从密封容器中对固体进行采样的装置及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种从密封容器(12)中对固体进行采样的装置(14)，所述装置包括携带采样头(16)的本体(18)，采样头带有固体采集凹陷(28)、采集的固体传送凹陷(28’)、由控制装置(48)控制的用于凹陷的角位移遮板装置(30)。根据本发明，该装置还包括用于在该装置的无加载位移(c)时限制该遮板装置角间隙的装置(78、80)。
【专利说明】从密封容器中对固体进行采样的装置及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及从诸如筒仓、料斗、反应器、再生器或吸收器那样的密封容器对固体进行采样的装置，并涉及使用该装置的方法。
[0002]具体来说，本发明涉及允许重力采样固体试样的采样装置，该固体试样呈颗粒、挤出物、球体的形式，就像例如用作催化剂或吸收剂那样的形式。
【背景技术】
[0003]当分开的固体被馈送到在高压和/或高温条件下运行的容器内时，或当固体被布置在它们所被储存或通过重力而被运输的容器内时，常常需要取出该固体的试样。
[0004]该采样的主要目的是检查固体的机械或物理-化学特性，并因此探测沉淀在固体表面上可能的杂质，或监控所储存的或运动中的固体质量的变化。
[0005]这特别地允许对可能的操作进行理解，该操作检查随时间的固体存储情况或者预测固体的最大运行时间，并由此确定或预测可能的问题。
[0006]在使用被分开的固体的精炼装置的情形中，这还可促进对包括容器内容物的单元的监测，该容器为例如催化反应器，并因此能够使其操作得到优化。
[0007]文献US-4，009, 618明确地披露了允许从诸如反应器之类的密封容器中对固体材料进行采样的采样装置，该反应器例如允许在存在催化剂的情况下使碳氢化合物催化裂化。
[0008]如该文献中较佳地描述，这些采样是使用采样头来进行的，采样头被馈送到容器内并由装置的本体运载。该采样头包括在上部和下部内设置有凹陷的容座以及两个开槽的旋转圆盘，由任何已知方法控制的轴来驱动两个旋转圆盘转动。在这些圆盘的第一转动过程中，允许固体试样通过由其中一个圆盘控制的上部凹陷进入容座内，而另一个圆盘密封住下部内的凹陷。在这些圆盘的另一转动之后，由一个圆盘密封上部凹陷，而另一圆盘使下部内的凹陷空出，以使固体试样送到采集装置。
[0009]然而，如此装置的缺点在于，它们在固体采样操作过程中会堵塞。
[0010]的确，堵塞可以是由如下原因形成:由于会部分地被压碎和/或卡在某些运动零件内的固体，由于形成在采样装置构成部分上的刮擦，或由于发生在具有小范围公差的运动零件上的膨胀。
[0011]根据或多或少的使用频率和操作条件，该装置可具有因各种运动零件堵塞所造成的操作性问题，或在运动零件被卡住时甚至可发生故障。
[0012]为了克服该种缺点，例如，如专利US-3，653，265或US-3，786，682中所描述的，提供使用气体流来运送固体的气动装置或多个气动装置。
[0013]这些装置允许避免机械性问题，但它们涉及到在堵塞过程中输送少量固体的缺点。
[0014]本发明的目标是借助于简单的固体采样装置来克服上述的缺点，该采样装置允许防止采样头的运动零件堵塞，不增加装置的使用频率且不影响采样的固体量。该种堵塞可由某些类型的固体造成，或在以低频率进行采样操作时发生。
【发明内容】
[0015]因此，本发明涉及从密封容器中采样固体的装置，所述装置包括携带采样头的本体，该采样头带有固体采集凹陷、采集固体传送凹陷和由控制装置所控制的用于所述凹陷的角位移遮板装置，其特征在于，该装置还包括用于在所述装置无加载位移时限制该遮板装置的角间隙的装置。
[0016]控制装置可包括连接到遮板装置的杆，而限制装置可包括多个止挡件，用于限制角位移,至少一个止挡件可被移去。
[0017]该杆可连接到与止挡件相协作的操作杠杆。
[0018]该杆可携带扭转弹簧装置，以将杠杆沿周向承载在止挡件中的一个上。
[0019]控制装置可包括连接到遮板装置和连接到具有两个转动方向的齿轮马达上的杆，其配装有端部位置探测装置，用以限制遮板装置在无加载时的角位移(C)。
[0020]控制装置可包括连接到遮板装置和连接受缸体控制的凸轮的杆。
[0021]控制装置可包括连接到遮板装置并携带小齿轮的杆，小齿轮与由缸体携带的齿条相协作，缸体活塞的行程可提供对遮板装置在无加载时的角位移(C)的限制。
[0022]遮板装置可包括杯形物，其设置有穿过所述杯形物而延伸的轴向中空部。
[0023]本发明还涉及可应用于在与大气隔绝的容器中提取催化剂试样的装置。
[0024]本发明还涉及可应用于在油精炼单元中提取催化剂试样的装置。
[0025]本发明还涉及可应用于在重整单元中提取催化剂试样的装置。
[0026]本发明还涉及使用从密封容器中对固体进行采样的装置的方法，所述装置包括采样头，上述采样头带有固体采集凹陷、采集固体传送凹陷和由控制装置控制的用于所述凹陷的角位移遮板装置，其特征在于，包括实现遮板装置的无加载角位移(C)，以防止所述遮板装置和/或所述控制装置的堵塞。
[0027]该方法可包括根据遮板装置来实现无加载的角位移，不允许通过采样头采集固体。
[0028]该方法可包括定期地实现无加载的角位移。
[0029]该方法可包括以每周的周期实现无加载的角位移。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]参照附图，阅读借助于非限制性实例给出的下文的描述，将会明白本发明其他的特征和优点，附图中:
[0031]图1是根据本发明采样装置的局部剖视图，
[0032]图2是图1采样装置的沿箭头A方向的端视图，
[0033]图3是采样装置中的一个元件的立体图，
[0034]图4是图1采样装置的沿箭头B方向的端视图，
[0035]图5是图1的采样装置下端的放大的局部剖视图，以及
[0036]图6是图5的沿线6-6剖切的径向剖切图。
【具体实施方式】
[0037]在图1所示的实例中，采样装置10布置在容器12上，该容器12较佳地被密封并有利地与大气隔绝，含有分开的固体14。
[0038]有利地，该采样装置可在容器运行或停止运行时使用。
[0039]在其余的描述部分中仅是借助于实例描述的容器是固定床的催化反应器，但不排除诸如筒仓、料斗、再生器或吸收器那样的任何其他容器。
[0040]装在该容器内的固体是呈颗粒、挤出物或球体形式的固体颗粒。
[0041]采样装置包括用于提取该容器内固体试样、由管形本体18承载的采样头16，本体的纵向轴线XX延伸通过反应器12的壁20。
[0042]此外，参照图2和3，采样头根据导流板原理工作，允许提取预定量的固体颗粒并避免较大量的流动。
[0043]该采样头包括柱形外壳22(这里为圆柱形的)，外壳22的纵向轴线与本体纵向轴线一致，同时，在其上部被盖子24封闭，而在下部由底部26封闭。盖子和底部各设置有凹陷28、28’，它们为呈角度的扇形(a)和(a，)的形式。
[0044]外壳内部含有呈完整柱形部件形式的凹陷密封杯30，密封杯30的纵向轴线与外壳轴线相一致。该密封杯的直径基本上对应于外壳内部的直径，其高度基本上等于该外壳的高度，由此允许该杯形物在外壳内、在盖子和底部之间自由地转动。
[0045]该密封杯设置有中空部32，其基本上平行于纵向轴线并刚好延伸通过该密封杯。有利地，中空部32具有为呈角度的扇形(b)形式的横截面，它的形状对应于盖子和底部的呈角度的扇形。
[0046]较佳地，盖子的呈角度的扇形(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。该中空部的容积因此允许确定固体采样的体积。
[0047]该密封杯在其上平面上匹配于与密封杯轴线同轴的定位销34，定位销34与设置在盖子内面上的盲孔36相协作。在其下平面上，密封杯包括用于接受转动控制器的孔38，该转动控制器将在下文中详细描述。为了允许该控制器连接到密封杯上，底部28设置有与孔38对应的钻孔42。
[0048]结合图1，有利地布置在容器12下方的本体18相对于水平方向倾斜角度α，该角度的范围在30°和90°之间。
[0049]该本体包括上部管形延伸部44 (在这里呈圆形)，其部分地穿过容器并支承用于包含在该容器内的固体的采样头。该本体还包括下部管形延伸部46，其含有控制密封杯30转动的各种装置48。
[0050]下部管形延伸部还包括偏转构件50，其被容纳和固定在该延伸部内，用以朝向通向锁气室54的管形管子52驱动试样。
[0051]锁气室由三个阀V1、V2、V3和管形部分55组成，管形部分55承载基本上正交于管形部分55并连接到阀V2的管线55a。
[0052]根据阀打开和关闭的顺序，可以隔离位于管形部分55内的试样，然后，经管线55a排出试样，并最终将试样收集在任何接纳装置内。
[0053]偏转构件具有由管形套筒58承载的偏转表面56，偏转表面与垂直方向成一角度，以允许固体试样流向锁气室的重力流动。该角度较佳地在0°和60°之间的范围，更佳地在5°和45°之间，最佳地在10°和30°之间。该构件还包括位于本体下端上的紧固底板60,以及从偏转表面开始并通向底板60的纵向的轴向孔62。
[0054]管子52相对于本体轴线XX定向成角度β，该角度较佳地在20°和70°之间的范围，更佳地在30°和60°之间，再佳地在40°和50°之间。
[0055]如图1清楚地所示，本体设置有用于组装在基板66上的夹具64，该基板紧固在壁20的外面并包围用于上部管形延伸部的贯穿孔68。
[0056]通过组合图1和图4、5和6，用于密封杯30的转动控制装置48包括刚好穿过本体18和偏转构件50的驱动杆70，其通过从该密封杯延伸到本体下端的外面，驱动杆70在该本体下端处连接到布置在本体外面的操作杠杆72。
[0057]该杆的上端用任何已知的装置经孔38连接到密封杯30，已知的方法诸如是螺钉或阳-阴构件的连接，而该杆的下端固定地连接到该杆，最好用键合和螺钉连接。
[0058]有利地，圆形板74通过紧固在偏转构件的底板上而容纳在操作杠杆和本体下端之间。例如，用组合了销和螺母的系统来提供该紧固。该紧固由此允许在杠杆72被致动时阻止板转动，且其经由该杠杆而起作该杆的轴向止挡件的作用。
[0059]此外，密封装置76、更一般地被称作填料盒，其容纳在杆70和孔62之间。该装置因此允许吸收容器和外界之间的温差和压力差。
[0060]板承载角度间隙限制装置，角度间隙限制装置用于杠杆并因此用于它通过杆所连接的密封杯。这些限制装置包括角度止挡件78、80，这些止挡件被布置成其角距离允许限制这两个止挡件之间的角度范围(c)内的杠杆转动间隙。
[0061]止挡件78和80可整体地或部分地移去，以允许完成杠杆的转动。
[0062]较佳地，希望只有一个如图4和5所示的可缩回的止挡件80。举例来说，该止挡件由杆82组成，杆82可滑动地由板74承载，并经受伸展盘簧的作用，这样，该杆的端部突出于板之外以阻挡杠杆的转动。
[0063]为了移去该止挡件并因此允许杆通过，与弹簧力相对的作用力(诸如作用在端部8上的曳拉力)允许杆的自由端缩回到板内。
[0064]如图6所示，螺旋弹簧型的扭转弹簧86允许杆70和密封杯30返回到预定的位置。该弹簧固定到杆上，并固定到紧固在本体或偏转构件上的销子88上。
[0065]该预定位置有利地是由杠杆和密封杯的中性位置(N)所确定的位置。
[0066]当然，不脱离本发明范围的前提下，杆68和密封杯30的转动可以是马达致动的。
[0067]因此，杆可连接到电动或气动的齿轮马达上，用端部位置探测装置来沿两个转动方向作用，以保持在密封杯间隙角度范围(c)内。在该情形中，不再需要止挡件78和80的存在。
[0068]还可能提供配装有齿条的缸体，齿条驱动安装在杆上的小齿轮。由于活塞行程受构造的限制，所以，既可由带有一体弹簧的双作用缸也可由带有一体弹簧的单作用缸来提供返回动作。
[0069]同样地，如图1所示，可使用单作用的气动缸90，其设置有固定到活塞94上的拱形凸轮92，凸轮的行程受构造的限制。缸体的返回由一体形成在其中的弹簧96提供。
[0070]在杠杆的位置N处，凸轮92与杠杆72径向地接触。当需要活塞从缸体90中延伸时，该缸体的合适腔室内的压力使活塞94产生延伸的平移运动。由于该平移运动，固定到活塞94的凸轮致使杠杆随该活塞的延伸运动而转动。
[0071]凸轮92在处于与杠杆72相接触的点N时的外形直径和当活塞94完全延伸时的直径之差，允许杠杆转动通过行程(C)，而该行程(c)不造成装置14的采样。
[0072]—旦活塞延伸指令停止，活塞就在弹簧96的作用下回到其初始位置。
[0073]可以指出的是，采样装置可在任何时候和缸体90的任何操作阶段人工进行操作。
[0074]为了形成采样装置，密封杯30被容纳在外壳22内。随后，通过将带有孔38与底部中的钻孔42相匹配，将底部26添加到该子组件。然后，添加盖子，其中销子34与盲孔36相匹配。
[0075]如图2中清楚地所示，盖子24的凹陷28和底部26的凹陷28’相对于彼此偏离，这里是径向上的偏离，于是，没有通过设置在密封杯30内的中空部32的连通。
[0076]当然，盖子和底部通过所有已知的方法紧固到外壳22，例如，螺钉连接或焊接。
[0077]一旦该子组件形成，将该子组件安装和紧固到管形延伸部44的上端。
[0078]然后，该组件由杆68、带有止挡件78和80的板、扭转弹簧86以及控制密封杯通过杆的杠杆72组成，该组件被馈送到下部管形延伸部46内。
[0079]在该引入过程中，引导杆68的端部，以转动地与密封杯30的孔38合作，同时固定到该密封杯上。一旦这一点完成，板74便紧固到如上所述的偏转构件50上，同时通过让该弹簧的端部靠在销子88上，由此小心地张紧该螺旋弹簧。
[0080]在弹簧的作用下，操作杠杆72搁靠在可缩回止挡件80上，这样，密封杯的中空部32处于被称作中性的位置N中(见图2和4)，S卩，通过在上平面表面处密封住凹陷28，使凹陷28和28’之间没有连通。
[0081]一旦形成该组件，通过贯通孔68将携带采样头16的本体18馈送到容器12内，用任何已知方法将其紧固在基板66上，比如通过螺纹-螺栓连接。随后将锁气室54添加和紧固到本体的管形管子52上。
[0082]如特别在图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还可具有好几个另外的位置。
[0083]更准确地说，中空部32可具有收集位置(位置Pl)，在该位置处，该中空部32与凹陷28相吻合。在该位置中，与密封杯的中空的内部容积相同体积的固体试样借助于重力从容器传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内。
[0084]在此沿径向与收集位置相对的排放位置(位置P2)对应于这样的位置，在该位置中，中空部与底部26的凹陷28’相吻合，使固体试样借助于重力从凹陷传送到采样装置的本体，然后，凹陷28被密封杯的上部平面密封住。
[0085]最后是静止位置(位置P3)，在该位置处，操作杠杆72搁靠在固定的止挡件78上，使密封杯中空部32的位置令凹陷28和28’之间没有连通。
[0086]因此，在杠杆和因此密封杯在位置N和位置P3之间转动的过程中，存在着被称作无加载位移的角度范围(C)，在该角度范围中没有发生固体采样。
[0087]在操作过程中，从杠杆的位置N起，操作者作用在杠杆所搁靠的可移去的止挡件80上，以使它缩回到板内，以便不阻挡该杠杆的角位移。该操作者逆时针方向致动杠杆并因此致动密封杯，在位置N和位置Pl之间形成角位移(d)。当到达该位置时，中空部32面向盖子的凹陷28,存在于容器内的固体试样被收集在该中空部内。
[0088]一旦凹陷中包含有足够量的固体，同时使止挡件保持在缩回位置中，则操作者顺时针方向移动杠杆(和密封杯)，形成180°角度间隙，从而到达中空部32与底部凹陷28’相吻合的位置P2。然后，中空部中所含的固体通过该凹陷排放并送到本体18，然后，通过管形管子52送到锁气室54的入口，阀Vl至V3处于关闭位置。
[0089]有利地，可移去的止挡件返回到其初始位置，以防止密封杯返回到收集位置P1。
[0090]随后将阀Vl置于打开位置，固体试样流过阀V3上游的管形部分55。含有试样的管形部分通过开口被放空和排净，然后关闭阀V2。最后，阀V3打开，以将容器外面的试样回收到合适容器内。
[0091 ] 当然，在不脱离本发明范围前提下，止挡件78还可以是类似于止挡件80的可移去止挡件。
[0092]因此，从位置Pl起，操作者控制止挡件78，使它缩回到板内，并逆时针方向移动该杠杆，形成180°角度间隙，以使它到达中空部32与凹陷28’匹配的位置P2。
[0093]在一次米样或一系列米样之后,密封杯30在无加载条件下被致动,没有借助于杆70和杠杆72提取试样。这通过杠杆和密封杯的单一方向(顺时针或逆时针)或两个方向(顺时针和逆时针)的位移而发生，它在位置N和位置P3之间进行控制。
[0094]如部分地在图2中更好地显示的，在该无加载的移动过程中，密封杯的中空部32可与底部26的凹陷28’完全地或部分地连接。另一方面，中空部绝不与盖子的凹陷28甚至部分地吻合。在该角度范围(c)内，因此有可能以所要求的频率来致动密封杯，因为在该范围内没有提取试样。
[0095]该无加载位移因此允许防止诸如密封杯那样的运动零件的堵塞，这种堵塞由于粉末沉淀，会在长期不动的时间之后便出现，还由于化学成分特性、压力和温度条件以及在容器内暴露的时间造成产品结块而出现堵塞。
[0096]因此，例如，当采样装置在重整单元内(其催化剂再生不是连续的)用来提取催化剂试样时，催化剂采样大约每六个月实施一次，因此建议每周实施至少一次无加载位移。
[0097]当然，在不脱离本发明范围前提下，该采样装置可适用于在油精炼单元内提取催化剂试样。
【权利要求】
1.一种从密封容器(12)中对固体进行采样的装置(14)，所述装置包括携带采样头(16)的本体(18)，采样头带有固体采集凹陷(28)、采集固体传送凹陷(28’)、由控制装置(48)控制的用于所述凹陷的角位移遮板装置(30)，其特征在于，该装置还包括用于在所述装置无加载位移(c)时限制该遮板装置的角间隙的装置(78、80)。
2.如权利要求1所述的固体采样装置，其特征在于，所述控制装置包括连接到遮板装置的杆(70)，而限制装置包括若干个止挡件(78、80)，这些止挡件中的至少一个(80)可被移去，以限制角位移。
3.如权利要求2所述的固体采样装置，其特征在于，该杆(70)连接到与止挡件相协作的操作杠杆(72)。
4.如权利要求2或3中任一项所述的固体采样装置，其特征在于，该杆(70)携带扭转弹簧装置(86)，用于将杠杆沿周向承载在止挡件中的一个(80)上。
5.如权利要求1所述的固体采样装置，其特征在于，所述控制装置包括连接到遮板装置和连接到具有两个转动方向的齿轮马达上的杆(70)，该杆配装有端部位置探测装置，用以限制遮板装置的无加载角位移(C)。
6.如权利要求1所述的固体采样装置，其特征在于，所述控制装置包括连接到遮板装置和连接到受缸体(90)控制的凸轮(92)的杆(70)。
7.如权利要求1所述的固体采样装置，其特征在于，所述控制装置包括连接到遮板装置并携带小齿轮的杆(70)，小齿轮与由缸体所携带的齿条相协作，缸体活塞的行程提供对遮板装置的无加载角位移(c)的限制。
8.如上述权利要求中任一项所述的固体采样装置，其特征在于，所述遮板装置包括杯形件(30)，该杯形件设置有穿过所述杯形件而延伸的轴向中空部(32)。
9.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该装置应用于在与大气隔绝的容器中提取催化剂试样。
10.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，该装置应用于在油精炼单元中提取催化剂试样。
11.如权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，该装置应用于在重整单元中提取催化剂试样。
12.一种使用从密封容器(12)中对固体进行采样的装置的方法，所述装置包括采样头(16)，采样头带有固体采集凹陷(28)、采集固体传送凹陷(28’)、由控制装置(48)控制的用于所述凹陷的角位移遮板装置(30)，其特征在于，该方法包括实现所述遮板装置无加载角位移(c)，以防止所述遮板装置和/或所述控制装置的堵塞。
13.如权利要求12所述的使用采样装置的方法，其特征在于，该方法包括根据遮板装置实现无加载的角位移，而不允许通过采样头采集固体。
14.如权利要求12所述的使用采样装置的方法，其特征在于，该方法包括定期地实现无加载的角位移。
15.如权利要求12所述的使用采样装置的方法，其特征在于，该方法包括以每周的周期实现无加载的角位移。
【文档编号】G01N1/08GK104236951SQ201410257893
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2013年6月12日
【发明者】M·姆尼尔, J·P·高扎得, R·基洛德 申请人:阿克森斯公司