DD276013A3

DD276013A3 - Verfahren zur endpunktbestimmung bei kraftfeldprozessen

Info

Publication number: DD276013A3
Application number: DD31380188A
Authority: DD
Inventors: Hermann Kupsch; Hans-Guenther Koennecke; Wolfgang Heller; Dagmar Komar; Alfred Hoeske
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1990-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endpunktbestimmung von Kraftfeldprozessen, d. h. von Prozessen zum Trennen, Mischen oder Verdichten von heterogenen Stoffgemischen unter dem Einfluss einer auf das System wirkenden Kraft. Solche Prozesse sind z. B. die Sedimentation, die Filtration, die Trennung im Zyklon oder in der Schubzentrifuge oder die Materialverdichtung im Rotationsverdichter. Ein spezielles Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Betonrohren nach dem Rotationsverdichtungsverfahren. Das zu verdichtende System wird mit einem sowohl Beta- als auch Gammastrahlung emittierenden Radiotracer markiert, in einer zur Phasengrenze fest fixierten Position die Aenderung des Zaehlratenproduktes mit der Zeit bestimmt und der Zeitpunkt der Konstanz dieses Produktes als Endpunkt des Verdichtungsprozesses ermittelt.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Endpunktbestimmung von Kraftfeldprozessen, d. h. von Prozessen zum Trennen, Mischen oder Verdichten von heterogenen Stoffgemischen unter dem Einfluß einer auf das System wirkenden Kraft. Solche Prozesse sind z.B. die Sedimentation, die Filtration, die Tronnung im Zyklon oder in der Schubzentrifuge oder die Matorlalverdichtung im Rotationsverdichter. Ein spezielles Anwendungsgebiet ist die Herstellung von Betonrohren nach dem Roiationsverdichtungsverfahren.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Der Endpunkt derartiger Prozesse wird in der Regel durch den Zustand einer maximalen Feststoffkonzentration charakterisiert und ist von der Art des Systems, der Prozeßzeit und der auf das System wirkendem Kraft abhängig. FOr einfache Prozesse ist er prozeßanalytisch gut erfaßbar (Lehrbuch der chemischen Verfahrenstechnik, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 4.Auflage, S. 171-300).

Für spezielle Verfahren, so z. B. bei der Herstellung von Betonrohren nach dem Rotationsverdichtungsverfahren, ist die Erfassung des Endpunktes mit einem erheblichen zeitlichen und materiellen Aufwand verbunden. Für jede Untersuchung muß ein Probestück aus dem Rohr entnommen und mechanischen Prüfungen unterworfen werden. Das ist außerdem mit der Zerstörung des Rohres verbunden.

Ziel der Erfindung Das Ziel der Erfindung ist die zeitsparende und zerstörungsfreie Endpunktbestimr.iung von Kraftfeldprozessen. Darlegung des Wesen* der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung Ut et, ein Verfahren anzugeben, dai die Bestimmung des Endpunktes von Kraftfeldprozessen Ober die Verfolgung der Dynamik der Feststoffe Im System ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das zu verachtende System mit einem sowohl Beta- als auch Gammastrahlung emittierenden Radiotracer markiert, In elnor zur Phasengrenze fest fixierten Position die Änderung des Zählraleriproduktes mit der Zeit bestimmt und der Zeitpunkt der Konstanz dieses Produktes als Endpunkt des Verdichtungsprozesces ermittolt wird.

In der Regel wird einer der Bestandteile der zu vordichtenden Systems mit einem Radiotracer markiert, da In diesen Fällen mit Sicherheit dor reale Verlauf des Vordichtungsprozesses orfaßt wird. Das Verfahren Ist aber auch anwendbar, wenn der Radiotracer einen zusätzlichen Bestandteil dos Systems darstellt-vorausgesetzt, daß er sich im Verdlchtungsprozoß ebenso wie die anderen Bestandteile dos ?u vordlchtonden Stoffsystems vorhält. Als Radiotracor können z.B. K-42, Na-24, Sc-43 oder La-140 oingesom worden. Mittels geeigneter Meßsonden werden die ZähNten sowohl der Boto- als auch der Gammastrahlung gemessen, das Produkt boldor Zählraten gebildet und in Abhängigkeit von der Ze!', dargestellt. Der Endpunkt des Prozesses Ist erreicht, wenn das Zählratenprodukt Z_n · Z_Y oinen konstanten Wort annimmt. Die Messungen beruhen damit nicht nur auf der^v Erfassung der Schichtdickenänderung des Systeme, sondern ihr wesentlicher Teil besteht In dor Verbindung der Bewegungen der Bostandteilo bis zu ihrem quasis'ationären Zustand, der die Zielgröße darstellt.

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Die Anordnung der Meßsonden muß in geometrisch definierten Positionen zur Phasengrenze des zu verdichtenden Systems

erfolgen. Dabei ist es ohne Einfluß auf die Meßergebnisse, ob sich die markierten Teilchen im Verlaufe des

Verdichtungsprozesses von der Soide weg - oder auf sie zu bewegen. Das bedeutet, daß das Verfahren unabhängig von der Anordnung der Meßsonden zur Phasenoberfläche ist, wenn die Sonden ihre zum Meßbeginn eingenommenen Positionen nicht

verändern.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß durch die Markierung eines Bestandteiles < <es Gesamtsystems mit

einem der angeführten Radiotracer die Bewegungsvorgänge aller Einzelbestandteile während des Vervüchtungsprozesses kontinuierlichen Messungen zugänglich gemacht werden.

Der Endpunkt der Verdichtung ist mit dem Abschluß der BewogungsvorgSngeder festen Phase verknüpft und stellt denZustand

der optimalen Verdichtung der festen Bestandteile dar.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß der Ablauf des Verdichtungsprozesses nicht durch Probeentnahmen

unterbrochen werden muß. Das führt zu einer wesentlichen Zeiteinsparung für einen Meßzyklus. Außerdem arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren zerstörungsfrei.

Ausfuhrungebeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel der Herstellung eines Spannbetonrohres erläutert. Rohre dieser Art mit einem Innendurchmesser von 1200mm, einer Wandstärke von 100mm und einer Länge von 7000mm werden industriell hergestellt und beim Bau von Trinkwasserleitungen eingesetzt. Beton, der Zuschlagstoffe verschiedener Korngrößenfraktionen enthält, wird in den Innenraum einer rotierenden zylinderförmigen Stahlform gegeben und unter dem Einfluß der Zentrifugalkräfte verdichtet. Zur Verfolgung des Verdichtungsprozesses wird die Korngrößenfraktion 4-8 mm selektiv mit dem Rationuklld La-140 (E_n = 526 keV, E=I 596 keV und 487 keV) markiert. Im Innenraum der rotierenden Form sind in einem Abstand von sieben Zentimetern zur Oberfläche der Betonschicht zwei mit Blei abgeschirmte Meßsonden positioniert. Mit der einen Sonde, die mit einem NaJ-Szintillator ausgerüstet ist, wird die Gamrnaaktivität und mit der zweiten Sonde, die einen Flachszintiilator besitzt, die Betaaktivität des La-140 gemessen. Die Zeit für eine Messung beträgt eine Sekunde. Die von den Sonden kommenden Signale werden mit einem ebenfalls im Inneren der Form befindlichen Verstärker verstärkt und einem Strahlungsmeßgerät zugeführt. Das Produkt der beiden Zählraten Z_n · Z_Y wird in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Der Endpunkt des Verdichtungsprozesses, d.h. aller im Beton ablaufenden Bewegungsvorgängo, wird durch die Konstanz dieses Zählratenproduktes charakterisiert. Im vorliegenden Beispir. ist dieser Endpunkt bei 6,98 Minuten erreicht.

Claims

1. Verfahren zur Endpunktbestimmung ν ;n Prozessen zum Trennen, Mischen oder Verdichten von heterogenen Stoffgemischen unter dem Einfluß einer auf das System wirkenden Kraft wie Sedimentation, Filtration, Trennung im Zyklon oder in der Schubzentrifuge oder Materialverdichtungen im Rotationsverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verdichtende System mit einem sowohl Beta- als auch Gammastrahlung emittierenden Radiotracer markiert wird, in einer zur Phasengrenze fest fixierten Position sowohl dia Beta- als auch die Gammazählraten gemessen werden, die Änderung des Produktes aus beiden, zu gleichen Zeiten ermittelten Zählraten mit der Zeit bestimmt und der Zeitpunkt der Konstanz dieses Produktes als Endpunkt des Verdichtungsprozesses ermittelt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ais Radiotracer Na-24, K-42, Sc-43 oder La-140 eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bestandteil des zu verdichtenden Systems selektiv markiert wird.

4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radiotracer einen zusätzlichen Bestandteil des zu verdichtenden Systems darstellt.

5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßposition so gewählt wird, daß sich während des Verdichtungsprozesses der Radiotracer von dieser Meßposition weg bewegt.