ПРОБООТБОРНИК
SAMPLER

Изобретение относится к устройствам для отбора проб сыпучих материалов, например металлических порошков с размерами частиц от 0,01 до 15 мм, в том числе химически активных металлов.
Известные устройства для отбора проб сыпучих материалов (авторские свидетельства №№917040, 1153258, 1201717) состоят из цилиндрического корпуса с отверстиями. Открытие отверстий после погружения пробоотборника в насыпь материала, и закрытие их после заполнения рабочего объема осуществляется с помощью различных механических устройств. Недостатками данных пробоотборников являются защемление материала при закрытии отверстий и также, в случае отбора металлических порошков, содержащих тонкодисперсные частицы, заклинивания устройства закрытия.
Известен пробоотборник для сыпучих материалов (авторское свидетельство №970181, бюллетень №40 от 30.10.82.), содержащий внутреннюю цилиндрическую трубу с засыпными окнами, снабженными отбойными козырьками. Внешняя труба имеет возможность вращения вокруг центральной оси, что позволяет открывать засыпные окна внутренней трубы. Пробоотборник вводится в насыпь материала. Поворотом рукоятки открываются засыпные окна, и происходит заполнение рабочего объема трубы материалом. Далее пробоотборник извлекается из насыпи без закрытия засыпных окон. При этом материал, находящийся во внутренней трубе, не высыпается наружу благодаря запирающему действию отбойных козырьков.
Недостатком данного устройства является попадание тонкодисперсных частиц порошка в межтрубный зазор. В случае отбора пробы порошка химически активного металла более тонкие частицы отличаются от основной части материала по химическому составу, что вызвано их значительным окислением из-за более развитой поверхности. Это приводит к снижению представительности отбираемой пробы как по химическому, так и по фракционному составу, а также заклиниванию устройства поворота.
Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства и представительности отбираемой пробы.
Указанная цель достигается тем, что засыпные окна пробоотборника выполнены в виде щелевого зазора, образованного наружным диаметром трубы и краем отбойного козырька и имеющего размер, превышающий в 2,5-10,0 раз максимальный размер частиц порошкового материала, при этом угол, образованный между плоскостью щелевого зазора и горизонтальным сечением трубы, меньше угла естественного откоса порошка.
В вариантных исполнениях отбойный козырек расположен во внутренней полости трубы или снаружи.
Минимальный размер щелевого зазора обусловлен экспериментально полученной зависимостью, представленной на фиг.1, для гранул кальция с размерами частиц до 2,0 мм. Здесь видно, что при увеличении размера щелевого зазора доля крупной фракции - 1,63-2,0 мм - в отбираемой пробе увеличивается. Достижение доли крупной фракции значения 100% происходит при размере щелевого отверстия от 5,0 мм и более. Это соответствует указанному выше отношению размера щелевого отверстия к максимальному размеру частиц.
Увеличение щелевого отверстия до размера, превышающего максимальный размер частиц более чем в 10 раз, приводит к необходимости увеличения диаметра трубы и, соответственно, повышению количества отбираемого материала. При превышении массы пробы, необходимой для анализа, возникает необходимость ее деления или утилизации избытка. Такое увеличение количества операций, связанных с отбором проб, является нецелесообразным.
На фиг.2 представлен общий вид пробоотборника; на фиг.3 - вариантное исполнение пробоотборника; на фиг.4, 5 - варианты пробоотбора. Пробоотборник содержит цилиндрическую трубу 1 с засыпными окнами 2, выполненными в виде щелевого зазора. При этом ширина зазора в 2,5-10,0 раз больше максимального линейного размера частиц порошка. Отбойные козырьки 3 перекрывают щелевые зазоры с верхней и боковой сторон. Труба 1 снабжена рукояткой 4, конической насадкой 5 и разгрузочным окном 6. Угол α между краем отбойного козырька и горизонтальным сечением трубы меньше угла β естественного откоса порошка 7.
В вариантном исполнении (фиг.3) отбойные козырьки расположены снаружи трубы 1. При этом угол α между горизонтальным краем отбойного козырька 3 и верхним краем засыпного окна 2 меньше угла β естественного откоса порошка 7.
Пробоотборник может работать по следующим трем вариантам.
1. Пробоотборник вводится в насыпь материала со скоростью не менее 0,3 м/с до соприкосновения насадки 5 с дном контейнера.
При вертикальном движении с указанной скоростью козырьки обладают запирающим действием и, таким образом, препятствуют попаданию порошка во внутреннюю полость пробоотборника. На практике данный вариант применяется в случае низкого сопротивления порошка введению в него инородного тела, например пробоотборника. Как правило, порошки, особенно грубые, имеют значительное сопротивление. Поэтому чаще используются варианты, указанные ниже.
2. Пробоотборник вертикально устанавливается в контейнер. При загрузке контейнера происходит заполнение внутренней полости пробоотборника порошком через засыпные окна 2 (фиг.4).
3. Заполненный контейнер (фиг.5) наклоняют так, чтобы порошок освободил боковую стенку до дна (положение I). В образовавшийся пустой объем вводится пробоотборник. Далее контейнер устанавливают вертикально (положение II). При этом происходит заполнение внутренней полости пробоотборника через засыпные окна 2.
По всем вариантам завершающими операциями пробоотбора являются извлечение пробоотборника из насыпи за рукоятку 4 и высыпание полученной пробы через разгрузочное окно 6.
Заявляемая конструкция может быть использована для отбора проб сыпучих материалов любой фракции, так как не содержит, в отличие от ближайшего аналога, двигающихся друг относительно друга элементов. Благодаря этому повышается надежность работы устройства и увеличивается достоверность отбираемой пробы как по химическому, так и по фракционному составу.