Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Teilen einer Probemenge, welche über eine Lieferquelle einem rotierenden Probenteiler zugeführt wird, wobei die Probemenge auf mehrere im Bereich des Umfanges des Probenteilers angeordneten Probeaufnahmen annähernd gleichmässig verteilt wird.
Zur Durchführung einer repräsentativen Analyse einer gelieferten Probe sind aus der Praxis unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Ziel dieser Vorrichtungen ist es, die z.B. aus einem Verarbeitungsprozess entnommene Probemenge derart in mehrere einzelne Teilmengen aufzuteilen, so dass die anschliessend mit einer Messvorrichtung gemessene einzelne Teilmenge zu einer exakten und repräsentativen Aussage über die Verteilung einzelner Bestandteile in der Probemenge führt. Des Weiteren ist es auch möglich, von den Messergebnissen einzelner Teilmengen ein Mittelwert zu bilden.
In dem Prospekt der Fa. Retsch (Impressum Printed in W.Germany 6/87-99.401.0001) ist ein Probenteiler gezeigt und beschrieben. Dabei wird die dem Gerät vorgelegte Probe in einen Trichter eingefüllt, über welchen die Probemenge in eine Förderrinne abgegeben wird. Die Förderrinne überführt das Probematerial zu einer Teilkrone, in welcher das Material unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf mehrere, im vorliegenden Fall acht Öffnungen verteilt wird, welche jeweils in ein Förderrohr münden. Die Förderrohre weisen an ihren Auslassenden Befestigungsstellen auf, an welchen jeweils ein Aufnahmebehälter angebracht ist, die für die Aufnahme der geteilten Probemenge vorgesehen sind. Die Teilkrone mit den daran befestigten Aufnahmebehältern führt eine rotierende Bewegung während des Teilvorganges durch und ist mit einem Antrieb verbunden.
Um Brückenbildungen und Ablagerungen des der Teilkrone des Probenteilers zugeführten Materials zu vermeiden, wird die Förderrinne über eine Vorrichtung in Schwingungen versetzt. Die Schwingungsintensität ist dabei stufenlos regelbar. Des Weiteren ist aus dem Prospekt zu entnehmen, dass auch eine Rückwand des Aufnahmetrichters Hubbewegungen ausführen kann, wodurch ebenfalls eine Brückenbildung des Materials innerhalb des Trichters unterbunden werden soll. Diese gezeigte Vorrichtung gewährleistet in den meisten Einsatzfällen, dass die zu teilende Probemenge problemlos bis zur Teilkrone überführt werden kann.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass sich auch im Bereich des eigentlichen Probenteilers im Anschluss an die Förderrinne Materialbrücken bilden können und sich auch Material am Probenteiler festsetzen kann. Dies hängt im Wesentlichen von der Art und Beschaffenheit des vorgelegten Probematerials ab.
Der Ausdruck Probematerial ist dabei nicht beschränkt auf rieselförmige Materialien, sondern könnte auch die Form von Fluiden beinhalten und weitere Materialformen.
Ein Festsetzen von Material im Bereich des Probenteilers kann zu Störungen in der Verteilung auf die einzelnen Probebehälter führen und somit auch zu Unterbrüchen des Teilprozesses. D.h. der Teilvorgang muss unter Umständen öfters unterbrochen werden, um die Teilervorrichtung von Ablagerungen zu reinigen.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine Probenteilung vorzuschlagen, bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, um die genannten Nachteile zu beseitigen. Es soll ein Probenteiler vorgeschlagen werden, welcher ohne grössere Störungen kontinuierlich die Probenteilung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird einerseits durch das Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil von dem Patent-anspruch 1 gelöst. Dabei wird vorgeschlagen, dass der rotierenden Bewegung des Probenteilers eine Schwingbewegung überlagert wird.
Dadurch wird vermieden, dass sich Material am Probenteiler festsetzen kann oder zu Brückenbildungen führt. D.h. die kontinuierliche Verteilung des Probematerials zu den einzelnen Probeaufnahmebehältern wird gewährleistet und eventuell beginnende Brückenbildungen des Materials werden durch die überlagerte Schwingbewegung sofort unterbunden, bzw. beseitigt.
Des Weiteren wird andererseits die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil der Vorrichtung nach Anspruch 2 gelöst. Durch die Lagerung des Probenteilers in einem Aufnahmeelement, das schwingbeweglich gelagert und mit einem Schwingungserzeuger verbunden ist, kann der Probenteiler mit einer Schwingung während des Teilvorganges beaufschlagt werden. Dies gewährleistet eine ungestörte und sichere Verteilung des Materials auf die Probenbehälter.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass auch die Lieferquelle an dem schwingbeweglich gelagerten Aufnahmeelement befestigt ist.
Dabei kann die Lieferquelle aus einem Trichter und einer nachgeschalteten Förderrinne bestehen, welche unabhängig voneinander an einer gemeinsamen Säule verschiebbar befestigt sind. Die Säule ist dabei an dem schwingbeweglich gelagerten Aufnahmeelement befestigt.
Dadurch kann die gesamte Teileranlage mit nur einem einzigen Schwingungserzeuger in Schwingungen versetzt werden und ermöglicht eine konstruktiv einfache Lösung.
Vorteilhafterweise ist das Aufnahmeelement, das in Form eines Schwingtisches ausgeführt sein kann, über Federelemente auf einem Sockel schwingbeweglich gelagert.
Der Schwingungserzeuger kann aus einem frequenzgesteuerten Motor bestehen, der am Aufnahmeelement befestigt ist und einen Exzenter aufweist.
Um die Schwingungen optimal in die Anlage einzuleiten, wird vorgeschlagen, dass der Motor in Bezug auf die Lagerstelle des Probenteilers auf der gegenüberliegenden Seite der Befestigung der Lieferquelle am Aufnahmeelement angebracht ist.
Um eine gezielte Aufteilung der Probe zu erreichen, wird des Weiteren vorgeschlagen, den Probenteiler als einen nach unten divergierend auslaufenden Teilerkegel auszubilden, der mit im Bereich seiner Mantelfläche auf seinem Umfang verteilten Führungsrinnen versehen ist, welche jeweils in eine Abgabeöffnung im Boden des Teilerkegels münden und mit einer kegelförmigen, an beiden Endseiten offenen Abdeckhaube versehen ist, welche die offenen Längsseiten der Führungsrinnen abdeckt und auf der Mantelfläche des Teilerkegels zumindest im benachbarten Bereich der Führungsrinnen aufliegt.
Um das von dem Förderelement abgegebene Material besser und gezielt auf die Spitze des Teilerkegel abzugeben, wird vorgeschlagen, dass die Abdeckhaube im Bereich oberhalb des Teilerkegels mit einer Aufnahmeöffnung versehen ist, die sich in Richtung der Spitze des Teilerkegels verjüngt.
Zur Abdichtung zwischen dem Teilerkegel und der Abdeckhaube wird vorgeschlagen, dass über den Umfang des Teilerkegels und im Bereich seiner Abgabeöffnungen zwischen der Mantelfläche des Teilerkegels und der Abdeckhaube ein Dichtungselement angebracht ist. Das Dichtungselement hat durch die Klemmwirkung auch die Aufgabe, die Abdeckhaube in ihrer Lage auf dem Teilerkegel sicher zu halten.
Es wird weiter vorgeschlagen, koaxial zur Drehachse des Teilerkegels und im Abstand zu dessen Bodenfläche Aufnahmemittel anzubringen, die den jeweiligen Abgabeöffnungen des Teilerkegels gegenüberstehen und zur Aufnahme der Probeaufnahmen vorgesehen sind. Dadurch wird eine konstruktiv einfache Vorrichtung zum Einsetzen der Probeaufnahmen erzielt, die auch variabel auf unterschiedlich grosse Aufnahmebehälter einstellbar ist. Dies wird insbesondere dadurch ermöglicht, wenn, wie weiter vorgeschlagen, die Aufnahmemittel in einem Lager-element gelagert sind, welches auf einer mit dem Teilerkegel verbundenen Welle drehfest befestigt ist. Unterstützt wird diese Möglichkeit, wenn das Lager-element auch auf der Welle längs verschiebbar und feststellbar angebracht ist.
Durch den Vorschlag, die Aufnahmemittel in Richtung der Abgabeöffnungen federbelastet anzubringen, wird sichergestellt, dass die Probeaufnahmen sicher auf dem Teilerkegel aufliegen und einfach eingesetzt und entnommen werden können.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand eines nachfolgenden Ausführungsbeispieles näher beschrieben und aufgezeigt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht des erfindungsgemässen Probenteilers Fig. 2 eine vergrösserte Teilansicht nach Fig. 1 Fig. 3 eine Draufsicht nach Fig. 2
Fig. 1 zeigt einen Probenteiler 1, der mit einem Probenmaterial 12 über eine Förderrinne 2 beschickt wird. Dabei wird das Probenmaterial in einer bestimmten Menge z.B. in einem Gefäss 4 angeliefert, von welchem es von Hand oder über eine nicht gezeigte Kippvorrichtung in einen Trichter 3 eingefüllt wird. Es wäre jedoch auch denkbar, Probenmaterial über eine Transportleitung von einem Verarbeitungsprozess direkt dem Trichter 3 zuzuführen. Über den Stutzen 7 des Trichters 3 wird das Probenmaterial 12, nachfolgend kurz "Material" genannt, dosiert an die Förderrinne 2 abgegeben. Von dort gelangt das Material in eine trichterförmige Öffnung 63 einer Haube 61, die mit ihrem Innenmantel 65 auf der Mantelfläche 34 eines Teilerkegels 42 aufliegt. Die Spitze 41 des Teilerkegels 42 mündet in den Endbereich der trichterförmigen Öffnung 63 der Haube 61.
Die ist insbesondere auch aus der vergrösserten Ansicht der Fig. 2 zu entnehmen. In beiden Ansichten (Fig. 1 und Fig. 2) ist der Teilerkegel 42 und die Haube 61 halbseitig in Schnittdarstellung gezeigt. Der Teilerkegel 42 weist über den Umfang seines Kegelmantels 34 verteilt mehrere Führungsrinnen 47 auf, die ausgehend von der Spitze 41 sich nach unten hin vergrössern und jeweils in eine Bohrung 48 münden, welche im Boden 49 des Teilerkegels 42 angebracht sind. Dies ist insbesondere aus der in Draufsicht gezeigten Ansicht der Fig. 3 zu entnehmen.
Beim Austritt der Bohrungen 48 ist jeweils eine Führung 50 angebracht, in welcher die Bohrung weitergeführt wird. Diese Führungen 50 dienen zur Zentrierung der Einfüllöffnungen 54 von Behältern 52, die während des Teilvorganges gegen den Boden 49 des Teilerkegel 42 gedrückt werden.
Der Teilerkegel 42 weist auf seinem Umfang im Bereich der Bohrungen 48 eine Nut 66 auf, in welche eine rundum geführte Dichtung 68 eingreift, die in einer umlaufenden Nut 67 auf dem Innenmantel 65 der Haube 61 gelagert ist. Diese Dichtung 68 dient einerseits zur Abdichtung zwischen der Haube 61 und des Teilerkegels 42 zur Vermeidung eines Materialaustritts und andererseits zum sicheren Halten der Haube auf dem Teilerkegel während des rotierenden Teilvorganges. Der Teilerkegel 42 weist zentrisch im Anschluss an den Boden 49 einen rohrförmigen Ansatz 43 auf, in dessen lichte Weite 45 eine Welle 30 ragt. Diese Welle 30 besitzt in ihrem oberen Ende eine Gewindebohrung 45, in welche ein mit dem Teilerkegel verbundener Gewindebolzen 46 eingeschraubt ist. Diese schematisch dargestellte Schraubverbindung dient zur Verbindung des Teilerkegel 42 mit der Welle 30.
Um diese Verbindung zu sichern, ist ein Stift 44 zwischen dem Ansatz 43 und der Welle 30 angebracht.
Die Welle 30 ist in ihrem unteren Ende in den Lagern 25 und 26 gelagert, die in einem Lagerflansch 24 aufgenommen sind. Der Lagerflansch 24 ist über mehrere Schrauben 27 an einem Schwingtisch 15 befestigt.
Der Schwingtisch 15 ist über Federn 22 auf z.B. vier Tragsäulen 18 (nur zwei gezeigt) schwingbeweglich gelagert. Dabei ist jeweils im Bereich dieser Lagerung ein über jeweils einen Gewindestift 23 am Schwingtisch 15 befestigtes stufenförmiges Führungsteil 21 vorgesehen, auf das sich die Feder 22 einseitig abstützt und geführt wird. Die Federn 22 stützen sich auf ihrem anderen Ende auf einem im Durchmesser verjüngten Ansatz 17 der Tragsäulen 18 ab, wobei diese Tragsäulen über Schrauben 19 an einem feststehenden Sockel 16 befestigt sind.
Über eine am unteren Ende der Welle drehfest angebrachte Riemenscheibe 32 wird der Probenteiler 1 während des Teilvorganges in Rotation versetzt. Dabei steht die Riemenscheibe 32 über einen Riemen 33, eine Antriebsscheibe 35 und eine Welle 37 mit einem Motor 40 in Antriebsverbindung. Der Motor 40 ist in nicht näher gezeigter Form auf dem Sockel 16 befestigt und wird über eine schematisch gezeigte Steuereinrichtung 39 betätigt, bzw. gesteuert.
Auf der Welle 30 ist unterhalb des Teilerkegels 42 eine Lagerelement 55 verschiebbar angeordnet, wobei seine Lage in Richtung der Wellenachse über eine Schraube 59 fixiert werden kann. Das heisst, der Abstand zwischen dem Lagerelement 55 und dem Boden 49 des Teilerkegels ist einstellbar.
Das Lagerelement 55 ist mit mehreren Aufnahmebohrungen 57 versehen, welche den Bohrungen 48 des Teilerkegels 42 - in Axialrichtung gesehen - gegenüberstehen. In den Bohrungen 57 befindet sich jeweils eine Druckfeder 56, die sich über einen in Durchmesser verjüngten Teil einer Aufnahme 53 erstreckt, welche unten über eine Bohrung 60 aus dem Lagerelement 55 herausragt. In dem herausragenden Teil ist ein Stift 58 vorgesehen, um die Aufnahme 53 entgegen der Federkraft der Feder 56 in dem Lagerelement 55 zu halten. Die Federn 56 stützen sich einerseits auf dem Boden der Bohrung 57 und andererseits auf einem zylindrischen Absatz der Aufnahme 53 ab. Durch diese Konstruktion wird eine am oberen Ende der jeweiligen Aufnahme 53 tellerförmige Führung 51 unter einer Federspannung in einer bestimmten Lage gehalten.
Die tellerförmige Führung ist zur Aufnahme des Bodenteiles eines jeweiligen Probebehälters 52 vorgesehen.
Wie aus Fig. 1 zu entnehmen, weist die auf der linken Seite gezeigte Führung 51 der Aufnahme 53 einen geringeren Abstand zur Führung 50 des Teilerkegels 42 auf, als die Führung 51 der auf der rechten Seite gezeigten Aufnahme 53, in welcher ein Probenbehälter 52 eingesetzt ist. Das heisst, beim Einsetzen eines Probenbehälters 52 wird die Führung 51 nach unten entgegen der Federkraft der Feder 56 gedrückt und die Öffnung 54 des Behälters 52 über die Führung 50 eingesetzt. Das gewährleistet, das die Behälter auch bei höheren Drehgeschwindigkeiten in ihrer eingesetzten Lage gehalten werden.
Durch die Möglichkeit der axialen Verschiebung des Lagerelementes 55, kann diese Vorrichtung auf einfache Weise auf höhere Behälter 52 eingestellt werden, wenn solche erforderlich sind.
Die Förderrinne 2 ist über eine schematisch gezeigte Klemmvorrichtung 8 auf einer Säule 10 höhenverstellbar befestigt. Die Säule 10 ist über eine Schraubverbindung 13 auf dem Schwingtisch 15 befestigt. Ebenfalls ist oberhalb der Förderrinne 2 über einen Halter 5 und eine Klemmvorrichtung 6 der Trichter 3 auf der Säule 10 höhenverstellbar befestigt. Dadurch ist es möglich die Vorrichtung optimal auf unterschiedliche Bedürfnisse, hinsichtlich unterschiedlicher Materialien einzustellen.
Unterhalb des Schwingtisches 16 ist über Schrauben 77 ein abgewinkelter Halter 76 befestigt. Auf dem Halter 76 ist ein frequenzgesteuerter Motor 70 angebracht, der über die Welle 71 einen Exzenter 72 dreht. Der Motor 70 wird über die Leitung 74 von einem Frequenzumrichter 79 gespeist, welcher über die Steuerung 80 gesteuert werden kann. Der Frequenzumrichter wird von einer schematisch gezeigten Stromquelle 81 mit Strom versorgt.
Durch die Rotation des Exzenters wird eine Schwingung erzeugt, welche sich über den Motor 70 und den Halter 76 auf den Schwingtisch 15 überträgt. Der Schwingtisch 16, der über die Federn 22 schwingbeweglich gelagert ist, überträgt die Schwingungen über den Lagerflansch 24, die Lager 25 und 26, und die Welle 30 auf den Teilerkegel 42 und somit auch auf die Haube 61. Dadurch wird gewährleistet, dass sich im Bereich der trichterförmigen Öffnung 63 und den Führungsrinnen 47 keine Materialansammlungen, bzw. Materialbrücken bilden. Durch die zusätzlich zur Rotationsbewegung des Teilerkegels erzeugte Schwingung wird dadurch eine ungestörte Überführung der geteilten Probenmenge zu den Probenaufnahmen gewährleistet.
Da die Förderrinne 2, wie auch der Trichter 3 über die Säule 10 mit dem Schwingtisch 15 verbunden sind, wird die vom Motor 70 ausgelöste Schwingung auch auf diese Elemente übertragen. Dadurch wird auch im Bereich des Trichters 3 und der Förderrinne 2 verhindert, dass sich hier Materialansammlungen, bzw. Materialbrücken bilden können.
Mit der vorgeschlagenen Einrichtung ist es nun möglich, den Teilungsvorgang ohne grössere Unterbrüche vorzunehmen. Auch wird dadurch der zeitliche Abstand zwischen notwendigen Wartungsarbeiten, die zur Reinigung vorgesehen sind, vergrössert. Zur Durchführung von einer sogenannten Selbstreinigung kann die Vorrichtung über eine bestimmte Zeit mit einer höheren Schwingungsfrequenz beaufschlagt werden. Die gewünschte Schwingungsfrequenz kann über die Steuerung 80 eingestellt werden, welche den Frequenzumrichter 79 ansteuert. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn ein anderes Material einer Probenmenge 12 geteilt werden muss. Das heisst, die Vorrichtung kann auf die unterschiedlichsten Materialarten eingestellt werden.
Die beschriebene und gezeigte Ausführung des Probenteilers 1 ist, für sich alleine gesehen, bereits derart konstruktiv einfach und universell einsetzbar ausgebildet, so dass diese Ausführung auch ohne das Merkmal der Schwingungserteilung sich alleine in vorteilhafter Weise von bekannten Ausführungen abhebt und selbständig beansprucht werden kann.
Bei der Durchführung der Probenteilung wird das Probenmaterial, das über die Förderrinne 2 in den kegelförmigen Teil 63 der Haube 61 auf die Spitze 41 des rotierenden und in eine Schwingung versetzten Teilerkegels 42 abgegeben. Dabei verteilt sich das Material auf die, insbesondere aus den in Fig. 3 ersichtlichen Führungsrinnen 47 und wird über die Öffnungen 48 an die rundum eingesetzten Probebehälter 52 überführt. Dadurch erhält man eine gute repräsentative Verteilung der verschiedenen Bestandteile des Probenmaterials 12 auf einzelne Teilmengen in den Behältern 52.
Diese Teilmengen des Probenmaterials werden anschliessend mittels speziellen Messeinrichtungen analysiert und klassiert.