DE1498985A1

DE1498985A1 - Einrichtung zur selbsttaetigen kontinuierlichen UEberwachung der Qualitaet eines Trockenteilchengutes

Info

Publication number: DE1498985A1
Application number: DE19631498985
Authority: DE
Inventors: Brown Thomas James Albert; Harry Gordon
Original assignee: Henry Simon Ltd
Current assignee: Henry Simon Ltd
Priority date: 1962-03-28
Filing date: 1963-03-27
Publication date: 1969-03-06
Also published as: GB954717A; CH401537A; US3328587A; NL290678A; BE630284A

Description

Henry Simon Limited, Bird Hall Lane, Oheadle Heath, Stockport, Cheshire (England)

Einrichtung zur selbsttätigen kontinuierlichen Überwachung der Qualität eines Trockenteilchengutes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur selbsttätigen kontinuierlichen Überwachung der Qualität eines Trockenteilchengutes unter Verwendung einer Probenzelle mit einem transparenten Fenster, einer reflektierenden Fläche des durchlaufenden Gutes von solcher Eigenschaft, daß sie zum Vergleich als Standard-Fläche dient, einer den einzigen Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle, einer rotierenden Strahlenablenkvorrichtung zum Empfang des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle und zum abwechselnden Projizieren des Lichtstrahlenbündels auf die Standard-Fläche und durch das transparente Fenster hindurch auf das Gut in der Probenzelle einer abwechselnd das von der Standard-Fläche und von dem Gut reflektierte Streulicht empfangenden gemeinsamen Fotozelle, auf die Teile de3 Fotozellenausganges zu dem jeweils reflektierten Flächen bezogene Phasenmeßvorrichtung und von durch den Ausgang der Fotozelle und der Phasenmeßvorrichtung gesteuerten Vorrichtung zum Anzeigen der Differenz in den Relativwerten des reflektierten Lichtes. - Durch die Erfindung soll die Körnung sowie die Reinheit und insbesondere fortdauernde Kontrolle der

909810/0710

Neue U.^r!^;.vi.:gc-;i

-2 - U98985

Qualität von im wesentlichen weißen Materialien, etwa von Weizenmehl, Stärke, Salz, hydriertem Kalk und dgl. erfolgen.

Es ist bekannt, die Reinheit bestimmter unlöslicher Materialien erwähnter Art durch Mischen einer Materialprobe mit destilliertem Wasser in vorgeschriebenen Proportionen.festzustellen, indem eine Schicht homogener Paste gebildet wird, die in einer eine durchsichtige Wandung aufweisenden Zelle, d.h. in dem Pfad eines parallelen Lichtstrahles in einer solchen Weise angeordnet wird, daß das von der Paste reflektierte Licht durch einen Filter hindurchgeht und eine Photozelle anregt; außerdem ist dort eine zweite Photozelle vorgesehen, die in ähnlicher Weise und durch einen ähnlichen Filter von derselben Lichtquelle einen Lichtstrahl empfängt, der entweder von einer Quelle mit bekannten Farbeigenschaften reflektiert oder in einer anderen Weise geändert wird, um einen konstanten "Standard-"Wert festzusetzen; die elektrischen Ausgänge beider Photozellen werden mit Hilfe einer elektrischen Brücke gemessen, die so geschaltet ist, daß die Unterschiede in elektrischen Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahles bestimmt angezeigt werden und folglich die relative Reinheit der getesteten Probe im Vergleich zu dem vorbestimmten Standard-Wert gemessen wird.

Die Nachteile einer solchen Feststellungsmethode bestehen darin, daß die durchgeführten Vorgänge sich nicht leicht in die

909810/0710

H98985

kontinuierliche, automatische Überwachung der Qualität des fließenden Materials einfügen lassen und daß das Testen des Materials in Gestalt einer Paste die Messung des Ausmaßes irgendwelcher in der Körnung eines solchen trockenen Materials auftretenden Änderungen unmöglich machen. Der weitere lachteil dieser bekannten Methode besteht darin, daß die Mittel zum Herbeiführen eines Vergleichs die Verwendung von zwei Photozellen einschließen, die funktionell identisch bleiben müssen.

Durch die Erfindung wird demgegenüber eine Einrichtung geschaffen, die Ton diesen Nachteilen frei ist.

Gemäß der Erfindung besteht die Einrichtung zur selbsttätigen kontinuierlichen Überwachung der Qualität des Traekenteilchengutes vorstehend angegebener Art darin, daß die Probenzelle Mittel zum kontinuierlichen Sammeln des Trockenteilchengutes von einem durchlaufenden Strahl desselben und außerdem eine diesen Sammelmitteln zugeordnete Steuervorrichtung zum Verdichten des gesammelten Gutes auf eine vorbestimmte gleichmäßige Dichtheit enthält, so daß das Gut ohne folgende Veränderung in Körnung am transparenten Fenster der Probenzelle kontinuierlich durchläuft.

Falls das zu kontrollierende Material im wesentlichen weiß ist, also beim Überwachen von etwa Weizenmehl, Stärke, Salz, hydriertem Kalk od. dgl., hat das von der Lichtquelle kommende,

903810/0710

danach gefilterte Licht, bevor es die Strahlenablenkungsvorrichtung erreicht, einen hohen Anteil an infraroten Strahlen, wobei der Lichtfilter so gewählt wird, daß seine Hauptdurchlässigkeit in dem Wellenbereich (bzw. -band) von 525 - 625 MiIM-mikronen und an der Vorderseite der Photozelle in dem Weg des von beiden reflektierenden Flächen reflektierten Lichtes liegt.

Nachstehend soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand beiliegender Zeichnung erläutert werden; in dieser zeigen:

■ Fig. 1 einen Schnitt durch eine Probenzelle, und Fig. 2 ein Schema der Ausführungsform.

Die Probenzelle 1 bildet eine Abzweigung von einem Hauptkanal (bzw. -weg) 2, an dem entlang die Masse des zu untersuchenden Trockenteilchengutes 3 befördert wird. An dem Eingang 4· zur Probenzelle 1 ist ein fortdauernd angetriebener bohrer- bzw· schnetfckenartiger Aufgabe- (bzw. Vorschub-) Teil 5 angeordnet, mit dessen Hilfe die zu untersuchende Substanz aus dessen Masse kontinuierlich gesammelt und dem Rumpf der Probenzelle zugeführt wird, deren einer Wandungsteil mit einem Fenster 6 ausgestattet ist, an dem das gesammelte Material gezwungen ist, vorbeizugehen, so daß dieser Teil nachstehend mit Sammel-* mittel bezeichnet werden soll. Am Auslaß der Probenzelle ist eine Klappe 7 vorgesehen, die durch ein Gegengewicht 8 nach ihrer geschlossenen Stellung hin in einer solchen Weise ein-

909810/0710

•stellbar vorbelastet ist, daß das durch die Probenzelle 1 hindurchgehende Trockenteilchengut vermöge der relativen Wirkungen des bohrerartigen Aufgabeteils (Sammelmittels) 5 -und des Gegengewichts 8 in einem gleichmäßigen Verdichtungszustand gehalten wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht die Lichtstrahlablenkungsvorrichtung aus einem schräggestellten Spiegel 9. Dieser Spiegel ist in dem Weg des durch ein Linsensystem 11, eine Lampe und einen Heflektor 12 projezierten Lichtstrahles 10 angeordnet und vermittels eines Motors 13 drehbar, damit der Strahl abwechselnd zu der Probenzelle 1 und zu einer "Standard "-Fläche 14 bei einer Frequenz in dem Bereich zwischen 650 und 1100 Perioden/Min abgelenkt wird.

Die intermittierenden Strahlen 15 und 16 des von der Probenzelle 1 bzw. von der "Standard"-Fläche 14 zerstreuten Lichts gelangen durch einen Lichtfilter 17, dessen Hauptdurchlässigkeit im Wellenbereich zwischen 525 und 625 Millikronen liegt, zu einer Photozelle 18, die mit einem Verstärker 19 zusammengeschaltet ist, dessen an einen Motorsteuerschalter 20 angeschlossener Ausgang ein Wechselsignal entsprechend den Wertunterschieden des reflektierten Lichts liefert.

Durch den Motor 13 für die Strahlenablenkungsvorrichtung 9 wird eine etwa aus einem Schalter oder einem anderen elektrischen Umsteuerelement bestehende phasenabhängige Vorrich-

909810/0710

-■6- U98985

tung 21 betätigt, deren Ausgang an den Motorsteuerschalter herangeführt ist, so daß die Spannungsänderungen vom Verstärker 19 in Beziehung zu jeder betreffenden Reflexionsfläche gebracht werden.

Durch den Steuerschalter 20 wird ein Motor 22 gesteuert, der eine Blende 23 in den vom Trockenteilchengut reflektierten Lichtweg 15 bewegt und außerdem einen Anzeigezeiger 24 antreibt, um den Betrag anzugeben, um welchen die Blende 23 aus ihrer mittleren Stellung bewegt wurde j eine solche Anzeige 3tellt ein Mittel zum Feststellen der Größe einer Änderung in der Reinheit oder Körnigkeit des Trockenteilchengutes in dem Strahlenweg dar.

An vorbestimmten, äußeren Grenzen des Bewegungsbereichs der Blende 23 sind Signalmittel in Gestalt von (End-) Schaltern vorgesöien, um eine visuelle oder akustische Anzeige in dem Falle zu vermitteln, wenn die Substanzeigenschaften einen annehmbaren Wert verlassen haben.

Der Motor 22 ist mit einem Aufzeichnungsgerät 26 gekuppelt, das die Bewegungen der Blende 23 automatisch registriert und somit eine Aufzeichnung sämtlicher Veränderungen in der Reinheit oder Körnigkeit des überwachten Trockenteilchengutes gewährleistet.

Im Betrieb wird das zu untersuchende Trockenteilchengut in die

9 0 9810/0710

' — 7 <—

Probenzelle 1 eingeworfen, bis ein erforderlicher Verdichtungszustand erreicht ist, bei dem das Austrittsventil 7 der Probenzelle sich automatisch Öffnet, wodurch das Trockenteilchengut mit der Ladegeschwindigkeit zur Ausladung gelangt und sich an dem fenster 6 in der Wandung der Probenzelle 1 als eine gleichmäßige, zusammengeschlossene bzw. abgestützte Säule bewegt. Das von der Lichtquelle 12 kommende Licht geht durch einen Filter hindurch, damit sein infraroter Gehalt herabgesetzt wird; darauf wird das Licht durch das Linsensystem 11 gerichtet bzw. gebündelt, so daß es unmittelbar auf den Spiegel 9 fallt, durch den das Licht veranlasst wird, abwechselnd und mit einer erforderlichen Frequenz auf die "Standard-" Fläche H und die Fläche gerichtet zu werden, die durch das am Fenster 6 der Probenzelle 1 passierende Trockenteilchengut gebildet wird. Das von diesen Flächen reflektierte, zerstreute Licht fällt nach dem Durchgang durch den Filter 17 mit seiner Maximaldurchlässigkeit in dem WeI-lendurchlaßbereich von 525-625 MilliTcronen auf die Photozelle 18 auf, wobei ein solcher Filter dafür sorgt, daß das zur Photozelle durchgelassene Licht durch den natürlichen oder dem Trockenteilchengut verliehenen künstlichen Bleichungsgrad nicht beeinträchtigt wird.

Während der Wert des durch eine der Flächen reflektierten, zerstreuten Lichtes von dem Wert des durch die andere Fläche reflektierten, zerstreuten Lichtes abweicht, steigt die Ausgangsspannung der Photozelle 18 an und fällt um einen auf

909810/0710 ·

-s- H98985

den Unterschied in den Lichtwerten bezogenen Betrag, und zwar mit der durch die Bewegung des Spiegels 9 bestimmten Frequenz ab. Der elektrische Ausgang der Photozelle 18 wird dem Verstärker 19 zugeführt, in dem die wechselnden Spannungswerte in dem Photozellenkreis relatiT gleiche Veränderungen in der Energieabgabe des Verstärkers 19 erzeugen ρ die Energieabgabe (bzw. der -ausgang) veranlasst dabei den Antrieb (bzw. die Drehung) des Blendenbetätigungsmotors 22 in einer durch die phasenempfindliche Vorrichtung 21 vorgeschriebenen Richtung, Diese Vorrichtung ist so angeordnet, daß durch -¹Ie Aufnahme ("detecting")j die den größeren Lichtbetrag von den Flächen wiederspiegelt und somit für den den Photozellenkreis beeinflussenden höheren Spannungsanteil verantwortlich ist, die den Antriebsmotor 22 für die Blende steuernden Mittel automatisch eingestellt werden, so daß die Blende 23 in eine Stellung bewegt wird, in der die Werte des von beiden Flächen reflektierten Lichtes gleich sind.

Ist ein solcher Gleichgewichtszustand erreicht, ao ist die Spannung des Photozellenkreises konstant und infolgedessen der Motor für die Blende zum Stillstand gekommen, so daß sein zugeordneter Anzeigenzeiger 24 den Betrag angibt, bei dem die Blende 23 aus ihrer mittleren Stellung bewegt wurde; eine solche Anzeige gewährt eine Messung der jeweiligen Veränderung, die in der Uatur des Materials begründet ist. In dem Pfad -16 zwischen der "Standard"-Fläche und der Photozelle ist eine handbetätigte Blende 27 vorgesehen, um den Strahl

90981 07 Q7 1.0

in einem solchen Ausmaß abzudecken, wie dies auf Veranlassung des von beiden !flächen reflektierten Lichts geschieht, wenn die motorgetriebene Blende 23 sich in ihrer mittleren Stellung befindet.

Auf diese Weise zeigt die Einrichtung nach der Erfindung 3ede Veränderung in der Reinheit oder Körnigkeit eines Srundniacenals, oder in der Eeinheit eines Materials von im wesentlichen gleichbleibender Körnigkeit, oder in der Körnigkeit eines Max&jials von im wesentlichen konstant bleibender Reinheit, an«

909310/0710

Claims

U98985

Patentan'.sprüche

t) Einrichtung zur selbsttätigen kontinuierlichen Überwachung der Qualität eines Trockenteilchengutes unter Verwendung einer Probenzelle mit einem transparenten Fenster, einer reflektierenden Fläche des durchlaufenden Gutes von solcher Eigenschaft, daß sie zum Vergleich als Standard-Fläche dient, einer den einzigen Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle, einer rotierenden Strahlenablenkvorrichtung zum Empfang des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle und zum abwechselnden Projizieren des Lichtstrahlenbündels auf die Standard—Fläche und durch das transparente Fenster hindurch auf das Gut-in der Probenzelle einer abwechselnd das von der Standard-Fläche und von dem Gut reflektierte Streulicht empfangenden gemeinsamen Photozelle, auf die Teile des Photozellenausganges zu dem Jeweils reflektierten-Flächen bezogene Phasenmeßvorrichtung und von durch den Ausgang der Photo zelle und der Phasenmeßvorrichtung gesteuerten Vorrichtung zum Inzeigen der Differenz in den Relativwerten des reflektierten Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenzelle (1) Mittel (5) zum kontinuierlichen Sammeln des Trockenteil— chengutes von einem durchlaufenden Strahl desselben und außerdem eine diesen Sammelmitteln (5) zugeordnete Steuervorrichtung (7) zum. Verdichten des' gesammelten Gutes auf eine vorbestimmtö gleichmäSig'e Dichtheit enthält, so daß

..vf---. Vl

H98985

das Gut ohne folgende Veränderung in Körnung am transpa-. renten Fenster (6) der Probenzelle (1) kontinuierlich durchläuft.
2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet , daß die Probenzelle (1) in einem Nebenschluß zum Hauptkanal (2) angeordnet ist, in dem das Gut wandert, daß dieser Nebenschluß die als ein sehneckenartiger Aufgabe- bzw. Vorsehubteil ausgebildeten Sammelmittel (5) aufnimmt und ein quer bzw. parallel zum Hebenschluß angeordnetes Fenster aufweist und daß der Ausgang vom Nebenschluß durch die aus einem "Ventil bestehende Steuervorrichtung (7) steuerbar ist, die auf den Druck der Gutverdichtung in der Probenzelle (1) anspricht.
3) Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -■ zeichnet , daß als Yentil (7) ein durch ein Gegengewicht (8) ausbalanciertes Klappenventil dient.
4) Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gek ennz e i chne t , daß die Vorrichtung zum Anzeigen der Differenz der relativen Werte des reflektierten Lichtes aus einer in dem Weg eines der beiden getrennten Lichtstrahlen angeordneten, zum Abdecken des Lichtstrahles in einem variablen Bereich einstellbaren Blende (23) und einein Antrieb (22)- zum deren Einstellen •und zum Steuern gemäß dem Ausgang, (bzw. der Abgabeleistung)

909810/0710

- 12 -

der Photözelle (18} und der phasenabhMngigen Yorriohtung (21) besteht, so daß die Blende (23) in einer solchen Richtung von dem Antrieb (22) bewegbar ist, in der sie das Bestreben hat, die Gleichheit des von den beiden reflektierenden flächen empfangenen Lichtes wiederherzustellen, wobei der Blende (23) ein Anzeige- und/oder Aufzeichnungsgerät (26) zum Anzeigen und/oder Registrieren der Bewegung und der jeweiligen Stellung der Blende (23) zugeordnet ist.
5) Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge*- • kennzeichnet, daß die Blende (23) in dem Weg des Lichtstrahles zwischen dem Material in der Probenzelle (1) und der Photozelle (18) angeordnet ist.
6) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Weg des Lichtstrahles zwischen der "Standard"-Fläche (14) und der Photozelle (18) eine manuell betätigbare Blende (27) angeordnet ist.
7) Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6 zum Überwachen eines im wesentlichen weißen Materials, etwa von Weizenmehl,■ Stärke, Salz, hydriertem Kalk od. dgl.,.d a d u r e h gekennzeichnet , daß ein Lichtfilter (17) vorgesehen ist, in dem das von der Lichtquelle kommende Lieht >-: noch bevor es zu der Lichtablenkungsvorrichtung (9)

"■' 9098 10/07 1 0 - 13 -

gelangt - zum großen Seil von den Infrarotstrahlen gefiltert wird und dessen Hauptdurehlässigkeit in dem Wellenbereich zwischen 525 und 625 Miliikronen liegt, wobei dieser Filter vor der Photozelle (18)in dem Weg des von beiden reflektierenden Flächen zerstreuten Lichtes angeordnet ist.
8) Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, 5, 6 oder 1, d adurch gekennzeichnet, daS die phasenabhängige Vorrichtung (21) einen Schalter (20) oder eine andere, iureh den elektrischen Strom beeinflußbare {äJiderlrare}» mit der Strahlablenkungsvorrichtung (9) mechanisch gekuppelte Vorrichtung enthält, und daß der Ausgang der phasenabhängigen Vorrichtung (21) mit dem verstärkten Ausgang der Photozelle (18) kombiniert ist, wodurch ein die Sichtung und den Laufbereich des Blendenantriebe (22) bestimmendes Signal erzeugt wird.
9) Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blende (23) Signalmittel (25) zugeordnet sind, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Blende (23) in ihre äußersten Stellungen in einem vorbestimmten Bereich betätigbar sind,
10) Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch geken n-z e i e h η e t , daß die Strahlenablenkungsvorrichtung (9) aus einem durch einen Motor (13) dreh- bzw. schwingbaren Spiegel besteht,

909810/07 10