Устройство для отбора проб из потока сыпучего материала Советский патент 1984 года по МПК G01N1/20 

1 . Изобретение относится к измери.тельной технике и предназначено для периодического отбора проб из потока сыпучего материала у поверхности погруженных тел (гладких и оребренных труб, тяг, подвесок) с последующим анализом пробы. Известно устройство для периодического, отбора проб, содержащие кор пус, отсекатель пробы или отбирающи элемент, приспособление для ввода и вывода пробоотборника из потока. В устройстве предусмотрены конструк тивные меры для повышения представи тельности проб, надежности, упрощения конструкции il. Однако это устройство пригодно лишь для отбора проб из свободного нестесненного потока, в котором нет погруженных тел. Кроме того, проба перед отбором не подготавливается, процессе отбора зачастую нарушается структура, материал перемешивается. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му эффекту является устройство для отбора проб сьтучих материалов из п дающего потока, сыпучего материала, , содержащее раму, установленный на ней отбирающий элемент в виде незам кнутого цилиндрического барабана с внутренними перегородками и приемную емкость 21 . Однако указанное устройство пригодно для отбора проб только из сво бодного потока сыпучего материала,, оно нарушает структуру потока/при вводе в щахту, не позволяет предварительно подготавливать пробы. Все это снижает представительность и информативность проб, не позволяет получать сведения о характеристиках по тока в аппаратах с погруженными поверхностями. Цель изобретения - обеспечение возможностиотбора локальных и средних проб из потока сьтучего материа ла у поверхности погруженных тел, по вышение представительности и информативности проб путем их предвари- . тельной подготовки. Указанная цель достигается тем, чТо в устройстве для отбора проб из потока сыпучего материала, содержащем раму, установленный на ней отбирающий элемент в виде незамкнутого цилиндрического барабана с внутренними перегородками, приемную емкость 862 барабан снабжен рубашкой, патрубком подвода агента и продольными направляющими., на которых укреплены распо-. ложенные радигшьно перегородки, а поверхность барабана вьшолнена перфорированной. При этом внутренние перегородки расположены по всей длине цилиндрического барабана и выполнены смежными, а их высота составляет 0,95-0,98 от высоты кольцевого зазора между поверхностью погруженного тела и внутренней поверхностью цилиндрического барабана. Использование нескольких радиальных перегородок позволяет отобрать локальные пробы из различных характерных зон вблизи омываемой потоком поверхности с целью определения локальных характеристик потока в этих зонах. Перегородки выполнены сменными и крепятся к направляющим, например, болтами. Это позволяет выбирать их высоту, количество и расположение в зависимости от размеров, конфигурации погруженного тела и назначения пробы, т.е. от тех процессов, для изучения которых используется отбираемая проба. Так, если погруженное тело имеет форму цилиндра круглого сечения, то при симметричном относительно вертикальной оси расположении четьфех перегородок отбирают пробы из трех характерных областей: лобовой, где образуется застойная зона, боковых (экваториальных), где наблюдается безотрывное омывание, кормовой, где имеет место отрьш потока сыпучего материала от поверхности тела. При. размещении восьми перегородок отбирают пробы в четырех зонах. В обоих случаях симметричность перегородок позволяет получить дублированные результаты, что повышает представитель- ность проб и точность данных. Возможно и несимметричное размещение перегородок. При наличии оребрения тела перегородки располагаются с учетом размеров и расположения ребер. При отсутствии перегородок в одной из половин барабана одновременно отбирают среднюю и локальные пробы. Все это позволяет повысить информативность проб. Внутренний диаметр барабана выбирается близким к размерам области, в которой под влиянием погруженного тела изменяются характеристики слоя (его структура, порозность, скорость движения, температура, химический состав материала)-. Согласно данным авторов эта область распространяется от поверхности тела на расстояние, равное 40-50 калибрам частиц. Длина барабана должна быть больше длины шахты на 30-100 мм. Переднее торцовое сечение барабана закрывается съемной крышкой, заднее (вводимое в,шахту) открыто. Толщина перегородки составляет 0,5-1 мм с тем, чтобы не нарушалась структура слоя и-не создавалось значительное сопротивление при вводе отбирающего устройства в шахту. Использование гофрированных пластин с шагом гофр 4-5 мМ, высотой гофр -2 мм позволит предотвратить заклинивание при нарушении соосности отбираю1чего элемента и погруженного тела. Подача н слой из рубашки через отверстия в стенке барабана различны агентов (сред) позволяет подготовить пробу, увеличить ее информативность, представительность и точность получа емых при ее анализе результатов. Род агента определяется назначением отбираемой пробы. Так, если проба пред назначена для определения порозности влажных либо специально увлажненных материалов, целесообразно использовать жидкий азот либо углекислоту, которые обеспечат фиксацию структуры слоя вследствие замерзания влаги в местах контакта частиц друг с другом и поверхностью тела. Цри изучении порозности сухих материалов подается, например, расплавленный парафин, который после затвердевания зафиксирует структуру слоя, что позволит со хранить ее в процессе отбора. Если изучается структура слоя путем визуальных наблюдений, фотографировани отобранных проб, для увеличения их контрастности в слой подается краси гель. Если проба предназначена для определения локальных температур, то IB качестве агента могут служить жидкие кристаллы. При определении химического состава материала в качестве агента в слой может подаваться среда которая при химической реакции с час тицами изменяет их окраску. В ряде случаев может оказаться целесообразной подача агейта через поверхность погруженного тела, которая в таких случаях тока должна быть перфорированной. Устройство может работать и без подачи агента в сыпучий материа.т. Перфорация внутренней стенки цилиндрического барабана выполняется в виде круглых,прямоугольных либо щелевых отверстий общим живым сечением 3060%. Возможность подачи через рубашку барабана различных, агентов в сыпучий материал, изменения высоты, количества и расположения перегородок помимо указанньгх выше положительных эффектов обеспечивают универсальность и широкую область применения предлагаемого устройства. Система подачи агента определяется родом агента, необходимого для конкретных условий. Отбирающий элемент на опорах устанавливается на раме, которая крепится к шахте с сыпучим материалом так, чтобы отбирающий элемент располагался коаксиально погруженному в поток сыпучего материала телу. Для более точной центровки в качестве опор отбирающего элемента используются регулируемые винты. Па стенке шахты у переднего торца погруженного тела размещено отверстие с заслонкой. К заднему торцу тела крепится диск, диаметр которого на 50-100 мм больше наружного диаметра отбирающего элемента. Диск снаб)(сен уплотнением. После ввода отбирающего элемента в поток сыпучего материала его задний торец приводится в контакт с этим уплотнением, что предотвращает утечку подаваемого из рубашки агента за пределы объема, отсекаемого элементом. После окончания подготовки пробы отбирающий элемент выводится из шахты вместе с погруженным телом. На фиг.1 представлена схема отбирающего элемента предлагаемого устройства для отбора проб из потока сыпучего материала у поверхности погруженного тела на фиг.2 - схема симметричного расположения перегородок; на фиг.З - схема несимметричного расположения перегородок; на фиг.4 - схема расположения перегородок у оребренного цилиндраJ на фиг.5схема расположения перегородок при одновременном отборе локальных и средних проб; на фиг.6 - схема расположения предлагаемого устройства. Предлагаемое устройство для отбора проб из потока сыпучего материала (у погруженного тела) состоит из рамы 1, приемной емкости (на схеме условно не показана) и отбирающего элемента, который представляет собо цилиндрический барабан 2, снабженны наружной рубашкой 3, продольными на равляющими 4, четырьмя сменными рад альными перегородками 5 и крышкой 6 На внутренней поверхности барабана выполнена перфорация. К рубашке при варен патрубок 7, подключенный к системе подачи агента. Направляющие 4 приварены нормально к внутренней поверхности барабана вдоль его образующей и расположены в различных точках по окружности. Перегородки 5 представляют собой пластины, основания которых крепятся к направлякяцим Перегородки расположены симметрично ртносительно вертикальной оси в бовой (), кормовой ((180°) и экваториальных (ф-90) точках. Перед ний торец барабана закрыт крышкой 6 задний открыт. Отбирающий элемент установлен на раме 1 и снабжен регулируемыми опорами 8. На фиг.2-5 представлены другие возможные варианты расположения пере городок при наличии и отсутствии оребрения У погруженных тел. Устройство для отбора проб работа ет следующим образом. Рама с установленным на ней приемным элементом крепится к стенке шахты 9 так, чтобы отбирающий элемент располагался коаксиально с погруженным телом. После достиженияустановившегося движения сыпучего материала в шахте с погруженным теЛО.М 10 устройство приближается вплот ную к отверстию 11 в передней стенке шахты, расположенному у торцового сечения погруженного тела, и устанав ливается так, чтобы горизонтальная ось отбирающего элемента располагалась на одной линии с горизонтальной осью тела. Затем открывается заслонка 12 на стенке шахты, проверяется и в случае необходимости корректируется с помощью регулирующих опор 8 центровка. Отбирающий элемент вводится в шахту так, чтобы торец цилиндрического барабана коснулся ее задней стенки. После установки отбирающего элемента устройства в случае необходимости подготовки пробы (фик- 55 сации структуры, окраски и так далее) из системы подвода агента через трубопровод соответствующий агент подается в рубашку барабана, откуда он через перфорацию во внутренней стенке поступает в сыпучий материал, расположенный в кольцевом;зазоре между барабаном и погруженным телом. После завершения подготовки пробы (напри|мер, замерзания влаги в местах контакта частиц при подаче N либо СО во влажный материал затвердевания жидкого парафина после его подачи в слой окраски частиц после подачи в слой красителя либо жидкого кристалла и так далее) отбирающий элемент совместно с погруженным телом выводится из шахты. Для обеспечения полной сохранности структуры пробы к торцу погруженного тела у задней стенки шахты крепится диск 13, диаметр которого на 50-100 мм превышает диаметр барабана. Этот диск закрывает торец барабана при выводе его из шахты вместе с телом. Указанньш диск |И крьш1ка на переднем торце барабана отсекают, отделяют отобранную пробу от остальной массы сыпучего материала. Отобранные локальные пробы направляются на последующий анализ. Устройство позволяет отбирать пробы и из неподвижного слоя. Таким о-бразом, предлагаемое устройство позволяет отбирать локальные и средние пробы у поверхности тел, погруженных в движущейся или неподвижный сыпучий материал, и предварительно подготавливать пробы с целью повьш1ения их представительности и информативности, сохраняя структуру. При дальнейшем анализе проб могут определяться различные локальные и средние характеристики сыпучегб материала вблизи поверхности тел (порозность, дисперсный состав, число контактов с поверхностью, влажность, температура, химический состав и т.д.). Эти сведения необходимы для выбора радиональных размеров, формы и расположения погруженных тел (например, теплообменных поверхностей) в различных аппаратах со слоевыми системами, применяемых в энергетике, энерготехнологии, химической технологии, черной и цветной металлургии и других отраслях промышленности.

А

/.........

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОВ ИЗ ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, содержащее раму, установленный на ней отбирающий злемент в виде незамкнутого цилиндрического барабана с внутренними перегородками, приемную емкость, отличающееся тем, что, с целью отбора локальных и средних проб у поверхности погруженного в сыпучий материал тела, повьшения представительности и информативности проб, цилиндрический барабан снабжен рубашкой, патрубком подвода агента и продольными направляющими, на которых укреплены расположенные радиально пег регородки, а поверхность барабана выполнена перфорированной. 2. Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что внутренние перегородки расположены по всей дли(Л не цилиндрического барабана и выполнены сменными.

.

аг 3