從密封容器中對固體進行采樣的裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明涉及一種從密封容器(12)中對固體進行采樣的裝置(14)，所述裝置包括攜帶采樣頭(16)的本體(18)，采樣頭帶有固體采集凹陷(28)、采集的固體傳送凹陷(28’)、由控制裝置(48)控制的用于凹陷的角位移遮板裝置(30)。根據本發明，該裝置還包括用于在該裝置的無加載位移(c)時限制該遮板裝置角間隙的裝置(78、80)。
【專利說明】從密封容器中對固體進行采樣的裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及從諸如筒倉、料斗、反應器、再生器或吸收器那樣的密封容器對固體進行采樣的裝置，并涉及使用該裝置的方法。
[0002]具體來說，本發明涉及允許重力采樣固體試樣的采樣裝置，該固體試樣呈顆粒、擠出物、球體的形式，就像例如用作催化劑或吸收劑那樣的形式。
【背景技術】
[0003]當分開的固體被饋送到在高壓和/或高溫條件下運行的容器內時，或當固體被布置在它們所被儲存或通過重力而被運輸的容器內時，常常需要取出該固體的試樣。
[0004]該采樣的主要目的是檢查固體的機械或物理-化學特性，并因此探測沉淀在固體表面上可能的雜質，或監控所儲存的或運動中的固體質量的變化。
[0005]這特別地允許對可能的操作進行理解，該操作檢查隨時間的固體存儲情況或者預測固體的最大運行時間，并由此確定或預測可能的問題。
[0006]在使用被分開的固體的精煉裝置的情形中，這還可促進對包括容器內容物的單元的監測，該容器為例如催化反應器，并因此能夠使其操作得到優化。
[0007]文獻US-4，009, 618明確地披露了允許從諸如反應器之類的密封容器中對固體材料進行采樣的采樣裝置，該反應器例如允許在存在催化劑的情況下使碳氫化合物催化裂化。
[0008]如該文獻中較佳地描述，這些采樣是使用采樣頭來進行的，采樣頭被饋送到容器內并由裝置的本體運載。該采樣頭包括在上部和下部內設置有凹陷的容座以及兩個開槽的旋轉圓盤，由任何已知方法控制的軸來驅動兩個旋轉圓盤轉動。在這些圓盤的第一轉動過程中，允許固體試樣通過由其中一個圓盤控制的上部凹陷進入容座內，而另一個圓盤密封住下部內的凹陷。在這些圓盤的另一轉動之后，由一個圓盤密封上部凹陷，而另一圓盤使下部內的凹陷空出，以使固體試樣送到采集裝置。
[0009]然而，如此裝置的缺點在于，它們在固體采樣操作過程中會堵塞。
[0010]的確，堵塞可以是由如下原因形成:由于會部分地被壓碎和/或卡在某些運動零件內的固體，由于形成在采樣裝置構成部分上的刮擦，或由于發生在具有小范圍公差的運動零件上的膨脹。
[0011]根據或多或少的使用頻率和操作條件，該裝置可具有因各種運動零件堵塞所造成的操作性問題，或在運動零件被卡住時甚至可發生故障。
[0012]為了克服該種缺點，例如，如專利US-3，653，265或US-3，786，682中所描述的，提供使用氣體流來運送固體的氣動裝置或多個氣動裝置。
[0013]這些裝置允許避免機械性問題，但它們涉及到在堵塞過程中輸送少量固體的缺點。
[0014]本發明的目標是借助于簡單的固體采樣裝置來克服上述的缺點，該采樣裝置允許防止采樣頭的運動零件堵塞，不增加裝置的使用頻率且不影響采樣的固體量。該種堵塞可由某些類型的固體造成，或在以低頻率進行采樣操作時發生。
【發明內容】
[0015]因此，本發明涉及從密封容器中采樣固體的裝置，所述裝置包括攜帶采樣頭的本體，該采樣頭帶有固體采集凹陷、采集固體傳送凹陷和由控制裝置所控制的用于所述凹陷的角位移遮板裝置，其特征在于，該裝置還包括用于在所述裝置無加載位移時限制該遮板裝置的角間隙的裝置。
[0016]控制裝置可包括連接到遮板裝置的桿，而限制裝置可包括多個止擋件，用于限制角位移,至少一個止擋件可被移去。
[0017]該桿可連接到與止擋件相協作的操作杠桿。
[0018]該桿可攜帶扭轉彈簧裝置，以將杠桿沿周向承載在止擋件中的一個上。
[0019]控制裝置可包括連接到遮板裝置和連接到具有兩個轉動方向的齒輪馬達上的桿，其配裝有端部位置探測裝置，用以限制遮板裝置在無加載時的角位移(C)。
[0020]控制裝置可包括連接到遮板裝置和連接受缸體控制的凸輪的桿。
[0021]控制裝置可包括連接到遮板裝置并攜帶小齒輪的桿，小齒輪與由缸體攜帶的齒條相協作，缸體活塞的行程可提供對遮板裝置在無加載時的角位移(C)的限制。
[0022]遮板裝置可包括杯形物，其設置有穿過所述杯形物而延伸的軸向中空部。
[0023]本發明還涉及可應用于在與大氣隔絕的容器中提取催化劑試樣的裝置。
[0024]本發明還涉及可應用于在油精煉單元中提取催化劑試樣的裝置。
[0025]本發明還涉及可應用于在重整單元中提取催化劑試樣的裝置。
[0026]本發明還涉及使用從密封容器中對固體進行采樣的裝置的方法，所述裝置包括采樣頭，上述采樣頭帶有固體采集凹陷、采集固體傳送凹陷和由控制裝置控制的用于所述凹陷的角位移遮板裝置，其特征在于，包括實現遮板裝置的無加載角位移(C)，以防止所述遮板裝置和/或所述控制裝置的堵塞。
[0027]該方法可包括根據遮板裝置來實現無加載的角位移，不允許通過采樣頭采集固體。
[0028]該方法可包括定期地實現無加載的角位移。
[0029]該方法可包括以每周的周期實現無加載的角位移。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]參照附圖，閱讀借助于非限制性實例給出的下文的描述，將會明白本發明其他的特征和優點，附圖中:
[0031]圖1是根據本發明采樣裝置的局部剖視圖，
[0032]圖2是圖1采樣裝置的沿箭頭A方向的端視圖，
[0033]圖3是采樣裝置中的一個元件的立體圖，
[0034]圖4是圖1采樣裝置的沿箭頭B方向的端視圖，
[0035]圖5是圖1的采樣裝置下端的放大的局部剖視圖，以及
[0036]圖6是圖5的沿線6-6剖切的徑向剖切圖。
【具體實施方式】
[0037]在圖1所示的實例中，采樣裝置10布置在容器12上，該容器12較佳地被密封并有利地與大氣隔絕，含有分開的固體14。
[0038]有利地，該采樣裝置可在容器運行或停止運行時使用。
[0039]在其余的描述部分中僅是借助于實例描述的容器是固定床的催化反應器，但不排除諸如筒倉、料斗、再生器或吸收器那樣的任何其他容器。
[0040]裝在該容器內的固體是呈顆粒、擠出物或球體形式的固體顆粒。
[0041]采樣裝置包括用于提取該容器內固體試樣、由管形本體18承載的采樣頭16，本體的縱向軸線XX延伸通過反應器12的壁20。
[0042]此外，參照圖2和3，采樣頭根據導流板原理工作，允許提取預定量的固體顆粒并避免較大量的流動。
[0043]該采樣頭包括柱形外殼22(這里為圓柱形的)，外殼22的縱向軸線與本體縱向軸線一致，同時，在其上部被蓋子24封閉，而在下部由底部26封閉。蓋子和底部各設置有凹陷28、28’，它們為呈角度的扇形(a)和(a，)的形式。
[0044]外殼內部含有呈完整柱形部件形式的凹陷密封杯30，密封杯30的縱向軸線與外殼軸線相一致。該密封杯的直徑基本上對應于外殼內部的直徑，其高度基本上等于該外殼的高度，由此允許該杯形物在外殼內、在蓋子和底部之間自由地轉動。
[0045]該密封杯設置有中空部32，其基本上平行于縱向軸線并剛好延伸通過該密封杯。有利地，中空部32具有為呈角度的扇形(b)形式的橫截面，它的形狀對應于蓋子和底部的呈角度的扇形。
[0046]較佳地，蓋子的呈角度的扇形(a)具有比密封杯小的尺寸和扇形角度，而底部的呈角度的扇形(a’ )具有比密封杯中空部的呈角度的扇形的尺寸和扇形角度大的尺寸和扇形角度。該中空部的容積因此允許確定固體采樣的體積。
[0047]該密封杯在其上平面上匹配于與密封杯軸線同軸的定位銷34，定位銷34與設置在蓋子內面上的盲孔36相協作。在其下平面上，密封杯包括用于接受轉動控制器的孔38，該轉動控制器將在下文中詳細描述。為了允許該控制器連接到密封杯上，底部28設置有與孔38對應的鉆孔42。
[0048]結合圖1，有利地布置在容器12下方的本體18相對于水平方向傾斜角度α，該角度的范圍在30°和90°之間。
[0049]該本體包括上部管形延伸部44 (在這里呈圓形)，其部分地穿過容器并支承用于包含在該容器內的固體的采樣頭。該本體還包括下部管形延伸部46，其含有控制密封杯30轉動的各種裝置48。
[0050]下部管形延伸部還包括偏轉構件50，其被容納和固定在該延伸部內，用以朝向通向鎖氣室54的管形管子52驅動試樣。
[0051]鎖氣室由三個閥V1、V2、V3和管形部分55組成，管形部分55承載基本上正交于管形部分55并連接到閥V2的管線55a。
[0052]根據閥打開和關閉的順序，可以隔離位于管形部分55內的試樣，然后，經管線55a排出試樣，并最終將試樣收集在任何接納裝置內。
[0053]偏轉構件具有由管形套筒58承載的偏轉表面56，偏轉表面與垂直方向成一角度，以允許固體試樣流向鎖氣室的重力流動。該角度較佳地在0°和60°之間的范圍，更佳地在5°和45°之間，最佳地在10°和30°之間。該構件還包括位于本體下端上的緊固底板60,以及從偏轉表面開始并通向底板60的縱向的軸向孔62。
[0054]管子52相對于本體軸線XX定向成角度β，該角度較佳地在20°和70°之間的范圍，更佳地在30°和60°之間，再佳地在40°和50°之間。
[0055]如圖1清楚地所示，本體設置有用于組裝在基板66上的夾具64，該基板緊固在壁20的外面并包圍用于上部管形延伸部的貫穿孔68。
[0056]通過組合圖1和圖4、5和6，用于密封杯30的轉動控制裝置48包括剛好穿過本體18和偏轉構件50的驅動桿70，其通過從該密封杯延伸到本體下端的外面，驅動桿70在該本體下端處連接到布置在本體外面的操作杠桿72。
[0057]該桿的上端用任何已知的裝置經孔38連接到密封杯30，已知的方法諸如是螺釘或陽-陰構件的連接，而該桿的下端固定地連接到該桿，最好用鍵合和螺釘連接。
[0058]有利地，圓形板74通過緊固在偏轉構件的底板上而容納在操作杠桿和本體下端之間。例如，用組合了銷和螺母的系統來提供該緊固。該緊固由此允許在杠桿72被致動時阻止板轉動，且其經由該杠桿而起作該桿的軸向止擋件的作用。
[0059]此外，密封裝置76、更一般地被稱作填料盒，其容納在桿70和孔62之間。該裝置因此允許吸收容器和外界之間的溫差和壓力差。
[0060]板承載角度間隙限制裝置，角度間隙限制裝置用于杠桿并因此用于它通過桿所連接的密封杯。這些限制裝置包括角度止擋件78、80，這些止擋件被布置成其角距離允許限制這兩個止擋件之間的角度范圍(c)內的杠桿轉動間隙。
[0061]止擋件78和80可整體地或部分地移去，以允許完成杠桿的轉動。
[0062]較佳地，希望只有一個如圖4和5所示的可縮回的止擋件80。舉例來說，該止擋件由桿82組成，桿82可滑動地由板74承載，并經受伸展盤簧的作用，這樣，該桿的端部突出于板之外以阻擋杠桿的轉動。
[0063]為了移去該止擋件并因此允許桿通過，與彈簧力相對的作用力(諸如作用在端部8上的曳拉力)允許桿的自由端縮回到板內。
[0064]如圖6所示，螺旋彈簧型的扭轉彈簧86允許桿70和密封杯30返回到預定的位置。該彈簧固定到桿上，并固定到緊固在本體或偏轉構件上的銷子88上。
[0065]該預定位置有利地是由杠桿和密封杯的中性位置(N)所確定的位置。
[0066]當然，不脫離本發明范圍的前提下，桿68和密封杯30的轉動可以是馬達致動的。
[0067]因此，桿可連接到電動或氣動的齒輪馬達上，用端部位置探測裝置來沿兩個轉動方向作用，以保持在密封杯間隙角度范圍(c)內。在該情形中，不再需要止擋件78和80的存在。
[0068]還可能提供配裝有齒條的缸體，齒條驅動安裝在桿上的小齒輪。由于活塞行程受構造的限制，所以，既可由帶有一體彈簧的雙作用缸也可由帶有一體彈簧的單作用缸來提供返回動作。
[0069]同樣地，如圖1所示，可使用單作用的氣動缸90，其設置有固定到活塞94上的拱形凸輪92，凸輪的行程受構造的限制。缸體的返回由一體形成在其中的彈簧96提供。
[0070]在杠桿的位置N處，凸輪92與杠桿72徑向地接觸。當需要活塞從缸體90中延伸時，該缸體的合適腔室內的壓力使活塞94產生延伸的平移運動。由于該平移運動，固定到活塞94的凸輪致使杠桿隨該活塞的延伸運動而轉動。
[0071]凸輪92在處于與杠桿72相接觸的點N時的外形直徑和當活塞94完全延伸時的直徑之差，允許杠桿轉動通過行程(C)，而該行程(c)不造成裝置14的采樣。
[0072]—旦活塞延伸指令停止，活塞就在彈簧96的作用下回到其初始位置。
[0073]可以指出的是，采樣裝置可在任何時候和缸體90的任何操作階段人工進行操作。
[0074]為了形成采樣裝置，密封杯30被容納在外殼22內。隨后，通過將帶有孔38與底部中的鉆孔42相匹配，將底部26添加到該子組件。然后，添加蓋子，其中銷子34與盲孔36相匹配。
[0075]如圖2中清楚地所示，蓋子24的凹陷28和底部26的凹陷28’相對于彼此偏離，這里是徑向上的偏離，于是，沒有通過設置在密封杯30內的中空部32的連通。
[0076]當然，蓋子和底部通過所有已知的方法緊固到外殼22，例如，螺釘連接或焊接。
[0077]一旦該子組件形成，將該子組件安裝和緊固到管形延伸部44的上端。
[0078]然后，該組件由桿68、帶有止擋件78和80的板、扭轉彈簧86以及控制密封杯通過桿的杠桿72組成，該組件被饋送到下部管形延伸部46內。
[0079]在該引入過程中，引導桿68的端部，以轉動地與密封杯30的孔38合作，同時固定到該密封杯上。一旦這一點完成，板74便緊固到如上所述的偏轉構件50上，同時通過讓該彈簧的端部靠在銷子88上，由此小心地張緊該螺旋彈簧。
[0080]在彈簧的作用下，操作杠桿72擱靠在可縮回止擋件80上，這樣，密封杯的中空部32處于被稱作中性的位置N中(見圖2和4)，S卩，通過在上平面表面處密封住凹陷28，使凹陷28和28’之間沒有連通。
[0081]一旦形成該組件，通過貫通孔68將攜帶采樣頭16的本體18饋送到容器12內，用任何已知方法將其緊固在基板66上，比如通過螺紋-螺栓連接。隨后將鎖氣室54添加和緊固到本體的管形管子52上。
[0082]如特別在圖2中更好地示出的，除了上述的中性位置之外，密封杯的中空部32還可具有好幾個另外的位置。
[0083]更準確地說，中空部32可具有收集位置(位置Pl)，在該位置處，該中空部32與凹陷28相吻合。在該位置中，與密封杯的中空的內部容積相同體積的固體試樣借助于重力從容器傳送到密封杯的中空部32，然后，用底部26的平面密封在其下部內。
[0084]在此沿徑向與收集位置相對的排放位置(位置P2)對應于這樣的位置，在該位置中，中空部與底部26的凹陷28’相吻合，使固體試樣借助于重力從凹陷傳送到采樣裝置的本體，然后，凹陷28被密封杯的上部平面密封住。
[0085]最后是靜止位置(位置P3)，在該位置處，操作杠桿72擱靠在固定的止擋件78上，使密封杯中空部32的位置令凹陷28和28’之間沒有連通。
[0086]因此，在杠桿和因此密封杯在位置N和位置P3之間轉動的過程中，存在著被稱作無加載位移的角度范圍(C)，在該角度范圍中沒有發生固體采樣。
[0087]在操作過程中，從杠桿的位置N起，操作者作用在杠桿所擱靠的可移去的止擋件80上，以使它縮回到板內，以便不阻擋該杠桿的角位移。該操作者逆時針方向致動杠桿并因此致動密封杯，在位置N和位置Pl之間形成角位移(d)。當到達該位置時，中空部32面向蓋子的凹陷28,存在于容器內的固體試樣被收集在該中空部內。
[0088]一旦凹陷中包含有足夠量的固體，同時使止擋件保持在縮回位置中，則操作者順時針方向移動杠桿(和密封杯)，形成180°角度間隙，從而到達中空部32與底部凹陷28’相吻合的位置P2。然后，中空部中所含的固體通過該凹陷排放并送到本體18，然后，通過管形管子52送到鎖氣室54的入口，閥Vl至V3處于關閉位置。
[0089]有利地，可移去的止擋件返回到其初始位置，以防止密封杯返回到收集位置P1。
[0090]隨后將閥Vl置于打開位置，固體試樣流過閥V3上游的管形部分55。含有試樣的管形部分通過開口被放空和排凈，然后關閉閥V2。最后，閥V3打開，以將容器外面的試樣回收到合適容器內。
[0091 ] 當然，在不脫離本發明范圍前提下，止擋件78還可以是類似于止擋件80的可移去止擋件。
[0092]因此，從位置Pl起，操作者控制止擋件78，使它縮回到板內，并逆時針方向移動該杠桿，形成180°角度間隙，以使它到達中空部32與凹陷28’匹配的位置P2。
[0093]在一次米樣或一系列米樣之后,密封杯30在無加載條件下被致動,沒有借助于桿70和杠桿72提取試樣。這通過杠桿和密封杯的單一方向(順時針或逆時針)或兩個方向(順時針和逆時針)的位移而發生，它在位置N和位置P3之間進行控制。
[0094]如部分地在圖2中更好地顯示的，在該無加載的移動過程中，密封杯的中空部32可與底部26的凹陷28’完全地或部分地連接。另一方面，中空部絕不與蓋子的凹陷28甚至部分地吻合。在該角度范圍(c)內，因此有可能以所要求的頻率來致動密封杯，因為在該范圍內沒有提取試樣。
[0095]該無加載位移因此允許防止諸如密封杯那樣的運動零件的堵塞，這種堵塞由于粉末沉淀，會在長期不動的時間之后便出現，還由于化學成分特性、壓力和溫度條件以及在容器內暴露的時間造成產品結塊而出現堵塞。
[0096]因此，例如，當采樣裝置在重整單元內(其催化劑再生不是連續的)用來提取催化劑試樣時，催化劑采樣大約每六個月實施一次，因此建議每周實施至少一次無加載位移。
[0097]當然，在不脫離本發明范圍前提下，該采樣裝置可適用于在油精煉單元內提取催化劑試樣。
【權利要求】
1.一種從密封容器(12)中對固體進行采樣的裝置(14)，所述裝置包括攜帶采樣頭(16)的本體(18)，采樣頭帶有固體采集凹陷(28)、采集固體傳送凹陷(28’)、由控制裝置(48)控制的用于所述凹陷的角位移遮板裝置(30)，其特征在于，該裝置還包括用于在所述裝置無加載位移(c)時限制該遮板裝置的角間隙的裝置(78、80)。
2.如權利要求1所述的固體采樣裝置，其特征在于，所述控制裝置包括連接到遮板裝置的桿(70)，而限制裝置包括若干個止擋件(78、80)，這些止擋件中的至少一個(80)可被移去，以限制角位移。
3.如權利要求2所述的固體采樣裝置，其特征在于，該桿(70)連接到與止擋件相協作的操作杠桿(72)。
4.如權利要求2或3中任一項所述的固體采樣裝置，其特征在于，該桿(70)攜帶扭轉彈簧裝置(86)，用于將杠桿沿周向承載在止擋件中的一個(80)上。
5.如權利要求1所述的固體采樣裝置，其特征在于，所述控制裝置包括連接到遮板裝置和連接到具有兩個轉動方向的齒輪馬達上的桿(70)，該桿配裝有端部位置探測裝置，用以限制遮板裝置的無加載角位移(C)。
6.如權利要求1所述的固體采樣裝置，其特征在于，所述控制裝置包括連接到遮板裝置和連接到受缸體(90)控制的凸輪(92)的桿(70)。
7.如權利要求1所述的固體采樣裝置，其特征在于，所述控制裝置包括連接到遮板裝置并攜帶小齒輪的桿(70)，小齒輪與由缸體所攜帶的齒條相協作，缸體活塞的行程提供對遮板裝置的無加載角位移(c)的限制。
8.如上述權利要求中任一項所述的固體采樣裝置，其特征在于，所述遮板裝置包括杯形件(30)，該杯形件設置有穿過所述杯形件而延伸的軸向中空部(32)。
9.如上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置應用于在與大氣隔絕的容器中提取催化劑試樣。
10.如權利要求1至8中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置應用于在油精煉單元中提取催化劑試樣。
11.如權利要求1至8中任一項所述的裝置，其特征在于，該裝置應用于在重整單元中提取催化劑試樣。
12.一種使用從密封容器(12)中對固體進行采樣的裝置的方法，所述裝置包括采樣頭(16)，采樣頭帶有固體采集凹陷(28)、采集固體傳送凹陷(28’)、由控制裝置(48)控制的用于所述凹陷的角位移遮板裝置(30)，其特征在于，該方法包括實現所述遮板裝置無加載角位移(c)，以防止所述遮板裝置和/或所述控制裝置的堵塞。
13.如權利要求12所述的使用采樣裝置的方法，其特征在于，該方法包括根據遮板裝置實現無加載的角位移，而不允許通過采樣頭采集固體。
14.如權利要求12所述的使用采樣裝置的方法，其特征在于，該方法包括定期地實現無加載的角位移。
15.如權利要求12所述的使用采樣裝置的方法，其特征在于，該方法包括以每周的周期實現無加載的角位移。
【文檔編號】G01N1/08GK104236951SQ201410257893
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2013年6月12日
【發明者】M·姆尼爾, J·P·高扎得, R·基洛德 申請人:阿克森斯公司