Автоматическая система для отбора, транспортирования и приема проб фильтрата Советский патент 1990 года по МПК G01N1/10 G05D27/00 

Изобретение относится к средствам пробоотбора и прободоставки на анализ технологических растворов, фильтратов пульп, сточных и оборотных растворов и может быть использовано при автоматизации контроля процессов цветной и черной металлургии.

Целью изобретения является улучшение представительности пробы и по- вышение производительности.

На чертеже представлена гидропневматическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 ва- куума, соединенный линией 2 вакуум- давления через электромагнитный (ЭМ) клапан 3 с накопительным сосудом 4 (пульсатором) с поплавком или датчиком. Источник вакуума своим входом поклгочен к регулятору 5 давления (редуктору) .

Пульсатор через линии 6-9 отбора пробы, входной пневмоклапан (ПК) 10, промывную емкость 11 и ПК 12 соедине с фильтром 13, а через линии 14 и 15 доставки пробы и выходной ПК 16 - с устройством 17 приема проб. Линия 2 вакуума-давления с помощью ЭМ клапана 18 через линию 19 и редуктор 20 сое- динена с линией 21 сжатого воздуха. При соответствии давления воздуха в магистрали пневмосети предприятия требованиям к давлению воздуха для транспортирования пробы редуктор 20 может отсутствовать.

Вход ПК 10 линией 22 связан с выходом ПК 23, который своим входом связан с ЭМ клапаном 24 продувочной линией 25.

Вход ЭМ клапана 24 соединен с линией 19 и редуктором 20 с линией 21 сжатого воздуха.

Управляющие входы линиями 26 и 27 ПК 10, 23 и 16 соединены с линией 2 вакуум-давления.

Устройство 17 приема проб состоит из сливной камеры 28 и приемной камеры 29 с ЭМ клапанами на выходе (не показаны). Камеры 28 и 29 конструктивно объединены и разделены перего- редкой 30, на перегородке 30 шарнирн укреплен желоб 31, а в сливную камеру 28 помещен поплавок 32 с регулируемым штоком 33. В крышке 34 камеры над желобом 31 установлен штуцер 35 линии 15 доставки проб и выполнено отверстие 36 для связи внутренних полостей камер 28 и 29 с атмосферой.

5

° 5

5

В исходном состоянии желоб перекинут в сторону слива поступающей жидкости в сливную камеру 28, что обеспечивается, например, применением противовеса илиукорочением плеча желоба со стороны приемной камеры 29. Сливная камера 28 предназначена для приема непредставительной головной части пробы, а приемная камера 29 - для приема выделенной представительной части пробы.

Узер регенерации фильтра и внутренних полостей каналов отбора и доставки проб состоит из емкости 37 с химическим реагентом, например подкисленным раствором HjSOi, дозатора 38, соединенных линией 39 с обратным клапаном 40, пневмоклапана 41, выход которого соединен линией 42 с выходом пневмоклапана 12, линии 43 подачи реагента, соединяющей выход дозатора 38 с входом пневмоклапана 41 через обратный клапан 44, и линии 45 управления пневмоклапанами 12 и 41, соединяющей управляющий вход этих клапанов через обратный клапан 46 с выходом ЭМ клапана 47, который своим входом соединен с линией 19. Дозатор 38 соединен одним из входов через обратный клапан 48 с выходом клапана 47, а другим входом через обратный клапан 49 соединен с атмосферой для обеспечения возможности поступления реагента из емкости 37 в камеру дозатора.

Узел промывки фильтра и внутренних полостей каналов отбора и доставки рроб промывочной жидкостью состоит из емкости 50 с промывочной жидкостью, например водой, дозатора 51, соединенных линией 52 с обратным клапаном 53, ЭМ клапана 54 и линии 55 подачи промывной жидкости, соединяющей выход дозатора 51 с входом ПК 41 узла регенерации через обратный клапан 56. Дозатор 51 соединен одним из входов через обратный клапан 57 с атмосферой для обеспечения возможности поступления промывочной жидкости из емкости 50 в камеру дозатора, а другим входом через обратный клапан 58 с выходом ЭМ клапана 54, который своим входом соединен с линией 19, а выходом через обратный клапан 59 соединен с линией 45 управления ПК узла регенерации.

Система работает по программе УУ. УУ обеспечивает цикличность отбора

проб, управление источником 1 вакуума и работой клапанов 3, 18,24, 47 и 54, включение звуковой и световой сигнализации, автоматическое управление химической регенерацией комплекса пр поступлении задания от оператора, а также реагирование на сигнал управления от датчика пульсатора 4 в случае управления окончанием его заполнения от датчика, а не с помощью поплавкового устройства.

УУ содержит электронные реле времени, например типа ВЛ-47 с диапазонами выдержек 1-100 мин, преобразователь напряжения (например, переменного 220 В в постоянное 24 В), реле промежуточные, например типа РП-21 источник звуковой сигнализации, например звонок электрический бытовой, а также приборы световой индикации, например светодиоды типа АЛ102Г.

Устройство функционирует следующим образом.

В исходном состоянии (а после запуска комплекса в работу во время паузы ожидания команды на очередной рабочий цикл) все ЭМ клапаны отключены. Дозатор 38 реагента заполнен

0

подпружиненный ПК 12 при отсутствии давления в линии 45 находится в открытом состоянии, а ПК 41 - в закрытом состоянии. Продувка фильтра 13 обеспечивает вытеснение из его полости опробуемой жидкости, поступившей в него под действием статического давления после завершения конечного продувочного такта предыдущего рабочего цикла, чем обеспечивается повышение представительности отбираемой в данном рабочем цикле пробы.

Во втором такте рабочего цикла УУ

5 включает ЭМ устройства 1 вакуума и ЭМ клапаны 3 линии 2 вакуум-давления. В каждом очередном такте ЭМ, работающие в предыдущем такте, возвращаются в исходное состояние (отключают0 ся), если не указывается на их включение в данном такте.

Под воздействием вакуума в линии 2 ПК 10 открывается, а ПК 16 и 23 закрываются. Данное положение соответ5 ствует их исходному состоянию благодаря подпружинивающему воздействию пружин на мембраны управляющих входов, воздействие которых совпадает по направлению с воздействием на

Изобретение относится к средствам пробоотбора и прободоставки на анализ технологических растворов, фильтратов пульп, сточных и оборотных растворов, оно может быть использовано при автоматизации контроля процессов цветной и черной металлургии. Изобретение предназначено для улучшения представительности пробы и ускорения ее доставки на анализ. Сначала продуваются сжатым воздухом через пульсатор 4 линии 7, 8, и 9, фильтр 13 приемной емкости 11 и линии 22, затем фильтрат через фильтр 13 подается в промывочную емкость 11, а затем в пульсатор 4, регенерируется фильтр 13, а фильтрат подается в устройство 17 приема проб. Подача реагента осуществляется дозатором 38, а промывной жидкости дозатором 51. 1 ил.

реагентом, поступающим, например, са- 30 мембрану разрежения. Благодаря подмотеком, из емкости 37 по линии 39 через обратный клапан 40. Заполнение дозатора обеспечивается наличием связи с атмосферой через обратный клапан 49.

Аналогично дозатор 51 промывочной жидкости заполнен промывочной жидкостью, поступающей из емкости 50 по линии 52 через обратный клапан 53, что обеспечено наличием обратного клапана 57 связи с атмосферой.

Система работает следующим образом.

В первом такте рабочего цикла устройство управления (УУ) включает клапаны ЭМ 18 и 24, обеспечивая подачу сжатого воздуха из линии 21 через редуктор 20 и линию 19 в линию 2 вакуум-давления и в продувочную линию 25. Под действием давления сжатого воздуха в линии 2 ПК 10 закрывается, разделяя Тракт промывки - продувки фильтра и тракт доставки пробы на анализ, а ПК 16 и 23 открываются. Через линию 2 и пульсатор 4 происходит продувка линий 6, 14 и 15 а через линию 25 и промывочную емкость 11 происходит продувка линий 22, 7, 8 и 9 и фильтра 13, так как

5

пружиниванию выравниваются воздействующие на мембрану ПК усилия при разрежении и при давлении, так как непосредственно усилие при давлении в несколько раз превышает усилие при разрежении.

Подпружиненные ПК 12 и 41 продолжают находиться в исходном положении, когда ПК 12 открыт, а ПК 41 за0 крыт.

Под воздействием вакуума системы фильтрат принудительно поступает через фильтр 13, линии 8 и 9 и клапан 12 в промывочную емкость 11, а после

с ее заполнения через линии 6 и 7 и клапан 10 в пульсатор 4 до его заполнения. Минимум времени на отбор пробы в пульсатор обеспечивается приме нением датчика уровня в пульсаторе.

После заполнения пульсатора в третьем такте цикла программное устройство отключает ЭМ клапан 3 и клапан источника 1 вакуума и включает ЭМ клапаны 18 и 24, обеспечивая подачу сжатого воздуха из линии 21 че рез редуктор 20 и линию 19 в линию 2 вакуум-давления и в продувочную ли нию 25. Состояние устройства при этом полностью совпадает с его состоянием

0

5

7155

в первом такте цикла. Сжатый воздух по линиям 25 и 22 вытесняет фильтрат из линии 7, промывочной емкости 11 и линии 9 через фильтр 13, осущест- вляя его реверсивную регенерацию гидравлическим потоком фильтрата, освобождая поры фильтра от механических частиц. После полного вытеснения фильтрата-производится продувка ежа- тым воздухом того же тракта и фильтра . Одновременно сжатый воздух по линии 2 вакуум-давления, поступая в пульсатор, вытесняет фильтрат по линиям 6, 14 и 15 в устройство 17 прие- ма проб.

Разделение трактов промывки - продувки фильтра и доставки проб с помощью ПК 10 позволяет обеспечить независимую надежную работу этих трактов при любой длине линий отбора и доставки проб. Применение дополнительной промывной емкости 11 позволяет обеспечить, помимо продувки сжатым воздухом, гидравлическую промывку фильт- ра реверсивным потоком фильтрата, а также позволяет осуществить в системе промывку промывочной жидкостью и химическую регенерацию трактов.

Непосредственное соединение выхода ПК 10 и входа ПК 16 между собой линией 14 позволяет очистить линию 6 и исключить заражение пробы в пульсаторе остатками предыдущей пробы, заполняющими эту линию и сохраняющими- ся в ней до очередного отбора пробы. При поступлении пробы в устройство 17 приема проб обеспечивается аэ- томатическое самостоятельное отделение непредставительной головной части пробы в сливную камеру 28 и выделение представительной (чистой) части пробы в приемную камеру 29. При этом в исходном положении желоб 31 обеспечивает слив пробы в сливную камеру 28, по мере заполнения которой поплавок 32 всплывает и регулируемым штоком 33, упираясь в левое плечо желоба 31, перекидывает желоб на слив пробы в приемную камеру.

Объем загрязненной пробы устанавливается опытным путем. Изменением длины регулируемого штока 33 обеспечивается поступление первых порций чистой пробы в приемную камеру 29 в момент достижения желобом 31 горизонтального положения лишь после того, как в сливную камеру 28 поступит вся порция загрязненной головной части

8

пробы. В дальнейшем некоторая часть чистой пробы, продолжая поступать помимо приемной камеры 29 в сливную камеру 28, вызовет дополнительный подъ. ем поплавка 32 и поворот желоба 31 , по часовой стрелке, в результате чего остальная часть чистой пробы будет сливаться в приемную емкость 29.

Поступление пробы в устройство приема проб (третий такт цикла) сопровождается подачей звукового сигнала, привлекающего внимание оператора, и световой индикацией, отражающей соответствующий такт рабочего цикла.

Звуковой сигнал звучит непрерывно до его блокировки оператором, который ручным управлением включает ЭМ клапаны (не показаны) на выходе сливной 28 и приемной 29 камер, осуществляя слив загрязненной части пробы, например, в нейтрализационную емкость, а чистой части - в мерную емкость.

После блокирования звуковой сигнализации оператором на любом такте работы УУ при его переходе к следующему такту работы производится автоматическое разблокирование звуковой сигнализации и она приходит в состояние готовности к новому действию.

После доставки пробы, промывки фильтра фильтратом из емкости 11 и продувки воздухом рабочий цикл в устройстве без узла промывки заканчивается и автоматически повторяется через заданный период времени с первого такта - продувки фильтра вытеснения контролируемой жидкости, поступившей после окончания продувки в конце предыдущего рабочего цикла.

В четвертом такте рабочего цикла включаются ЭМ клапаны 3 и 54 и устройства 1 вакуума.

Под действием давления сжатого воздуха из линии 19, подаваемого через ЭМ клапан 54 в линию 45 управления ПК и в дозатор 51 промывной жидкости через обратный клапан 58 ПК 12 закрывается, отделяя линию 8 от линии 9 и фильтра 13, ПК 41 открывается, обратные клапаны 53 и 57 закрываются, пружина дозатора сжимается, открывая выходное отверстие, и промывная жидкость вытесняется из дозатора 15 через линию 55, обратный клапан 56, ПК 41, линии 42 и 8 в промывную емкость 11, а после ее заполнения через линию 7, ПК 10 и линию 6 в пульсатор 4 до

его заполнения. Включение ЭМ клапана и ЭМ устройства 1 вакуума обеспечивает через линию 2 вакуум-давления откачку воздуха из пульсатора 4 и емкости 11,

Обратный клапан 44 препятствует попаданию промывочной жидкости в линию 43, а обратный клапан 46 препятствует подаче сжатого воздуха в до- затор 38 реагента.

Пятый такт рабочего цикла по включаемым элементам и состоянию устрой-т ства полностью повторяет третий такт, обеспечивающий доставку пробы. При этом промывной жидкостью из пульсатора промывается и продувается тракт доставки пробы, а промывной жидкостью из промывной емкости 11 промывается и продувается фильтр 13. Одновремен- но на пятом такте подается звуковая сигнализация оператору, осуществляющему слив промывной жидкости из камер 28 и 29. На пятом такте заканчивается данный рабочий цикл и устройство го- тово к осуществлению следующего рабочего цикла, иницируемого устройством управления с, заданным- периодом времени.

При задании режима регенерации устройство работает следующим образом. Сразу же после задания режима регенерации схема приходит в состояние готовности к осуществлению регенерации и ожидания очередного рабочего цикла. Обработка режима регене- (рации осуществляется сразу же после окончания последнего такта очередного рабочего цикла. При этом в первом такте режима регенерации (соответст- вует шестому такту общего цикла) устройство управления включает ЭМ клапан 47, который срабатывает, соединяя линию 21 подачи сжатого воздуха через редуктор 20 и линию 19 с линией 45 управления ПК через обратный клапан 46 и с полностью дозатора 38 через обратный клапан 48. Под воздействием сжатого воздуха в линии 45 ПК 12 закрывается, а ПК 41 открывается, об- ратный клапан 48 открывается, обратные клапаны 40 и 49 закрываются, пружина дозатора химического реагента сжимается, открывая выходное отверстие, и химический реагент поступает из дозатора через линию 43 подачи реагента, обратный клапан 44, ПК 41 и линию 42 в линию 8, промывочную ем- кос.ть 11 и далее заполняет пульсатор

Q

е Q 5

0 д $

5

5

4 аналогично заполнению этих емкостей промывочной жидкостью. При этом для обеспечения откачки воздуха из пульсатора 4 и промывочной емкости 11 включаются ЭМ клапаны 3 и устройства 1 вакуума, обеспечивая создание вакуума в линии 2 вакуум-давления. Обратный клапан 56 препятствует попаданию реагента в линию 55 подачи промывочной жидкости, а обратный клапан 59 препятствует подаче сжатого воздуха в дозатор 51 промывной жидкости.

Второй такт режима регенерации (седьмой такт общего цикла) полностью аналогичен описанному пятому такту рабочего цикла. При этом включаются ЭМ клапаны 18 и 24, ПК 10 разделяет тракты отбора и доставки пробы и производится промывка этих трактов химическим реагентом соответственно из емкости 11 и из пульсатора 4 с последующей продувкой сжатым воздухом.

После окончания второго такта регенерации устройство управления производит немедленное переключение на промывку, отрабатывая четвертый и пятый такты рабочего цикла,.после чего комплекс приходит в состояние ожидания команды на очередной рабочий цикл.

При отсутствии узла промывки сразу же после окончания регенерации обеспечивается промывочный цикл отбора и доставки фильтрата (промывка фильтратом с последующей продувкой), после чего комплекс, как и в предыдущем случае, переходит в состояние ожидания команды на очередной рабо- ,чий цикл.

В случае применения системы для слабокристаллизующихся растворов узлы промывки и химической регенерации в составе элементов 12 и 37-58 могут отсутствовать оба или любой из них. В этом случае фильтр 13 непосредственно соединяется с промывочной камерой 11, наличие которой улучшает очистку фильтра 13 от механических частиц, дополняя продувку фильтра более эффективной гидравлической регенерацией фильтратом. Формула изобретения

Автоматическая система для отбора, транспортирования и приема проб фильтрата, содержащая фильтр, установленный на линии отбора пробы, пульсатор, входной пневмоклапан пульсатора, выходной пневмоклапан пульсатора, управляемый источник вакуум- давления, устройство приема пробы, состоящее из приемной и сливной камер, разделенных перегородкой, датчика уровня, размещенного в сливной камере, и электромагнитных клапанов, размещенных на выходах камер, гидро- распределитель, первый и второй выходы которого соединены с приемной и сливной камерами, а также устройство управления и первый - четвертый электромагнитные клапаны, выход пуль- сатора соединен с выходом входного пневмоклапана, выход выходного пнев- моклапана пульсатора соединен с входом гидрораспределителя, отличающаяся тем, что, с целью улучшения представительности пробы и повышения производительности, в состав системы дополнительно введены емкость для промывки фильтра, регулятор давления, редуктор, пятый электро магнитный клапан, первый, второй и третий пневмоклапаны, емкости для реагента и промывной жидкости, дозато-jc ры реагента и промывной жидкости, первый - десятый обратные клапаны, при этом линия сжатого воздуха- через регулятор давления соединена с входом управляемого источника вакуум-давления, а через редуктор - с входами первого - четвертого электромагнитных клапанов, выход управляемого источника вакуум-давления соединен с входом пятого электромагнитного клапана, выход емкости для реагента через первый обратный клапан соединен с первым входом дозатора реагента, второй и третий входы дозатора реагента через второй и третий обратные клапаны соединены с атмосферой и выходом первого электромагнитного клапана соответственно, выход дозатора реагента через четвертый обратный клапан соединен с входом первого пневмоклапана, который через пятый обратный клапан, соединен с выходом дозатора промывной жидкости, первый вход которого через шестой обратный клапан соединен с выходом емкости для промывной жидкости, второй и третий входы дозатора для промывной жидкости соединены через седьмой и восьмой обратные клапаны с атмосферой и выходом второго электромагнитного клапана соответственно, выход третьего обратного клапана через девятый и десятый обратные клапаны соединен с выходом второго электромагнитного клапана, выход девятого обратного клапана соединен с управ-1- ляющими входами первого и второго пневмоклапанов, выход фильтра через второй пневмоклапан соединен с выходом первого пневмоклапана и входом емкости для промывки фильтра, выход которой соединен с входом входного пневмоклапана пульсатора и входом третьего пневмоклапана, выход которого соединен с выходом третьего электромагнитного клапана, выходы четвертого и пятого электромагнитных клапанов соединены с управляющими входами пульсатора, третьего пневмоклапана, входного и выходного пневмоклапанов пульсатора соответственно, вход выходного пневмоклапана пульсатора соединен с выходом входного пневмоклапана пульсатора, а гидрораспределитель выполнен в виде желоба и поплавка с регулируемым штоком, при этом желоб шарнирно закреплен на перегородке устройства приема проб, а в качестве датчика уровня в сливной камере применен поплавок с регулирующим штоком.