SE462003B

SE462003B - Sampling device for fibrous particles in liquid suspension

Info

Publication number: SE462003B
Application number: SE8702922A
Authority: SE
Inventors: G Forrester
Original assignee: Kajaani Electronics
Priority date: 1987-07-22
Filing date: 1987-07-21
Publication date: 1990-04-23
Also published as: SE8702922L; SE8702922D0; DE3724286A1

Description

462 10 15 20 ' 25 30 35 003 'ordningar för att åstadkomma en blandning och sprid- ning av partiklarna. Även inuti ett agiterat kärl kan det emellertid finnas virvlar eller strömmar, vilka åstadkommer att partiklar med olika fysiska egenskaper åtskiljes. En mänsklig operatör kan an- vändas för att komma undvika detta problem genom att prov tages från ett agiterat parti hos kärlet. Detta introducerar emellertid ytterligare problem med tillgänglighet, säkerhet och konsistens hos provtag- ningstekniken. Dessutom är denna teknik inte lämplig för automatisering så att kontinuerlig provtagning kan åstadkommas. 462 10 15 20 '25 30 35 003 arrangements for effecting a mixture and spreading of the particles. Even inside an agitated vessel however, there may be vortices or currents, which cause particles with different physical properties are separated. A human operator may use to avoid this problem by samples are taken from an agitated portion of the vessel. This introduces, however, additional problems with availability, safety and consistency of sampling techniques. In addition, this technology is not suitable for automation so that continuous sampling can be achieved.

Mycket ofta pumpas de intressanta blandningarna av vätska och partiklar genom rörledningar under olika steg i tillverkningen. I centrum hos ett så- dant rör är partiklarnas hastighet relativt ensartad och fri från virvlar, och sedimentering sker inte.Very often the interesting mixtures are pumped of liquid and particles through pipelines below different stages of production. At the heart of such a tube, the velocity of the particles is relatively uniform and free from vortices, and sedimentation does not occur.

Följaktligen kommer ett prov, som dragits från ett centralt parti av rörledningen, att vara relativt typisk för de partiklar som rör sig i material- strömmen. Eftersom trycket inuti en rörledning som leder fluid normalt är högre än det yttre trycket, torde en liten provtagningsöppning som anordnas, t ex medelst ett rör, som skjuter ut i centrum av rörledningen, resultera i att ett prov tvingas genom röret till rörledningens yttre. I praktiken kan emellertid förbikoppling och blockering av provtag- ningsöppningen förekomma om inte upptagningsöppning- en är mycket stor i jämförelse med dimensionen hos de partiklar som är uppslammade i vätskan. Varje så- dan förbikoppling eller blockering kommer att resul- tera i att provtagningen blir mer selektiv och inte representativ för den aktuella partikelfördelningen i vätskan eller kan helt avbryta provtagningsflödet.Consequently, a sample is drawn from one central portion of the pipeline, to be relative typical of the particles moving in the material the current. Because the pressure inside a pipeline that leads fluid is normally higher than the external pressure, a small sampling opening should be provided, for example by means of a tube, which protrudes in the center of the pipeline, resulting in a sample being forced through the pipe to the outside of the pipeline. In practice, can however, bypassing and blocking sampling opening opening may occur unless the receiving opening one is very large compared to the dimension of the particles suspended in the liquid. Every so- bypassing or blocking will result in in that sampling becomes more selective and not representative of the current particle distribution in the liquid or can completely interrupt the sampling flow.

Ett syfte med denna uppfinning är att åstad- 10 15 20 25 30 35 462 003 komma en apparat för utvinnande av ett prov på fi- brösa partiklar från en vätskesuspension av sådana, vilken skall övervinna, eller avsevärt minska, de ovan nämnda nackdelarna.An object of this invention is to provide 10 15 20 25 30 35 462 003 an apparatus for extracting a sample of brittle particles from a liquid suspension thereof, which should overcome, or significantly reduce, the above mentioned disadvantages.

Följaktligen innefattar denna uppfinning en apparat för utvinning av ett prov på fibrösa partik- lar från en vätskesuspension innehållande sådana, varvid apparaten innefattar ett munstycke, som är utformat för att förbindas med ett inlopp av tryck- satt vätska, och en inloppstratt, som är ansluten till provavgivningsrör, varvid munstycket är riktat in mot trattens inlopp.Accordingly, this invention comprises a apparatus for extracting a sample of fibrous particles from a liquid suspension containing such, wherein the apparatus comprises a nozzle, which is designed to be connected to an inlet of pressure sat liquid, and an inlet funnel, which is connected to sample delivery tubes, with the nozzle directed towards the inlet of the funnel.

Företrädesvis är munstycke och trattinlopp axiellt i linje med varandra.Preferably is the nozzle and funnel inlet axially in line with each other.

I drift utdrives en stråle av trycksatt vätska från munstycket och rör sig genom huvudslammassan och in till inloppstratten. På detta sätt drages partiklar från suspensionen in i vätskestrålen och bringas med strålen in till inloppstratten och av- givningsröret.In operation, a jet of pressurized liquid is expelled from the nozzle and moves through the main sludge mass and into the inlet funnel. In this way it is drawn particles from the suspension into the liquid jet and brought with the jet into the inlet funnel and the delivery tube.

Vätskestrålen inställes företrädesvis för att åstadkomma ett något större flöde än som kan mot- tagas av tratten, vilket resulterar i ett litet tur- bulent återflöde i det område där strålen kommer in i tratten.The liquid jet is preferably set to achieve a slightly larger flow than can be taken from the funnel, resulting in a small bulent reflux in the area where the jet enters in the funnel.

Eftersom ett flöde av trycksatt vätska kontinu- erligt passerar till inloppstratten och till följd av det lilla turbulenta återflödet, förblir tratten fri från förbikoppling och fri från tilltäppning av partiklar från suspensionen.Since a flow of pressurized liquid is continuous honestly passes to the inlet funnel and as a result of the small turbulent reflux, the funnel remains free from bypassing and free from clogging of particles from the suspension.

Ett utförande av denna uppfinning skall nu be- skrivas med hjälp av ett exempel under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: FIG l är en vy delvis i tvärsektion av apparat- en enligt uppfinningen monterad på en rörledning för 462 10 15 20 25 30 35 003 transport av en materialström och FIG 2 är ett schematiskt flödesschema över ett automatiskt provtagningssystem, som använder prov- tagningsapparaten enligt uppfinningen.An embodiment of this invention will now be written using an example under reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a view partly in cross section of the apparatus. one according to the invention mounted on a pipeline for 462 10 15 20 25 30 35 003 transport of a material stream and Fig. 2 is a schematic flow diagram of one automatic sampling system, which uses sampling the recording apparatus according to the invention.

Såsom visas i FIG l, är apparaten enligt denna uppfinning monterad på ett T-stycke l, vilket utgör en del av en rörledning (ej visad), som överför en materialström (ej heller visad). Materialströmmens flödesriktning genom T-stycket l är från höger till vänster i FIG l och visas medelst pilen "A".As shown in FIG. 1, the apparatus is accordingly invention mounted on a T-piece 1, which constitutes a part of a pipeline (not shown), which transmits one material flow (also not shown). Material flow flow direction through the T-piece l is from right to left in FIG. 1 and is indicated by the arrow "A".

T-stycket l skall placeras på rörledningen och tätas medelst ett lock 2, som medelst bultar 4 hålles mot flänsen 3 på T-stycket. Apparaten enligt uppfinningen innefattar ett munstycke 5, som är fäst på änden hos ett rör 6. Munstycket 5 är placerat i centrum av “genompassagen“ hos rörledningen, varvid röret 6 är fäst på locket 2 med hjälp av en tätande förbindning 7. Munstycket 5 har en yttre konisk form och dess inre flödesytor har mjuka parabolformer. En inloppstratt 8 är fäst på änden hos ett avgivnings- rör 9, vilket också utsträcker sig från locket 2 och är fäst på det med hjälp av en tätande förhindning (ej visad). Det yttre av inloppstratten 8 som möter materialströmmen är jämt format för att minimera flödesstörningar, och de inre flödespassagerna hos inloppstratten 8 har också släta parabolformer. Mun- stycket 5 är via röret 6 anslutet till ett tillopp av trycksatt vätska (ej visat), vilket t ex kan vara vattennätet.The T-piece 1 shall be placed on the pipeline and sealed by means of a lid 2, which by means of bolts 4 held against flange 3 on the T-piece. The device according to the invention comprises a nozzle 5, which is attached on the end of a tube 6. The nozzle 5 is placed in center of the "passage" of the pipeline, wherein the tube 6 is attached to the lid 2 by means of a seal connection 7. The nozzle 5 has an outer conical shape and its inner flow surfaces have soft parabolic shapes. One inlet funnel 8 is attached to the end of a dispensing tube 9, which also extends from the lid 2 and is attached to it by means of a sealing barrier (not shown). The exterior of the inlet funnel 8 that meets the material flow is evenly shaped to minimize flow disturbances, and the internal flow passages of the inlet funnel 8 also has smooth parabolic shapes. Mouth- paragraph 5 is connected via a pipe 6 to an inlet of pressurized liquid (not shown), which may be, for example the water network.

En rätvinklig böj i röret 6 nära munstycket 5 riktar munstycket i riktning mot materialströmmen i rörledningen och in mot inloppstratten 8, vilken är anordnad axiellt i linje med munstycket 5 med hjälp av en rätvinklig böj i röret 9.A rectangular bend in the tube 6 near the nozzle 5 directs the nozzle in the direction of the material flow in the pipeline and towards the inlet funnel 8, which is arranged axially in line with the nozzle 5 by means of of a rectangular bend in the tube 9.

En förstärkningshylsa 10 visas anordnad ovanpå 10 15 20 25 30 35 462 003 röret 9 för att ge ytterligare styrka åt röret 9 och därigenom bibehålla inloppstrattens 8 läge. Den extra förstärkningen erfordras endast i vissa till- lämpningar och en liknande hylsa kan monteras på röret 6 i samma syfte.A reinforcing sleeve 10 is shown arranged on top 10 15 20 25 30 35 462 003 tube 9 to give additional strength to the tube 9 and thereby maintaining the position of the inlet funnel 8. The additional reinforcement is required only in certain fittings and a similar sleeve can be mounted on tube 6 for the same purpose.

Ett returrör ll visas monterat i centrum av locket 2 med hjälp av en tätande förbindelse 12.A return pipe ll is shown mounted in the center of the lid 2 by means of a sealing connection 12.

Funktionen hos returledningen kommer att förklaras nedan i anknytning till funktionen hos ett automat- iskt provtagningssystem.The function of the return line will be explained below in connection with the function of an automatic sampling system.

I drift fungerar apparaten enligt uppfinningen enligt följande. Trycksatt vätska tillföres mun- stycket 5 via röret 6. Vätskan drives ut från mun- stycket 5 och rör sig mot strömmen genom material- strömmen till inloppstratten 8. Denna vätskestråle drar in partiklar från flödet, varvid de bäres med strålen när.denna av tratten 8 riktas mot avgiv- ningsröret 9. Avgivningsröret 9 innehåller sålunda en blandning av den trycksatta vätskan och ett prov på partiklar från materialströmmen.In operation, the apparatus according to the invention operates as follows. Pressurized liquid is added to the mouth. paragraph 5 via the tube 6. The liquid is expelled from the paragraph 5 and moves against the current through the material the current to the inlet funnel 8. This jet of liquid draws in particles from the flow, carrying them with it the jet when this of the funnel 8 is directed towards the emission The delivery tube 9 thus contains a mixture of the pressurized liquid and a sample on particles from the material stream.

Eftersom munstycket är riktat mot material- strömmen, är de enda partiklar som kommer in i myn- ningen hos tratten 8 de som dragits in av vätske- strålen. Dessa fibrer är relativt åtskilda och in- ordnade i linje genom vätskestrålens funktion och kommer sålunda in i tratten utan förbikoppling eller blockering. Det har visat sig att detta arrangemang är det mest effektiva vid kontinuerlig utvinning av partiklar från suspensioner, som innehåller höga partikeldensiteter, utan att blockering uppträder.Since the nozzle is aimed at the material current, the only particles entering the mouth are of the funnel 8 those drawn in by the liquid the beam. These fibers are relatively separated and arranged in line by the function of the liquid jet and thus enters the funnel without bypassing or blocking. It has been shown that this arrangement is the most effective in the continuous extraction of particles from suspensions, which contain high particle densities, without blockage occurring.

För att förhindra partikelagglomering i tratten 8 kan vätskestrålen ställas in för att tillföra ett större flöde än som kan mottagas av tratten 8. På detta sätt resulterar den överskjutande vätska från strålen i ett tillbakaflöde, vilket àtskiljer agglo- 462 003 10 15 20 25 30 35 meringar, innan de drages in i tratten 8.To prevent particle agglomeration in the funnel 8, the liquid jet can be set to supply one greater flow than can be received by the hopper 8. On this way the excess liquid results from the jet in a backflow, which separates the agglomeration 462 003 10 15 20 25 30 35 before being pulled into the hopper 8.

Genom inställning av trycket hos den tillförda vätskan och därigenom flödet hos vätskestrålen, kan de partiklar som drages in i avgivningsröret 9 drivas en viss sträcka genom avgivningsröret till t ex en provstation.By setting the pressure of the supplied the liquid and thereby the flow of the liquid jet, can the particles drawn into the delivery tube 9 driven a certain distance through the discharge tube to eg a test station.

FIG 2 visar ett automatiskt provtagningssystem, som använder apparaten enligt denna uppfinning. Det visade arrangemanget innefattar fyra provtagnings- apparater enligt uppfinningen, vilka alla har in- stallerats i fyra T-stycken 1 i fyra åtskilda rör- ledningar Pl, P2, P3 och P4. De fyra rörledningarna är visade för att visa hur flera provtagningsappa- rater enligt denna uppfinning kan parallellkopplas för att åstadkomma kontinuerlig provtagning åt en enda partikelanalysator l3. Arrangemangen och funk- tionen hos de fyra parallella systemen är identiska, och endast ett arrangemang skall beskrivas. Provtag- ningsapparaten monteras in i T-stycket l på det sätt som beskrivits ovan. Friskt vatten tillföres röret 6 och munstycket 5 via en styrventil 14, en flödes- mätare l5 och en andra ventil 16. Avgivningsröret 9 är via en ventil 17 och en ventil 18 anslutet till en fyrvägs solenoidpåverkad ventil S1. Ventilerna 16 och l7 är avstängningsventiler, som är anordnade för användning när ledningar kopplas bort och bidrager inte till funktionen hos uppfinningen. Ventilen Sl styres på konventionellt sätt med hjälp av en elek- trisk styrledning CLl. En returledning 19 är anord- nad från ventilen Sl till rörledningen Pl. Denna ledning visas schematiskt såsom anslutande till led- ningen Pl utanför T-stycket l. Emellertid kan en re- turledning ll till T-stycket l användas, såsom visas i FIG l.Fig. 2 shows an automatic sampling system, using the apparatus of this invention. The the arrangement shown comprises four sampling devices according to the invention, all of which have installed in four T-pieces 1 in four separate pipes lines P1, P2, P3 and P4. The four pipelines are shown to show how several sampling devices rates according to this invention can be connected in parallel to provide continuous sampling for one only particle analyzer l3. The arrangements and functions the four parallel systems are identical, and only one arrangement is to be described. Sampling the apparatus is mounted in the T-piece 1 in that way as described above. Fresh water is supplied to the pipe 6 and the nozzle 5 via a control valve 14, a flow meter l5 and a second valve 16. The discharge pipe 9 is connected via a valve 17 and a valve 18 to a four-way solenoid actuated valve S1. Valves 16 and l7 are shut-off valves, which are provided for use when wiring is disconnected and contributes not to the function of the invention. The valve Sl controlled in a conventional manner by means of an tric control line CLl. A return line 19 is provided from the valve Sl to the pipeline Pl. This line is shown schematically as connecting to line P1 outside the T-paragraph 1. However, a line ll to the T-piece l is used, as shown in FIG.

En tillförselledning 20 åstadkommer kommunika- II 10 15 20 25 30 35 462 003 tion mellan ventilen Sl och analysatorn 13. En friskvattentillförselledning 21 är också ansluten till ventilen Sl, och tillförseln av färskt vatten till ventilen Sl styres med hjälp av en solenoid- styrd ventil Wl. Ventilen Wl styres elektriskt via styrledningen CL2 på konventionellt sätt. Färsk- vatten tillföres ledningen 2l med hjälp av en ventil 23, som är ansluten till lämpligt tillopp. Ventilen 23 är en till/från-tilloppsventil och bidrager inte till systemets funktion. En avloppsledning 22 är an- ordnad från analysatorn l3 och är försedd med en ventil 24. Ventilen 24 kan valfritt användas för att upprätthålla ett returtryck i ledningen 20 relativt trycket i rörledningen Pl. I praktiken är T-stycket och dess anknytande inlopps- och utloppsventiler in- stallerade i en fabriksrörledning och via ventilen 18 och returledningen 19 förbundna med resten av apparaten, vilken företrädesvis är inrymd i ett skyddande hölje 25, vilket kan vara placerat långt borta.A supply line 20 provides communication II 10 15 20 25 30 35 462 003 tion between the valve S1 and the analyzer 13. En fresh water supply line 21 is also connected to the valve S1, and the supply of fresh water to the valve S1 is controlled by means of a solenoid controlled valve Wl. The valve W1 is electrically controlled via control line CL2 in a conventional manner. Fresh- water is supplied to line 2l by means of a valve 23, which is connected to a suitable inlet. The valve 23 is an on / off inlet valve and does not contribute to the function of the system. A drain line 22 is connected arranged from the analyzer l3 and is provided with a valve 24. The valve 24 can optionally be used to maintain a return pressure in the line 20 relatively the pressure in the pipeline Pl. In practice, the T-piece and its associated inlet and outlet valves installed in a factory pipeline and via the valve 18 and the return line 19 connected to the rest of the apparatus, which is preferably housed in a protective cover 25, which may be located far away.

I drift fungerar systemet enligt följande.In operation, the system works as follows.

Trycksatt vätska tilföres via flödesmätaren 15 röret 6 och därigenom munstycket 5. Vattenstrålen, som drives ut från munstycket 5 drager in partiklar, som flyter i en ström i rörledningen Pl, och tvingar dem genom avgivningsröret 9, såsom beskrivits ovan. Ven- tilerna l7 och 18 är normalt öppna och en blandning av prov och vätska avges sålunda till styrventilen S1 och ledes in i returledningen 19 till rörled- ningen Pl. När provet från rörledningen Pl skall riktas till analysatorn 13 påverkas ventilen S1 för att rikta flödet från avgivningsröret 9 till led- ningen 20, vilken är ansluten till analysatorn 13. I FIG 2 visas ventilen S2 i ett läge för att rikta provet från ledningen P2 till ledningen 20, medan 462 ons 8 10 15 20 25 30 35 vatten från ledningen 21 via motsvarande returled- ning riktas till rörledningen P2. Efter analys spolas provet ut via ledningen 22. När en analys av provet från rörledningen Pl har slutförts styres ventilen S1 att åter rikta flödet från avgivnings- röret 9 till returledningen 19. På detta sätt bibe- hålles fortgående flödet genom provtagningsapparaten för att förhindra tilltäppning av ledningarna, vilket skulle kunna ske om partiklarna tilläts sedi- mentera.Pressurized liquid is supplied to the pipe via the flow meter 15 6 and thereby the nozzle 5. The water jet, which driven out of the nozzle 5 draws in particles which flows in a stream in the pipeline P1, forcing them through the delivery tube 9, as described above. Vein- Tiles 17 and 18 are normally open and a mixture of sample and liquid is thus delivered to the control valve S1 and is led into the return line 19 to the pipeline ningen Pl. When the sample from pipeline P1 shall directed to the analyzer 13, the valve S1 for is actuated directing the flow from the discharge tube 9 to the 20, which is connected to the analyzer 13. I Fig. 2 shows the valve S2 in a position for directing the sample from line P2 to line 20, while 462 ons 8 10 15 20 25 30 35 water from line 21 via the corresponding return line is directed to the P2 pipeline. After analysis the sample is flushed out via line 22. When an analysis of the sample from the pipeline P1 has been completed is controlled valve S1 to redirect the flow from the dispensing tube 9 to the return line 19. In this way, the flow through the sampling apparatus is maintained continuously to prevent clogging of the pipes, which could happen if the particles were allowed to mentera.

När styrventilen S1 påverkas för att förbinda avgivningsledningen 9 med returledningen med retur- ledningen 19 förbindes friskvattentillförselled- ningen 21 med avgivningsledningen 20 till analy- satorn 13. En kort stund efter varje provtagning på- verkas funktionsstyrventilen Wl för att medge flöde av friskt vatten genom ledningen 20 och analysatorn 13 för att spola igenom ledningen och analysatorn.When the control valve S1 is actuated to connect the delivery line 9 with the return line with return line 19 is connected to the fresh water supply line 21 with the delivery line 20 to the analyzer 13. Shortly after each sampling, the function control valve W1 is operated to allow flow of fresh water through line 20 and analyzer 13 to flush through the lead and analyzer.

Tillförselledningen 20 och analysatorn 13 är sålunda i ett rengjort tillstånd och beredda att mottaga ett prov från en av de andra rörledningarna P2, P3 eller P4.The supply line 20 and the analyzer 13 are thus in a cleaned condition and ready to receive one sample from one of the other pipelines P2, P3 or P4.

När apparaten enligt uppfinningen användes vid tillverkning av papper för att utvinna prov på fi- brös mäld från en suspension för analys i enlighet med metoden i den australiensiska patentansökningen nr 48793/85 har det visat sig, att ett tillopp från vattennätet utgör en lämplig källa av trycksatt vätska när den användes med ett munstycke med en ut- loppsdiameter på 1,5 mm och med ett avstånd mellan munstycke och tratt på 3 mm.When the apparatus according to the invention is used in manufacture of paper to extract samples of broths from a suspension for analysis according to with the method in the Australian patent application No. 48793/85, it has been found that an inflow from the water network is a suitable source of pressurized liquid when used with a nozzle with an outlet barrel diameter of 1.5 mm and with a distance between nozzle and funnel of 3 mm.

Det torde förstås att upptagningsapparaten en- ligt denna uppfinning medför fördelen att vara sär- skilt lämplig för användning i ett automatiskt prov- tagningssystem enligt ovan för att åstadkomma ett 10 15 20 25 30 35 462 003 kontinuerligt typprov från den materialström som flyter i den rörledning som kan anvisas selektivt när så erfordras. Apparaten är också särskilt lämp- lig för tillämpningar, vid vilka det är önskvärt att kontinuerligt övervaka partikelegenskaper hellre än att prova separata prov, som erhålles då och då.It is to be understood that the recording apparatus this invention has the advantage of being particularly suitable for use in an automatic test shooting system as above to achieve a 10 15 20 25 30 35 462 003 continuous type test from the material stream which flows in the pipeline that can be selected selectively when required. The device is also particularly suitable for applications in which it is desirable to continuously monitor particle properties rather than to try separate samples, which are obtained from time to time.

Claims

462 003 10 10 15 20 25 30 35 PATENT REQUIREMENTS

An apparatus for recovering samples of fibrous particles from such a liquid suspension comprising a nozzle (5) arranged to be connected to an inlet of pressurized liquid, and an inlet opening connected to a dispensing tube (9). ) for samples, the nozzle (5) being directed towards the inlet opening, the nozzle (5) and the inlet opening being arranged coaxially, the nozzle and the inlet opening being arranged inside a pipeline through which the suspension flows, and the nozzle and inlet opening in operation being immersed in the suspension , characterized in that the inlet opening consists of a funnel (8), that the nozzle and the inlet opening are directed parallel to the flow of the suspension and that the nozzle is directed for supplying pressurized liquid in the opposite direction to the flow direction of the suspension.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzle (6) and the hopper (8) are dimensioned so that with the apparatus in operation more liquid is discharged from the inlet of the nozzle than can be taken in by the hopper.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the apparatus is arranged so that a part of the sample is diverted to an examination device.