DE2255964A1

DE2255964A1 - Einrichtung zur kontinuierlichen probenahme, vorzugsweise aus trueben

Info

Publication number: DE2255964A1
Application number: DE2255964A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Rasch; Erich Rathnow
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1972-11-15
Filing date: 1972-11-15
Publication date: 1974-05-22
Also published as: ZA738744B; GB1441285A; US3942388A; JPS4982387A; FR2206850A5

Description

Anlage zum Patentgesuch der Köln, den 13.11.1972 ICLÖOIÜiER-EÜI-SOIDT-DEüTZ Ya/Mu

Aktiengesellschaft H 72/34

Einrichtung zur kontinuierlichen Probenahme, vorzugsweise aus gruben ·___ ■

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zu kontinuierlichen Probenahme, vorzugsweise aus Trüben, die wenigstens eine Kammer mit Zulaufoffnung, Probenabzug und Probenteiler sowie ein mit der Kammer verbundenes Austragsgehäuse aufweist.

Aus der deutschen Patentschrift 745 782 ist ein Probenehmer für Flüssigkeiten und flüssige Trüben bekannt, bei dem ein Probenehmerlöffel, durch einen Elektromotor hin und her bewegt, in xvillkürlich regelbaren Zeitabständen den zu probenden Flüssigkeitsstrom durchquert. Der Probenehmerlöffel wird dabei von einem an der Motorwelle angreifenden Arm zum Anlaufen gebracht, wobei eine Zeitschaltuhr dafür sorgt, daß diskontinuierlich dem Flüssigkeitsstrom die Proben entnommen werden. Der Probenehmerlöffel ist mit einem schräg nach unten verlaufenden Abflußrohr verbunden, durch welches die entnommene Probe einem Auffangbehälter zufließt.

Der Betrieb eines solchen Probenehmers ist mit einem ständigen Energieverbrauch und einem starken Terschleiß sämtlicher Drehteile verbunden. Zudem stellt die Anordnung einer Zeitschaltuhr eine erhebliche Störungsquelle

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dar, die die Verfügbarkeit des Probenehmers stärk einschränkt. Weiterhin ist es nicht möglich, Probemengen kontinuierlich zu entnehmen, wie es beispielsweise in verfahrenstechnischen Prozessen zur Regelung dieser Prozesse häufig erforderlich ist. .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Probenehmer für -Flüssigkeiten und flüssige Grüben zu schaffen, mit dem die liachteile des bekannten Probenehmers vermieden v/erden und mit dem ein kontinuierlicher Abzug auch kleinster Probemengen aus einem großen Plüssigkeitsmengenstrom ermöglicht wird, wobei insbesondere bei laboratoriumsraäßigem Gebrauch die hohen Anforderungen hinsichtlich eines repräsentativen Probendurchschnitts' erfüllt v/erden und die analytischen Ergebnisse einer Qualitätsüberwachung oder reiner Prozeßsteuerung beispielsweise von verfahrenstechnischen Anlagen dienen können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der untere Kammerbereich als Probenteiler ausgebildet und mit mehreren Durchtrittsöffnungen versehen ist, wobei wenigstens eine Durchtrittsöffnung in den Probenabzug und die restlichen in das Austragsgehäuse münden. Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird mit Vorteil eine mengenmäßig genau dosierte, kontinuierliche Probenahme erreicht, wobei im Gegensatz zu den bekannten Bauarten die Probennahrae antriebslos erfolgt, so daß Materialverluste durch hohen Verschleiß vermieden, teure Antriebsaggregate eingspart werden und durch den einfachen konstruktiven Aufbau ein in hohem Maße wirt-

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schaftlicher Einsatz des Probennelaaers gewährleistet wird. .■■;·■-■

Tn Aiisgestaltung α er Erf indung lsi; vorgesehen, daß der air Probenteiler ausgebildet e- untere Kammerhereich gegenüber dem oberen Kammerbereieh verdrehbar au age bild-ei; ist iuid daß die Durchtrittsöffnungen unterschiedliche, vorsu^svieise 'abgestufte Querschnitte aufweisen* Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, daß die .Iroijejiiertgen, ohne die Probenahme zu unterbrechen,, je natjh Bedarf ... eingestellt werden können., Hinsiclitlich. der Begehbar-— Ice it icöimen also die hohen iaif ord erungen sowohl im la— uoratoriuraB/aäSigeii Einsatz als auch bei sin-Bia H%xiS3cbz.. ■ in einer Verfahrens technischen. -Anlage erfüllte 'Svieclnaaßig ist_;, daß der Karamerboden .als : ausp:ebin.det ist. Durch, diesen Iconstrufcti^en JaaCbau dss Probennelffiiers \«ard ^orteilhaft^rweise Bise eSisEafihe Montage und Demontage: erreicht^ λψβμώ, "teisOielBweSse. däie Probenmengen mit Hilfe eines neuen P*obBHt-e,llie:rB iua jgzO-ßem Maßstab veränderet werden sol!*

In vorteilhaftem Weiterbildung Sex Erfindung ist vorgesehen, daß die DuröhtrittsÖffnungen; als: Schlitze ausgebildet sind und in Bezug suf .iha^e Längsachse quer ■ zur Eließrichtung der !Flüssigkeit ud3^;;!£i?ubeii " Hierdurch wi.rd eine gleichmäßige
des Probeaiteilers erreicht·, so■ %&& trotz möglicherweise auf tretender Strähnenbildong in dei* ^liissigfceit- öder der Trübe der Durchschnitt 5er Probe

J-l-i VI«

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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zulauf tangential im oberen Bereich der Kammer einmündet. Durch den tangentialen Einlauf des Gutes in die Kammer wird eine Aufwirbelung der Schwerstoffe insbesondere bei Trüben erreicht, so daß Strähnenbildungen schon im Einlaufbereich der Kammer unterbunden werden und die abgezogenen Probenmengen repräsentative, reproduzierbare Durchschnittsproben darstellen, die frei von systematischen Fehlern sind. Dies ist insbesondere bei einer zu erstellenden Statistik der analytischen Ergebnisse der Proben hinsichtlich der Zusammensetzung des zu probenden Ilengenstroms von erheblicher Bedeutung.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß die Kammer unterhalb des Zulaufbereiches eine mit der Kammerwandung verbundene, in Durchflußrichtung konisch zulaufende, koaxial angeordnete Verteilerblende aufweist, deren Öffnung mit Abstand oberhalb des als Probenteiler ausgebildeten Kammerbereichs mündet. Durch diese Ilaßnahme wird mit Vorteil erreicht, daß die Strömungsverluste im oberen Kammerv/andbereich weitgehend kompensiert werden und die Flüssigkeit auch im Bereich der Verteilerblende nahezu seine Eintrittsgeschwindigkeit beibehält, so daß infolge einer starken Aufwirbelung Entmischungen bzw. Setzungsvorgänge vermieden werden. Die physikalischen Bedingungen zu einer repräsentativen Probennahme können daher optimal eingehalten v/er den.

In v/eiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,

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daß mit Abstand unterhalb der Öffnung der Verteilerblende ein vorzugsweise kegelförmiger IJmlenkkörper koaxial, angeordnet ist. Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, daß die aus der Blendenöffnung mit hoher Geschwindigkeit etwa tangential austretende Flüssigkeit von dem "ümlenkkörper unterstützt gleichmäßig über den Probenteiler -verteilt wird, so daß alle Durchtrittsöffnungen im Probenteiler mengenmäßig gleich beaufschlagt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bildet der Umlenkkörper den Kammerboden und ist mit Durehtrittsöffnungen versehen, wobei wenigstens eine Durchtrittsöffnung in den Probenabzug und die restlichen in das Austragsgehäuse münden» Durch diese Maßnahmen stellt der Ümlenkkörper und der als Probenteiler ausgebildete Kammerboden eine Baueinheit dar, die leicht ausgetauscht werden kann, so daß die abgezogenen Probemengen auf einfache ¥eise in weiten Grenzen variiert werden können.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß mehrere Kammern zur wiederholten Teilung bereits abgezogener Probeteilmengen gegeneinander höhenversetzt angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei jeweils der Probenabzug der vorgesehalteten Hammer mit dem Zulauf der nacligeschalteten Kammer in Verbindung steht. Durch diese Maßnahme läßt sich mit. riilfe mehrerer Probenteiler auch aus großen JTassigkeits-Eiengen jede beliebig kleine End pro benmenge entnehmen, ohne daß es in den Kammern zu Entmischungen kommt, die das Probenergebnis qualitativ verfälschen. Zweckmäßig ist hierbei, daß die Kammern untereinander im -wesentli- '

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chen mit ihren Längsachsen fluchtend, schachtartig angeordnet sind, wobei zumindest der Zulaufbereich der jeweils nachgesclialteten Kammer im Abzugsbereich der vorgeschalteten Kammer angeordnet ist. I-ierdurch wird infolge der geringen Zulaufhöhe zu den einzelnen Kammern eine vorteilhafte, extrem kurze und kompakte ."'rauweise des Probenehmers erzielt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend an Hand von schematischen Seichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnungen zeigen in:

Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Probe-

nelimers gemäß der Erfindung im Längsschnitt.

Ii¹Ig. 2 einen Schnitt durch den Probenehmer gemäß der Linie II - II in Pig. 1.

Der in Figur 1 und 2 dargestellte Probenehmer besteht aus drei Kammern 1, 2 und 3, die miteinander verbunden sind und an die jeweils an den unteren Kammerbereich ein Austragsgehäuse 4» 5 und 6 angeflanscht ist. Die Kammern sind jeweils mit einem Zulauf 7, 8 und 9 und einem Probenabzug 1o, 11 und 12 für die nutzbaren Probenteilmengen versehen. Der Probenabzug Io der Kammer ist mit dem Zulauf 3 der Kammer 2 verbunden. Die Kammer 3 ist in das Austragsgehäuse 5 der Kammer 2 teilweise eingeschoben.Die Austragsgehäuse weisen jeweils einen Ablaufstutzen 13, H und 15 für die ungenutzten Probenüberschußmengen auf. Die einzelnen Ablaufst]itzen

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sind über einen Üherschußmengenablauf 16 miteinander verbunden.

Die Hämmern und die Austragsgehäuse sind als Hohlzylinder ausgebildet, in deren oberen Bereich jeweils der Zulauf 7, 8 und 9 tangential einmündet. Die Kammerböden 17 und 18 der kammern 1 und 2 sind· als Probenteiler vorzugsweise als Teilungsplatte ausgebildet, die mit Durchtrittsöffnungen 2o und 21 vorzugsweise mit radial ausgerichteten Längsschlitzen versehen ist, wobei mindestens einer der Schlitze 25 und 26 mit dem Probenabzug 1o und 11 über ein Auffanggehäuse 23 und 24 in Verbindung steht, welches jeweils unterhalb des Abzugsschlitzes der Teilungsplatte angeordnet ist. In der Mitte der Teilungsplatte ist jeweils ein Umlenkkörper 27 und 28, der vorzugsweise als Yerteilerkegel ausgebildet ist, fest mit der Teilungsplatte verbunden und reicht mit seiner Kegelspitze in den Öffnungsbereich 3o und 31 einer konisch ausgebildeten Yerteilerblende 35 und 34, die oberhalb der Teilungsplatte und unterhalb des Zulaufs 7 und 8 mit der Kammerwandung der Kammer 1 und 2 verbunden ist. Der Kammerboden 19 der Lamner 3 besitzt als UmlenkkÖrper 29 einen hohlgeformten Konusteiler, der auf seiner Oberfläche mit Durchtrittsöffnuiigen 22, vorzugsweise mit radial ausgerichteten Längsschiitsen versehen ist, die mit dem Probenabzug 12 für die ISndprobe verbunden sind. Der äußere Randbereich des Kammerbodens 19 ist mit Öffnungen 36 versehen, durch die die ungenutzte Probenüberschußmenge in das Austragsgehäuse 6 fließt.

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In erfindungsgemäßer Aufgectaltung λ'/eisen zum Zwecke der Regelbarlceit die Kammerböden 17 und 18 jeweils Längsschlitze mit unterschiedlichem, abgestuftem Querschnitt auf, wobei die vorteilhafterweise den Kammerboden bildenden Teilungsplatten von einer nicht näher dargestellten Einstellvorrichtung um ihre ilittenach.se gedreht v/erden können, so daß über dem Auffanggehäuse 23 und 24 Längsschlitze mit der jeweils gewünschten Probenteilung eingestellt werden können. Auch kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, mit Vorteil bei vorgegebener 'Probenteilung der Teilungsplatten eine Querschnittsveränderung der Längsschlitze mit Hilfe einer Elendenscheibe vorgenommen werden, die einstellbar angeordnet zumindest einen Querschnittsbereich der Längsschlitze 25 und 26 abdeckt, die mit dem Auffanggehäuse 23 und 24 in Verbindung stehen. Ebenso können mit Vorteil die Querschnitte der Längsschlitze 22 des Konusteilers der Kammer 3 mit Hilfe einer einstellbaren Blende verändert werden.

3> Itehmen eines möglichst weiten Einsatzbereiches des erfindungsgemäßen Pro υ eileiter s ist es hinsichtlich der Regelbarkeit ebenso vorteilhaft, wenn der Konusteiler mit den Probenabzug 12 ein einheitliches Bauteil darstellt, welches mittig durch den Uoden des Austragsgehäuses 6 geführt, beispielsweise mit Hilfe eines einfachen Flansches und einer Dichtung am Gehäuseboden austauschbar befestigt ist.

Im Betrieb wird die Gesamtmenge der zu probenden Flüssigkeit oder Trübe durch, den Zulauf 7 tangential in die

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hohlzylinderförmig ausgebildete Kammer 1 eingeleitet, strömt stark verwirbelt ringförmig zirkulierend an der Kammerwandung entlang abwärts in die Yerteilerblende 33 und tritt aus der Blendenöffnung 3o im wesentlichen tangential aus und wird von dem kegelförmigen Umlenkkörper 27 gleichmäßig über den als Teilungsplatte ausgebildeten Kammerboden 17 geführt. Die quer zu den Iiängsschlitzen 2o der Teilungsplatte strömende Flüssigkeit fließt mit ihrem nicht nutzbaren Probemengenanteil durch die Schlitze in das Austragsgehäuse 4 .und wird über den Ablaufstutzen 13 aus dem Gehäuse abgezogen. Der nutzbare Probemengenanteil fließt durcli den Austragsschlitz 25 in das Auffanggehäuse 23 und wird von dort über den Probenabzug 1o in den Zulauf 8 der Kammer 2 geleitet, der seinerseits wiederum tangential in den oberen Bereich der. hohlzylinderfÖrnig ausgebildeten Kammer 2 einmündet. . . ■

In der Kammer 2 strörat die zu probende STascigkeitsteilmenge stark aufwirbelnd' an den Wänden der Kammer ringförmig zirkulierend herab durch die Yerteilerblende 34 und trifft, von dem kegelförmigen TJmlenkkörper 28 geführt, gleichmäßig verteilt auf den als Teilungsplatte ausgebildeten Kammerboden 18 der Kammer 2. Hit Hilfe der quer zur Strömungsrichtung liegenden Längsschlitze 21 wird wiederum' ein nicht nutzbarer Probemengenanteil in das Austragsgehäuse 5 geleitet und der nutzbare Probemengenanteil durch den Austragsschlitz 26 über den Probenabzug 11 der Kammer 2 in den Zulauf 9 der Kammer 3 geführt. ■

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Die in der Kammer 2 abgetrennte Flüssigkeitsrestnonge wird tangential in. die hohlzylinderförmige Kammer 3 eingeleitet und strömt dort ebenfalls stark verwirbelt und zirkulierend an den Kammerwanden entlang durch die Verteilerblende 35 auf den als Konusteiler ausgebildeten Kairanerboden 19. Mit Hilfe der auf der Oberfläche des Konusteilers angeordneten nuer zur Strömungcriclitung liegenden Längsschlitze v/ird aus der Flüssigkeitsrestnenge die Endprobemenge über den Probenabzug 12 entnommen. Die nicht nutzbare Rentflüscigkeit fließt durch Durchtrittsöffnungen 56 in da.8 Äuffc-nggehäuse 6 und v/ird ebenso wie die in den vorgeschalteten Kammern 1 und 2 abgesonderten n.i cht nutzbaren i'lüssigkeitsnengen in einen gemeinsamen l'berschußn.ongenablauf 16 geleitet.

Obwohl zur Zndprobcnentnahme insbesondere aus großen ?lüesigkeit£:.:c.fi3en bzw. 1'rUben eine mehrfache l.ongenteilung erforderlich ist, die gegebenenfalls übf.r eino 3-f ach-SeilunggenüiE obigem AusfLlhrungs bei spiel erheblich hinausgeht, ::ann mit einem Probonehmer genLlß der Erfindung weitestgehend gewährleistet v/erden, daß eine Entmischung der au probenden Plüssigkeit vernir-öen \vird und für die IJndnrobe auch nach dem Durchströmen mehrerer Kamnsrn eine dem Lurchschnitt der Gesamtrienge entsprechende Probe entnommen v/erden kann. Auch iüt α .ic I-öglichkeit geirebe^i, d_t?.i3 die Probemaengen bezogen auf uiü Gesr-mtnen/jcii vorteilhafterweiso ei^ctellccr sind und von systematischen fehlern befreit Itborciai statistisch ο j or re^eltrcLrii^oh /ert.yVieit können.

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BAD ORlQINAL

Die Verwendung eines Probenehmer^ gemäß der Erfindung ist iiiciit nur auf die kontinuierliche Probenahme aus flüssigkeiten, vorzugsweise aus Trüben beschränkt, sondern es lassen sieh auch Proben aus fließfähigen Stoffmengen beliebiger Zusammensetzung beispielsweise aus feinkörnigen Zollgütern'entnehmen, deren Qualität überwacht werden soll, wobei die ermittelten Ergebnisse beispielsweise zur Prozeßsteuerung eines Aufbereitungsverfaiirsns -dienen soll.

Ansprüche

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Claims

Patente* nsnri.! ehe

^Einrichtung zur kontinuierlichen Probenahme, vorzugsweise aus /rüben, die wenigstens eine j-Iaimier mit Zulauföffnung, Probenabzug und Probenteiler sowie ein mit der li'faaner verbundenes Austragsgehäuse auf v/ei st, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Kammer'bereich als Probenteiler auegebildet und i;iit mehreren Durchtrittsöffnungen (2o, 21, 22) versehen ist, wobei wenigstens eine Durchtrittsöffnung in den Probenabzug (1o, 11, 12) und die restlichen in das Austregsgehäuse (l_t 5, 6) münden.

2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Probenteiler ausgebildete untere ICammerbereich gegenüber dem oberen L'aHmerbereich verdrehbar ausgebildet ist und daß die Durchtrittsöffnungen (2o, 21, 22) unterschiedliche, vorzugsweise abgestufte Querschnitte aufweisen.

3.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-I;ennz3ic:inet, daß der Kammerboden (17, 18, 19) als Probenteiler ausgebildet ist.

4.) Einrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen (2o, 21, 22) als Schlitze ausgebildet sind, die in bezug auf ihre Längsachse quer zur Pließriclitung der Flüssigkeit oder Trübe verlaufen.

5.) Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (7, 8, 9) tangential

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BAD ORIGINAL

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im oberen Bereich der Kammer einmündet.

lü.) Einrichtung nach einem der .Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer unterhalb des Zulaufbereiches eine mit der Kammerwand ung verbundene, in Durchflußrichtung konisch zulaufende, koaxial angeordnete Verteilerblende (33, 34, 35) aufweist, deren Öffnung (3o, 31, 32) mit Abstand oberhalb des als Probenteiler ausgebildeten Kammerbereiches mündet.

7.). Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand unterhalb der Öffnung (3o, 31, 32) der Yerteilerblende (33, 34» 35) ein vorzugsweise kegelförmiger Umlenkkörper (27, 28, 29) koaxial angeordnet ist.

8.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dai3 der Umlenkkörper (27, 28, 29) den Kammerboden (17, 18, 19) bildet und mit Durchtrittsöffnungen (2o, 21, 22) versehen ist, wobei wenigstens eine Durchtrittsöffnung in den Probenabzug (1o, 11, 12) und die restlichen in das Austragsgehäuse (4, 5» 6) münden.

9.) Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kammern (1, 2, 3) zur wiederholten Teilung bereits, abgezogener Probeteilmengen gegeneinander höhenversetzt angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei jeweils der Probenabzug (1o, 11) der vorgeschalteten Kammer (1, 2) mit dem Zulauf (8, 9) der nachgeschalteten Kammer

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(2., 3) in Verbindung steht.

1o.) Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1, 2, 3) untereinander im wesentlichen mit ihren Längsachsen fluchtend, schachtartig angeordnet sind, wobei zumindest der Zulaufbereich der ,jeweils nachgeschalteton Kammer (2, 3) im Abzugsbereich der vorgeschalteten Kammer (1,2) angeordnet ist.

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