DE19721104A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen Stoffströmen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen StoffströmenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probenahme aus dispersen Stoffströ
men, bei dem in einem Prozeßhauptstrom aus diesem Prozeßhauptstrom ein
Analysenteilstrom zur nachfolgenden Analyse entnommen wird und eine Vor
richtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Für die Produktion von dispersen Feststoffen und Emulsionen kommt der Grö
ßenverteilung der Partikel oder Tröpfchen, im folgenden Teilchen genannt, gro
ße Bedeutung zu, da sie wesentlich das Reaktionsvermögen, die Transportei
genschaften und die Stabilität des Stoffsystems bestimmen.
Die Kenntnis der Teilchengrößenverteilung (TGV) erlaubt es daher, den Pro
duktionsprozeß zu optimieren und auf eine gewünschte Qualität hin zu produ
zieren. Dazu ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung
notwendig, die sich auf einfache Weise an verschiedenen Stellen in den Pro
zeß integrieren läßt, ohne den Prozeßablauf merklich zu stören.
Vorrichtungen zur Bestimmung von Teilchengrößenverteilungen sind mit ver
schiedenen Meßprinzipien seit langem bekannt. Dabei dominieren in vielen
Anwendungen zunehmend Vorrichtungen, die auf der Laserbeugung (LB) ba
sieren, da sie hohe Meßgenauigkeit bei guter Stabilität der Ergebnisse, kurze
Meßzeiten, großen Meßbereich, niedrige Meßbereichsuntergrenze und einfa
che Handhabung miteinander verbinden.
Bei diesen Vorrichtungen wird die Tatsache ausgenutzt, daß ein von mono
chromatischen, kohärentem Licht angestrahltes Partikel, in Abhängigkeit seiner
Größe, Teile dieses Lichtes unterschiedlich stark ablenkt, wobei kleine Partikel
das Licht stärker ablenken als große Partikel. Diese Ablenkung des Lichtes ist
bekannt als Beugung.
In einer üblichen Anordnung gemäß Fig. 1 erzeugt ein Laser 1 gefolgt von ei
ner Aufweiteoptik 2 einen ausgedehnten parallelen Meßlichtstrahl, der die in
einer Meßzelle 7 eingebrachten Partikel 8 beleuchtet. Das gebeugte Licht wird
mittels einer Sammellinse 14, der Fourieroptik, auf einen Fotodetektor 16 mit
einer Vielzahl von Elementen abgebildet, der es zusammen mit einer nachge
schalteten Elektronik gestattet, die Intensitätsverteilung präzise zu vermessen.
Aus dieser Intensitätsverteilung kann mittels einer Auswerteeinheit 20 über be
kannte Algorithmen die Partikelgrößenverteilung errechnet werden.
Eine solche Vorrichtung ist für die Bestimmung der Teilchengrößenverteilung
disperser Feststoffe, Suspensionen und Emulsionen gleichermaßen geeignet.
Bekannte Berechnungsverfahren, die auf der Fraunhoferschen Beugung basie
ren, liefern Teilchengrößenverteilung unabhängig von den optischen Eigen
schaften der Teilchen und des umgebenden Mediums.
Die Anwendbarkeit dieser Vorrichtungen ist jedoch auf den Bereich geringer
Teilchenkonzentration beschränkt, da bevorzugt im Durchlicht gearbeitet wird
und die Meßzone das gebeugte Licht passieren lassen muß. Darüber hinaus ist
die Teilchenkonzentration so gering zu wählen, daß das gebeugte Licht nicht
wiederum an nachfolgenden Partikeln erneut gebeugt wird. Dieser als Mehr
fachstreuung bezeichnete Vorgang kann bei der Berechnung der Teilchengrö
ßenverteilung berücksichtigt werden. Die bekannten Algorithmen sind dafür auf
spezielle Teilchenformen beschränkt und setzen die genaue Kenntnis der opti
schen Parameter des Stoffsystems voraus, was für die meisten Teilchen nicht
gegeben ist.
Die in Produktionsprozessen üblichen hohen Massenströme im Bereich einiger
Tonnen pro Stunde machen es daher in der Regel notwendig, dem Prozeß zu
nächst eine Probe zu entnehmen, und die Teilchenkonzentration dieser Probe
durch Zugabe des die Teilchen umgebenden Mediums soweit zu erniedrigen, d. h.
zu verdünnen, daß die maximal zulässige Teilchenkonzentration in der Meß
zone nicht überschritten wird. Dieses Verfahren ist nur für solche Stoffsysteme
zulässig, bei denen die Verdünnung die Teilchengrößenverteilung nicht verän
dert.
Die Probe ist dabei so zu entnehmen, daß die Teilchengrößenverteilung der
Probe der Teilchengrößenverteilung des Prozesses im betrachteten Zeitraum
entspricht, d. h. repräsentativ ist. Dieses wiederum erfordert, daß alle Bereiche
des Transportquerschnittes gleichgewichtet erfaßt werden und daß die Ent
nahme der Probe die Teilchengrößenverteilung am Ort der Probename nicht
verändert. Sind die Prozeßteilchen in ein strömendes Medium eingebunden, so
ist bekannt, daß die Probe isokinetisch zu entnehmen ist, d. h., daß die Teil
chen dabei keine Geschwindigkeitsveränderung erfahren dürfen, da anderen
falls die entnommene Teilchengrößenverteilung dadurch merklich verändert
würde.
Von der Laserbeugung ist ferner bekannt, daß agglomerierte Teilchen mit ihrem
Agglomeratdurchmesser bestimmt werden. Bei üblichen Aufgabenstellungen ist
man bevorzugt an der Teilchengrößenverteilung der Primärteilchen interessiert.
Die agglomerierten Teilchen sind zunächst voneinander zu trennen, bevor sie
die Meßzone durchlaufen. Zur Lösung dieser als Dispergierung bekannten Auf
gabe sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die trockene Partikel in Strö
mungen hoher Turbulenz durch Stöße der Partikel untereinander, Stöße der
Partikel mit den Wänden oder eigens dafür eingebrachten Hindernissen oder
durch Zentrifugalkräfte infolge von Geschwindigkeitsgradienten voneinander
trennen. Für Suspensionen sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Flüs
sigkeit zum Teil mit Unterstützung von speziellen chemischen Substanzen und
der Zuführung von Ultraschall zur Trennung der Partikel verwendet wird.
Um Schwankungen der optischen Eigenschaften der Komponenten, z. B. des
Lasers und der Belegung der Fourieroptik mit Teilchen aus der berechneten
Teilchengrößenverteilung zu eliminieren, ist von Zeit zu Zeit eine Referenzmes
sung erforderlich, bei der die Intensitätsverteilung des die Teilchen umgeben
den Mediums ohne Anwesenheit von Teilchen vermessen wird.
Zur Bestimmung von Teilchengrößenverteilungen im Prozeß wurden nun ver
schiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, die diesen Anforderungen nur zum
Teil, und meist nur mit erheblichen Einschränkungen, nachkommen.
In der einfachsten bekannten Ausführung wird das Laserbeugungs-System di
rekt an das Prozeßrohr angeflanscht, d. h. der gesamte Prozeßmassenstrom
muß die Meßzone passieren. Die dabei auftretenden hohen optischen Konzen
trationen werden über eine materialabhängige Korrektur der Mehrfachstreuung
berücksichtigt. Eine Referenzmessung ist nur vor dem Beginn einer Produkti
onsphase (Batch) möglich. Lichtquelle und Detektor werden über gasgespülte
Tuben oder über eine Hüllströmung entlang von Fenstern weitgehend sauber
gehalten. Eine dennoch auftretende Verunreinigung der Optik verfälscht da
nach dauerhaft das Ergebnis. Die Dispergierung der Partikel findet nicht statt.
Eine solche Vorrichtung ist daher nur für sehr kleine Rohrdurchmesser mit Pro
duktionsmassenströmen im Bereich einiger kg/h und bei kurzen Produktionszei
ten (Batchzeiten) geeignet. Die analysierte Probe wird nicht-repräsentativ durch
die Geometrie der Meßzone und das Laserstrahlprofil definiert.
In einer anderen Vorrichtung werden Lichtquelle und Detektoreinheit in einen
Stab mit Öffnung quer zur Stabrichtung integriert, der durch einen Flansch in
den Prozeßmassenstrom taucht. Die Einschränkungen der vorgenannten Aus
führung werden um die nicht repräsentative Probenahme erweitert, wobei sich
bei dieser Vorrichtung die Reinhaltung der Fenster als besonders problema
tisch gestaltet.
In einer Weiterentwicklung wird die erstgenannte Ausführung mit einer stati
schen, nicht repräsentativen Probenahme im Bypass zu einem Rohr mit größe
ren Querschnitt betrieben. Die Probenahme erfolgt aus einer festen, definierba
ren Position des Prozeßrohres. Der Probentransport erfolgt über eine Strahl
pumpe, die den Analysenteilstrom weiter verdünnt und so eingestellt wird, daß
die Probenahme möglichst isokinetisch erfolgt. Das Probenahmerohr ist per
manent geöffnet und dem abrasiven Prozeßmassenstrom ausgesetzt. Es ist
keine Abreinigung der Probenahmeöffnung vorgesehen. Der Analysenteilstrom
durchläuft permanent die Meßzone. Er wird durch die Strahlpumpe beschleu
nigt und mehrfach umgelenkt, bis er in den Prozeß zurückgeführt wird. Um
Bauhöhe zu sparen, finden 90°-Bögen Anwendung. Diese Anordnung ist un
günstig im Bezug auf den Verschleiß. Der Verschleiß ist proportional zum Pro
zeßmassenstrom und der Prozeßzeit und unabhängig von der Anzahl der ge
wünschten Messungen. Die Referenzmessung kann nur zu Beginn eines Bat
ches erfolgen.
In einer weiteren Ausführung wird die Geschwindigkeit des Prozeßmassen
stromes durch Einbau spezieller Strömungsgeometrien zunächst über Diffe
renzdrucksensoren vermessen und diese Werte zur Anpassung der Druckver
hältnisse im Analysenteilstrom verwendet, um die Isokinetik der Probenahme
zu gewährleisten. Die Teilchengrößenverteilungs-Analyse erfolgt durch ein am
Auslaß des Rohres angebrachtes Laserbeugungs-System, wobei bei einer
Ausführung die Partikel zunächst an einem Filter abgeschieden und bei Errei
chen einer gewissen Probenmenge diese mit einem Labor-Laserbeugungs-
System vermessen wird. Auch hier ist der Probenahmeort statisch, d. h. nicht
repräsentativ für den Gesamtquerschnitt. Die eigentliche Teilchengrößenvertei
lungsanalyse findet außerhalb der Rohrleitung statt.
Eine derartige Probenahmestufe wurde auch für den Fall durchströmter Rohre
mit isokinetischer Probenahme vorgeschlagen. Hierbei ergeben sich wiederum
große Analysenteilströme, die aufwendige Folgestufen erforderlich machen. Die
eigentliche Teilchengrößenverteilungsanalyse findet auch hierbei außerhalb der
Rohrleitung statt.
Um die Probenahmesituation zu verbessern, wurde in der DE 35 43 758 C1
vorgeschlagen, bei der im Prozeßrohrquerschnitt ein Probenahmesegment ro
tiert. Im Fall vernachlässigbarer Strömung kann im Fallschacht damit eine re
präsentative Probenahme gewährleistet werden. Das geringe Teilungsverhält
nis macht in der Regel eine wiederholte Anwendung des Prinzips erforderlich,
was wie die Notwendigkeit von Dichtungen zwischen bewegten Teilen in parti
kelbelasteter Umgebung nachteilig ist. Die eigentliche Teilchengrößenvertei
lungs-Analyse findet außerhalb der Rohrleitung statt. Dazu wird der Analysen
teilstrom zunächst in einem Zwischenspeicher gesammelt, dann zum Meßsy
stem transportiert, wobei durch Absiebung der Meßbereich angepaßt und Ver
stopfungen der nachfolgenden Stufen vermieden werden können. Sodann
folgte eine Dosierung in einen Trockendispergierer, die Vermessung in einem
Laserbeugungs-Sensor, die Absaugung des Aerosols sowie gegebenenfalls die
Rückführung in den Prozeß über Zyklon und Zellenradschleuse. Diese Lösung
erwies sich äußerst leistungsfähig, jedoch gleichzeitig großvolumig und auf
wendig.
Für den Bereich von Suspensionen wurde bisher bei allen Lösungen auf eine
repräsentative Probenahme verzichtet. Bei den üblichen hierfür eingesetzten
Vorrichtungen erfolgt die Probenahme über ein in das Prozeßrohr ragendes
statisches Rohr oder einen pneumatisch herausfahrbaren Probenahmefinger.
Die Förderung der Probe erfolgt mittels einer Verdünnungsflüssigkeit. Die Dis
pergierung entfällt ganz oder erfolgt in einem gerührten Behälters mittels Ultra
schall. Die verdünnte Suspension wird schließlich durch eine Küvette in die
Meßzone eines Laserbeugungs-System geführt und extern entsorgt oder in den
Prozeß zurückgeführt. Zur Referenzmessung wird mittels gesteuerter Ventile
auf reine Flüssigkeit umgeschaltet.
Schließlich wurden noch Vorrichtungen realisiert, bei denen andere verfügbare
Probenahmesysteme, wie z. B. Schlagprobenehmer, Y-Ventile, Probenahme
schnecken etc. die Probe liefern und diese entsprechend aufbereitet mit Stan
dard Laserbeugungs-Systemen vermessen werden. All diesen Vorrichtungen
ist gemeinsam, daß sie nur für bestimmte Spezialfälle geeignet sind, häufige
Wartung erfordern und erheblichen Platzbedarf haben.
Keine der bisher bekannten Vorrichtungen ist universell einsetzbar oder ermög
licht kombiniert eine repräsentative Probenahme für bewegte Medien mit Dis
pergierung, Konzentrationsanpassung, einem kompakten Aufbau und der Mög
lichkeit der Referenzmessung bei laufendem Prozeß.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein möglichst universelles
Probenahmeverfahren und eine kompakte Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens an die Hand zu geben. Dabei soll eine repräsentative, kontinuierli
che Probenahme auch bei hohen Produktionsmassenströmen möglich sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 gelöst, bei dem der Analysenteilstrom über eine Entnah
mefläche aus dem Prozeßhauptstrom entnommen wird, die kleiner ist als die
von dem Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche und unabhängig von dieser
festgelegt ist. Die konstante Entnahmefläche überstreicht während der Ent
nahme des Analysenteilstroms entlang einer Bahnkurve die vom Prozeßhaupt
strom durchströmte Fläche.
Dieses erfindungsgemäße Probenahmeverfahren zeichnet sich gegenüber dem
gemäß dem Stand der Technik bekannten Verfahren durch eine repräsentative
und kontinuierliche Probenahme aus, die die Analysenströme auch an hohe
Produktionsmassenströme anpassen kann.
Geht man hier zum Vergleich von der Lösung gemäß der DE 35 43 758 C1
aus, wie sie in der Fig. 2a gezeigt ist, so ist bei einem Massenfluß Θ
(Massenstrom /Fläche) in einem Rohr der gewisse Werte nicht überschrei
ten kann für hohe Massenströme ein hoher Rohrdurchmesser D notwendig. Bei
der Lösung gemäß der DE 35 43 758 C1 mit einem rotierenden Probenahme
segment führt das zwangsläufig zu hohen Analysemassenströmen m, da der
Segmentwinkel α durch die maximale Partikelgröße bzw. durch ein Vielfaches
dieser Partikelgröße nach unten begrenzt ist. Es gilt hierfür:
D.h. der Analysenmassenstrom m wächst mit dem Quadrat des Prozeßrohr
durchmessers D.
Fig. 2b zeigt nun, daß die ebenfalls bekannte Lösung mit einem Probenah
merohr hier erheblich günstiger ist. Es gilt:
D.h. der Analysenteilstrom ist nun unabhängig vom Prozeßrohrdurchmesser
und proportional zum Quadrat des wählbaren Durchmesser des Probenah
merohres d.
Die isokinetische Probenahme mit einem statischen Probenahmerohr ist nicht
repräsentativ. Dieses Problem wird nun durch die Erfindung so gelöst, daß das
Probenahmerohr den Querschnitt des Prozeßrohres mit konstanter Geschwin
digkeit so abfährt, daß die gesamte Querschnittsfläche oder eine repräsentative
Teilfläche während einer Meßperiode n-mal überstrichen wird. Dabei ist die
Bahnkurve so zu wählen, daß alle Bereiche während eines Durchlaufes nur
einmal durchfahren werden.
Bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich aus den Ansprüchen 2-9.
Besonders vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemä
ßen ergeben sich aus den Ansprüchen 10-22.
Schließlich lassen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen in besonders
vorteilhafter Weise für verschiedene Meßverfahren verwenden, wie in den An
sprüchen 23-26 beansprucht.
Vorrichtungen zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenver
teilungen ergeben sich aus den Ansprüchen 27-35.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von in den
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Laserbeugungssystem nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 verschiedene Probenahmegeometrien zur repräsentativen Probe
nahme nach dem Stand der Technik über ein Segment (Fig. 2a)
oder ein Probenahmerohr (Fig. 2b),
Fig. 3 die von einem erfindungsgemäßen Probenahmerohr überstriche
ne Spiralbahn,
Fig. 4 eine prinzipielle Skizze einer erfindungsgemäßen Ausführung des
Probenahmerohres,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Probenahmerohrs
mit Faltenbalg und Schild,
Fig. 6 eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Probenah
merohr in Parkposition (mit Druckkugeldichtung),
Fig. 7 eine Spiralbahn der Probenahmeöffnung im Probenahmerohr, die
in Parkposition beginnt und endet.
Fig. 8 einen Antrieb für ein Probenahmerohr nach einer Ausführungs
form der Erfindung über Kardanaufhängung und Schubstangen,
Fig. 9 eine bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführung des Antriebes für
das Probenahmerohr,
Fig. 10 eine Skizze zur Berechnung der Bewegungsgleichung der Öff
nung des Probenahmerohres,
Fig. 11 eine Seitenansicht einer gesamten Meßvorrichtung mit Probe
nahme, Dispergierung, Verdünnung, Teilchengrößenverteilungs-
Bestimmung mittels Laserbeugung und Rückführungsstufe,
Fig. 12 Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 11 in leicht modifizierter
Ausführungsform, um 90° gedreht und
Fig. 13 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 11, von oben auf
das Probenahmerohr.
In Fig. 4 ist schematisch ein Probenahmerohr 30 dargestellt, das in der Mitte
eines Prozeßrohres 32 gelagert ist und dem hier nicht näher dargestellten Pro
duktstrom unter einem flachen Winkel Θ entgegengerichtet ist. Die Öffnung 34
des Probenahmerohrs 30 läuft entlang einer Spiralbahn, wie sie in der Fig. 3
dargestellt ist und durch folgende Gleichungen wiedergegeben wird:
τ(t) ist als Funktion der Zeit t dabei so zu wählen, daß die Bahngeschwindig
keit v(t) konstant ist. Hier gilt näherungsweise:
mit
D: Prozeßrohrdurchmesser
n: Anzahl der Umkreisungen für die Fahrt bis zum Zentrum
tp: Gesamtzeit der Probenahme.
D: Prozeßrohrdurchmesser
n: Anzahl der Umkreisungen für die Fahrt bis zum Zentrum
tp: Gesamtzeit der Probenahme.
Zur Vermeidung von Probenahmefehlern ist es erforderlich, den Analysenteil
strom isokinetisch abzusaugen. Die Partikelgeschwindigkeit in Rohren ist dabei
allgemein eine Funktion des Radius r gemessen vom Zentrum des Prozeßroh
res. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Unterdruck
im Probenahmerohr dazu über empirisch ermittelte Werte so verändert, daß die
Probenahme unabhängig von r isokinetisch erfolgt.
Das Probenahmerohr ist dem Prozeßmassenstrom und somit extremen Ver
schleiß ausgesetzt. Dieses gilt insbesondere bei hohen Partikelgeschwindigkei
ten, z. B. bei der pneumatischen Förderung. Um den Verschleiß zu minimieren,
sollten Einbauten keine Flächen senkrecht zur Strömungsrichtung aufweisen.
Ferner gilt es, auch Umlenkungen des Analysenteilstromes auf kleine Winkel zu
begrenzen, um auch dort den Verschleiß zu minimieren. Schließlich sollten alle
Komponenten des Probenahmerohres aus Hartmetall, Keramik oder anderen
verschleißfesten Materialien zu fertigen sein. Dazu ist es aus Kostengründen
erforderlich, die Wege so kurz wie möglich zu halten. Ein Transport der Probe
außerhalb des Prozeßrohres führt zu großen Rohrlängen und großen Bauhö
hen, wenn man 90°-Winkel vermeiden will.
Betrachtet man die Öffnung 34 des Probenahmerohrs 32, dann beschreibt die
ser eine Spiralbahn mit der Bahngeschwindigkeit ν.
Da sich die Projektionsflächen der Eintrittsöffnung mit cos(θ) ändert, muß die
ses zur Erzielung einer repräsentativen Probenahme über die Bahngeschwin
digkeit
ν(θ) = ν0 cos(θ)
ausgeglichen werden.
Diese Ausführung erfordert nicht, daß das Probenahmerohr in Bezug auf das
Prozeßrohr rotiert. Es kann daher über elastische Wände dichtungsfrei verbun
den werden. In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Verbindung über ei
nen Metallbalg 36, der gemäß Fig. 5 mittels eines Schildes 38 mechanisch vor
den Partikeln des Prozeßmassenstromes geschützt wird.
Die gelegentlich durchzuführende Referenzmessung macht es erforderlich, daß
das die Teilchen umgebende Medium teilchenfrei durch die Meßzone geführt
wird. Bei den bekannten Vorrichtungen kommen dazu gesteuerte Ventile
und/oder gesteuerte Dosierer zum Einsatz, die es gestatten, den Teilchenstrom
für die Dauer der Referenzmessung zu unterbrechen. Bei dem vorgeschlage
nen Probenahmesystem ist es dazu ausreichend, die Probenahmeöffnung der
Produktaufgabe zu entziehen und/oder die Probenahmeöffnung zu verschlie
ßen oder mit dem die Teilchen umgebenden Medium zu verbinden. Die Probe
nahmeöffnung ist ferner von Zeit zu Zeit von Anbackungen und Verstopfungen
durch grobe Partikel, Fasern etc. zu reinigen. Auch sollte die Probenahmeöff
nung in den Nicht-Meßphasen nicht dem Prozeßmassenstrom ausgesetzt wer
den, um den Verschleiß insgesamt zu minimieren.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführung wird hierzu eine geschützte Parkposi
tion 40 für das Probenahmerohr an der Innenseite des Prozeßrohres 32 so
vorgesehen, daß es den strömenden Partikeln geringen Widerstand entgegen
setzt, gleichzeitig das Probenahmerohr 30 jedoch sicher abdichtet (z. B. durch
eine Druckkugeldichtung 42 gemäß Fig. 6) oder es mit einem Anschluß für das
partikelfreie Medium verbindet. Ein integrierter Abstreifer sorgt für die Reini
gung beim Eintritt der Rohröffnung in die Parkposition.
In einer Ausführung können mehrere Parkpositionen auf der Innenseite des
Prozeßrohres so verteilt sein, daß die Probenahmeöffnung von einer Parkposi
tion zur anderen bewegt werden kann. Unter Verwendung z. B. von linearen
Scans über die Rohrmitte kann die Verweildauer der Probenahmeöffnung im
Prozeßmassenstrom und damit der Verschleiß bei eingeschränkter Reprä
sentanz weiter reduziert werden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung wird die Bahnkurve der
Probenahmeöffnung durch eine Spirale beschrieben, die an der Parkposition
an der Prozeßrohrwandung beginnt, sich dem Zentrum spiralig annähert und
schließlich auf der fortgesetzten Spiralbahn in der Parkposition wieder endet
(Fig. 7). Eine solche Bahnkurve läßt sich auf verschiedene Arten erzeugen.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 8 wird dazu das Probenahmerohr 30 in der
Rohrmitte kardanisch gelagert. Durch eine gesteuerte Auslenkung der beiden in
Fig. 8 dargestellten Kardanringe 44, 46 wird das Rohr um die beiden senkrecht
zueinander stehenden Winkel θ und ϕ gegenüber der Rohrachse verkippt.
Durch eine gesteuerte zeitlich Abfolge der Verkippung kann die Probenahme
öffnung einer beliebigen, vorgegebenen Bahnkurve folgen. Die Auslenkung
kann z. B. durch Schubstangen oder Hydraulikstempel erfolgen. Der Antrieb
kann von außerhalb des Rohres z. B. durch Schrittmotoren erfolgen. Bei Ver
wendung von Schubstangen kann dabei ein einfacher Hebelmechanismus zur
90°-Kraftumlenkung dienen.
In der in Fig. 9 dargestellten Ausführung wird die Spiralbahn aus einer einfa
chen Drehbewegung abgeleitet. Hierzu wird das Probenahmerohr 30 an einem
Ende in einer senkrecht zur Rohrrichtung verlaufenden Achse 47 gelagert. Über
eine Schubstange 48, die über ein Lager 50 an einem mit dem Probenah
merohr 30 verbundenen Hebel angelenkt ist, wird das Probenahmerohr 30 ver
kippt. Die Anlenkachse 50 liegt parallel zur Achse 47. Mit seinem anderen Ende
ist die Schubstange 48 über ein Lager 49 mit einer Gewindemutter 52 gelenkig
verbunden. Die Gewindemutter 52 verläuft auf einem Gewinde 54, das fest
verbunden mit einem Austragsrohr 56 ist. Über ein in Rotation versetzbares
Gestänge 58 kann über einen Zahnkranz 60 das Probenahmerohr 30 mitsamt
der Schubstange 48 und der Gewindemutter 52 gegenüber dem Austragsrohr
56 und dem mit diesem starr verbundenen Gewinde 54 in Rotation versetzt
werden. Während dieser Rotation bewegt sich die Gewindemutter 52 auf dem
feststehenden Gewinde 54 und verstellt somit über die Schubstange 48 den
Winkel Θ des Probenahmerohrs 30 gegenüber der Rohrachse. Die Probenah
meöffnung rotiert um die Prozeßrohrachse und beschreibt so eine Spiralbahn.
Die Auslenkung der Probenahmeöffnung r von der Prozeßrohrmitte als Funktion
der Auslenkung x des Lagers von der Position (x0), bei der das Probenah
merohr im Zentrum des Prozeßrohres steht, beschreibt die Gleichung:
L ist dabei die Länge des Probenahmerohres. Für L = 168,5 mm, H = 10 mm
und l = 79,2 mm ergibt sich der in Fig. 10 dargestellte, nahezu lineare Zusam
menhang. Die Bahnkurve in Fig. 6 wurde mit diesen Parametern für eine Ge
windesteigung von 1 mm/Umdrehung berechnet. Sie beginnt in der Parkpositi
on am Rand und gelangt über das Zentrum erneut zum Rand, ohne daß dazu
die Drehrichtung des Motors geändert werden muß. Für den wiederholten Be
trieb ist es ausreichend, die Drehrichtung des Motors in der Parkposition, d. h.
im Stillstand zu ändern. Dieses kann z. B. über einen einfachen Sensor be
werkstelligt werden, der das Eintreten des Probenahmerohres in die Parkpositi
on erfaßt, woraufhin eine Steuerung den Antrieb stoppt und für einen erneuten
Scan die Drehrichtung des Antriebes umkehrt. In Fig. 10 ist eine Skizze zur Be
rechnung der vorgenannten Bewegungsgleichung wiedergegeben.
Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Probenahme weist somit gegenüber
bekannten Vorrichtungen und Verfahren deutliche Vorteile auf: a) Die Probe
nahme erfolgt nur während der Meßperiode, ansonsten ist die Probenahmeöff
nung in der Parkposition vor dem Prozeßmassenstrom geschützt. Der Ver
schleiß der Probenahme, der Dispergierstrecke und des Meßsystems wird da
durch um Größenordnungen reduziert. b) Bei laufendem Prozeß ist in der
Parkposition jederzeit eine Referenzmessung möglich. Es sind dazu keine
weiteren Maßnahmen notwendig. c) Der Antrieb kommt ohne Dichtungen zum
Prozeßmassenstrom aus und bewegt nur kleine Massen. Es ist somit nur eine
geringe Antriebsleistung erforderlich. d) Die Probenahme ist kontinuierlich, zeit
lich und örtlich repräsentativ. Durch das große Durchmesserverhältnis D/d wird
die Strömung durch die Probenahme nur sehr wenig beeinträchtigt. Der Analy
senteilstrom ist unabhängig vom Prozeßrohrdurchmesser und kann leicht über
die Größe der Öffnung des Probenahmerohres den Erfordernissen des Meß
systems angepaßt werden. Der integrierte Reinigungsmechanismus macht eine
vorgeschaltete Sicherheitsabsiebung entbehrlich.
Der Reduktion des freien Querschnittes im Prozeßrohr durch die erforderlichen
Einbauten kann durch eine Vergößerung des Rohrdurchmessers unterhalb der
Ebene der Probenahmeöffnung kompensiert werden. Eine Beeinflussung der
Probenahme kann dabei weitgehend ausgeschlossen werden.
Zur Dispergierung von dispersen Feststoffen in Gas oder Flüssigkeiten sind
verschiedene Verfahren bekannt. Zur Dispergierung in Gasen verwendet man
Partikel-Wand-, Partikel-Partikel-Stöße und/oder Zentrifugalkräfte, wie sie z. B.
als Folge von Geschwindigkeitsgradienten in einer Scherströmung auftreten.
Als Energielieferant dient z. B. eine Strahlpumpe. Zur Dispergierung von Sus
pensionen wird häufig Ultraschall eingesetzt. In der bevorzugten Ausführung
gemäß Fig. 11 wird eine Strahlpumpe 62 am Ausgang des Probenehmers koa
xial innerhalb des Prozeßrohres 63 angebracht. Durch Zufuhr von Treibgas
oder Suspensionsflüssigkeit entsteht in dem Probenahmerohr der zum Teil
chentransport benötigte Unterdruck. Dabei wird der Vordruck des Treibmittels
der Strahlpumpe 62 so gewählt, daß über empirisch ermittelte Parameter eine
isokinetische Bedingung am Probenahmerohr 30 entsteht. Das zugeführte Me
dium verdünnt den Analysenmassenstrom. Die zugeführte Energie wird zur
Dispergierung genutzt.
Für Feststoffaerosole schließt in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Aus
führung gemäß Fig. 12 ein Strahlführungsrohr 70 mit runden Querschnitt an.
Der Querschnitt wird so eng bemessen, daß sich möglichst viele Partikel-
Partikel- und Partikel-Wand-Stöße ergeben. Daran anschließend folgt eine
Übergangsrohr 72, in dem sich der Querschnitt kontinuierlich von rund auf
rechteckig vergrößert. Schließlich folgt ein Strahlführungsrohr 74 mit rechtecki
gem Querschnitt, das bis kurz vor die Meßzone 76 reicht. Der rechteckige
Querschnitt verhindert eine Linsenwirkung des sich bei der Expansion abküh
lenden Gasstrahls in der Meßzone.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung können ferner Verstop
fungen des Probenahmerohres dadurch beseitigt werden, daß kurzfristig der
Austritt der Strahlpumpe verschlossen wird. Dieses kann z. B. durch Verschie
ben des Strahlführungsrohres geschehen. Dabei wird das Strahlführungsrohr
soweit verschoben, bis seine Wandung die Austrittsöffnung nahezu vollständig
verschließt. Das Treibmittel entweicht dann über das Probenahmerohr und
spült dieses frei.
Für Suspensionen folgt in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung
eine Querschnittserweiterung mit statischem Mischer, in den die Ultraschallso
notrode ragt. Die Sonotrode ist mit dem außerhalb des Prozeßrohres ange
brachten Ultraschallschwingers über ein Hüllrohr verbunden. Eine Luftschicht
zwischen Sonotrode und Hüllrohr verhindert den direkten Schallübergang in die
Prozeßsuspension. Die Querschnittserweiterung verringert die Partikelge
schwindigkeit und erhöht die Einwirkungsdauer des Ultraschalls. Der statische
Mischer vergleichmäßigt die verdünnte Suspension.
Für optische Verfahren zur Bestimmung von Teilchengrößenverteilung, wie z. B.
Laserbeugung oder Bildverarbeitung, muß die Optische Konzentration Copt
innerhalb gewisser Grenzwerte liegen. Für monodisperse Partikel mit Durch
messer x berechnet sich die Copt für die bevorzugte erfindungsgemäße Ausfüh
rung wie folgt:
Dabei beschreibt d den Durchmesser der Probenahmeöffnung, D den Durch
messer des Prozeßrohres, κ den Extinktionskoeffizienten, den Prozeßmas
senstrom, b die Breite des Strahlführungsrohres, ρ die spezifische Dichte und
v die Geschwindigkeit der Partikel in der Meßzone. Für nicht-monodisperse
Teilchen läßt sich der Zusammenhang ähnlich beschreiben.
In der Ausführung gemäß Fig. 11 wird die Geschwindigkeit der Partikel in einer
zweiten Strahlpumpe 66 dergestalt erhöht, daß sich die Teilchen bevorzugt in
der Mitte der Meßzone aufhalten und notwendige Fenster 68 nicht kontaminiert
werden. Das zugeführte Medium verdünnt den Analysenteilstrom und verändert
die Partikelgeschwindigkeit v. Die Optische Konzentration kann somit statisch
über D, d und b, dynamisch über v angepaßt werden.
In der Vorrichtung erfolgt die Messung der Teilchengrößenverteilung nach der
Verdünnungsstufe mit bekannten Verfahren, z. B. mittels Laserbeugung oder
Bildverarbeitung. Dabei werden die dazu notwendigen Komponenten über ein
oder mehrere Hüllrohre von außen durch das Prozeßrohr bis zur Verdün
nungsstufe geführt. Die Hüllrohre sind mit dem Hüllrohr der Verdünnungsstufe
dicht verbunden. Die optischen Komponenten des Meßsystems werden durch
optische Fenster vor dem Teilchen des Analysenmassenstromes geschützt.
Die Rückführung des Analysenteilstromes erfolgt in der hier beschriebenen
Vorrichtung über das Hüllrohr 64 unmittelbar anschließend an die Meßzonen in
Richtung der Rohrachse. Der Auslaß ist offen. Der koaxiale Aufbau und die
Ausrichtung entlang der Prozeßrohrachse ist dabei gegenüber den bekannten
Verfahren der Rückführung über seitliche Anschlüsse besonders günstig, da
die schnellen Teilchen nur unter sehr flachen Winkeln auf die Prozeßrohrwand
auftreffen und der Verschleiß dieser Wand dadurch erheblich reduziert ist. Da
die Teilchen innerhalb des Prozeßrohres verbleiben, sind keine zusätzlichen
Maßnahmen erforderlich, wenn das Prozeßrohr unter Druck steht. Ein Mecha
nismus zum Rücktransport (Pumpe) entfällt.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung befindet sich am Auslaß ein
Ventil, z. B. ein Quetschventil, daß den Auslaß bei Bedarf verschließt und z. B.
verhindert, daß zur Reinigung des Prozeßrohres eingesetzter Dampf, Flüssig
keit oder Feststoff in die Meßzone gelangt.
Neben den optischen Verfahren, wie Laserbeugung oder Bildverarbeitung,
spielt die Ultraschallextinktion (UE) für die Bestimmung der Teilchengrößenver
teilung eine zunehmende Rolle.
Die Ultraschallextinktion bestimmt für verschiedene Frequenzen die Dämpfung
einer Schallwelle. Analog zur Laserbeugung wird auch hier das Teilchenkollek
tiv in Transmission vermessen, d. h. die von einem Schallsender ausgehende
Schallwelle durchdringt die Meßzone und gelangt geschwächt zu einem Schal
lempfänger. Aus der gemessenen Dämpfung kann man über bekannte Algo
rithmen die Größenverteilung der Teilchen berechnen.
Diese Algorithmen machen Vorgaben an den Frequenzbereich im Bezug auf
die zu ermittelnde Teilchengröße. In der praktischen Anwendung hat man es
mit sehr hohen Frequenzen im Bereich 100 kHz bis einige 100 MHz zu tun, die
sich mit ausreichendem Wirkungsgrad nur in Flüssigkeiten einkoppeln lassen.
Die Ultraschallextinktion ist somit auf die Bestimmung der Größenverteilung
von Teilchen in Flüssigkeiten begrenzt.
Im Gegensatz zur Laserbeugung spielt optische Transparenz keine und Mehr
fachstreuung und Dispergierung nur eine sehr untergeordnete Rolle. Es kann
daher bei sehr hohen Teilchenkonzentrationen ohne Verdünnung und ohne
Dispergierung gemessen werden. Das ist bei Stoffsystemen von Vorteil, bei
denen eine Verdünnung die Größenverteilung der Teilchen verändern würde
(z. B. in der Kristallisation).
Die Dämpfung der Schallwelle durch die Flüssigkeit begrenzt besonders bei
hohen Frequenzen, d. h. feinen Teilchen, den maximal möglichen Abstand zwi
schen Schallsender und Empfänger auf wenige Millimeter. Der geringe Abstand
limitiert als Folge den möglichen Volumenstrom der die Meßzone passieren
kann.
Auch dient eine von Zeit zu Zeit durchgeführte Referenzmessung an der teil
chenfreien Flüssigkeit der Verbesserung der Stabilität der Ergebnisse.
Die verfügbaren Berechnungsmethoden erfordern zudem Kenntnis der akusti
schen Parameter des Stoffsystems, insbesondere die Extinktionsfunktion. Die
se kann für eine Gruppe von gleichartigen Stoffsystemen z. B. durch Vergleich
mit anderen Meßverfahren bestimmt werden.
Die Ultraschallextinktion ist somit besonders geeignet für Prozesse bei denen
eine Verdünnung die Größenverteilung verändern würde und ein Produktwech
sel selten ist.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die be
schriebene Probenahme mit eine Ultraschallextinktion-System kombiniert. Um
den Vorteil der Ultraschallextinktion beizubehalten, Teilchengrößenverteilung
verdünnungsfrei ohne Dispergierung messen zu können, wird das Meßsystem
unmittelbar nach der Probenahmestufe angeordnet. Der Probentransport er
folgt über eine nachgeschaltete, geregelte Pumpe. Dabei kann es sich z. B. um
eine Strahlpumpe handeln, wenn das Einbringen von Flüssigkeit in den Prozeß
unschädlich ist. Für einfache Anwendungen kann auch die Druckdifferenz aus
genutzt werden, die sich durch Einschnürung des Prozeßrohres vor dem Aus
laß der Rückführung ergibt.
Claims (35)
1. Verfahren zur Probenahme aus dispersen Stoffströmen, bei dem aus einem
Prozeßhauptstrom ein Analysenteilstrom zur nachfolgenden Analyse entnom
men wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Analysenteilstrom über eine Entnahmefläche aus dem Prozeßhaupt
strom entnommen wird, die kleiner ist als die von dem Prozeßhauptstrom
durchströmte Fläche und unabhängig von dieser festgelegt ist und daß die Ent
nahmefläche während der Entnahme des Analysenteilstroms entlang einer
Bahnkurve die vom Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche überstreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmefläche
die Kreisfläche der Mündung eines Probenahmerohres ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeß
hauptstrom eine Rohrleitung durchströmt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die
konstante Entnahmefläche auf einer Bahnkurve so über die von dem Prozeß
hauptstrom durchströmte Fläche bewegt wird, daß die überstrichenen Orte
während eines Probenahmezyklus gleichgewichtig zum Analysenteilstrom bei
tragen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die
konstante Entnahmefläche entlang einer spiralförmigen Bahn entlang der von
dem Prozeßhauptstrom durchströmten Fläche geführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß die
Eintrittsfläche der konstanten Entnahmefläche verschlossen oder abgeschottet
wird, wenn die Probenahme unterbrochen werden soll.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Abschot
ten der konstanten Entnahmefläche durch Verfahren der konstanten Entnah
mefläche in eine Parkposition erfolgt, die so ausgebildet ist, daß sie den Zutritt
von Teilen aus dem Prozeßhauptstrom in das Probenahmerohr wirksam ver
hindert.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Absauggeschwindigkeit des Analysenteilstromes einstellbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysenteil
strom mit einer Geschwindigkeit abgesaugt wird, die gleich der Geschwindigkeit
in der Umgebung der Probenahmeöffnung ist (isokinetische Absaugung).
10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Prozeßhauptstromes ein verfahr
bares Probenahmerohr der Strömungsrichtung des dispersen Stoffstromes ent
gegengerichtet angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenah
merohr derart mit einer Absaugeinrichtung verbunden ist, daß über diese die
Absauggeschwindigkeit an der durch die Öffnung des Probenahmerohres defi
nierten Entnahmefläche einstellbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Pro
benahmerohr in der Mitte eines Rohres angeordnet ist, durch den der Prozeß
hauptstrom strömt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß
an dem Rohr mehrere Parkpositionen derart ausgebildet sind, daß sie den Zu
tritt von Teilen des Prozeßhauptstromes verhindern.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Parkpo
sition eine Reinigungseinrichtung angeordnet ist, die die Probenahmeöffnung
während des Ein- und Ausfahrens des Probenahmerohres in die Parkposition
reinigt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das Probenahmerohr in der Parkposition über ein Ventil mit einem partikel
freien Strömungsmedium verbindbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Probenahmerohr gegenüber der Prozeßrohrachse drehbar und schwenk
bar gelagert ist und während der Drehbewegung über eine Schubstange
zwangsweise gekoppelt verschwenkbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangsweise
gekoppelte Schwenkbewegung der Schubstange über eine auf einem mit dem
Austragsrohr fest verbundenen Gewinde aufgeschraubte Gewindemutter wäh
rend der Drehbewegung des Probenahmerohres erzeugbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Probenahmerohr im Prozeßrohr über zwei Kardanringe gelagert ist und
durch zeitlich gesteuerte Verschwenkung der Kardanringe auslenkbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Probenahmerohr auf seiner Bahnposition, die bei der Parkposition beginnt
und bei derselben Parkposition wieder endet, ohne Drehrichtungsumkehr des
Motors kontinuierlich verfahrbar ist und daß erst bei wiederholtem Betrieb von
der Parkrichtung aus die Drehrichtung des Motors umzukehren ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-19, dadurch gekennzeichnet, daß
das Getriebe zur Verschwenkung des Probenahmerohres über bewegliche
Wände, beispielsweise Bälge, dichtungslos gegenüber dem Prozeßrohr ab
schließbar ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die
Öffnung des Probenahmerohres (Entnahmefläche) zur Vermeidung von Ver
stopfungen kleiner als der Innendurchmesser des Probenahmerohres ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß die
Öffnung des Probenahmerohres (Entnahmefläche) über auf dem Probenah
merohr aufsteckbare Wechselkappen an die Meßanforderungen anpaßbar ist.
23. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-22 in einem Ver
fahren zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenverteilun
gen in Rohrleitungen basierend auf Laserbeugung, Bildverarbeitung und/oder
Ultraschallextinktion, wobei die Probenahmevorrichtung, der Probentransport,
die Meßzone und die Probenrückführung innerhalb des Rohres parallel zur
Rohrachse angeordnet sind und durch die Probenahme ein Teilstrom entnom
men wird, der die Vorrichtung abgeschirmt zum verbleibenden Prozeßmassen
strom durchläuft und nach der Probenrückführung unmittelbar wieder mit dem
Prozeßmassenstrom vereinigt wird.
24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine
Dispergierung innerhalb des Rohres parallel zur Rohrachse angeordnet ist.
25. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei ei
nem Verfahren zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößen
verteilungen in Rohrleitungen basierend auf Laserbeugung und/oder Bildverar
beitung die Probenahmevorrichtung, der Probentransport, die Meßzone und die
Probenrückführung in der genannten Reihenfolge nacheinander innerhalb des
Rohres angeordnet sind.
26. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß in ei
nem Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenver
teilungen in Rohrleitungen basierend auf der Ultraschallextinktion die Probe
nahmevorrichtung, die Meßzone, der Probentransport und die Probenrückfüh
rung in der genannten Reihenfolge nacheinander innerhalb des Rohres parallel
zur Rohrachse angeordnet sind.
27. Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenvertei
lungen enthaltend eine Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen Stoffströ
men nach einem der Ansprüche 10-22, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl
die Probenahmevorrichtung, der Probentransport, die Dispergierung, die Meß
zone und die Proberückführung in dieser Reihenfolge innerhalb eines Rohres
angeordnet sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßverfah
ren auf Laserbeugung, Ultraschallextinktion oder Bildanalyse beruht.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Pro
bentransport durch eine Strahlpumpe erfolgt.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-29, dadurch gekennzeichnet, daß
die Dispergierung in Flüssigkeitssystemen mittels Ultraschallfinger erfolgt, der
gegenüber dem Prozeßrohr über eine Luftschicht isoliert ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-30, dadurch gekennzeichnet, daß
für Feststoffaerosole zunächst ein Strahlführungsrohr mit rundem Querschnitt
an das Probenahmerohr anschließt, wobei der Querschnitt so eng bemessen
ist, daß sich möglichst viele Partikel-Partikel oder Partikel-Wand-Stöße erge
ben, daß daran ein Übergangsrohr anschließt, in dem sich der Querschnitt kon
tinuierlich von rund auf rechteckig vergrößert und daß sich ein Strahlführungs
rohr mit rechteckigem Querschnitt anschließt, das kurz vor die Meßzone reicht.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-31, dadurch gekennzeichnet, daß
vorzugsweise bei der Laserbeugung die Dispergierstrecke durch Verschwen
ken vor die Austrittsöffnung der Strahlpumpe kurzzeitig verschließbar ist und so
eine umgekehrte Strömungsrichtung innerhalb des Probenahmerohres zur Be
seitigung von Verstopfungen erzeugbar ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-32, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückführung des Analysenteilstromes über ein Hüllrohr unmittelbar an
schließend an die Meßzonen in Richtung der Rohrachse erfolgt.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-33, dadurch gekennzeichnet, daß
am Auslaß der Vorrichtung ein Ventil, insbesondere ein Quetschventil, ange
ordnet ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-34, dadurch gekennzeichnet, daß
nach der Meßzone eine zweite Strahlpumpe nachgeschaltet ist, über die die
Geschwindigkeit der in der Meßzone zu messenden Partikel derart erhöht, daß
sich die Partikel bevorzugt in der Mitte der Meßzone aufhalten und somit zur
Unterdrückung der Kontaminierung der Meßfenster beitragen.
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