DE102006049423A1

DE102006049423A1 - Sample extracting device, has linear axle drive retracting piston in moving direction by piston rod, and sample collection volume changed during sampling, where sample is fed from falling stream into drain area after completion of sampling

Info

Publication number: DE102006049423A1
Application number: DE200610049423
Authority: DE
Inventors: Peter Dietrich; Eckhard Siegmann
Original assignee: ROC GmbH
Current assignee: ROC GmbH
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-04-17

Abstract

The device has an inner piston (3) that is completely pushed and is in direct contact with an inner front surface (6c). A locking device (8) fixes a hollow piston in a sample collecting position. A linear axle drive (10) retracts the piston with constant less speed in a moving direction by a piston rod. A sample is collected within a falling stream in a sample collection volume (2). The volume is inconstant over the duration of the sampling and with a linear axle. The volume is changed during sampling and the sample is fed from the stream into a drain area after completion of sampling.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Probenentnahmevorrichtung, mit der aus einem kontinuierlichen Fallstrom eines rieselförmigen Produktes eine repräsentative Probe mit vorgegebenem Volumen entnommen werden kann. Hierzu wird ein Probensammelbehälter zum Befüllen in den Produktstrom gehalten, aus diesem Produktstrom herausgezogen und außerhalb des Produktstroms die Probenmenge entleert. Probenentnahmevorrichtungen dieser Art sind seit langem bekannt und bestehen beispielsweise aus einem Probenbecher, der in den Produktstrom gehalten wird, und außerhalb des Produktstroms mit einer Schwenkvorrichtung ausgeleert wird, wie in DD 210 389 4 beschrieben. Einfachere Ausführungen mit Probenahmekolben in einem Führungsrohr ohne Schwenkung sind bekannt, bei denen der Probebecher unten offen ist, vgl. 1. In der dargestellten Befüllposition des Probenahmekolbens (3) ist hierbei die untere Entleeröffnung des Probesammelvolumens (2) durch den Abdeckbereich des Führungsrohrs (4a) verschlossen. Das gefüllte Probensammelvolumen (2) wird mit der Kolbenstange (6) in der Führung (4) aus dem Fallstrom (1) heraus gezogen, bis das Probensammelvolumen (2) über einer Auslassöffnung der Führung (4c) positioniert ist und die Probe nach unten herausfällt.The invention relates to a sampling device with which a representative sample with a predetermined volume can be taken from a continuous falling stream of a free-flowing product. For this purpose, a sample collecting container is held in the product stream for filling, withdrawn from this product stream and the sample volume is emptied outside the product stream. Sampling devices of this type have been known for a long time and comprise, for example, a sample cup which is held in the product stream and emptied outside the product stream with a pivoting device, as in US Pat DD 210 389 4 described. Simpler designs with sampling piston in a guide tube without pivoting are known in which the sample cup is open at the bottom, cf. 1 , In the illustrated filling position of the sampling piston ( 3 ) here is the lower discharge opening of the sample collection volume ( 2 ) through the cover region of the guide tube ( 4a ) locked. The filled sample collection volume ( 2 ) is connected to the piston rod ( 6 ) in the leadership ( 4 ) from the fall stream ( 1 ) until the sample collection volume ( 2 ) above an outlet opening of the guide ( 4c ) and the sample falls down.

Nachteilig bei den beschriebenen Probenehmern ist, dass es hiermit nicht möglich ist, eine kleine Probenmenge bei hoher Volumen-Reproduzierbarkeit kontinuierlich über einen Zeitraum von mehreren Minuten repräsentativ zu ziehen. Um eine Produktion vollständig überwachen zu können, wenn eine Probenauswertung nur in einem Auswertungszyklus von mehreren Minuten möglich ist, muss die Probenahmezeit auf diesen Auswertungstakt abgestimmt werden. Probenahmedauern im Minutenbereich bewirken den gewünschten Tiefpassfiltereffekt.adversely with the described samplers, it is not possible to a small amount of sample with high volume reproducibility continuously over one Period of several minutes to draw representative. To one Monitor production completely to be able to if a sample evaluation only in one evaluation cycle of several Minutes possible is, the sampling time must be matched to this evaluation cycle become. Sampling times in the minute range cause the desired Low-pass filter effect.

Um die Probenahmedauer zu verlängern, wäre die Mehrfachbetätigung einer Probenentnahmevorrichtung nach 1 denkbar. Die vielen Einzelhübe führen jedoch zu schlechter Volumen-Reproduzierbarkeit. Zudem erfolgt die Probenahme nur zu diskreten Zeitpunkten, ist also nicht kontinuierlich, so dass kurzzeitige Ausreißer entweder nicht erkannt oder überbewertet werden. Mit einer Probenahmeschnecke gemäß DE 84 13 869 lässt sich zwar eine kontinuierliche langsame Probenahme realisieren, ein reproduzierbares Probevolumen kann aber nicht gewährleistet werden.To extend the sampling time, the multiple operation of a sampling device would be after 1 conceivable. However, the many individual strokes lead to poor volume reproducibility. In addition, the sampling takes place only at discrete times, so is not continuous, so that short-term outliers are either not recognized or overvalued. With a sampling screw according to DE 84 13 869 Although a continuous slow sampling can be realized, a reproducible sample volume can not be guaranteed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Probenentnahmevorrichtung für rieselfähige Schüttgüter anzugeben, mit der eine volumetrisch festgelegte Probenmenge kontinuierlich über einen längeren Zeitraum reproduzierbar und repräsentativ genommen werden kann.task The invention is to provide a sampling device for pourable bulk materials, with a volumetrically determined amount of sample continuously over one longer Period reproducible and representative can be taken.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Probeentnahmevorrichtung nach dem Hauptanspruch, die vorzugsweise gemäß den Unteransprüchen gestaltet ist.These Task is solved by a sampling device according to the main claim, preferably designed according to the subclaims.

Eine lange repräsentative Probenahmedauer wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass das Probesammelvolumen über die Zeit der Probenahme beginnend von einem minimalen Anfangsvolumen kontinuierlich vergrößert wird. Zu jeder Zeit der Probenahme sollte das Probesammelvolumen weitgehend gefüllt sein, so dass überschüssiges Material des Fallstroms von dem kleinen Schüttkegel am Probenehmereinlass abgleitet und wieder in den Fallstrom gelangt. Durch das Vergrößern des Probenahmevolumens sackt die Probemenge zusammen und frisches Material füllt das zusätzliche Volumen auf.A long representative Sampling time is made possible according to the invention that the sample collection volume exceeds the time of sampling starting from a minimum initial volume is continuously increased. At any time of sampling, the sample collection volume should be large filled be so that excess material of the Downpour from the small pile slips off at the sampler inlet and returns to the falling stream. By enlarging the Sampling volume bags the sample amount and fresh material fill that additional Volume up.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass mit einer einzigen Linearantriebsachse sowohl das kontinuierliche Vergrößern des Probesammelvolumens ermöglicht wird als auch nach Abschluss der Probenahme das volumetrische Begrenzen durch Abstreifen und Ausfördern der Probe erfolgt.Advantageous on the invention is that with a single linear drive axis both the continuous enlargement of the Sample collection volume allows as well as after completion of sampling volumetric limiting by stripping and discharging the sample takes place.

Das Probesammelvolumen kann von der Form weitgehend frei gestaltet werden, so dass z.B. eine quaderförmige Grundform mit Formschrägen und Abrundungen ein sicheres Herausfallen der Probe selbst bei brückenbildenden Granulaten sicherstellt.The Sample collection volume can be made largely free of the form, so that e.g. a cuboid Basic shape with draft and Rounding off a safe falling out of the sample even in bridge-forming Granules ensure.

Die Probeentnahmevorrichtung ist dafür vorgesehen, dass sie in einem vollautomatischen Betrieb von einer Ablaufsteuerung eines Digitalrechners betätigt wird.The Sampling device is for provided that they are in a fully automatic operation of one Sequence control of a digital computer is actuated.

BeispieleExamples

2 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung mit beispielhafter Ausgestaltung. Die Probeentnahmevorrichtung, bestehend aus den Positionen 2–10 ist in ein Fallrohr 1a von der Seite hereinragend dergestalt montiert, dass der Produkt-Fallstrom 1 auf die Einlassöffnung 6a des Hohlkolbens 6 ausgerichtet ist. Bei großen Fallrohrquerschnitten bzw. großen Fallhöhen kann es notwendig sein, mit Leitblechen eine beruhigte und ausreichend hohe Fallstromdichte am Ort des Probenehmers sicherzustellen. 2 shows an advantageous embodiment of the invention with exemplary embodiment. The sampling device consisting of the positions 2 - 10 is in a downpipe 1a mounted from the side in such a way that the product falls 1 on the inlet opening 6a of the hollow piston 6 is aligned. In the case of large downpipe cross sections or large drop heights, it may be necessary to ensure a steady and sufficiently high drop flow density at the sampler location with baffles.

Die einzelnen Komponenten der 2 werden im folgenden anhand des Weg-Zeit-Diagramms, das in 3 einen vollständigen Probenahmezyklus mit Phasen A-H darstellt, erläutert. 2 stellt eine Momentaufnahme der beweglichen Komponenten (3, 5–8) in Phase B, der aktiven Probenahme, dar.The individual components of the 2 will be described below using the path-time diagram, this in 3 illustrates a complete sampling cycle with phases AH. 2 provides a snapshot of the moving components ( 3 . 5 - 8th ) in phase B, the active sampling.

In Phase A ist die Probeentnahmevorrichtung in kurzer Wartestellung vor Beginn der Probenahme. Der Hohlkolben 6 befindet sich in der dargestellten Position. Der Innenkolben 3 ist vollständig zugeschoben und ist in direktem Kontakt mit der Innenstirnfläche 6c des Hohlkolbens 6. Die Arretiervorrichtung 8 wird aktiviert und fixiert den Hohlkolben 6 in Probenahmeposition. Partikel aus dem Produkt-Fallstrom 1, die in den Bereich der Einlassöffnung 6a des Hohlkolbens 6 gelangen, prallen vom Zylindermantel des Innenkolbens 3 ab oder lagern sich ggf. in dünner Schicht an.In phase A, the sampling device is in a short waiting position before the start of sampling. The hollow piston 6 is in the position shown. The inner piston 3 is completely closed and in direct contact with the inner face 6c of the hollow piston 6 , The locking device 8th is activated and fixes the hollow piston 6 in sampling position. Particles from the product falling stream 1 in the area of the inlet opening 6a of the hollow piston 6 arrive, bounce off the cylinder surface of the inner piston 3 If necessary, deposit or deposit in a thin layer.

Phase B ist die aktive Probenahmephase. Eine Momentaufnahme aus Phase B ist in 2 dargestellt. Der Linearachsenantrieb 10 zieht über die Kolbenstange 5 den Innenkolben 3 mit konstanter geringer Geschwindigkeit in Bewegungsrichtung 5a zurück. Die Geschwindigkeit berechnet sich aus der definierten Probenahmedauer und dem Verfahrweg, der über die Anschlaginnenmutter 7 eingestellt wird. Das Probesammelvolumen 2 wächst mit zunehmendem Kolbenweg und gibt die Einlassöffnung 6a des Hohlkolbens 6 entsprechend langam frei. Der Abdeckbereich 4a der Führung 4 schließt das Probesammelvolumen nach unten ab. Neues Probematerial aus dem Fallstrom 1 wird im Probesammelvolumen 2 aufgenommen. Ein kleiner Schüttkegel, der sich im Bereich der Einlassöffnung 6a bildet, sackt entsprechend dem frei gewordenen Probesammelvolumen 2 nach. Die Arretiervorrichtung 8 stellt sicher, dass beim Zurückziehen des Innenkolbens 3 der Hohlkolben 6 in der dargestellten Probenahmeposition verbleibt. Phase B endet, wenn der Innenkolben 3 rückseitig an die Anschlaginnenmutter 7 anschlägt.Phase B is the active sampling phase. A snapshot from Phase B is in 2 shown. The linear axis drive 10 pulls over the piston rod 5 the inner bulb 3 with constant low speed in the direction of movement 5a back. The speed is calculated from the defined sampling duration and the travel path via the stop inner nut 7 is set. The sample collection volume 2 grows with increasing piston stroke and gives the inlet opening 6a of the hollow piston 6 correspondingly langam free. The cover area 4a the leadership 4 completes the sample collection volume downwards. New sample material from the falling stream 1 will be in the sample collection volume 2 added. A small pile of debris, located in the area of the inlet opening 6a makes sacks according to the free sample collection volume 2 to. The locking device 8th Make sure that when retracting the inner piston 3 the hollow piston 6 remains in the sampling position shown. Phase B ends when the inner bulb 3 on the back of the stop nut 7 strikes.

In Phase C wird eine gewisse Zeit gewartet, um sicherzustellen, dass das Probesammelvolumen 2 vollständig gefüllt ist. Die Arretiervorrichtung 8 wird gelöst.In Phase C, a certain amount of time is required to ensure that the sample collection volume 2 completely filled. The locking device 8th will be solved.

In Phase D wird vom Linearachsantrieb 10 der Innenkolben 3 und über die Anschlaginnenmutter 7 ebenso der Hohlkolben 6 und das im Probesammelvolumen 2 befindliche Probenmaterial in die Führung 4 hineingezogen. Wenn die Einlassöffnung 6a die Abstreifkante 4b passiert, wird die überstehende Schüttung abgestreift und die Probe somit volumetrisch abgemessen. Sobald die Auslassöffnung 6b des Hohlkolbens 6 den Bereich der Auslassöffnung 4c der Führung 4 überdeckt, beginnt das Probenmaterial herauszufallen. Phase D ist beendet, sobald der Anschlag 6e zur Wegbegrenzung des Hohlkolbens 6 an den hinteren Führungsanschlag 4e stößt, wobei die Auslassöffnung 6b des Hohlkolbens 6 mit der Auslassöffnung 4c der Führung 4 zur Deckung kommt.In phase D is from the linear axis drive 10 the inner bulb 3 and about the stop mother 7 as well as the hollow piston 6 and that in the sample collection volume 2 located sample material in the guide 4 drawn. When the inlet opening 6a the wiper edge 4b happens, the supernatant bulk is stripped and thus measured the sample volumetrically. Once the outlet opening 6b of the hollow piston 6 the area of the outlet opening 4c the leadership 4 Covered, the sample material begins to fall out. Phase D is finished as soon as the stop 6e for travel limitation of the hollow piston 6 to the rear guide stop 4e abuts, with the outlet opening 6b of the hollow piston 6 with the outlet opening 4c the leadership 4 comes to cover.

Bereits zu Beginn von Phase E sollte das Probematerial vollständig entleert sein. Verschmutzungen, Staub und wegen elektrostatischer Aufladung verbliebene Probenreste können mit ein oder mehreren Druckluftstößen von oben automatisiert ausgeblasen werden. Die Arretiervorrichtung wird wieder aktiviert, um den Hohlkolben 6 in der Probeentleerposition zu fixieren.Already at the beginning of Phase E, the sample material should be completely emptied. Contaminations, dust and remaining samples due to electrostatic charging can be automatically blown out with one or more surges of compressed air from above. The locking device is reactivated to the hollow piston 6 to fix in the sample emptying position.

In Phase F wird der Innenkolben 3 wieder vorgeschoben, bis er die Innenstirnfläche 6c des Hohlkolbens 6 berührt. Der Hohlkolben 6 ist an der Außenstirnfläche 6d durch die Arretiervorrichtung 8 in Entleerposition fixiert.In phase F, the inner bulb 3 again advanced until he the inner end face 6c of the hollow piston 6 touched. The hollow piston 6 is at the outer end face 6d through the locking device 8th fixed in emptying position.

In Phase G wird die Arretiervorrichtung 8 gelöst. Phase G ist der Wartezustand, bis eine neue Probenahme angefordert wird.In phase G, the locking device 8th solved. Phase G is the wait state until a new sample is requested.

In Phase H wird vom Linearantrieb 10 der Innenkolben 6 und über die Innenstirnfläche 6c des Hohlkolbens 6 in Probenahmeposition geschoben. Dabei wird Produktmaterial, das sich im Abdeckbereich 4a der Führung 4 angesammelt hat, von der Außenstirnfläche 6d des Hohlkolbens 6 in das Fallrohr 1a hineingeschoben. Phase H ist beendet, wenn der Anschlag 6e zur Wegbegrenzung des Hohlkolbens 6 an den vorderen Führungsanschlag 4d anstößt und somit die Probenahmeposition erreicht ist.In phase H is from the linear drive 10 the inner bulb 6 and over the inner face 6c of the hollow piston 6 pushed into sampling position. This is product material that is in the cover 4a the leadership 4 has accumulated, from the outer end face 6d of the hollow piston 6 in the downpipe 1a pushed. Phase H is over when the stop 6e for travel limitation of the hollow piston 6 to the front guide stop 4d abuts and thus the sampling position is reached.

4 und 5 zeigen eine vorteilhafte Detailgestaltung des Innenkolbens 6 und der Abstreifkante 4b gemäß der Unteransprüche (6) und (7) in unterschiedlicher Darstellungsperspektive. Die Einlassöffnung 6a des Hohlkolbens 6 ist mit einer Einlassöffnungserweiterung 6f in axialer Richtung dergestalt verlängert, dass die Außenstirnfläche 6d in einem Bereich durchbrochen wird. Diese Einlassöffnungserweiterung 6f hat den Vorteil, dass in der Phase D des Probenahmezyklus' ein blockierendes Einklemmen von Probenpartikeln zwischen der Innenstirnfläche 6c des Hohlkolbens 6 und der Abstreifkante 4b der Führung 4 verhindert wird. Eingeklemmte Partikel werden etwas zusammengedrückt, rollen aus dem Bereich der Einlassöffnungserweiterung 6f axial heraus und fallen an der Außenstirnfläche 6d herunter. 4 and 5 show an advantageous detail of the inner piston 6 and the wiper edge 4b according to the subclaims (6) and (7) in a different representation perspective. The inlet opening 6a of the hollow piston 6 is with an inlet opening extension 6f extended in the axial direction such that the outer end face 6d is broken in one area. This inlet opening extension 6f has the advantage that in the phase D of the sampling cycle 'blocking trapping of sample particles between the inner end face 6c of the hollow piston 6 and the wiper edge 4b the leadership 4 is prevented. Trapped particles are compressed slightly, rolling out of the area of the inlet opening extension 6f axially out and fall on the outer end face 6d down.

Die Zahl der Probenpartikel, die in der Phase D des Probenahmezyklus' möglicherweise eingeklemmt werden können, wird erheblich reduziert, wenn die Abstreifkante 4b zu der Innenstirnfläche 6c nicht parallel sondern schräg angeordnet ist. So erfolgt der Prozess des Abstreifens nicht in einem einzigen Moment der Bewegung sondern über eine längere Zeit. Vorteilhaft ist eine spitze keilförmige Ausführung der Abstreifkante 4b, die den Schüttkegel im Bereich der Einlassöffnung 6a in der Mitte zerteilt, so dass überschüssiges Material seitlich herunterrieselt.The number of sample particles that may be trapped in the D sampling cycle phase is significantly reduced when the wiping edge 4b to the inner end face 6c not parallel but obliquely arranged. Thus, the process of stripping does not occur in a single moment of movement but over a longer time. Advantageous is a pointed wedge-shaped off guiding the wiper edge 4b separating the pour cone in the area of the inlet opening 6a split in the middle, so that excess material trickles down sideways.

11: Produkt-FallstromProduct downdraft
1a1a: Fallrohrdownspout
22: ProbesammelvolumenSample collection volume
33: Innenkolbeninternal piston
44: Führungguide
4a4a: Abdeckbereich der Führung 4 Cover area of the guide 4
4b4b: Abstreifkante der Führung 4 Wiper edge of the guide 4
4c4c: Auslassöffnung der Führung 4 Outlet opening of the guide 4
4d4d: vorderer Führungsanschlagfront guide stop
4e4e: hinterer Führungsanschlagrear guide stop
55: Kolbenstangepiston rod
5a5a: Bewegungsrichtungmovement direction
66: Hohlkolbenhollow piston
6a6a: Einlassöffnung des Hohlkolbens 6 Inlet opening of the hollow piston 6
6b6b: Auslassöffnung des Hohlkolbens 6 Outlet opening of the hollow piston 6
6c6c: Innenstirnfläche des Hohlkolbens 6 Inner end face of the hollow piston 6
6d6d: Außenstirnfläche des Hohlkolben 6 Outer face of the hollow piston 6
6e6e: Anschlag zur Wegbegrenzung des Hohlkolbens 6 Stop for travel limitation of the hollow piston 6
6f6f: EinlassöffnungserweiterungInlet port expansion
77: AnschlaginnenmutterStop inner nut
88th: Arretiervorrichtunglocking device
99: Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluftimpulsencontraption for generating compressed air pulses
1010: LinearachsenantriebLinear axis drive

Claims

Device for taking samples from a falling stream of a trickling product, in which the sample within the falling stream in a sample collection volume ( 2 ) is collected after the end of the sampling, the volume of sample is volumetrically limited and emptied outside the falling stream, characterized in that the sample collection volume ( 2 ) is not constant over the duration of the sampling and with a linear axis both the change in the sample collection volume ( 2 ) is carried out during sampling as well as after completion of sampling, the transport out of the sample from the falling stream in the discharge area.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the sample collection volume ( 2 ) of a hollow piston ( 6 ) and an inner bulb ( 3 ) is formed, wherein the hollow piston ( 6 ) an inlet opening ( 6a ) and an outlet opening ( 6b ) and in a guided tour ( 4 ) is movable.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner piston ( 3 ), which via a piston rod ( 5 ) is moved, the hollow piston ( 6 ) entrained by the inner piston ( 3 ) with a minimum sample collection volume ( 2 ) to the inner end face ( 6c ) of the hollow piston ( 6 ) as well as in the other direction at maximum sample collection volume ( 2 ) of the inner pistons ( 3 ) to the stop nut ( 7 ) whose adjustment determines the sample volume.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that with a locking device ( 8th ) it is ensured that the hollow piston ( 6 ) during the recovery of the sample collection volume ( 2 ) during sampling and during the pushing back of the inner bulb ( 3 ) does not shift after emptying the sample.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the residue-free falling out of the sample material with short-term compressed air surges ( 9 ) is supported.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inlet opening ( 6a ) of the hollow piston ( 6 ) on the front side ( 6d ) an inlet opening extension ( 6f ) having.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wiping edge ( 4b ) not parallel to the inner end face ( 6c ) of the hollow piston ( 6 ) and advantageously has a pointed wedge shape.