RU2710333C1

RU2710333C1 - Automatic sample preparation system

Info

Publication number: RU2710333C1
Application number: RU2019107719A
Authority: RU
Inventors: Анна Алексеевна Зимина; Александр Владимирович Бондаренко; Алексей Алексеевич Трушин; Павел Анатольевич Захаров
Original assignee: Совместное предприятие в форме закрытого акционерного общества "Изготовление, внедрение, сервис"
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2019-12-25

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to devices for preparation of samples of pulp-like materials at dressing plants of ferrous and non-ferrous metallurgy. Automatic sample preparation system includes frame (1), tank (2), vacuum pump (3), a filtrate level sensor (5), a filtrate discharge valve (4) and several identical filtration sections, each of which includes station (6) for receiving and deaeration of samples, dynamic contractor (7) of samples, shell (8), base, mesh, filter paper, pulp feed hose (13). Sections of filtration additionally contain air flow distributors (14), covers (9) of shell (8) with handles (15) and stoppers, hot air duct, fluoroplastic gaskets, heating elements: clamp or plate type. Each filtration section of the complex comprises regulator (31), the inputs of which are connected to the output of level sensor (5) and output terminals of thermocouples. Outlets of regulator (31) are connected to inlet of filtrate discharge valve (4) and input terminals of voltage supply to heating elements.

EFFECT: high efficiency of sample preparation due to shorter time for sample preparation for analysis.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам подготовки проб пульповидных материалов на обогатительных фабриках черной или цветной металлургии и других производствах, где необходим периодический контроль технологического продукта с применением различных методов анализа вещественного состава, например, минералогического (фазового), гранулометрического или химического (элементного).The invention relates to a device for preparing samples of pulp-like materials in processing plants of ferrous or non-ferrous metallurgy and other industries where periodic monitoring of a technological product is required using various methods of analysis of the material composition, for example, mineralogical (phase), particle size or chemical (elemental).

Известна установка фильтрации проб (УФП) фирмы «Технолинк» (ЗАО «Технолинк», каталог оборудования для АСОПП, https://docplayer.ru/39968557-Zao-tehnolink-katalog-oborudovaniya-dlya-asopp-c-1-soderzhanie.html) содержащая каркас, фильтровальный стакан, накопительную емкость, датчик уровня фильтрата, клапан сброса фильтрата и вакуумный насос. Данное устройство является классическим устройством вакуумной фильтрации, в котором вода из пробы уходит в зону разряжения под фильтровальной бумагой, создаваемую вакуумным насосом, и стекает оттуда в накопительную емкость.A known installation of filtering samples (UVP) of the company "Technolink" (JSC "Technolink", the catalog of equipment for ASOPP, https://docplayer.ru/39968557-Zao-tehnolink-katalog-oborudovaniya-dlya-asopp-c-1-soderzhanie. html) containing a frame, a filter bowl, a storage tank, a filtrate level sensor, a filtrate discharge valve and a vacuum pump. This device is a classic vacuum filtration device in which water from a sample goes into the discharge zone under the filter paper created by a vacuum pump and flows from there into a storage tank.

Недостатком этого устройства является отсутствие станции приема и деаэрации проб, а также динамического сократителя проб, что приводит к необходимости дооснащения установки дополнительными элементами для осуществления необходимого цикла пробоподготовки. Кроме того, конструкция столешницы УФП не исключает вероятность заражения соседних проб, находящихся в непосредственной близости от места разлива материала из-за ошибочных действий обслуживающего персонала.The disadvantage of this device is the lack of a receiving station and deaeration of samples, as well as a dynamic sample reducer, which leads to the need to retrofit the installation with additional elements for the implementation of the necessary sample preparation cycle. In addition, the design of the UVP worktop does not exclude the possibility of contamination of neighboring samples located in the immediate vicinity of the material spill due to erroneous actions of the maintenance staff.

Наиболее близким к заявляемому устройству является автоматический комплекс пробоподготовки, содержащий раму, бак, вакуумный насос, датчик уровня фильтрата, клапан сброса фильтрата и нескольких идентичных секций фильтрации, каждая из которых включает станцию приема и деаэрации проб, динамический сократитель проб, стакан, основание, сетку, фильтровальную бумагу и шланг подачи пульпы (RU, Горный журнал №11, стр. 77, рис. 3, 2016 г.).Closest to the claimed device is an automatic sample preparation complex containing a frame, a tank, a vacuum pump, a filtrate level sensor, a filtrate discharge valve and several identical filtration sections, each of which includes a sampling receiving and deaeration station, a dynamic sample contractor, a glass, a base, a mesh , filter paper and pulp feed hose (RU, Mining Journal No. 11, p. 77, Fig. 3, 2016).

К недостаткам прототипа можно отнести наличие значительного количества остаточной влаги в обезвоженной пробе, вследствие чего пробу необходимо подвергать дополнительной сушке в специальных сушильных шкафах, что приводит к необходимости выполнения дополнительных действий и, как следствие, к увеличению времени подготовки пробы к анализу.The disadvantages of the prototype include the presence of a significant amount of residual moisture in the dehydrated sample, as a result of which the sample must be subjected to additional drying in special drying cabinets, which leads to the need for additional steps and, as a result, to increase the preparation time of the sample for analysis.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее техническое решение, заключается в повышении эффективности пробоподготовки за счет сокращении времени подготовки пробы к анализу.The technical result, the achievement of which the present technical solution is aimed, is to increase the efficiency of sample preparation by reducing the time of preparation of the sample for analysis.

Указанный технический результат достигается тем, что в автоматическом комплексе пробоподготовки, включающем раму, бак, вакуумный насос, датчик уровня фильтрата, клапан сброса фильтрата и нескольких идентичных секций фильтрации, каждая из которых включает станцию приема и деаэрации проб, динамический сократитель проб, стакан, основание, сетку, фильтровальную бумагу, шланг подачи пульпы, согласно изобретению, секции фильтрации дополнительно содержат распределители потоков воздуха, крышки стаканов с ручками и стопорами, воздуховод горячего воздуха, фторопластовые прокладки, нагревательные элементы стаканов со встроенной термопарой, регулятор, входы которого соединены с выходом датчика уровня и выходными клеммами термопар, а выходы регулятора соединены со входом клапана сброса фильтрата и входными клеммами подачи напряжения на нагревательные элементы.The specified technical result is achieved in that in an automatic complex for sample preparation, including a frame, a tank, a vacuum pump, a filtrate level sensor, a filtrate discharge valve and several identical filtration sections, each of which includes a sampling receiving and deaeration station, a dynamic sample contractor, a beaker, a base , mesh, filter paper, pulp feed hose according to the invention, the filtration sections further comprise air flow distributors, cup covers with handles and stoppers, the duct is hot th air fluoroplastic gasket cup with heating elements embedded thermocouple controller, whose inputs are connected to the output level of the sensor and output terminals of the thermocouples and control outputs connected to the input of the filtrate discharge valve and the input terminals of the voltage supply to the heating elements.

Кроме того, указанный технический результат достигается тем, что нагревательные элементы стаканов могут быть выполнены в виде облегающих корпуса стаканов хомутовых электронагревателей со встроенными термопарами, при этом выходные клеммы термопар и входные клеммы электронагревателей подключены, соответственно, к свободным концам термопар и выходным контактам электронагревателей через быстроразъемные пальцевые контакты, а корпуса стаканов состоят из теплопроводящих и теплоизолирующих частей.In addition, the indicated technical result is achieved in that the heating elements of the glasses can be made in the form of a fitting housing for the glasses of clamp electric heaters with built-in thermocouples, while the output terminals of the thermocouples and the input terminals of the electric heaters are connected, respectively, to the free ends of the thermocouples and the output contacts of the electric heaters via quick disconnect finger contacts, and cup cases consist of heat-conducting and heat-insulating parts.

А также тем, что нагревательные элементы стаканов могут быть выполнены в виде пластинчатых электронагревателей, расположенных параллельно друг другу под сеткой с зазорами между пластинами, обеспечивающими перекрытие площади доступа вакуума к рабочей поверхности сетки от 10% до 60%.And also by the fact that the heating elements of the glasses can be made in the form of plate electric heaters located parallel to each other under the grid with gaps between the plates, providing overlap of the access area of the vacuum to the working surface of the grid from 10% to 60%.

Эффективность автоматического комплекса пробоподготовки достигается за счет удаления остаточной влаги из обезвоженной пробы путем подачи горячего воздуха в стаканы и дополнительного подогрева материала пробы непосредственно в стаканах, а также за счет того, что стаканы выполнены быстросъемными, а крышки стаканов оснащены ручками со стопорами, обеспечивающими легкое извлечение высушенных проб.The efficiency of the automatic complex of sample preparation is achieved by removing residual moisture from the dehydrated sample by supplying hot air to the glasses and additional heating of the sample material directly in the glasses, as well as due to the fact that the glasses are quick-detachable and the lids of the glasses are equipped with handles with stoppers for easy extraction dried samples.

Автоматический комплекс пробоподготовки поясняется чертежами, где:The automatic complex of sample preparation is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 изображен общий вид автоматического комплекса пробоподготовки;in FIG. 1 shows a general view of an automatic complex for sample preparation;

на фиг. 2 изображена схема работы системы осушки пробы с подогревом пластинчатыми электронагревателями;in FIG. 2 shows a diagram of the operation of a drying system for a sample heated by plate electric heaters;

на фиг. 3 изображена схема разбора стакана и извлечения пробы;in FIG. 3 shows a diagram for disassembling a beaker and extracting a sample;

на фиг. 4 изображен вариант исполнения стакана с хомутовым электронагревателем;in FIG. 4 shows an embodiment of a cup with a clamp electric heater;

на фиг. 5 изображена схема подключения регулятора.in FIG. 5 shows the wiring diagram of the controller.

Автоматический комплекс пробоподготовки состоит из рамы 1, бака 2, вакуумного насоса 3, клапана 4 сброса фильтрата, датчика 5 уровня фильтрата и секций фильтрации проб, каждая из которых состоит из станции 6 приема и деаэрации проб, динамического сократителя 7 проб, стакана 8, крышки 9, основания 10, сетки 11, фильтровальной бумаги 12, шланга 13 подачи пульпы, распределителя 14 потоков воздуха, ручки 15, стопора 16, воздуховода 17, фторопластовых прокладок 18, хомутового электронагревателя 19 с пальцевыми контактами 20 и входными клеммами 21, встроенной термопары 22 с пальцевыми контактами 23 и выходными клеммами 24 хомутового электронагревателя 19, теплопроводящей части 25 стакана 8, теплоизолирующей части 26 стакана 8, пластинчатых электронагревателей 27 с входными клеммами 28, встроенной термопары 29 с выходными клеммами 30 пластинчатых электронагревателей 27, регулятора 31.The automatic complex for sample preparation consists of a frame 1, a tank 2, a vacuum pump 3, a filtrate discharge valve 4, a filtrate level sensor 5 and sample filtration sections, each of which consists of a sampling and deaeration station 6, a dynamic sample contractor 7, a glass 8, a cover 9, bases 10, mesh 11, filter paper 12, pulp supply hose 13, air flow distributor 14, handle 15, stopper 16, duct 17, fluoroplastic gaskets 18, clamp electric heater 19 with finger contacts 20 and input terminals 21, built-in thermo 22 ares finger terminals 23 and output terminals 24 Homutova electric heater 19, the heat-conducting portion 25 of cup 8, insulating glass 8 portion 26, plate electric heaters 27 with the input terminals 28, fitted with thermocouple 29, output terminals 30 of plate electric heaters 27, the controller 31.

Автоматический комплекс пробоподготовки работает следующим образом. Отобранную пробу технологического продукта подают на вход станции 6 приема и деаэрации пробы, в которой происходит успокоение пробы и удаление из нее воздуха. Далее проба поступает в динамический сократитель 7, в котором происходит ее сокращение до необходимого объема. Из динамического сократителя 7 через шланг 13 подачи пульпы и входное отверстие крышки 9 проба поступает в стакан 8. Твердая фракция пробы задерживается на фильтровальной бумаге 12. В баке 2 создается разряжение с помощью вакуумного насоса 3, благодаря чему жидкая фракция пробы, проходя через фильтровальную бумагу 12 попадает в бак 2. Параллельно с созданием разряжения в баке 2, через распределитель 14 потоков воздуха и воздуховод 17 в стакан 8 подается горячий воздух, который способствует ускоренному удаление влаги из пробы. Дополнительную эффективность процессу сушки придают хомутовые электронагреватели 19, передающие тепло через теплопроводящую часть 25 стаканов 8, либо пластинчатые электронагреватели 27, расположенные под сеткой 11. При этом пластинчатые электронагреватели 27 расположены параллельно друг другу под сеткой 11 с зазорами (h) между пластинами, обеспечивающими перекрытие площади доступа вакуума к рабочей поверхности сетки от 10% до 60%. Излишнее (более 60%) перекрытие площади доступа вакуума к рабочей поверхности сетки приводит к значительному снижению эффективности процесса обезвоживания пробы, а незначительное (менее 10%) - увеличивает время сушки пробы. Количество пластинчатых электронагревателей 19 (не менее двух) зависит от их размеров.Automatic complex sample preparation works as follows. The selected sample of the technological product is fed to the input of the sampling and deaeration station 6, in which the sample is calmed down and air is removed from it. Next, the sample enters the dynamic contractor 7, in which it is reduced to the required volume. From the dynamic contractor 7, through the pulp feed hose 13 and the inlet opening of the lid 9, the sample enters the beaker 8. The solid fraction of the sample is retained on the filter paper 12. In the tank 2, a vacuum is created using the vacuum pump 3, so that the liquid fraction of the sample passing through the filter paper 12 enters the tank 2. In parallel with the creation of vacuum in the tank 2, hot air is supplied to the glass 8 through the distributor 14 of the air flows and the duct 17, which facilitates the accelerated removal of moisture from the sample. Clamping electric heaters 19, transmitting heat through the heat-conducting part 25 of cups 8, or plate-type electric heaters 27 located under the grid 11 give additional efficiency to the drying process. Moreover, plate-type electric heaters 27 are parallel to each other under the grid 11 with gaps (h) between the plates providing overlap the access area of the vacuum to the working surface of the grid from 10% to 60%. Excessive (more than 60%) overlap of the vacuum access area to the working surface of the mesh leads to a significant decrease in the efficiency of the sample dehydration process, and a slight (less than 10%) increases the drying time of the sample. The number of plate electric heaters 19 (at least two) depends on their size.

Включение хомутового электронагревателя 19 в работу производится путем подачи напряжение питания с выхода регулятора 31 через входные клеммы 21 на пальцевые контакты 20. Контроль режима нагрева хомутового электронагревателя 19 осуществляется путем ввода сигнала термопары 22 через пальцевый контакт 23 и выходные клеммы 24 на вход регулятора 31. Применение пальцевых контактов позволяет осуществлять удаление стакана 8 с основания 10 без применения специального инструмента, что упрощает и ускоряет процесс съема пробы после завершения процесса сушки. Теплоизолирующая часть 26 стакана 8 служит для защиты оператора от ожогов при касании хомутового электронагревателя 19.The clamp electric heater 19 is turned on by supplying voltage from the output of the regulator 31 through the input terminals 21 to the finger contacts 20. The heating mode of the clamp electric heater 19 is controlled by inputting a thermocouple signal 22 through the finger contact 23 and the output terminals 24 to the input of the regulator 31. Application finger contacts allows you to remove the glass 8 from the base 10 without the use of a special tool, which simplifies and speeds up the process of removal of the sample after completion of the drying process ki. The heat-insulating part 26 of the glass 8 serves to protect the operator from burns when touching the clamp electric heater 19.

Включение пластинчатых электронагревателей 27 в работу производится путем подачи напряжение питания с выхода регулятора 31 на входные клеммы 28. Контроль режима нагрева пластинчатых электронагревателей 27 осуществляется путем ввода сигнала термопары 29 через выходные клеммы 30 на вход регулятора 31.The inclusion of plate electric heaters 27 in the work is done by applying a supply voltage from the output of the regulator 31 to the input terminals 28. Monitoring the heating mode of the plate electric heaters 27 is carried out by inputting the signal of the thermocouple 29 through the output terminals 30 to the input of the controller 31.

После завершения процесса сушки пробы, отсоединяют шланг 13 подачи пульпы от крышки 9, открывают крышку 9 стакана 8 за ручку 15 и фиксируют ее в поднятом положении стопором 16. Вследствие этого подача горячего воздуха в стакан 8 прекращается, но продолжает поступать через соединительные отверстия воздуховода 17 в последовательно соединенные воздуховоды стаканов 8 других секций фильтрации благодаря герметизации подвижных элементов распределителя 14 потоков воздуха фторопластовыми прокладками 18. Затем стакан 8 снимают с основания 10 и извлекают из него высушенную пробу для выполнения дальнейших операций. После накопления жидкой фракции проб в баке 2 до соприкосновения с чувствительным элементом (на чертеже не обозначен) датчика 5 уровня фильтрата, выходной сигнал датчика 5 поступает на вход регулятора 31, который формирует команду на открытие клапана 4 сброса фильтрата в дренаж.After the drying process of the sample, disconnect the pulp feed hose 13 from the cover 9, open the cover 9 of the glass 8 by the handle 15 and fix it in the raised position with the stopper 16. As a result, the supply of hot air to the glass 8 is stopped, but continues to flow through the connecting holes of the duct 17 into the series-connected ducts of the glasses 8 of the other filtration sections by sealing the movable elements of the distributor 14 of the air flows with fluoroplastic gaskets 18. Then the glass 8 is removed from the base 10 and removed from it a dried sample for further operations. After the accumulation of the liquid fraction of the samples in the tank 2 until the sensor 5 of the filtrate is in contact with the sensor element (not indicated), the output signal of the sensor 5 is fed to the input of the regulator 31, which generates a command to open the filtrate discharge valve 4 to the drain.

Таким образом, подача горячего воздуха и дополнительный подогрев материала в стакане позволяют не только ускорить процесс удаления влаги из пробы, но и довести ее до кондиции, обеспечивающей возможность проведения анализа без дополнительной сушки, а исполнение быстросъемной конструкции стакана позволяет дополнительно облегчить и ускорить процесс извлечения подготовленной пробы.Thus, the supply of hot air and additional heating of the material in the glass allow not only to accelerate the process of removing moisture from the sample, but also to bring it to a condition that allows analysis without additional drying, and the quick-release design of the glass further simplifies and accelerates the process of extracting the prepared samples.

Использование предложенного автоматического комплекса пробоподготовки позволит повысить эффективность пробоподготовки за счет сокращения времени подготовки пробы к анализу.Using the proposed automatic complex of sample preparation will improve the efficiency of sample preparation by reducing the time of preparation of the sample for analysis.

Claims

1. An automatic complex for sample preparation, including a frame, a tank, a vacuum pump, a filtrate level sensor, a filtrate discharge valve and several identical filtration sections, each of which includes a sample receiving and deaerating station, a dynamic sample contractor, a glass, a base, a mesh, filter paper, pulp feed hose, characterized in that the filtration sections further comprise air flow distributors, cup covers with handles and stoppers, hot air duct, fluoroplastic gaskets, heating elements cup elements with an integrated thermocouple, a regulator whose inputs are connected to the output of the level sensor and the output terminals of the thermocouples, and the outputs of the regulator are connected to the input of the filtrate relief valve and the input terminals for supplying voltage to the heating elements.

2. The automatic sample preparation complex according to claim 1, characterized in that the heating elements of the cups are made in the form of a fitting cup body of clamp electric heaters with built-in thermocouples, while the output terminals of the thermocouples and the input terminals of the electric heaters are connected respectively to the free ends of the thermocouples and the output contacts of the electric heaters via quick disconnect finger contacts, and cup cases consist of heat-conducting and heat-insulating parts.

3. The automatic complex for sample preparation according to claim 1, characterized in that the heating elements of the glasses are made in the form of plate electric heaters located parallel to each other under the grid with gaps between the plates, providing an overlap of the access area of the vacuum to the working surface of the grid from 10% to 60%.