DD232760A1

DD232760A1 - PROCESS FOR GRANULOMETRIC DETERMINATION OF PARTICLE COLLECTIVES

Info

Publication number: DD232760A1
Application number: DD27152584A
Authority: DD
Inventors: Norbert Hoser; Wolfgang Krull
Original assignee: Smab Forsch Entw Rat
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur granulometrischen Bestimmung von Partikelkollektiven. Die Erfindung kann zur Messung der Teilchengroesse, speziell des mittleren Durchmessers von Kollektiven aus rieselfaehigen konvexen Partikeln groesser als 0,1 mm eingesetzt werden. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das automatisiert durchgefuehrt werden kann und sich durch kurze Zugriffszeiten auszeichnet. Erfindungsgemaess wird das gesamte oder eine repraesentative Probe des Partikelkollektivs durch Abrollen und/oder Abgleiten ueber eine schiefe Ebene in eine monokristallitische Schicht ueberfuehrt und von einer einzeiligen Fernsehkamera elektronisch abgetastet, so dass die Grauwertunterschiede entsprechend den jeweiligen Sehnenlaengen der abgetasteten Partikel einer elektronischen Auswerteinheit zugefuehrt und von dieser ausgewertet werden.The invention relates to a method for granulometric determination of particle collectives. The invention can be used for measuring the particle size, especially the mean diameter of collectives of free-flowing convex particles greater than 0.1 mm. The aim of the invention is to provide a method that can be carried out automatically and is characterized by short access times. According to the invention, the entire or a representative sample of the particle collective is transferred by rolling and / or sliding over an inclined plane into a monocrystallitic layer and scanned electronically by a single-line television camera so that the gray scale differences corresponding to the respective chord lengths of the scanned particles are fed to an electronic evaluation unit and this will be evaluated.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur granulometrischen Bestimmung von PartikelkollektivenMethod for granulometric determination of particle collectives

Anvvendungsbiet der ErfindungAnvvendungsbiet the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur granulometrischen Bestimmung von Partikelkollektiven und wird für die Analyse der Verteilungsfunktion von Teilchengrößen, speziell des mittleren Durchmessers von Kollektiven aus konvexen Partikeln größer als 0,1 mm, eingesetzt. Das Verfahren wird eingesetzt zur Prozeßüberwachung und/oder Qualitätskontrolle bzw. Messung bei der Klassierung von Teilchengemischen.The invention relates to a method for granulometric determination of particle collectives and is used for the analysis of the distribution function of particle sizes, especially the mean diameter of collectives of convex particles greater than 0.1 mm. The method is used for process monitoring and / or quality control or measurement in the classification of particle mixtures.

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Es ist bekannt, daß zur Teilchengrößenanalyse von Kollektiven aus konvexen Partikeln Sieb-, Sedimentations-, mikroskopische und unmittelbare Zählmethoden angewandt werden. Bei der Prüfsiebung wird das Teilchengemisch nach Aufgabe auf das Sieb mit abnehmender Öffnungsweise in Fraktionen getrennt. Die auf den einzelnen Prüfsieben verbleibenden Fraktionen werden ausgewogen und aus den Teilmengen die Kornverteilung berechnet. Hauptnachteil dieser"Methode ist der relativ h|>he personelle und Zeitaufwand zur Durchführung der Messungen. Mit dieser Methode ist keine automa^isierbare Erfassung der Meßdaten möglich.It is known that sieve, sedimentation, microscopic and direct counting methods are used for particle size analysis of convex particle collectives. During the test sieving, the particle mixture is separated into fractions with decreasing opening manner after being placed on the sieve. The fractions remaining on the individual test sieves are weighed and the particle size distribution is calculated from the subsets. The main drawback of this method is the relatively high amount of time and personnel required to carry out the measurements.This method does not allow automatic acquisition of the measured data.

Bei der Sedimentationsmethode wird die raum-zeitliche Änderung der Feststoffkonzentration durch das Absinken der Teilchen in einer ruhenden fluiden Phase erfaßt. Die Methode bedingt einen hohen zeitlichen Aufwand und kommt vorrangig für mikroskopisch kleine Teilchen zur Anwendung. Die Sedimentationsmethode ist nicht automatisierungsfähig.In the sedimentation method, the space-time change in the solids concentration is detected by the sinking of the particles in a quiescent fluid phase. The method requires a great deal of time and is used primarily for microscopic particles for use. The sedimentation method is not automatable.

Die mikroskopischen Methoden gehen von der Abbildung der Teilchen in einer Ebene aus. Es werden lineare Teilchenabmessungen und dazu gehörende Anteile an Teilchenzahlen bewertet. Bei Teilchengrößen in den Bereichen 0,01 bis 5 \im kommen elektronenmikroskopische und in Bereichen 2 bis 100 pm lichtmikroskopische Geräte zum Einsatz. Die Teilchen können im Mikroskop oder auf fotografischen Abbildungen mit Hilfe von Schablonen oder eines im Durchmeser variablen Lichtfeldes (OPTON-Zähler) ausgezählt werden. Eine relativ hohe Analysengeschwindigkeit ist mit der opto-elektronischen Bildanalyse möglich, bei der eine auf das Lichtmikroskop aufgesetzte Fernsehkamera das vergrößerte Bild in Zeilen auflöst und die Grauwertunterschiede jeder Zeile als Impulse einer Auswerteeinrichtung zuführt. Hauptnachteil dieser Methode ist ihre nichtautomatisierungsfahige Durchführung, bedingt durch die Probenvorbereitung und die Auswertung stationärer, örtlich fixierter Proben. Darüber hinaus ist eine kontinuierliche Analyse des jeweils vorliegenden Körnerkollektivs, das in einem fortlaufenden Produktionsablauf erzeugt wird bzw. deren Parameter während technologischer Prozesse variieren, nicht möglich.The microscopic methods are based on the imaging of the particles in a plane. Linear particle dimensions and associated proportions of particle numbers are evaluated. With a particle size in the ranges from 0.01 to 5 \ in the electron microscope and in areas 2 to 100 pm light microscopic devices are used. The particles can be counted in the microscope or on photographic images with the aid of templates or a variable-diameter light field (OPTON counter). A relatively high analysis speed is possible with the opto-electronic image analysis, in which a patch on the optical microscope television camera resolves the enlarged image in lines and supplies the gray value differences of each line as pulses to an evaluation. The main disadvantage of this method is its non-automatable performance due to the sample preparation and the evaluation of stationary, locally fixed samples. In addition, a continuous analysis of the respective present Körnerkollektivs, which is produced in a continuous production process or whose parameters vary during technological processes, not possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur granulometrischen Bestimmung von Partikelkollektiven zu schaffen, das automatisiert durchgeführt werden kann, sich durch kurze Zugriffszeiten auszeichnet und bei kontinuierlich ablaufenden Prozessen in der Produktion, der technologischen Verwendung und der Prüfung von" Körnerkollektiven zum Einsatz kommen kann.The aim of the invention is to provide a method for granulometric determination of particle collectives, which can be carried out automatically, is characterized by short access times and can be used in continuously running processes in production, technological use and the testing of "grain collectives.

— 3 — Darlegung des Wesens der Erfindung- 3 - Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, das in kontinuierlich oder diskontinuierlich ablaufenden Prozessen der Erzeugung der Partikel bzw. während der technologist Anwendung der Körnerkollektive die mittleren Durchmesser der Partikel einer repräsentativen Probe oder des gesamten Partikelgemisches erfaßt und eine ständige Analyse des"granulometrischen Zustandes des aktuell vorliegenden Partikelgemisches ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe daduch gelöst, daß die zu messenden Partikel in monokristallitischer Sicht mit einer geeichten Geschwindigkeit unter Vernachlässigung des Strömungswiderstandes durch das umgebende Medium an einer FS-Kamera vorbeibewegt werden. Die FS-Kamera ist dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrone strahl nur in der optischen Richtung quer zum Partikelstrom abgelenkt wird.The invention has for its object to develop a method that detects the average diameter of the particles of a representative sample or the entire particle mixture in continuous or discontinuous processes of particle formation or during the technologist application of the grain collective and a permanent analysis of the " According to the invention, this object is achieved by the fact that the particles to be measured are moved past an FS camera in a monocrystallitic view at a calibrated speed, neglecting the flow resistance through the surrounding medium in that the electron beam is deflected transversely to the particle flow only in the optical direction.

Die Bestimmung der granulometrischen Parameter kann durch Messung des gesamten Könerkollektivs oder durch Messung an Stichproben oder durch Messung an kontinuierlich entnommenen Proben erfolgen. Die monokristalline Schicht kann durch Abrollen und/oder Abgleiten der Körner in dosierter Menge auf einer geneigten Ebene erzeugt werden. Die geneigte Ebene kann eine Platte aus durchsichtigem oder undurchsichtigem Material sein. Die Beleuchtung der monokristalline Schicht kann nach dem Auflicht- oder bei lichtdurchlässiger Platte nach dem Durchlichtprinzip erfolgen.The determination of the granulometric parameters can be carried out by measuring the entire king collective or by measuring on samples or by measuring continuously taken samples. The monocrystalline layer can be produced by rolling and / or sliding the grains in metered quantity on an inclined plane. The inclined plane may be a sheet of transparent or opaque material. The illumination of the monocrystalline layer can be done after the reflected light or translucent plate on the transmitted light principle.

Die monokristalline Schicht kann bei dem Körnerkollektiv durch Abrollen und/oder Abgleiten der Körner in dosierter Menge auf einer geneigten Ebene und anschließendem freien Fall erzeugt werden. Die Grauwertunterschiede, die von den Partikeln bei den Zeilendurchläufen in der FS-Kamers hervorgerufen werden, werden mit bekannten elektronischen Bauteilen als Impulse aufgelöst, die derThe monocrystalline layer can be produced in the grain collective by rolling and / or sliding the grains in metered quantity on an inclined plane and subsequent free fall. The differences in gray scale caused by the particles in the line cycles in the FS camera are resolved as pulses with known electronic components, which are the

.-„_Ä_ j?^ Signale.- " _Ä _ j? ^ Signals

werden einer elektronischen Auswerteeinheit zugeführt, in der mit Hilfe von geeigneten Programmen die granulometrische Bestimmung des zu untersuchenden Partikelkollektivs derart erfolgt, daß zur Auswertung nur ein Schnitt pro Teilchen zugelassen wird.are fed to an electronic evaluation unit in which, with the aid of suitable programs, the granulometric determination of the particle collective to be examined is carried out in such a way that only one cut per particle is permitted for the evaluation.

- 4 AusfÖhrungsbeispiel- 4 embodiment example

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: eine prinzipmäßige Darstellung einer EinrichtungThe invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings: FIG. 1 shows a schematic representation of a device

zum Messen von Partikeln bei kontinuierlicher Probennahme innerhalb des technologischen Prozesses der Partikelproduktion, Fig. 2: eine prinzipmäßige Darstellung einer Einrichtung zum Messen von Partikeln bei einer Verschleißprüfung in einer Verschleißprüfmaschinefor measuring particles during continuous sampling within the technological process of particle production, Fig. 2: a schematic representation of a device for measuring particles in a wear test in a Verschleissprüfmaschine

Wie aus Bild 1 ersichtlich, besteht eine zweckmäßige Form der Verfahrensanordnung an einer Einrichtung zum Messen von Partikeln bei kontinuierlicher Probennahme aus dem Partikelstrom 1, der durch Riffelteiler 2 geteilt wird, so daß ein Probenstrom 3 abgeteilt wird, der in seiner granulometrischen Charakteristik dem gesamten Körnerstrom entspricht. Der Probenstrom 3 wird auf einer schiefen Ebene 4 in einen Strom monokristallitischer Dicke überführt und fällt nach einer geeichten Strecke im freien Fall als Partikelstrom mit geeichter Geschwindigkeit 7 nach unten. Der Partikelstrom wird durch eine Lampe 5 nach dem Durchlichtprinzip beleuchtet.As can be seen from Figure 1, there is an expedient form of the process arrangement on a device for measuring particles in continuous sampling from the particle stream 1, which is divided by Riffelteiler 2, so that a sample stream 3 is divided, the granulometric in its characteristic of the entire grain flow equivalent. The sample stream 3 is transferred on an inclined plane 4 in a stream monocrystallitic thickness and falls after a calibrated distance in free fall as a particle stream with calibrated speed 7 down. The particle flow is illuminated by a lamp 5 according to the transmitted light principle.

Die Partikelschicht wird von einer Fernsehkamera 8 durch das Fenster 6 mit einer Abtastfrequenz von 12,5 kHz über die Breite der fallenden Partikelschicht abgetastet. Die Fernsehkamera ist dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl nur in horizontaler Richtung abgelenkt wird und die unterschiedlichen elektronischen Signale der einzelnen Zeilen durch die Relativbewegung des Partikelstromes bezogen auf die horizontale Elektronenstrahlablenkebene verursacht wird.The particle layer is scanned by a television camera 8 through the window 6 at a sampling frequency of 12.5 kHz across the width of the falling particle layer. The television camera is characterized in that the electron beam is deflected only in the horizontal direction and the different electronic signals of the individual lines is caused by the relative movement of the particle flow relative to the horizontal electron beam deflection plane.

Die Grauwertunterschiede, die von den Partikeln bei den Zeilendurchläufen in der FS-Kamera hervorgerufen-werden, werden mit bekannten elektronischen,-Bauteilen als Impulse aufgelöst, die der jeweiligen Sehnenlänge des abgetasteten Partikels entsprechen. Die elektrischen Signale werden einer elektronischen Auswerteeinheit 9 zugeführt.The gray level differences caused by the particles in the line passes in the FS camera are resolved as pulses with known electronic components corresponding to the respective chord length of the scanned particle. The electrical signals are fed to an electronic evaluation unit 9.

Die Zeilen werden in der Ausvverteeinheit numeriert und zur Auswertung nur die Zeilen herangezogen, deren Abstand von der vorher zur Auswertung herangezogenen Zeile größer als die größte gemessene Schnittsehne ist.The lines are numbered in the output unit and used for evaluation only the lines whose distance from the previously used for the evaluation line is greater than the largest measured chord.

Die Einteilung der Klassen erfolgt nach der in der Aufbereitungstechnik üblichen logarithmischen Reihe mit dem Faktor 10~ ' . Dabei wird sowohl die zu ermittelnde Teilchengröße, vorrangig der Durchmesser der als Kugeln angenäherten konvexen Partikel, als auch die gemessene Schnittsehne der Teilchen in der gleichen Einteilung dargestellt, in der Weise, daß sieben bis zwölf Klassen die optimale Arbeitsweise garantieren. Die Auswahl der Klassen erfolgt entweder auf der Basis der größten Schnittsehne oder sie wird vorgegeben. Die gemessenen Schnittsehnen werden in den ausgewählten Klassen aufsummiert. Die Verteilung der Durchmesser wird nach folgender Gleichung für die einzelnen Klassen vorgenommen:The classification of the classes takes place according to the logarithmic series with the factor 10 ~ 'usual in the processing technology. In this case, both the particle size to be determined, primarily the diameter of the convex particles approximated as spheres, as well as the measured chord of the particles in the same division, in such a way that seven to twelve classes guarantee the optimal operation. The selection of the classes takes place either on the basis of the largest cutting tendon or it is given. The measured chords are summed up in the selected classes. The distribution of the diameters is made according to the following equation for the individual classes:

(1,6461 n_K - 0,4561 n_K-1 - 0,1162 n -0,0415 η ' „ - 0,0173 η ' _A - 0,0079(1.6661 n _K - 0.4561 n _K-1 - 0.1162 n -0.0415 η '"- 0.0173 η' _A - 0.0079

t\ — Ot \ - O

-0,0038 n„ r. - 0,0018 n„, -, - 0,0010 n„ -0,0003 n_K__g - 0,0002 n_K__1Q - 0,002 n-0.0038 n " r. - 0,0018 n ", -, - 0,0010 n" -0,0003 n _K _ _g - 0,0002 n _K _ _1Q - 0,002 n

wobei K ... Ordnungsnummer der Größenklasse i\L· ... Anzahl der Teilchen der K-ten Klassewhere K ... order number of the size class i \ L · ... number of particles of the K-th class

l\l \

D_K ... Teilchengröße der K-ten Klasse n., ... Anzahl der Schnittsehnen der K-ten Klasse sindD _K ... Particle size of the K-th class n., ... Number of chords of the K-th class are

Dabei werden die Glieder des Klammerausdrucks verwendet, deren Index größer Null ist. Die Ordnungsnummer beginnt bei der Größenklasse mit dem größten Durchmesser und wird fortlaufend bis zur kleinsten gezählt. It uses the terms of the parenthesized expression whose index is greater than zero. The ordinal number starts with the largest diameter size class and is counted consecutively to the smallest.

Unter der Annahme der folgenden MeßergebnisseAssuming the following measurement results

Größenklassemagnitude SehnenlangeLong tendons 2,2, 2,02.0 3232 O₁ O ₁ Anzahl dernumber of 107107 -- -- Nr.No. (mm)(Mm) 1,61.6 schnitte ηcuts η 21682168 11 1,251.25 ,5, 5 -- 2065620656 22 1,01.0 - 2,5- 2.5 -- 1095810958 33 0,80.8 - 2,0- 2.0 62616261 44 0,630.63 - 1,6- 1.6 38943894 55 0,50.5 -1,25-1.25 23992399 66 0,40.4 - 1,0- 1.0 77 0,320.32 - 0,8- 0.8 88th - 0,63- 0.63 99 - 0,5- 0.5 1010 - 0,4- 0,4 11 0,25 - 0,11 0.25-0, 1212 ,2525

ergibt sich folgende Teilchenanzahl in der Größenklasse 7:results in the following number of particles in the size class 7:

N₇ = jjLg (l,6461#6261-0,4561 . 10958-0,1162 . 20656 - 0,0415N ₇ = jjLg (l, 6461 # 6261-0,4561, 10958-0,1162, 20656-0,0415

. 2168 - 0,0173 . 107) N₇ = 3520, 2168 - 0.0173. 107) N ₇ = 3520

Die Berechnung der Anzahl der anderen Teilchenklassen erfolgt analog. Aus dem Vergleich der Teilchenanzahlen wird die Verteilungsfunktion nach bekannter Rechenmethode bestimmt.The calculation of the number of other particle classes is analogous. From the comparison of the number of particles, the distribution function is determined by a known calculation method.

Wie aus Bild 2 ersichtlich ist, besteht eine andere zweckmäßige Form der Verfahrensanordnung darin, daß die Meßeinrichtung in einer Verschleißprüfmaschine eingesetzt ist. Diese Anordnung gestattet die Messung des Verschleißes an den Partikeln unmittelbar nach jedem Durchlauf/ während der Verschleißprüfung. Der gesamte Partikelstrom 1 rollt und/oder gleitet aus dem Einlauftrichter 13 auf die schiefe Ebene 4 und wird analog der Verfahrensanordnung entsprechend Fig. 1 gemessen und elektronisch ausgewertet. Der Partirkelstrom gelangt auf das Schleuderrad 10 und wird auf die Prallplatten im Auslauftrichter 11 geschleudet und einer Verschleißbeanspruchung unterzogen. Die Partikel sammeln sich im Auslauftrichter und werden über das Zellrad 12 wieder zu einem neuen Verschleiß-Prüf-Zyklus in den Einlauftrichter 13 befördert.As can be seen from Figure 2, another convenient form of the method arrangement is that the measuring device is used in a Verschleißprüfmaschine. This arrangement allows the measurement of wear on the particles immediately after each run / wear test. The entire particle stream 1 rolls and / or slides from the inlet funnel 13 to the inclined plane 4 and is analogous to the method arrangement according to FIG. 1 measured and evaluated electronically. The Partirkelstrom reaches the impeller 10 and is thrown on the baffles in the discharge hopper 11 and subjected to wear. The particles collect in the outlet funnel and are transported via the cell wheel 12 again to a new wear-test cycle in the inlet funnel 13.

Claims

claims

1. A method for continuous and / or random granulometric determination of particle collectives of free-flowing grains greater than 0.1 mm in continuous or discontinuous processes of particle production or during the technological application of particle collectives characterized in that a representative sample or the whole The particle collective to be examined is transferred by rolling and / or sliding on an inclined plane into a monocrystallitic particle layer which moves past an electronic camera at a velocity to be calibrated on the inclined plane or in free fall and which is continuous or discontinuous from this camera is scanned, so that the gray value differences recorded by the camera are supplied according to the respective chord lengths of the scanned particles of an electronic evaluation and analyzed by this.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the evaluation of a sufficiently large number of particles only one of the Schnittsehnenlängen proportional electronic pulses per particle is allowed and on the basis of these measurement data, the calculation of the particle diameter.

This includes 2 pages drawings.