DE1266999B - Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Strom frei herabfallender Teilchen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

GOIn

Deutsche Kl.: 421-18

Nummer: 1 266 999

Aktenzeichen: B 58665IX b/421

Anmeldetag: 20. Juli 1960

Auslegetag: 25. April 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Strom frei herabfallender Teilchen, einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus Flüssigkeit und festen Teilchen, bei der ein motorisch angetriebener Hauptprobennehmer in Form eines mit einem Einlaufschlitz versehenen Trichters mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und in gleichmäßigen Zcilabständen in waagerechter Ebene hin- und hergehend durch den frei herabfallenden Gutstrom bewegt wird und dem Hauplprobennehmer ein Probenteiler nachgeordnet ist.

Es ist bekannt, in Erzaufbereitungsanlagen von dem frei herabfallenden Gutstrom eine Probe zu entnehmen, indem entweder von Hand oder automatisch ein Eimer oder eine Schöpfkelle quer durch den Breistrom hindurchgeführt wird. In automatisierten Anlagen, bei denen in gewissen Zeitabständen die Probeentnahme erfolgen soll, ist es auch bekannt, einen Trichter als Probeentnehmer an einem Pendel hängend mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und in gleichmäßigen Zeitabständen quer zur Fallrichtung hin- und hergehend durch den Gutstrom zu bewegen. Das Pendel hat eine gleichmäßige Schwingungsperiode und ist genügend schwer, um nicht durch den herabfallenden Materialstrom beeinflußt zu werden. Während der kurzen Zeit, in der der Trichter den Gutstrom durchquert, hat er an einem Pendel hängend eine gleichmäßige Geschwindigkeit, die für eine stets gleichbleibende Probeentnahme Voraussetzung ist. Die von dem Trichter aufzunehmende Probenmenge kann mittels der Schwingungsperiode des Pendels und durch einen den Trichter oben verengenden, in der Breite veränderlichen Füllschlitz variiert werden.

Der durch den Füllschlitz hindurchgehende Teil des Flüssigkeitsstromes wird entweder über Rohrleitungen während seiner hin- und hergehenden Bewegung einem die Probe aufnehmenden Behälter oder durch öffnen eines Bodenbleches des oberhalb des Behälters angehaltenen Probeentnehmers zugeführt. -Die Anzahl der hin- und hergehenden Bewegung des Probeentnehmers, bei dem jeweils eine Probe aus dem Gutstrom entnommen wird, hängt von der gewünschten Genauigkeit der vorgesehenen Untersuchung ab. Die Geschwindigkeit des Probeentnehmers hängt von der des Materialstromes ab, während die Breite des die Probe von dem Gutstrom abtrennenden Schützes des Probeentnehmers unter anderem von der Teilchengröße abhängig ist.

Um sofort Veränderungen in der Zusammensetzung des Gutes feststellen zu können, sind laufend Proben aus den bei Erzaufbereitungen außerordent-Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Strom frei herabfallender Teilchen

Anmelder:

Boliden Aktiebolag, Skelleftehamn (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Wiemuth, Patentanwalt,

4000 Düsseldorf-Oberkassel, Dominikanerstr. 7

Als Erfinder benannt:

Lennart Tage Wellenius,

Nils Helmer Sandberg, Kristineberg (Schweden)

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 21. Juli 1959 (6851)

lieh großen Durchlaufmengen erforderlich. Da die Schlitzbreite des Probeentnehmers der Teilchengröße angepaßt sein muß, können mit den bekannten Vorrichtungen, insbesondere bei den bei der Erzaufbereitung herrschenden Bedingungen, nur verhältnismäßig große Mengen von dem Gutstrom abgetrennt werden, die für die routinemäßigen Untersuchungen in vielen Fällen zu groß sind. Infolgedessen müssen die abgetrennten Probenmengen von Hand weiter unterteilt, getrocknet und gesiebt werden. Dieser Vorgang erfordert viel Arbeit, ist zeitraubend und verursacht verhältnismäßig große Abweichungen in der Probengüte, die für eine hinreichende Betriebsüberwachung stets gleichbleibend sein muß.

Zur Verminderung der Probenmengen ist es bei einer Probeentnahmevorriehtung für Kohle bekannt, die durch einen Bandförderer herangebrachte Kohle gegen ein hin- und hergehendes Prallblech am Ende des Bandförderers fliegen zu lassen, so daß die von dem Prallblech von der normalen Flugbahn abgelenkte Kohle in einen gesonderten Trichter fallen kann, von dem sie einem Brechwerk zugeführt wird. Von dort gelangt sie zu einem Probenteiler, der aus mehreren lotrecht untereinander angeordneten Doppelkegeln besteht, von denen jeweils der obere, durch Schlitze in seinem Mantel, ein Teil der von dem Brechwerk kommenden, auf die obere Spitze des Kegels fallenden Probe aufnimmt und der untere durch eine zentrische Öffnung auf die nächste Kegel· spitze leitet. Ein derartiger Probenteiler gewährleistet bei einer Probe mit unterschiedlicher Teilchen-

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größe und Austrittsgeschwindigkeit keine stets gleichmäßige Probenmenge, da die Kegelflächen des Probenteilers unterschiedliche Mengen des zugeführten Gutes außen herum ableiten und in die Schlitze eintreten lassen. Zur gewünschten automatisierten Betriebsüberwachung bei der Erzaufbereitung ist jedoch eine stets gleichbleibende Probenmenge notwendig.

Ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Strom frei herabfallender Teilchen, einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus Flüssigkeit und festen Teilchen ist es Aufgabe der Erfindung, den Probenteiler derart auszugestalten, daß die Menge der vom Probenteiler gelieferten Probe genau vorausbestimmbar ist und gleichzeitig die Probe qualitativ ein genaues Bild des Gutstromes gibt. Erfindungsgemäß ist dazu der Probenteiler als frei schwingendes Pendel ausgebildet, das in Abhängigkeit von der hin-und hergehenden Bewegung des Trichters ausschwenkbar aufgehängt ist. Mit einem solchen Probenteiler kann in jedem gewünschten Zeitabschnitt eine Probe mit genau definierter Prüfmenge entnommen werden. Mit dieser einfachen und betriebssicheren Vorrichtung kann durch Veränderung der Schlitzbrcite und der Geschwindigkeit der Pendelbewegung die Probenmenge genau bestimmt werden, so daß eine einwandfreie Betriebsüberwachung gewährleistet ist.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der beschriebenen Vorrichtung zur Entnahme von Proben, bei der der Trichter des Hauptprobennehmers an einem quer zur Fallrichtung des Hauptgutstromes hin- und herschwenkbaren Arm befestigt ist. besteht darin, daß in den Schwenkweg dieses Armes ein Hebelarm des um eine waagerechte Achse frei schwingenden Probeilteilers in der Weise eingreift, daß der motorisch angetriebene Arm den Probenteiler ausschwenken läßt und in der Endstellung zur Durchführung der freien Schwenkbewegung freigibt. Damit erfährt der Probenteiler seine Schwingbewegung in Abhängigkeit von der des Hauptprobennehmers, indem die Auslösung der Schwingbewegung unmittelbar durch das Verschwenken des Hauptprobennehmers erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung kann der Probenteiler aus einer Pendelstange und einem am unteren Ende

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40 perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt, eine Ansicht einer Probeentnahmevorrichtung mit Probenteiler.

Der in der Zeichnung dargestellte Probeentnehmer besteht aus einem Blechkasten I mit einer Rückwand 2, einer Vorderwand 3, Seitenwänden 4 und 5, Deckel 6 und Boden 7. Der Deckel 6 weist ein senkrecht sich erstreckendes Rohr 8 für die fortlaufende Zufuhr des Materials auf, von dem eine Probe entnommen werden soll. Ferner hat der Blechkasten 1 an seinem Boden 7 eine Ausflußöffnung 9 für das Ableiten des Abfallmaterials bei dem Probeentnahmevorgang. Innerhalb des geschlossenen Blechkastens 1 ist eine Probeentnahme-Schöpfkelle 10 an einem Arm 11 befestigt. Diesem wird eine Schwenkbewegung in einer waagerechten Ebene durch einen Antriebsmechanismus 12 erteilt, der am Deckel 6 des Blechkastens 1 befestigt ist. Dieser im einzelnen nicht dargestellte Antriebsmechanismus besteht im wesentlichen aus einem Asychronmotor und einem Getriebekasten. Die Probeentnahme-Schöpfkelle 10, deren Oberteil die Form eines schmalen Schlitzes 13 hat, verjüngt sich nach abwärts und endet in einem rohrförmigen Teil, der in einen nachgiebigen Gummischlauch 14 eingesetzt ist, dessen unterer Teil auf einen starren.. Rohrbogen 15 aufgezogen ist, der durch eine öffnung in der Vorderwand 3 des Blechkastens 1 hindurchreicht und an der Außenseite der Vorderwand 3 mittels eines Flansches 16 gehalten ist.

An der Außenseite der Vorderwand 3 des Blechkastens 1 ist ein Teilungspendel 17 aufgehängt und in einem Lager 18 gelagert, das auf einen Zapfen 19 aufgesteckt ist, der an der Vorderwand 3 des Blechkastens 1 befestigt ist. An dem oberhalb des Zapfens 19 sich erstreckenden oberen Teil des Pendels 17 ist ein Hebel 20 vorgesehen, dessen oberer Teil in Form einer Verlängerung 21 sich etwas über die Unterkante des Armes 11 erstreckt. An dem unteren Teil des Pendels 17 ist ein kastenähnlicher Behälter 22 befestigt, der an der nach der Vorderwand 3 des Blechkastens 1 zu gerichteten Seite mit einer oder mehreren Probeentnahmerinnen 23 und 24 versehen ist, die unter dem Auslaß des Rohrbogens 15 des Schlauches 14 angeordnet sind, wenn das Pendel 17

desselben angebrachten kastenförmigen Behälter zur 45 seine tiefste Stellung einnimmt. Die oberen Enden Aufnahme mindestens eines Entnahmebehälters be- der Probeentnahmerinnen 23 und 24 sind als schmale

stehen und jedem Entnahmebehälter ein oberhalb desselben angebrachter Rohrstutzen zugeordnet sein, dessen nach oben gerichteter Einlaufschlitz sich bei der Pendelbewegung des Probenteilers unter einem Auslaß vorbeibewegt, aus dem der vom Trichter abgetrennte Probenstrom frei nach unten fallend austritt.

Es kann von besonderem Vorteil sein. Proben für eine langfristige und eine schnelle Prüfung zu sammeln. Dazu kann der Probenteiler zwei Rohrstutzen mit verschieden breiten Einlaufschlitzen aufweisen.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung kann darin liegen, daß zur genauen Bestimmung der Probenmenge die Schwingungszahl des Probenteilerpendels veränderbar ist. Auch können in die Entnahmebehälter auswechselbare Filter eingesetzt sein', wodurch bereits im Laufe des Probeentnehmers der Hauptteil der Flüssigkeit abgetrennt wird und damit die Probenentnahmezeit weitgehend verändert werden kann.

In'der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel, das die Erfindung erläutert, dargestellt. Sie zeigt in Schlitze 25 und 26 ausgebildet, deren Längsausdehnung in einem rechten Winkel zu dem Schwingweg des Pendels 17 gerichtet ist. Jede der Probeentnahmerinnen 23 und 24 mündet in jeweils einen Sammelbehälter aus. vorzugsweise einen Becher oder einen Zylinder 27 bzw. 28. Diese Becher ruhen auf dem Behälterboden 29 auf, der am Behälter mittels Klemmen oder Klammern 30 gehalten wird, so daß eine Maßnahme zum leichten Ablösen und Wiederansetzen des Behälterbodens 29 zwecks Auswechslung der Sammelbehälter 27 und 28 vorhanden ist.

Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Der Arm 11 des Hauptprobeentnehmers wird beispielsweise durch einen Impuls von einem Zeitschalter od. dgl. zu einer Schwingbewegung in der einen oder der anderen Richtung (gemäß der in der Zeichnung dargestellten Stellung nach links) veranlaßt, wobei der Arm 11 während seiner Bewegung an der Ver-

f>5 längerung 21 des Pendels 17 anliegt, der nach seiner äußersten Stellung hin bewegt wird. Gleichzeitig geht die Probeentnahme-Schöpfkelle 10 in einem gleichmäßigen Verhältnis quer durch den frei fallenden

Materialstrom hindurch, der aus dem durch das Zuleitungsrohr 8 gebildeten Einlaß herauskommt, und eine geringe Menge des Stromes wird in die Schöpfkelle 10 abgeleitet. Bevor der abgeleitete Teil den Auslaß am Rohrbogen 15 erreicht hat, ist das Pendel 17 durch den Arm 11 in seine äußerste Stellung bewegt worden, in der die Verlängerung 21 sich vom Arm 11 loslöst. Das Pendel 17 schwingt nun frei und wirkt als Teilungsprobeentnehmer oder Abteiler der Hauptprobe. Da die Schwingung als praktisch ungedämpft angesehen werden kann, gehen die Schlitze 25 und 26 am Ende des Rohrbogens 15 in einer gleichmäßigen Geschwindigkeit vorbei. Theoretisch ist es daher unbedeutend, wenn die aus dem Rohrbogen 15 austretende Probeinenge im Verhältnis und in der Strömungsfläche sich ändert, noch wenn die Größenverhältnisse zwischen festen und flüssigen Bestandteilen unterschiedlich sind.

Durch Versuche wurde auch gefunden, daß die Hauptprobe und die Teilungsprobe übereinstimmende Eigenschaften aufweisen. Das Teilungsverhältnis des Pendels ist so groß, daß die Häufigkeit der Hauptprobeentnahme vermehrt und der Schlitz seiner Schöpfkelle verbreitert werden kann. Die Proben werden dann genauer, was als weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung anzusehen ist.

Im allgemeinen sind die folgenden Gleichungen anwendbar:

Hauptprobeentnehmer:

1 W)O Q ■ b ■ n ^C'~~ 3600 " r '·

c/ = das Gewicht der Hauptprobe in Kilogramm,

Q = das Gewicht des frei fallenden Mediums in t/Std..

h = die Schlitzbreite der Probeentnahme-Schöpfkelle in Millimeter.

r = die Geschwindigkeit der Schöpfkelle in mm'see,

η = Anzahl der Schöpfkellenhube in der Sekunde.

Eine genaue Probe erfordert einen hohen Wert von η. d. h. im allgemeinen η = 20. Um einen geringen Wert von q zu erhalten, soll die Schlitzbreite b gering sein, aus praktischen Gründen (wegen Verstopfens) jedoch nicht unter 4 mm betragen. Normalerweise entspricht Q 5 bis 801 Std. (beispielsweise als Ableitung von Waschanlagen), während r etwa dem Betrag von 150 mm see bei einer Umdrehungszahl des Motors von 2900 ausmachen kann. Daraus wird gefunden werden, daß q von 1 bis 10 kg beträgt, was 10- bis lOOmal zuviel ist. Ein Probengewicht von annähernd 0.1 kg ist erwünscht, so daß die Hauptprobe bis auf ' ₁₀ bis ''„„, ihres Ursprungsumfanges aufgeteilt werden muß.

Teilungspendel:

= T

/ = das Teilungsverhältnis des Pendels, d. h.¹ das Gewichtsverhältnis zwischen der Hauptprobe und der Pendelprobe {/.'> 1. gewöhnlich 50 bis 100).

T = Zeitzwischenraum zwischen zwei Teilungsausschlägen des Pendels in Sekunden.

r„ = die horizontale Komponente der Geschwindigkeit der Schlitzöffnung (25 oder 26) des Pendels, wenn es an dem Auslaß des Rohrbogens 15 vorbeigeht, in Millimeter,

/>o = die Breite der Schlitzöffnung (25 oder 26) in Millimeter,

r„ = 1000

cos α \l cos (L — cos U₀ mm/sec,

c] = Beschleunigung gemäß der Schwerkraft in m/sec²,

R_s — der Drehradius der Schlitzöffnung (25 oder 26) in Meter,

R₁ = der Radius des Pendelschwerpunktes in Meter, H₀ = der größte Ausschlagswinkel des Pendels,

a = der Ausschlagswinkel der Schlitzöffnung während des Teillingsvorganges.

Die vorhergehenden Gleichungen mit beträchtlicher Genauigkeit können an die folgende praktische Gleichung angenähert werden:

Das Produkt R₁. ■ κ,, ist jedoch das halbe Bogenelement des Schwingungsweges des Pendels, und es ist aus praktischen Gründen vorzugsweise nicht zulässig, 0,5 m zu überschreiten. Weiterhin sollte entsprechend der Verstopfungsgefahr die Breite b₀ des Schlitzes nicht unter 4 mm sein. Unter Ableitung daraus ist das größte Teilungsverhältnis des Pendels berechnet:

0-5·¹⁸⁰

.T

= 50

* 360.

Zum Beispiel sei R_s = 0,5 m, n₀ = '5 und h₀ = 4 mm. dann wird ein wenig weites Pendeln erhalten, dessen halbes Bogenelement 0.13 m ist und /. = 94 ergibt, d. h. einen vollständig genügenden Teilungsumfang.

Unter Bezug auf das Vorhergehende ist als geeignet gefunden worden, die Abmessungen des Pendels so zu wählen, daß seine Länge R_s = 0,3 bis 1 m, der Ablenkungswinkel U₀ = 10 bis 30 und die Schlitzbreite />o 5; 4 mm ist.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird das Pendel zu seiner anfanglichen Bewegung von einem herkömmlichen Hauptprobeentnehmer aus veranlaßt. Naturgemäß kann das Pendel auch zum Probeentnehmen in nur einer Stufe verwendet werden, wobei die Anfangsbewegung durch mechanische, elektrische oder hydromechanische Mittel veranlaßt wird und aus der Gesamtheit des Materialstromes mittels der Pendelschlitze eine Probe entnommen wird. An Stelle des Arbeitens mit einem waagrecht und einem senkrecht sich bewegenden Probeentnehmer ist es auch möglich, zwei Probeentnahmependel zu verwenden, wobei die mittels des ersten Pendels abgenommene Probe fortlaufend zu einem darauffolgenden Pendelprobeentnehmer geleitet wird, der im Prinzip in der gleichen Weise wie vorher beschrieben angeordnet ist.

Beispiele für andere geeignete Anwendungen der beschriebenen Vorrichtung sind das Probeentnehmen

von Fasersuspensionen in der Holzschliffindustrie oder- von flüssigen Dispensionen der Rohmaterialien in der Portland-Zemenl-Industrie. von trocken zerkleinerten oder feinpulverisierten Materialien, Körnern usw.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Strom frei herabfallender Teilchen, einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus Flüssigkeit und festen Teilchen» bei der ein motorisch angetriebener Hauptprobennehmer in Form eines mit einem Einlaufschlitz versehenen Trichters mit gleichmäßiger Geschwindigkeit und in gleichmäßigen Zeitabständen in waagerechter Ebene hin- und hergehend durch den frei herabfallenden Gutstrom bewegt wird und dem Hauptprobennehmer ein Probenteiler nachgeordnet ist, d adurch g e k e η η ζ e i c h η e t,daß der Probenteiler als frei schwingendes Pendel ausgebildet ist, das in Abhängigkeit von der hin- und hergehenden Bewegung des Trichters (10) ausschwenkbar aufgehängt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Trichter des Hauptprobennehmers an einem quer zur Fallrichtung des Hauptgutstromes hin- und herschwenkbaren Arm befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schwenkweg dieses Armes (11) ein Hebelarm (21) des um eine waagerechte Achse (19) frei schwingenden Probenleilers in der Weise eingreift, daß der motorisch angetriebene Arm (11) den Probentei Ier ausschwenken läßt und in der Endstellung zur Durchführung der freien Schwingbewegung freigibt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenteiler aus einer Pendelstange (17) und einem am unteren Ende derselben angebrachten kastenförmigen Behälter (22) zur Aufnahme mindestens eines Entnahmebehälters (27, 28) besteht und jedem Entnahmebehälter (27, 28) ein oberhalb desselben angebrachter Rohrstutzen (23, 24) zugeordnet ist, dessen nach oben gerichteter Einlaufschlilz (25, 26) sich bei der Pendelbewegung des Probenteilers unter einem Auslaß (15) vorbei bewegt, aus dem der vom Trichter (10) abgetrennte Probestrom frei nach unten fallend austritt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenteiler zwei Rohrstutzen (23, 24) mit verschieden breiten Einlaufschlitzen (25, 26) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungszahl des Probenteilerpendels veränderbar ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Enlnahmebehälter (27,28) auswechselbare Fitter eingesetzt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 534246, 934203, 049 127;
USA.-Patentschriften Nr. 1186 646, 1641748, 253, 2 379 921, 2 495 944, 2 833 150.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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