АВТОМАТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРОБОПОДГОТОВКИ
AUTOMATIC SAMPLE PREPARATION SYSTEM

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).
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.
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.
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.).
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.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее техническое решение, заключается в повышении эффективности пробоподготовки за счет сокращении времени подготовки пробы к анализу.
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.
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.
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%.
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.
Автоматический комплекс пробоподготовки поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен общий вид автоматического комплекса пробоподготовки;
на фиг. 2 изображена схема работы системы осушки пробы с подогревом пластинчатыми электронагревателями;
на фиг. 3 изображена схема разбора стакана и извлечения пробы;
на фиг. 4 изображен вариант исполнения стакана с хомутовым электронагревателем;
на фиг. 5 изображена схема подключения регулятора.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Использование предложенного автоматического комплекса пробоподготовки позволит повысить эффективность пробоподготовки за счет сокращения времени подготовки пробы к анализу.