АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОТБОРА И ДОСТАВКИ ПРОБ ФИЛЬТРАТА

Полезная модель относится к автоматическим средствам отбора и доставки проб фильтратов из открытых емкостей при контроле вещественного состава промышленных растворов, жидкой фазы пульп, сточных вод и других технологических жидких сред предприятий цветной и черной металлургии и может быть использовано для аналогичных целей в химической и горной отраслях промышленности.
Известно устройство для отбора жидких образцов из открытых емкостей 1. Устройство содержит пробоотборную трубку, один конец которой погружен в открытзто емкость с технологической исследуемой жидкой средой, а другой конец через прямой клапан соединен с входом фильтра. Вход фильтра дополнительно через обратный клапан соединен со сливной трубкой. Выход фильтра через распределительную трубку соединен с источником вакуум-давления и измерительным прибором.
За счет создания  в распределительной трубке и, соответственно в пробоотборной трубке, конец которой погружен в технологическую исследуемую жидкую среду, жидкость поступает через прямой клапан и фильтр. Проходя через фильтр жидкость фильтруется и фильтрат по распределительной трубке направляется в измерительный прибор.
МПК7 G01N1/10
За счет создания давления в раснределительной трубке избыточная часть фильтрата ( шлейф ) возвращаются обратно в жидкую среду. При этом, возврат происходит через фильтр, обратный кланан и сливную трубку.
Преимущество данного устройства заключаются в том, что фильтр находится в непосредственной близости к измерительному прибору и не погружен в исследуемую технологическую жидкость. Это позволяет с одной стороны быстро заменить фильтр, в случае необходимости, а с другой уменьшает влияние на фильтр агрессивных и загрязненных компонентов исследуемых жидких сред, поскольку он соприкасается с ними только в момент измерения. Возвращаемая избыточная часть фильтрата, протекая через фильтр в обратном направлении, очищает фильтровальные каналы фильтра.
Однако данное }стройство не позволяет производить забор пробы из агрессивных и загрязненных жидких сред, поскольку, проходя через пробоотборную трубку и прямой клапан, загрязненные образцы оседают на их внутренних поверхностях. Для того, чтобы эти отложения не оказывали воздействие на новые образцы проб, необходимо тщательно промывать все технологические трубки после каждого цикла измерения.
Дополнительный канал возврата избыточного фильтрата пробы через обратный клапан и трубку сброса устраняет попадание частиц, скопившихся на фильтре, в пробоотборную трубку, но не решает проблему загрязнения пробоотборного канала.
Загрязнение нробоотборного канала приводит к снижению срока службы устройства. Кроме того, эти отложения вносят погрешность в последующие измерения.
Известна автоматическая система пробоотбора  2 , содержащая фильтр, погруженный в исследуемую жидкую среду, установленный на линии отбора пробы, накопительную емкость ( пульсатор ) с датчиком уровня и два управляемых пневмоклапана, один из которых установлен в линии отбора пробы, а другой - в линии доставки пробы, управляемый источник вакуум - давления, подключенный к управляющим входам пневмоклапанов и накопительной емкости и установленный в магистрали сжатого воздуха, соединенный через электромагнитный клапан с линией отбора пробы, пробоприемную камеру с электромагнитным клапаном на выходе, сливную камеру с датчиком уровня и программное устройство, подключенное входами к датчикам уровня, а выходами - к управляющим входам электромагнитных клапанов. Система снабжена также датчиком уровня пробы в пробоприемной емкости, дополнительным электромагнитным клапаном, установленным на выходе сливной камеры, и гидрораспределителем, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом программного устройства, при этом пробоприемная и сливная камеры связаны с линией доставки пробы соответственно через нормально закрытый и нормально открытый каналы гидрораспределителя.
Недостатком системы является то, что фильтр находится постоянно в агрессивной и загрязненной среде. Агрессивные компоненты ( например хлор ) воздействуют на элементы фильтра и снижают его срок службы. Дополнительным недостатком является то, что регенерация фильтра производится сжатым воздухом, что обуславливает дополнительное окисление агрессивных и загрязненных компонентов среды, и приводит к образованию нерастворимого осадка. Осадок закупоривает поры фильтра и также снижает его срок службы. Кроме того, нерастворимый осадок снижает точность последующих измерений.
В основу полезной модели положена задача увеличения межремонтного периода путем увеличения срока службы фильтра, за счет снижения времени воздействия на него агрессивных и загрязненных компонентов исследуемой жидкой среды.
Поставленная задача решается тем, что автоматизированная система пробоотбора и доставки пробы, содержит фильтр, соединенный через пробоприемную трубку и прямой клапан с накопительной емкостью, снабженную первым датчиком уровня. Управляемый источник вакуумдавления содержит включенные в магистраль сжатого воздуха первый электромагнитный клапан и прямой канал эжектора а также второй электромагнитный клапан. Боковой канал эжектора через пневмотрубку подключен к накопительной емкости, выход которой через обратный клапан и транспортную трубку подключен к пробоприемной емкости. Управляющий вход первого электромагнитного клапана соединен с
(
первым выходом устройства управления, выход первого датчика уровня соединен со входом устройства управления. Новым в системе является то, что фильтр установлен в пробоотборной емкости, которая соединена с пробоотборной трубкой, погруженной в открытую технологическую емкость с исследуемой жидкой средой. Дополнительно, пробоотборная емкость подключена через третий электромагнитный клапан к магистрали с горячей водой. Второй электромагнитный клапан источника вакуумдавления включен на входе магистрали сжатого воздуха, а управляющие входы второго и третьего электромагнитных клапанов соединены соответственно со вторым и третьим управляющими выходами устройства управления. Пробоприемная емкость снабжена вторым датчиком уровня, выход которого соединен со входом анализатора, выход пробоприемной емкости через соединительную трубку соединен с анализатором.
Кроме того, промывочная трубка для подвода воды установлена в герметичной емкости тангенциально. Прямой и обратный клапаны выполнены в виде неуправляемых клапанов, например, шарового или лепесткового.
На Фиг. 1 приведена блок схема системы.
На Фиг. 2 дано конструктивное выполнение пробоотборной емкости.
На Фиг. 3 приведено сечение пробоотборной емкости.
Система содержит герметичную пробоотборную емкость 1, внутри которой установлен фильтр 2  Фиг. 1. В герметичной пробоотборной емкости 1 выполнены нижнее, верхнее и боковое отверстия. К нижнему отверстию через патрубок подсоединена погружная пробоотборная трубка 3, конец которой погружен в технологическую исследуемую среду 4. Боковое отверстие через промывочную трубку 5 и третий электромагнитный клапан 6 подсоединено к магистрали с горячей водой. Накопительная емкость 7 имеет также нижнее, верхнее и боковое отверстия. Нижнее отверстие накопительной емкости 7 через пробоотборную трубку 8 и прямой клапан 9 подсоединено к верхнему отверстию герметичной пробоотборной емкости 1. Боковое отверстие накопительной емкости 7 через обратный клапан 10 и транспортную трубку И подсоединено к пробоприемной емкости 12, выход которой подсоединен через соединительную трубку 13 к анализатору 14.
Управляемый источник 15 вакуум-давления содержит эжектор 16, прямой канал которого подключен между первым и вторым электромагнитными клапанами 17 и 18, подключенными к магистрали сжатого воздуха. Причем второй электромагнитный клапан 18 подключен ко входу магистрали сжатого воздуха. Боковой канал эжектора 16 через пневмотрубку 19 подсоединен к верхнему отверстию накопительной емкости 7.
MOoL yf-WУправляющие входы первого, второго и третьего электромагнитных клапанов 17, 18 и 6 соединены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими выходами устройства 20 управления.
В накопительной емкости 7 установлен первый датчик 21 уровня, выход которого соединен с управляющим входом устройства 20 управления. В пробоприемной емкости 12 установлен второй датчик уровня 22, выход которого соединен со входом анализатора 14.
Пробоотборная емкость 1 выполнена в виде цилиндрического стакана 23, на дне которого выполнена воронка 24 с патрубком, на котором закреплена погружная Пробоотборная трубка 3  Фиг. 2 . Сверху на проботборной емкости 7 установлен фланец 25, к которому крепится крышка 26 с помощью болтов 27. В крышке 26 выполнен штуцер 28, на который крепится пробоприемная трубка 8. Фильтр 2 крепится к крышке 26, что позволяет легко заменить его. Фильтр 2 установлен в стакане 23 коаксиально и между внутренней поверхностью стенки стакана 23 и внешней поверхностью фильтра 2 образуется пространство 29  Фиг. 3 . В боковом отверстии, выполненном в верхней части стакана 23 пробоотборной емкости 1, закреплена промывочная трубка 5 для подачи воды. Причем промывочная трубка 5 для подачи воды закреплена тангенциально, по касательной к корпусу цилиндрического стакана 23.
Накопительная емкость 7 представляет собой цилиндрическую емкость, имеюшую верхнее, нижнее и боковое отверстия. В нижнем отверстии на дне 30 накопительной емкости 7 закреплен прямой клапан 9,
SCoiff rH- 7
на выходе которого установлен штуцер 31, к которому подсоединена
пробоприемная трубка 8. В боковом отверстии, выполненном в нижней части накопительной емкости 7, закреплен патрубок 32, на котором крепится обратный клапан 10. На конце обратного клапана 10 выполнен штуцер 32 для установки транспортной трубки 11. В отверстии крышки 33 с помощью крепежного устройства 34 герметически закреплена пневмотрубка 19. В крышке 33 крепится также первый датчик 21 уровня. Электрические контакты 35 первого датчика 21 уровня устанавливаются на необходимую глубину.
Система работает следующим образом:
Характеристики цикла работы системы, включающие отбор пробы, транспортировку пробы, измерение параметров пробы и промывку фильтра, задаются устройством 20 управления. В начальном, исходном состоянии все электромагнитные клапаны закрыты. Все емкости находятся под внешним атмосферным давлением и пустые. Устройство 20 управления подает напряжение на первый и второй электромагнитные клапаны 17 и 18. Они открываются. Сжатый воздух поступает в эжектор 16 и проходя по прямому каналу создает разряжение в боковом канале. Это разрежение передается в пневмотрубку 19 и, соответственно, в накопительную емкость 7. Разряжение, создаваемое в накопительной емкости 7 открывает прямой клапан 9 и закрывает обратный клапан 10. Далее разрежение передается в пробоприемную трубку 8, фильтр 2, пробоотборную емкость 1 и пробоотборнуютрубку 3.
McH-f m
Исследуемая жидкость поступает из открытой емкости 4 через пробоотборную трубку 3 в пробоотборную емкость 1, заполняя пространство 29 и затем в фильтр 2. Проходя через фильтр 2 она фильтруется и фильтрат через пробоприемную трубку 8 и открытый клапан 9 поступает в накопительную емкость 7. Уровень фильтрата в накопительной емкости 7 начинает увеличиваться. Датчик 21 уровня располагается в накопительной емкости 7 на высоте, обеспечивающей достаточное количество фильтрата, гарантирующее представительность пробы. При достижении фильтратом уровня, задаваемого электрическими контактами 35, сигнал с датчика 21 уровня поступает на вход устройства 20 управления.
Устройство 20 управления снимает напряжение на управляющем входе первого электромагнитного клапана 17, он закрывается. Сжатый воздух из магистрали давлением 2.0 атм. поступает через боковой канал эжектора 16 и пневмотрубку 19 в накопительную емкость 7. Создаваемым давлением прямой клапан 9 закрывается, а обратный клапан 10 открывается. Давлениг;м воздуха фильтрат вытесняется из накопительной емкости 7 через открытый клапан 10 в транспортную трубку 11 и далее в пробоприемную емкость 12. Длина транспортной трубки 11 может составлять 100 - 150 метров. В пробоприемной емкости 12, установленной в экспресс лаборатории, сжатый воздух, транспортирующий фильтрат отделяется от жидкой фазы, а проба заполняет пробоприемную. емкость 12 и через трубку 13 поступает в анализатор 14. При достижении пробы
JuoCdli Jfrt
уровня, задаваемого вторым датчиком 22 уровня, выдается сигнал на анализатор 14, который осуществляет необходимые измерения. Результаты измерения отображаются на индикаторе ( на чертеже не показан ). Затем проба сбрасывается в дренаж.
Одновременно с приходом сигнала от первого датчика 21 уровня или с временной задержкой  1 мин. устройство 20 управления подает напряжение на управляющий вход третьего электромагнитного клапана 6, он открывается. Горячая вода под давлением поступает в герметичную емкость 1 и промывает внешнюю поверхность фильтра 2, внутреннюю поверхность стенок пробоотборной емкости 1 и погружной пробоотборной трубки 3 от остатков исследуемой технологической жидкости. Вода подается в герметичную емкость 7 тангенциально, по касательной к поверхности, поэтому она закручивается по спирали вниз в пространстве 29 между внешней поверхностью фильтра 2 и внутренней поверхностью стенки герметичной емкости 1, очищая их. Время промывки  1 минута, задается устройством 20 управления. Затем устройство 20 управления снимает напряжение с управляющих входов второго и третьего электромагнитных клапанов 18 и 6, они закрываются. Общий цикл, включающий отбор пробы, доставку ее в анализатор, необходимые измерения и промывку фильтра, завершен. Система переходит в исходное состояние и готова для последующего цикла работы.
Список литературы.
1.Патент США, № 6076410,  Liquid sample collector and liquid return apparatus, опубликованный 20 июня 2000 года.
2.Авторское Свидетельство России, N 1265519, Автоматическая система пробоотбора, опубликованное 23 октября 1986 года.