FI79909C - Anordning foer provtagning. - Google Patents

Description

1 79909

LAITE NÄYTTEEN OTTAMISEKSI

Keksintö koskee laitetta näytteiden ottamiseksi nesteeseen suspendoituneista kuitu- tai lankamaisista 5 hiukkasista.

Monien tuotteiden, kuten esim. paperin, kartongin, kuitulevyn ja huovikkeiden, valmistukseen kuuluu vaihe, jossa lopputuotteen muodostamisessa käytetyt hiukkaset suspendoidaan nestemäiseen siirtoväliainee-10 seen. Hiukkasten erilaiset fysikaaliset parametrit halutaan usein määrittää sinä aikana, kun ne on suspen-doituina siirtonesteeseen. Tätä tarkoitusta varten on välttämätöntä saada hiukkasista edustava näyte. Yleensä näyte tarvitaan vain hiukkasista eikä nesteestä. Erityi-15 nen esimerkki tapauksesta, jolloin on tarpeen saada edustava näyte analyysia varten, on paperiteollisuudessa. Australialainen patenttihakemus 48793/85 tuo julki menetelmän ja laitteen paperin valmistamiseksi, jossa kuitumassanäyte, joka on otettu nestesuspensiosta, 20 analysoidaan tiedon saamiseksi paperimassan valmistuksessa käytettyjen puhdistuslaitteiden säätöä varten.

Yritettäessä saada edustava näyte kuituhiukkas-ten suspensiosta kohdataan ongelma, joka johtuu siitä, että tällaiset hiukkaset pyrkivät kasaantumaan esteeseen 25 niin, että ne tukkivat aukon, jonka läpi suspensionäyte on tarkoitus ottaa. Ongelma poistaa voidaan tietyssä määrin sekoittamalla suspensiota mekaanisilla laitteilla siten, että saadaan aikaan sekoittuminen ja hiukkasten vapautuminen. Jopa sekoitettaessa astiassa voi kuitenkin 30 olla pyörteitä tai virtauksia, jotka saavat erilleen hiukkasia, joiden fysikaaliset ominaisuudet ovat erilaiset. Tämä ongelma voidaan poistaa käyttämällä ihmistä laitteen hoitajana siten, että näyte otetaan astian sekoitetusta osasta. Tästä seuraa kuitenkin lisäongel-35 mia, jotka liittyvät näytteenottotekniikan käyttökelpoisuuteen, varmuuteen ja johdonmukaisuuteen. Sitäpaitsi tämä tekniikka ei sovi automaatioon, niin että näyt- 2 79909 teenotto voitaisiin suorittaa jatkuvasti.

Usein ko. neste- ja hiukkasseokset pumpataan putkilinjojen läpi eri tuotantovaiheiden aikana. Tällaisen putken keskellä hiukkasten liike on suhteellisen 5 tasaista, pyörteetöntä eikä pohjasakkaa esiinny. Täten putken keskialueelta otettu näyte on suhteellisen tyypillinen näyte niistä hiukkasista, joita materiaalivirrassa kulkee. Koska paine putkistossa, jossa nestettä kuljetetaan, on yleensä suurempi kuin ulkoinen paine, 10 käyttämällä pientä näytteenottoaukkoa, joka on esim. putken keskialueelle ulottuva putki, pitäisi päästä siihen, että näyte saadaan putken läpi putkiston ulkopuolelle. Mikäli näytteenottoaukko ei ole kovin suuri nesteeseen suspendoituneiden hiukkasten kokoon verrat-15 tuna, käytännössä voi kuitenkin esiintyä näytteenottoau-kon silloittumista tai tukkeutumista. Tällainen silloit-tuminen tai tukkeutuminen johtaa siihen, että näytteenotosta tulee valikoivaa eikä se edusta nesteen todellista hiukkasjakaumaa tai se voi kokonaan keskeyttää 20 näytteenottovirran.

Julkaisussa GB 2 001 368 on esitetty eräs laite näytteen ottamiseksi kuituhiukasien muodostamasta nes-tesuspensiosta; julkaisussa käytetään tavanomaista putkimaista suutinta ja samaten vastaavaa tavanomaista 25 putkimaista tuloaukkoa. Edelleen suuttimen ja tuloaukon muodostama järjestelmä on suunnattu 90* kulmassa virtaukseen nähden. Tällöin, erityisesti käytetyn tuloaukon muodon johdosta näytteenotto ei tapahdu täysin tyydyttävästi, ja saanto saattaa olla huono.

30 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehit tää viitatussa julkaisussa esitettyä laitettä näytteen ottamiseksi siten, että saanto on aiempaa parempi ja näytteenotto tapahtuu varmasti. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on kehittää ao. laitetta siten, että tulo-35 aukko pysyy puhtaana kuiduista näytteenottokertojen aikana ja niiden välillä siten, että tuloaukkoon ei kerry näytteenottoa haittaavia epäpuhtauksia.

3 79909

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite näytteen ottamiseksi kuituhiukkasien nesteeseen muodostamasta suspensiosta, jonka laitteen avulla voidaan välttää tai olennaisesti korjata edellä mainittuja 5 haittoja.

Keksintö koskee siten laitetta näytteen ottamiseksi kuituhiukkasien muodostamasta nestesuspensiosta, johon laitteeseen kuuluu suutin, joka on sovitettu yhdistettäväksi paineenalaisen nesteen syöttöön, ja 10 sisäänmenoaukko, joka on yhteydessä näytteenottoputkeen, jolloin suutin on suunnattu sisäänmenoaukkoon; suutin ja sisäänmenoaukko on asennettu linjaan sama-akselises-ti; suutin ja sisäänmenoaukko on sijoitettu putkiston sisään, jota pitkin suspensio virtaa; ja suutin sekä 15 sisäänmenoaukko ovat upotettuina suspensioon laitetta käytettäessä.

Keksinnölle tunnusomaista on se, että sisäänmenoaukko muodostaa suppilon, ja että suutin on suunnattu suspension virtaussuuntaa vastaan.

20 Toiminnan aikana painenestesuihku lähtee suut- timesta ja kulkee suspensiomassan läpi näytteenottosup-pilon sisäänmenoaukkoon. Tällä tavalla hiukkaset otetaan suspensiosta nestesuihkuun ja kuljetetaan nestesuihkun mukana suppilon sisäänmenoaukkoon ja näytteenottoput-25 keen.

Nestesuihkua säädetään edullisesti siten, että saadaan aikaan vähän voimakkaampi virtaus kuin se, minkä suppilo voi vastaanottaa, jolloin seurauksena on pieni turbulenttinen paluuvirta sillä alueella, missä suihku 30 tulee sisään suppiloon.

Koska painenestevirta kulkee keskeytymättä suppilon sisäänmenoaukkoon ja koska esiintyy pientä paluuvirtausta, suspensiohiukkaset eivät silloita eivätkä tuki suppiloa.

35 Keksinnön erästä sovellutusmuotoa kuvataan esimerkinomaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: 4 79909

Kuvio 1 on sivukuva osittaisena leikkauksena keksinnön mukaisesta laitteesta sovitettuna putkilin-jaan, jossa materiaalivirtaa siirretään? ja

Kuvio 2 on kaaviomainen virtauskaavio automaat-5 tisesta näytteenottojärjestelmästä, jossa käytetään keksinnön mukaista laitetta.

Kuten kuviosta 1 nähdään keksinnön mukainen laite on sovitettu T-kappaleeseen 1, joka muodostaa osan putkistoa (ei esitetty), jossa materiaalivirta (ei 10 esitetty) kulkee. Materiaalivirran menosuunta T-kap-paleen 1 läpi kuviossa 1 on oikealta vasemmalle ja se on merkitty nuolella A.

T-kappale l on sijoitettu putkistoon ja suljettu kannella 2, joka on kiinnitetty T-kappaleen 1 laip-15 paan 3 pulteilla 4. Keksinnön mukainen laite käsittää suuttimen 5, joka on kiinnitetty putken 6 päähän. Suutin 5 on sijoitettu putkeen läpimenotiehyeen keskelle putken 6 avulla, joka on kiinnitetty kanteen 2 tiivistysliitän-nällä 7. Suuttimen 5 ulkomuoto on kartiomainen, ja sen 20 sisäpuolisten virtauspintojen profiilit ovat tasaisia ja parabolisia. Sisäänmenosuppilo 8 on kiinnitetty näytteenottoputken 9 päähän, joka myös lähtee kannesta 2 ja on kiinnitetty siihen tiivistysliitännällä (ei esitetty). Materiaalivirrassa olevan sisäänmenosuppilon 25 8 ulkopuoli on tasaisesti kaartuva virtaushäiriöiden minimoimiseksi, ja suppilon 8 sisäpuolisten virtauspintojen profiilit ovat myös tasaisia ja parabolisia. Suutin 5 on yhdistetty putken 6 avulla painenesteen syöttöön (ei esitetty), joka voi olla esim. vesijohto-3 0 verkosto.

Putkeen 6 suuttimen 5 viereen taivutettu suora kulma suuntaa suuttimen putkistossa kulkevaa materiaalivirtaa vastaan ja sisäänmenosuppiloon 8, joka on aksiaalisesti samansuuntainen suuttimen 5 kanssa, put-35 keen 9 taivutetun suoran kulman avulla.

Putken 9 päälle on kuvattu asetetuksi vahvis-teholkki 10, joka toimii putken 9 lisävahvistuksena ja 5 79909 siten pitää suppilon 8 paikallaan. Vain joissakin sovellutuksissa vaaditaan lisävahvistusta, ja samanlainen holkki voidaan sovittaa putkeen 6 samaa tarkoitusta varten.

5 Kannen 2 keskelle on kuvattu paluuputki li, joka on sovitettu kanteen tiivisteliitännän 12 avulla. Paluuputken toimintaa selostetaan jäljempänä automaattisen näytteenottojärjestelmän toiminnan yhteydessä.

Käytössä keksinnön mukainen laite toimii seulo raavasti. Painenestettä syötetään suuttimeen 5 putken 6 avulla. Neste poistuu suuttimesta 5 ja se kulkee vastavirtaan materiaalivirran läpi sisäänmenosuppiloon 8. Tämä nestesuihku vie virrasta mukanaan hiukkasia, jotka kulkevat suihkun mukana suppilon 8 suuntaamina 15 näytteenottoputkeen 9. Putki 9 sisältää siten painenes-teen ja näytteen materiaalivirrasta saatujen hiukkasien sekoituksen.

Koska suutin 5 on suunnattu materiaalivirtaa vastaan, ainoat hiukkaset, jotka tulevat sisään suppilon 20 8 nielusta, ovat nestesuihkun mukanaan tuomat hiukkaset.

Nämä kuidut on suhteellisesti erotettu ja suunnattu nestesuihkun toiminnan avulla ja ne tulevat siis suppiloon asettumatta poikittain tai tukkimatta suppiloa. On todettu, että tämä järjestely on hyvin tehokas sil-25 loin, kun hiukkasia otetaan jatkuvasti suspensioista, jotka sisältävät suuria hiukkastiheyksiä tukkeutumista aiheuttamatta.

Suppiloon 8 tulevien hiukkasten yhteenkasautu-misen estämiseksi nestesuihku voidaan säätää tuottamaan 30 suurempi nestevirtaus, kuin minkä suppilo 8 pystyy vastaanottamaan. Tällä tavalla suihkusta tuleva ylimääräinen neste aiheuttaa paluuvirtauksen, joka irrottaa yhteenkasautumat ennen kuin ne pääsevät suppiloon 8.

Säätämällä syötetyn nesteen painetta, ja siis 35 säätämällä nestesuihkun virtausta, hiukkaset, jotka ovat tulleet sen mukana näytteenottoputkeen 9, voidaan kuljettaa jonkin matkaa näytteenottoputkea pitkin esim.

6 79909 mittauspisteeseen.

Kuvio 2 esittää automaattista näytteenottojärjestelmää, jossa käytetään keksinnön mukaista laitetta. Esitetty järjestely käsittää neljä keksinnön mukaista 5 näytteenottolaitetta, jotka kukin on asennettu yhteen neljästä eri T-kappaleesta neljässä eri putkilinjasta Pl, P2, P3 ja P4. Putkia on kuvattu neljä sen osoittamiseksi, miten useita tämän keksinnön mukaisia näyt-teenottolaitteita voidaan kytkeä rinnan siten, että 10 saadaan aikaan keskeytymätön näytteenotto yhtä hiukkas-analysaattoria 13 varten. Kunkin neljän rinnakkaisen järjestelmän toteutus ja toiminta on samanlaista ja vain yhtä järjestelmää kuvataan.

Näytteenottolaite on sovitettu T-kappaleeseen 15 1 edellä kuvatulla tavalla. Puhdasta vettä syötetään putkeen 6 ja suuttimeen 5 säätöventtiilin 14, virtaus-mittarin 15 ja toisen venttiilin 16 kautta. Näytteenot-toputki 9 on yhdistetty venttiilin 17 ja 18 avulla nelitiemagneettiventtiiliin SI. Venttiilit 16 ja 17 20 ovat sulkuventtiileitä, joita on tarkoitus käyttää silloin, kun putkilinjat on kytketty irti, eivätkä ne vaikuta keksinnön toimintaan. Venttiiliä SI käytetään tavanomaisella tavalla sähköohjausjohdon CL1 avulla. Venttiilistä SI putkistoon Pl on järjestetty paluulinja 25 19. Tämä linja on kuvattu kaaviomaisesti niin, että se liittyy johtoon Pl T-kappaleen 1 ulkopuolella, kuitenkin myös T-kappaleeseen menevää paluujohtoa 11 voidaan käyttää hyväksi, kuten kuviossa 1 on esitetty.

Syöttölinja 20 muodostaa yhteyden venttiilin SI 30 ja analysaattorin 13 välillä. Puhtaan veden syöttölinja 21 on myös yhdistetty venttiiliin SI, ja puhtaan veden syöttämistä venttiiliin SI säädetään magneettiventtii-lillä W1. Venttiiliä W1 käytetään sähköisesti ohjausjoh-don CL2 kautta tavanomaisella tavalla. Puhdasta vettä 35 syötetään linjaan 21 venttiilin 23 avulla, joka on liitetty sopivaan vesilähteeseen. Venttiili 23 on ON/EI-syöttöventtiili, eikä se vaikuta järjestelmän toimin- 7 79909 taan. Analysaattorista 13 on järjestetty poistolinja 22 ja se on varustettu venttiilillä 24. Vaihtoehtoisesti venttiiliä 24 voidaan käyttää ylläpitämään vastapainetta linjassa 20 suhteessa putkilinjassa P1 vallitsevaan pai-5 neeseen. Käytännössö T-kappale ja siihen liittyvät sisäänmeno- ja poistoventtiilit on asennettu tehdasput-kistoon ja yhdistetty venttiilin 18 ja paluulinjan 19 avulla muuhun laitteistoon, joka on edullisimmin koteloitu suojakuoreen 25, joka voidaan sijoittaa etääm-10 mälle.

Käytössä järjestelmä toimii seuraavasti. Pai-nenestettä syötetään virtausmittarin 15 kautta putkeen 6 ja täten suuttimeen 5. Suuttimesta 5 lähtevä vesisuihku vie mukanaan putkiston P1 virrassa kulkevia 15 hiukkasia ja pakottaa ne näytteenottoputkeen 9 edellä kuvatulla tavalla. Venttiilit 17 ja 18 ovat yleensä auki, ja näyte ja vesiseos päästetään näin ohjaus-venttiiliin SI ja johdetaan paluujohtoon 19 ja putkilin-jaan Pl. Kun putkilinjasta P1 otettu näyte pitää ohjata 20 analysaattoriin 13, venttiili SI järjestetään suuntaamaan virta näytteenottoputkesta 9 putkeen 20, joka on yhdistetty analysaattoriin 13. Kuviossa 2 venttiili S2 on esitetty asennossa, jossa se ohjaa näytteen putkesta P2 linjaan 20, kun taas putkesta 21 tuleva vesi joh-25 detaan vastaavaan paluulinjaan ja putkeen P2. Analyysin jälkeen näyte poistetaan putken 22 kautta. Kun putkilinjasta Pl otetun näytteen analysointi on suoritettu, ohjausventtiili SI järjestetään jälleen suuntaamaan virta näytteenottoputkesta 9 paluuputkeen 19. Tällä 30 tavalla näytteenottolaitteen läpi kulkeva virta jatkuu keskeytyksettä, mikä estää putkien tukkeutumisen, mikä saattaisi tapahtua, jos hiukkasten annettaisiin pysähtyä.

Kun ohjausventtiili SI on järjestetty yhdistä-35 mään näytteenottoputki 9 paluuputkeen 19, puhtaan veden syöttöjohto 21 yhdistetään syöttöjohdon 20 kanssa analysaattoriin 13. Jokaisen näytteenottotoiminnon jälkeen 8 79909 ohjausventtiili W1 aktivoidaan lyhyeksi ajaksi siten, että puhtaan veden virtaus pääsee putken 20 ja analysaattorin 13 läpi huuhtomaan puhtaaksi linjan ja analysaattorin. Syöttöjohto 20 ja analysaattori 13 ovat näin 5 puhtaina valmiita vastaanottamaan näytteen jostakin muusta putkistosta P2, P3 tai P4.

Kun keksinnön mukaista laitetta käytetään paperinvalmistuksessa kuitumassanäytteiden ottamiseksi suspensiosta analyysia varten australialaisessa patent-10 tihakemuksessa 48793/85 esitetyn menetelmän mukaisesti, on todettu, että päävesijohtoverkko tarjoaa sopivan painenestelähteen, kun sitä käytetään suuttimen kanssa, jonka ulkohalkaisija on 1,5 mm, ja kun suuttimen etäisyys suppilosta on 3 mm.

15 On ilmeistä, että keksinnön mukaisen näytteen- ottolaiteen etuna on se, että se sopii erityisesti käytettäväksi automaattisessa näytteenottojärjestelmässä kuten edellä on kuvattu, koska sen avulla saadaan keskeytymätön edustava keskinäyte putkistossa virtaavasta 20 materiaalivirrasta, jota voidaan valikoivasti ohjata tarpeen mukaan. Laite on myös tarkoitettu erityisesti sovellutuksiin, joissa halutaan mieluummin jatkuvasti tarkkailla hiukkasten ominaisuuksia kuin testata aika-ajoin saatuja erillisiä näytteitä.

25

Claims (3)

9 79909

1. Laite näytteen ottamiseksi kuituhiukkasien muodostamasta nestesuspensiosta, johon laitteeseen 5 kuuluu suutin (5), joka on sovitettu yhdistettäväksi paineenalaisen nesteen syöttöön, ja sisäänmenoaukko, joka on yhteydessä näytteenottoputkeen (9), jolloin suutin on suunnattu sisäänmenoaukkoon; suutin ja sisäänmenoaukko on asennettu linjaan sama-akselisesti; suutin 10 ja sisäänmenoaukko on sijoitettu putkiston sisään, jota pitkin suspensio virtaa; ja suutin sekä sisäänmenoaukko ovat upotettuina suspensioon laitetta käytettäessä; tunnettu siitä, että sisäänmenoaukko muodostaa suppilon (8), ja että suutin (5) on suunnattu suspension 15 virtaussuuntaa vastaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että suutin (5) ja suppilo on mitoitettu siten, että laitteen käytön aikana suuttimel-le johdetaan enemmän nestettä syötöstä kuin mitä suppilo 20 (8) voi vastaanottaa.

3. Patenttivaatimuksien 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite on järjestetty siten, että osa näytteestä on ohjattu jaksottain tutkimuslaitteelle. 25 10 79909