CN118549194A - 滤液采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新颖的用于从浆液中收集滤液样本的滤液采样装置(100)。滤液采样装置(100)包括：护套(140)；活塞杆(110)，包括第一端(111)和第二端(112)，所述活塞杆(110)沿护套(140)的纵向方向布置在护套(140)内部；以及孔筛(120)，被布置在活塞杆(110)上。孔筛(120)包括布置在活塞杆(110)中的多个孔(123)。

Description

滤液采样装置
技术领域
本发明涉及滤液采样(sampling，取样)装置。本发明尤其涉及一种用于从浆液中收集滤液样本的滤液采样装置。
背景技术
滤液采样装置用于浆、纸张和纸板工业中，以从浆液中获取滤液样本。从滤液样本中，可以确定滤液的化学性质，诸如pH、过氧化物浓度或残留物质浓度。重要的是确定滤液样本的pH，因为pH确定引入到工艺中的化学品的反应速率。每一个漂白步骤具有特定的化学品具有最佳效果的最佳pH。另外，pH对在管和其它装置中形成的沉淀具有影响。当能够测量和控制pH时，可以减少由沉淀引起的生产中断，并且可以降低浆漂白的总成本。
尽管工艺温度和压力高，但滤液采样必须安全。此外，滤液采样装置必须能够安装在样本会具有代表性的地方。滤液在测量点的温度必须尽可能接近地对应于工艺温度。采样装置的机械构造必须确保年复一年的不间断采样。
采用通常使用的滤液采样装置可能难以获取代表性的样本。此外，滤液采样装置可能被纤维和提取物(extract，浸出物)堵塞，由此必须从工艺中移开滤液采样装置以进行清洁。因此，有进一步开发滤液采样装置的需求。专利申请FI20225065描述了一种具有活塞杆定向开槽的滤液采样器。专利申请WO00/05562描述了具有由网形成的过滤器的滤液采样器。专利申请FI780776描述了一种可移动的过滤器采样器。专利申请EP0724245描述了内装测量传感器的滤液采样器。美国专利5625157描述了一种在活塞与缸壁之间具有采样导管的滤液采样器。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备，通过该设备可以从浆液中提取代表性的滤液样本，并且该设备在操作期间保持清洁。
本发明的目的通过下文所述的设备和通过使用下文所述的设备来实现。
附图说明
下面将参照附图更详细地公开本发明的一些实施例，其中：
图1示出了滤液采样装置，
图2示出了具有回洗设备(backflush apparatus，反冲洗设备)的滤液采样装置，
图3示出了具有回洗设备的滤液采样装置，
图4a-4d示出了用滤液采样装置的滤液采样顺序，
图5示出了具有圆形孔的孔筛，
图6示出了具有长形孔(elongated hole)的孔筛，以及
图7示出了具有孔的筛式过滤器的径向横截面。
附图标记列表：
14 阀
15 开口
100 滤液采样装置
101 管道
110 活塞杆
111 活塞杆的第一端
112 活塞杆的第二端
114 活塞杆的第一区段
115 活塞杆的第二区段
116 活塞杆的第三区段
120 孔筛
123 孔
130 致动器
140护套(jacket，隔离罩)
141 端部边缘
145 具有较小直径的部分
150 法兰
160 具有较大直径的部分
161 环形突起
162 空的空间
180 球阀
201 纤维层
具体实施方式
在本文中，术语“活塞杆的纵向方向”意指活塞杆被布置为往复运动所沿的方向。
在本文中，术语“护套的纵向方向”意指与活塞杆的纵向方向基本上相同的方向。
在本文中，术语“无纤维样本”意指基本上无纤维的样本，然而，其可以包括单纤维或纤维的部分。
利用通常使用的采样装置可能难以获取代表性样本。另外，采样装置可能被纤维和提取物堵塞，由此必须将其从工艺中移开以进行清洁。下面公开的实施例意在解决上述问题中的至少一些。
根据一个实施例，用于从浆液中收集滤液样本的滤液采样装置100包括：护套140；活塞杆110，包括第一端111和第二端112，活塞杆110沿护套140的纵向方向布置在所述护套140内部；以及孔筛120，被布置在活塞杆110上。孔筛120包括布置在活塞杆110中的多个孔123。当活塞杆移动到浆液中时，在孔筛上并且部分地在孔筛的孔中形成纤维层，以防止纤维通过孔筛的孔进入孔筛。相反，滤液穿透纤维层。因此，由于滤液和无纤维滤液的良好流动，该滤液采样装置能够可靠地确定滤液的化学性质，诸如pH。当从工艺中移除孔筛时，所述纤维层用作“刷子”。由此，移除积聚在活塞杆上的纤维层，同时清洁活塞。因此，减少了清洁滤液采样装置的需要和由其引起的生产中断的次数。
活塞杆110被布置为在护套140内部沿护套的纵向方向往复运动。护套140的端部边缘被布置为当活塞杆110移动到护套140内时清洁孔筛120。护套140的端部边缘141是指沿护套的纵向方向在孔筛120侧的端部。护套140的端部边缘141是护套的边缘，在该边缘的一侧上孔筛120至少部分地穿透到护套140内。护套140的端部边缘的横截面形状与孔筛120的横截面形状相同。另外，活塞杆110的横截面形状可以与孔筛120的横截面相同。优选地，孔筛120和/或活塞杆110的横截面是圆或环形。在护套140与孔筛之间存在一窄间隙。窄间隙允许孔筛至少部分地穿透到护套内。间隙可以是例如0.03至0.17mm，优选0.07至0.13mm。因此，当孔筛从工艺中移开时，该孔筛至少部分地在护套内部，随着孔筛移动回到护套内，纤维层接触护套的端部边缘141。因此，使孔筛上积聚的纤维层松散，并且清洁孔筛的外表面。
滤液采样装置100可以另外包括致动器130。致动器130可以连接到活塞杆110的第二端112。致动器130可以被布置为使活塞杆110在护套140内部沿活塞杆110的纵向方向往复运动。
滤液采样装置100还可以包括用于将滤液采样装置100紧固到其位置的法兰150。滤液采样装置可以通过法兰150牢固且可靠地紧固到例如工艺线或罐上。因此，能够将滤液采样装置可靠地紧固到能够收集代表性滤液样本的位置。
活塞杆110的直径可以是例如8至80mm。优选地，活塞杆110的直径为10至50mm。活塞杆是中空的，并且活塞杆的壁的厚度为0.7至3.5mm。
孔筛120可以形成在活塞杆110的第一端111处。因此，孔筛部分可以从活塞杆110的第一端111开始，并且朝向活塞杆110的第二端112延伸预定距离。
孔筛120部分的长度可以是例如10至100mm。优选地，孔筛120部分的长度为20至80mm。
可替代地，孔筛120可以形成在距活塞杆的第一端111一定距离处。因此，活塞杆110的第一端111可以设有不具有孔的第一区段114。第一区段114可以连接到第二区段115。第二区段115包括在活塞杆110中延伸的多个孔123。因此，第二区段115形成孔筛120。第二区段115连接到第三区段116。第三区段116是活塞杆110的没有孔的区段。孔可以在孔筛120的长度内均匀地分布。孔筛120中的孔的密度也可以变化。在更靠近活塞杆的第一端111处可以比在更靠近第二端112处具有更多的孔。这样，在移动活塞杆110时，通过孔过滤器的流更加平衡。
第二区段115可以从例如距活塞杆110的第一端111的3至30mm处开始。
第一区段114的直径可以与第二区段115的直径一样大或更大。第一区段114的直径可以例如比第二区段115的直径大2至5mm。因此，当活塞杆110被拉离该工艺时，活塞杆的第一区段114在护套140的端部处形成塞(plug，栓)。
活塞杆110是中空的。因此，活塞杆是管状的并且设有用于接收滤液样本的自由内部空间。从而，滤液可以从孔筛120的孔123流入到活塞杆110中，并且从那里进一步被分析。由活塞杆与孔筛所形成的所述单元简单且容易制造。
滤液采样装置100可以另外包括球阀180。球阀180可以附接到法兰并且使护套140穿过球阀。当为了维护而将滤液采样装置从试样导管中移开时，球阀能够关闭浆液的流动路径。因此，当移开滤液采样装置时，不允许浆液从工艺管或槽流出。
护套140是直管形式的，其能够实现活塞杆110的平稳运动。理想地，护套被制成没有接头的整件管状形式。护套140可以移动到管道或容器内的不同深度，以因此提供更靠近管道或容器壁或从更深的位置获取样本的可能性。护套可以利用张紧衬套固定到期望的位置。在活塞杆110与护套140之间可以存在附加的垫圈，以防止工艺液体在活塞杆与护套之间流动。
图1示出了滤液采样装置100，其中，孔筛120形成在活塞杆110中。活塞杆110已经被推入到管道101内的浆液中，以收集滤液样本。致动器130连接到活塞杆110的第二端112，以用于使活塞杆110沿活塞杆的纵向方向往复运动。滤液采样装置100通过法兰150紧固到测量点。滤液采样装置100包括中空的活塞杆110。活塞杆110被布置在护套140内部，护套140延伸到浆液。活塞杆110包括从活塞杆的第一端111看去的第一区段114、连接到第一区段114的第二区段115和连接到第二区段115的第三区段116。第二区段115包括多个孔123。因此，第二区段115形成孔筛120。滤液采样装置100包括球阀180，其为工艺管道101提供可关闭的路径。在活塞杆110的第三区段中已经形成了一分支或阀14，通过该分支或阀可以收集滤液样本。
图2示出了本发明的一个实施例，其中滤液采样装置添加有回洗设备。滤液采样装置100，其中，孔筛120形成在活塞杆110中。活塞杆110已经从浆液中拉出。致动器130连接到活塞杆110的第二端112，用于使活塞杆110沿活塞杆的纵向方向往复运动。滤液采样装置100通过法兰150紧固到测量点。滤液采样装置100包括中空的活塞杆110。活塞杆110被布置在护套140内部，护套140延伸到浆液。活塞杆110包括从活塞杆的第一端111看去的第一区段114、连接到第一区段114的第二区段115和连接到第二区段115的第三区段116。第二区段115包括多个孔123。因此，第二区段115形成孔筛120。滤液采样装置100包括球阀180，其为工艺管道提供可关闭的路径。在活塞杆的第三区段116中存在开口15，以提供到分支或阀14的路径，通过该开口可以收集滤液样本。护套140包括具有不同直径的两个部分145、160。在活塞杆的第二端112上的部分具有比在活塞杆的第一端111中的部分更大的直径。在活塞杆的第一端111上的具有较小直径的部分145的长度为300至1000mm。具有较大直径的部分160的长度为150至600mm。具有较大直径的部分160的内径为18至140mm。具有较大直径的部分160在护套140的内壁与活塞杆110之间具有空的空间162。在活塞杆周围存在环形突起161。环形突起在活塞杆中定位成与活塞杆的第一端111相比更靠近活塞杆的第二端112。活塞杆110中的开口15位于环形突起与活塞杆的第二端112之间，以提供到空的空间162的路径。环形突起可以是5至30mm高并且沿着活塞杆延伸5至30mm。在护套140的内壁与环形突起161之间的间隙最小，仍然允许活塞杆的运动，并且可以有垫圈附接到环形突起上，以在环形突起的两侧之间提供气密密封。环形突起161有效地形成影响空的空间162的体积的活塞。当活塞杆110从护套向外移动时，空的空间162的体积增加，并且当活塞杆向内移动到护套时，空的空间162的体积减小。回洗设备至少包括在活塞杆的第二端112的护套140部分，该部分具有比在活塞杆的第一端111的护套部分更大的直径；以及围绕活塞杆110的环形突起161，该突起有效地在具有较大直径的护套部分160内创建活塞。在图2中，护套140的内壁与活塞杆110之间的空的空间162处于其最小体积中。
图3示出了本发明的先前实施例，其中滤液采样装置添加有回洗设备。活塞杆110已经被推入到浆液中。在护套140的内壁与活塞杆110之间的空的空间162处于其最大体积中。
图4a-4d示出了根据本发明实施例的具有滤液采样装置的滤液采样顺序。在图4a中，滤液采样器安装到管道101，使得活塞杆110的第一端能够到达工艺液体。滤液采样工艺开始于具有从工艺液体中抽出的孔筛120。阀14是关闭的。在护套140的内壁与活塞杆110之间的空的空间162处于其最小体积中。没有流通过孔筛120。在图4b中，致动器130缓慢地推动活塞杆110，并且孔筛120与工艺液体接触。环形突起161与活塞杆一起移动，并且空的空间162的体积增加。工艺液体的流v1通过孔筛和中空活塞杆填充扩大的空的空间162。同时，纤维层201形成在孔筛上。缓慢移动活塞杆以仅获得最小流量v1是有益的，使得纤维层可以良好地形成并且最少量的纤维流经孔筛120。当孔筛被抽取并且空的空间162的体积达到最大值时，该阶段结束。在图4c中，纤维层201完全覆盖孔筛120。打开阀14并实现实际滤液样本流量v2。现在，滤液样本流经纤维层201、孔筛120、活塞杆110、开口15、空的空间162和阀14。当收集到所需量的滤液样本时，阀14关闭。在图4d中，阀14关闭，并且活塞杆通过致动器130从悬浮液撤回。当孔筛移动到护套140中时，端部边缘141利用纤维层来刷洗孔筛。同时，护套140的内壁与活塞杆110之间的空的空间162的体积减小，并且已经存在穿过活塞杆110和穿过孔筛120中的孔的回洗v3的液体。该流将纤维从孔筛的孔123中推出。一旦该阶段结束，孔筛就被清洁并从悬浮液中完全撤回。
在图5中存在具有圆形孔的孔筛120的实施例。孔123被设定为对称的图案。孔筛120的孔123的直径为0.05至0.6mm，优选0.1至0.4mm。在生产孔筛期间，可以选择孔的尺寸以适合待分析溶液的性质。由于小孔，浆液的纤维不能深地穿透到孔中，而滤液可以被有效地引导到孔筛120内部。
在一个孔筛120内，孔尺寸可以变化。例如，更靠近活塞杆的第一端111的孔的直径可以大于更靠近活塞杆的第二端112的孔的直径。这样，在活塞杆的运动期间，通过孔筛的流可以被平衡。在整个孔中，孔的直径可以相等。孔123也可以不相等，使得孔筛外表面的直径不同于孔筛的内表面上的直径。
在图6中，存在具有长形孔的孔筛120的实施例。孔筛120的孔123是长形的。长形部平行于活塞杆110。孔的长度可以为1至5mm。并且孔的宽度可以为0.05至0.6mm。孔的长形形状有利于孔筛的清洁。当端部边缘141使用纤维层来刷孔筛时，在该纤维层在孔筛上移动期间，长形孔内的纤维容易被撕掉。长形孔能够以多种不同的方式放置到孔筛。为了结构强度，将连续的长形孔(123a、123b)放置在不同的径向位置上是有利的。连续长形孔的位置也可以沿活塞杆的方向部分地重叠，但是彼此径向地分开。
图7示出了孔筛120的径向横截面。孔筛120的孔123可以在孔筛120的圆周上以相等的距离形成。因此，孔筛的整个外表面区域可用于收集滤液样本。
致动器130可以是例如气动致动器，例如气动缸。致动器也可以是电致动器。
阀14可以连接到通向分析器的管线。因此，可以在收集之后立即分析滤液样本。因此，收集与分析之间的延迟不会引起化学性质的变化，并且可以在尽可能有代表性的同时分析样本。分析器可以识别采样时间并保存测量结果以用于稍后的分析。
本发明提供了一种长期获取滤液样本的方法，该方法不需要外部清洁设备，诸如空气压缩机或进水口。
滤液采样装置100可以由例如不锈钢或耐酸钢(诸如AISI 316或254SMO)或钛制成。当滤液采样装置用于存在大量过氧化物和氧的纸浆生产步骤如漂白时，尤其可使用不锈钢或耐酸钢。钛可用于其中使用氯和二氧化氯的浆生产步骤中。这也将确保在上述侵蚀性条件下的长使用寿命。
滤液采样装置100可用于从浆液中收集滤液样本，以用于确定滤液的化学特征。滤液的化学性质可以从滤液样本确定，诸如pH、过氧化物浓度或残留物质浓度。
滤液采样装置100的滤液样本流量可以是例如50至1000mL/min。
可以调整滤液采样装置100的采样速率以适应该工艺。它可以是例如20至180秒，诸如30秒。采样顺序可以持续重复，以维持恒定的滤液样本流量并保持孔清洁。

Claims (6)

1.一种用于从浆液中收集滤液样本的滤液采样装置(100)，所述滤液采样装置包括：
护套(140)，
中空的活塞杆(110)，包括第一端(111)和第二端(112)，所述活塞杆(110)沿所述护套(140)的纵向方向布置在所述护套(140)内部，并且被布置为在所述护套(140)内部沿所述护套(140)的纵向方向往复运动，以及
孔筛(120)，被布置在所述活塞杆(110)中，
其中，在所述滤液采样装置中所述孔筛(120)包括多个孔(123)，以及
在所述护套(140)与所述孔筛(120)之间有一窄间隙，并且所述护套(140)的端部边缘(141)被布置为，当所述活塞杆(110)移动到所述护套(140)内时清洁所述孔筛(120)，
其特征在于，
所述滤液采样装置(100)配备有回洗设备，所述回洗设备包括在所述护套(140)的内壁与所述活塞杆(110)之间的空的空间(162)、在所述活塞杆(110)中的提供到所述空的空间(162)的路径的开口(15)、以及围绕所述活塞杆的突起(161)，所述突起(161)有效地产生影响所述空的空间(162)的体积的活塞。
2.根据权利要求1所述的滤液采样装置(100)，另外包括致动器(130)，所述致动器连接到所述活塞杆(110)的第二端(112)，并且被布置为使所述活塞杆(110)在所述护套(140)内部沿所述活塞杆(110)的纵向方向往复运动。
3.根据权利要求1或2所述的滤液采样装置(100)，其中，所述孔筛(120)被布置在所述活塞杆(110)的第一端(111)处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滤液采样装置(100)，其中，所述活塞杆(110)延伸到所述护套(140)的内部。
5.根据权利要求1或2所述的滤液采样装置(100)，其中，所述孔筛(120)形成在所述活塞杆(110)中。
6.一种根据前述权利要求中任一项所述的滤液采样装置(100)的用途，用于从浆液中收集滤液样本，以用于确定所述滤液的化学性质。
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