器的释气部接触并使取样容器漂浮在液体上。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述托举构件包括位于漂浮物的中部、用于固定取样容器的固定环，所述固定环设有缺口，所述缺口的开口宽度大于取样容器的颈部的直径，所述固定环的内径不大于所述释气部的最大外径，不小于取样容器颈部的直径；所述漂浮物为若干个，除固定环缺口侧处外，相邻的漂浮物之间相互连接，所述漂浮物与固定环连接。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述拉动连接件为拉绳。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述取样构件包括用于将底盖与开口分离的底盖打开构件。
19.作为本实用新型的进一步改进，所述底盖与取样容器通过转轴连接或铰接。
20.作为本实用新型的进一步改进，所述底盖打开构件包括位于取样容器外侧的弹性构件，所述弹性构件的一端与取样容器的外侧壁连接，另一端与底盖的底部连接。进一步优选的，所述弹性构件为弹簧。采用此技术方案，弹簧自然状态下，取样容器的底盖完全打开，且与壁面夹角α=180
°
。在拉动连接件的外力作用可以造成底面合上开口，弹簧发生弹性形变。外力消失后，弹簧恢复自然状态。采用此技术方案，在取样时，使打开的底盖不阻挡或者影响上升的气液混合流体，避免形成局部湍流，造成取样的误差。
21.作为本实用新型的进一步改进，除固定环缺口侧外，相邻的漂浮物之间通过连接件连接。进一步的，所述连接件为杆状。
22.作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物上均设有取样液位标记。采用此技术方案，当漂浮物通过固定环装载着取样容器时，该取样标记与容器颈部的刻度起点保持平齐，保证取样体积固定，使每次取样体积为计量部 贮样部体积，方便计算气液比。
23.作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物通过连接杆连接形成对称形状。作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物通过径向连接件与固定环连接，所述径向连接件、连接件和固定环位于同一平面上。
24.作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物连接控制构件，用于控制采样装置的位置。优选的，所述控制构件为控制杆或者控制绳。进一步优选的，所述控制杆或者控制绳
可以汇聚为一结点，通过手持或者机械结构如滑轮等，控制采样装置的位置。
25.所述漂浮物上设有控制绳。进一步优选的，所述漂浮物上设有连接点，所述控制绳与连接点连接。进一步优选的，每个漂浮物上的控制绳的长度相等。
26.作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物为球形、立方体。
27.作为本实用新型的进一步改进，所述漂浮物为3个或3个以上。所述漂浮物相互连接构成等边三角形。优选的，相邻的漂浮物之间通过细杆连接。
28.作为本实用新型的进一步改进，所述用于测量气液混合流体中气液比的采样装置包括用于将底盖与开口密封的密封构件，所述密封构件位于底盖上表面的四周，或位于取样容器的底部在开口的四周。
29.作为本实用新型的进一步改进，所述释气部为漏斗形。
30.作为本实用新型的进一步改进，所述取样容器的颈部截面为圆形，所述取样容器的颈部设有刻度值，用于读取当前容器内的液体体积。
31.作为本实用新型的进一步改进，取样容器颈部的计量部和贮样部的总体积为一确定值，记作v。整个颈部设有刻度值，用于读取当前容器内的液体体积。
32.作为本实用新型的进一步改进，取样容器的颈部和下部，也就是计量部与贮样部为可拆卸连接。贮样部可按一系列不同的容积规格生产，与颈部的计量部形成一系列不同的取样体积，例如 500ml、1000ml、1500ml、2000ml，以适应不同的系统和测量范围。
33.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
34.采用本实用新型的技术方案，将采样装置置于气液混合流体所在池体中，收集固定或设定体积的气液混合物后再取出，待取样容器内的气液混合物中气体释放完毕，且液面稳定后，通过取样容器的计量部的刻度读取下降的体积，该值与收集的液体的固定或设定体积之比即为测量到的气液比。通过该装置可以方便灵活并快速的确定各类气-液接触系统中的气液比，为系统的优化运行提供数据支持。
附图说明
35.图1是本实用新型实施例的用于测量气液混合流体中气液比的采样装置的结构示意图。
36.图2是本实用新型实施例的用于测量气液混合流体中气液比的采样装置的底盖打开时的结构示意图。
37.图3是本实用新型实施例的用于测量气液混合流体中气液比的采样装置的使用示意图；其中（a）为采样装置在待测液体中取样的俯视图；（b）为采样装置完成取样后的示意图；（c）为采样装置的取样容器与固定环脱离时的俯视图；（d）为采样装置的取样容器与固定环脱离时的相对位置示意图。
38.图4是本实用新型实施例的取样和测量过程的示意图；其中（a）采样装置取样初始状态图，（b）为采样装置取样过程中的示意图，（c）为收集液体、合上底盖的示意图，（d）为将采样装置静止于平台上的示意图。
39.附图标记包括：
40.1-取样容器，1a-贮样部，1b-计量部，1c-释气部，2-拉绳，3-弹簧，4-底盖，5-转轴，6-漂浮物，7-取样液位标记，8-固定环，8a-缺口，9-连接杆，10-连接点，11-待取液体，12-控
制绳，13-气液混合物，14-径向连接杆。
具体实施方式
41.下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。
42.如图1~图4所示，一种用于测量气液混合流体中气液比的采样装置，其包括取样容器1、取样构件和辅助构件，所述取样容器1包括位于上部的释气部1c、位于颈部的计量部1b和位于下部的贮样部1a，贮样部1a也就是容器本体。所述释气部1c的外径大于计量部1b的外径；其中，释气部1c为敞口。容器颈部的计量部1b是圆柱形，壁上有刻度。所述取样容器1的底部设有开口，所述开口的一侧通过转轴5与底盖4转动连接，所述底盖4与开口的大小匹配。所述取样构件包括拉绳2，所述拉绳2的一端与底盖4连接，所述拉绳2的另一端从取样容器1的内部穿过，从取样容器1的释气部1c穿出并向外延伸。所述取样容器1的外侧设有弹簧3，所述弹簧3的一端与取样容器1的外侧壁连接，另一端与底盖4的底部连接。本实施例中，容器本体即贮样部1a的容积为750ml，取样容器1的颈部即释气部1c的容积为250ml，故取样体积为1l。释气部1c是一圆形漏斗式结构，用于释放气体。计量部1b是圆柱形，直径5cm，壁上有刻度，单位是ml，最小刻度间隔是2 ml。
43.所述辅助构件包括若干漂浮物6和位于中部用于固定取样容器1的固定环8。本实施例中包括三个立方体的漂浮物6，固定环8位于三个的漂浮物6的中间，三个漂浮物6各自通过一个径向连接杆14和固定环8连接，固定环8为带缺口8a的圆环，除缺口8a侧之外，相邻的漂浮物6之间通过连接杆9连接，且在同一平面构成等边三角形，漂浮物6、连接杆9、径向连接杆14和固定环8稳定在同一平面。缺口8a朝向等边三角形缺少的一边。缺口8a的开口宽度大于取样容器的颈部也就是计量部1b的直径。固定环8的直径介于取样容器的颈部的直径和释气部1c的最大直径之间，取样前，将取样容器1由颈部从缺口8a处放入到固定环8的中部，在重力作用下固定环8与释气部1c的外壁接触，这样固定环8承载着取样容器1，使取样容器1保持竖直，垂直于漂浮物6的平面。取样后，将取样容器1上提，然后通过缺口8a，可将固定环8与取样容器1分离。
44.漂浮物6上设有取样液位标记7，当漂浮物6通过固定环8装载着取样容器1时，该取样液位标记7与取样容器1颈部也就是计量部1b的上部刻度起点保持平齐。漂浮物6上设有连接点10，系有三根等长的控制绳12，以此实现对整个采样装置位置的控制。
45.如图3和图4所示，取样和测量过程分为四步：
46.第一步：人工手持控制绳12，此时拉绳2为松弛状态，弹簧3处于自然状态，取样容器1底盖4自然下垂成180
°
，容器完全打开。将取样容器1套入固定环8内，将取样容器1、固定环8和漂浮物6放入待取液体11中。气液混合物13开始自由地进入取样容器1的本体即贮样部1a。
47.第二步：通过操作控制绳12，保持漂浮物6上的取样标记液位与接触区的液面平齐。
48.第三步：持续拉住拉绳2，使与其相连的底盖4克服弹簧3的阻力，以较慢的速度开始旋转，逐步靠近容器本体的底部开口，并最终与其闭合并形成密封。拉绳2需保持紧绷状态，同时弹簧3也相应的处于拉伸状态。之后，通过控制绳12将采样装置提出待取液体11。
49.第四步：将取样容器1通过缺口8a与固定环8分离，解除漂浮物6后，将取样容器1静
止于平台上。样品中的气体在取样容器1的颈部上升后，通过释气部1c脱离样品。待容器内液面稳定后，读取容器颈部计量部1b的刻度变化，得到体积的变化值，如图1中为δv，即样品中的气体体积，即为vg [ml]。采用vg:1000计算即为测量得到的接触区气液比。
[0050]
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。