DE2231873A1

DE2231873A1 - DEVICE FOR MEASURING AND COUNTING PARTICLES IN A FLOWING LIGHT TRANSLUCENT MEDIUM USED BY LIGHT

Info

Publication number: DE2231873A1
Application number: DE19722231873
Authority: DE
Inventors: Volkhard Dipl Phys Giegerich
Original assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Current assignee: Vereinigung zur Foerderung des Instituts fuer Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an Der Rhein
Priority date: 1972-06-29
Filing date: 1972-06-29
Publication date: 1974-01-17

Description

Sinrichtung zum Messen und Zählen von Partikeln in einem strömenden lichtdurchlässigen Medium mittels Licht Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen und Zählen von Partikeln in einem strömenden lichtdurchlässigen Medium mittels Licht. Device for measuring and counting particles in a flowing translucent medium by means of light The invention relates to a device for measuring and counting particles in a flowing transparent medium by means of light.

Bei einer bekannten derartigen Einrichtung (OS 1 931 631), die zur Größenbestimmung und zum Zählen von aus Zerkleinerungsprozessen stammenden Staubkörnern dient, werden die z.In a known such device (OS 1 931 631), which for Determining the size and counting grains of dust from grinding processes serves, the z.

B. in einer flüssigen Suspension enthaltenen Körner in einem durchsichtigen Röhrchen durch den einen Brennpunkt eines Ellipsoids geführt, in dem sie von allen Seiten durch Licht bestrahlt werden. Die Gesamtmenge des von einem einzelnen Korn reflektierten Lichtes wird in dem zweiten Brennpunkt des Ellipsoids gemessen und von dort in Form von Impulsen an Impulshöhen-Analysatoren weitergegeben. Durch die Bedingung, daß die zu untersuchenden Partikel durch den Brennpunkt des Ellipsoids geführt werden müssen, und durch den komplizierten Aufbau des Ellipsoids ist diese bekannte Einrichtung nur begrenzt für ganz bestimmte Messungen im Laboratorium einsetzbar.B. contained in a liquid suspension grains in a transparent Tubes passed through the one focal point of an ellipsoid in which they are all Pages are illuminated by light. The total of the from a single grain reflected light is measured in the second focal point of the ellipsoid and from there in the form of pulses to pulse height analyzers. Through the Condition that the particles to be examined pass through the focal point of the ellipsoid must be guided, and due to the complicated structure of the ellipsoid this is known device can only be used to a limited extent for very specific measurements in the laboratory.

Der Anmeldung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau sehr einfache Einrichtung zu schaffen, die das Messen und Zählen von Partikeln in strömenden lichtdurchlässigen Medien ermöglicht, ohne darauf beschränkt zu sein, daß die Medien nur in auf kleinste Querschnitte begrenzten Leitungen geführt werden.The registration is therefore based on the task of having a very complex structure easy to create facility capable of measuring and counting particles in flowing translucent media enables, but is not limited to, the media can only be routed in lines that are limited to the smallest cross-sections.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein in den Strom des zu untersuchenden Mediums einsetzbarer, in seiner Größe nicht beschränkter Meßflansch vorgesehen ist, der sowohl einen dem Querschnitt des Stromes des zu untersuchenden Mediums entsprechenden Fließkanal für das zu untersuchende Medium als auch einen senkrecht zu diesem Fließkanal verlaufenden Weg für Lichtstrahlen aufweist.According to the invention, this object is achieved in that an in the flow of the medium to be examined usable, not limited in its size Measuring flange is provided, which has both a cross-section of the flow of the to be examined Medium corresponding flow channel for the medium to be examined as well as a has perpendicular to this flow channel path for light rays.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zum Messen und Zählen von verunreinigenden Partikeln in durch einen Extruder plastifizierten und damit in einen transparenten Zustand überführten Kunststoffmassen (plastomeren Formmassen) der Meßflansch zwischen dem Ausgang des Extruders und das jeweilige Formwerkzeug einsetzbar sein; der Meßflansch kann aber auch an die Bypass-6ffnung eines Formwerkzeugs angesetzt werden.According to a further embodiment of the invention, for measuring and counting of contaminating particles in plasticized by an extruder and thus Plastic compounds converted into a transparent state (plastomeric molding compounds) the measuring flange between the exit of the extruder and the respective molding tool be deployable; however, the measuring flange can also be attached to the bypass opening of a molding tool be set.

Vorteilhafterweise kann bei einem Fließkanal mit rechteckigem Querschnitt der Weg für Lichtstrahlen als Bohrung durch die die Schmalseiten des Fließkanals begrenzenden Teile des Meßflansches ausgebildet sein, wobei in diese Bohrung auf jeder Seite des Meßflansches aus dichtgepackten geordneten Glasfasern bestehende Lichtleiter einsetzbar sind.Advantageously, in the case of a flow channel with a rectangular cross section the path for light rays as a hole through the narrow sides of the flow channel delimiting parts of the measuring flange be formed, in this bore on each side of the measuring flange of closely packed, ordered glass fibers Light guides can be used.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele näher erörtert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 2 einen Meßflansch in perspektivischer Ansicht, Fig. 3 den Einsatz des Meßflansches zwischen Extruderausgang und Formwerkzeug oder als Bypass.Further embodiments and advantages of the invention are based on Embodiments discussed in more detail. 1 shows a device according to the invention in a schematic representation, FIG. 2 a measuring flange in a perspective view, 3 shows the use of the measuring flange between the extruder outlet and the molding tool or as a bypass.

Die erfindungsgemäße Einrichtung nach Fig. 1 besteht aus einem im Schnitt dargestellten Meßflansch 1, der in seinem Innern in Längsrichtung einen Fließkanal 2 von beispielsweise rechteckigem Querschnitt für das zu untersuchende Medium aufweist. Bei einem Fließkanal von z.B. 5 x 5 mm kann der Meßflansch etwa 50 mm Durchmesser und etwa 50 mm Länge haben. Durch die die Schmalseiten des Fließkanals begrenzenden Teile des Meßflansches ist, wie aus Fig. 2 anschaulich ersichtlich ist, senkrecht zum Fließkanal 2 ein Loch 3 gebohrt, dessen Durchmesser mindestens so groß ist wie die Höhe des Fließkanals, um sicher zu stellen, daß alle Partikel vom Kontrollstrahl erfaßt werden. In die Bohrung 3 sind auf jeder Seite des Meßflansches aus dichtgepackten Glasfasern 4, 4' bestehende flexible Lichtleiter 5 und 6 Nf eingesetzt, und zwarje mittels einer stabilen Metallhülse 7 bzw. 8, in die die Glasfasern mit hochtemperaturfestem Gießharz eingebettet sind. Dabei sind die Metallhülsen 7, 8 derart in die Bohrung 3 einsetzbar, daß die polierten eenen Abschlußflächen 9, 10 der Glasfaserbündel 4, 4' und der f Netallhülsen 7, 8 mit der Wandung des Fließkanals 2 bündig abschließen. Es ist ferner eine Lichtquelle 11 vorgesehen, mit der einerseits der eine im Meßflansch 1 befestigte Lichtleiter 6, andererseits ein weiterer ebenfalls aus Glåsfasern gebildeter Lichtleiter 12 verbunden-ist. Das Ende dieses dritten Lichtleiters 12 führt, gegebenenfalls über eine einstellbare Blende 13, zu einer Fotozelle 14, die einer zweiten Fotozelle 15 gegengeschaltet ist. Mit dieser Fotozelle 15 ist der zweite am Meßflansch 1 befestigte Lichtleiter 5 verbunden. Durch diese Differenzschaltung der Fotozellen 14, 15 werden etwaige Schwankungen der Lichtquelle 11 ausgeglichen. Durch die einstellbare Blende 13 kann - zum Ausgleich des natürlichen Verlustes im Meßweg - der Nullpunkt vollständig unterdrückt werden.The device according to the invention according to FIG. 1 consists of an im Section shown measuring flange 1, the inside in the longitudinal direction one Flow channel 2 of for example rectangular cross-section for the has medium to be examined. With a flow channel of e.g. 5 x 5 mm, the Measuring flange about 50 mm in diameter and about 50 mm in length. Through the narrow sides of the flow channel delimiting parts of the measuring flange, as shown in FIG. 2 clearly can be seen, a hole 3 drilled perpendicular to the flow channel 2, the diameter of which is at least as large as the height of the flow channel to ensure that all Particles are detected by the control beam. In the hole 3 are on each side of the measuring flange of tightly packed glass fibers 4, 4 'consisting of flexible light guides 5 and 6 Nf are used, each by means of a stable metal sleeve 7 and 8, respectively, in which the glass fibers are embedded with high-temperature-resistant cast resin. Are there the metal sleeves 7, 8 can be inserted into the bore 3 in such a way that the polished eenen End surfaces 9, 10 of the glass fiber bundle 4, 4 'and the f Netallhülsen 7, 8 with the wall of the flow channel 2 is flush. It is also a light source 11 provided, with the one hand, the one in the measuring flange 1 fixed light guide 6, on the other hand another light guide 12 also made of glass fibers connected is. The end of this third light guide 12 leads, if necessary over an adjustable aperture 13, to a photocell 14, that of a second photocell 15 is connected in the opposite direction. With this photocell 15, the second is attached to the measuring flange 1 Light guide 5 connected. This differential circuit of the photocells 14, 15 are any fluctuations in the light source 11 are compensated. Thanks to the adjustable aperture 13 can - to compensate for the natural loss in the measuring path - the zero point completely be suppressed.

Die Meßgrößen der Fotozellen 14, 15 sind elektrische Spannungen als Funktion der Lichtabsorption des durch den Meßflansch 1 fließenden Mediums, z.B. der plastomeren Formmassen. Die in diesem Medium auftretenden, als Verunreinigungen anzusehenden Partikel sind entweder intransparent, trübe oder transparent, dann aber in den Grenzflächen lichtbrechend. In allen Fällen erzeugen diese Partikel am Analogausgang Störimpulse.The measured variables of the photocells 14, 15 are electrical voltages as Function of the light absorption of the medium flowing through the measuring flange 1, e.g. the plastomer molding compounds. Those occurring in this medium, as impurities Particles to be viewed are either non-transparent, cloudy or transparent, but then refractive in the interfaces. In all cases these generate particles interference pulses at the analog output.

Da bei den weitaus häufigsten absorbierenden Verunreinigungen das Störsignal eine Funktion der Partikelgröße ist, können die im Medium auftretenden Fehler durch eine Impulshöhenanalyse in verschiedenen Größenklassen gezählt werden. Dabei ist die Auflösung, d.h. die Größe des kleinsten noch registrierbaren Partikels, und die Signalhöhe abhängig von dem apparativen Aufwand. Als Einrichtungen zum Zählen der Partikel und zum Sortieren nach Größen können handelsübliche Schaltungselemente, zB. lichtempfindliche Schmitt-Trigger mit einstellbarer Triggerempfindlichkeit, verwendet werden, die elektromagnetische Zählwerke steuern. Eine Serie solcher Dinrichtungen mit verschieden eingestellten Empfindlichkeiten erlaubt die automatische Registrierung der Verunreinigungen nach Zahl und Größe.Since by far the most common absorbent contaminants Disturbance signal is a function of the particle size, which can occur in the medium Errors can be counted in different size classes by a pulse height analysis. The resolution, i.e. the size of the smallest particle that can still be registered, is and the signal level depending on the equipment required. As facilities for counting of the particles and for sorting by size, commercially available circuit elements, e.g. light-sensitive Schmitt trigger with adjustable trigger sensitivity, used to control electromagnetic counters. A series of such directions with differently set sensitivities allows the automatic registration of impurities by number and size.

Die Fig. 3 zeigt - ebenfalls schematisch und im Schnitt -a) wie der Meßflansch 1 zwischen den Ausgang eines Extruders 16 und das sonst unmittelbar auf diesen aufgesetzte jeweilige Formwerkzeug 17 einsetzbar ist, (Hauptstrom-Messung) oder b) wie der Meßflansch 19 an die Bypass-Öffnung 20 eines wie üblich an den Extruder 16 angeschlossenen Formwerkzeugs 18 angesetzt werden kann (Teilstrom-Messung).Fig. 3 shows - also schematically and in section - a) like the Measuring flange 1 between the output of an extruder 16 and the otherwise directly on this attached respective mold 17 can be used (main flow measurement) or b) like the measuring flange 19 to the bypass opening 20 as usual to the extruder 16 connected mold 18 can be set (partial flow measurement).

Diese Teilstrom-Messung, die nur einen Teil des Hauptstromes erfaßt, läßt mit guter Genauigkeit auf das Ausmaß der Verunreinigungen im Hauptstrom schließen, wenn das Verhältnis von Hauptstrom- und Nebenstrom-Durchsatz bekannt ist und wenn die Verunreinigungen in der Formmasse ausreichend statistischgleich verteilt sind. Diese Art der Messung kommt mit Vorteil bei kontinuierlichen Prüfungen in Betracht.This partial flow measurement, which only records part of the main flow, allows conclusions to be drawn with good accuracy about the extent of the contamination in the main flow, if the ratio of mainstream and secondary flow throughput is known and if the impurities in the molding compound are sufficiently statistically evenly distributed. This type of measurement is advantageous for continuous tests.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung liegen vor allem in der Einfachheit und Robustheit; sie erfüllt ihre Funktionen beispielsweise bei Temperaturen bis zu 300°C, bei Drücken bis zu 300 au und bei Zähigkeiten des Mediums bis zu 108 Poise. Dabei sind die Dichtungsprobleme durch die Ausführung der Hülsenkontur gelöst; und die Druckfestigkeit der Glasfasereinbettung wird dadurch erzielt, daß Faserbündel und Hülsenbohrung zum Fließkanal hin konisch aufgeweitet sind. Etwaige Wärmespannungen im Glas sind aufgrund der Faserabmessungen und der Einbettung in die Hülsen unbedeutend. Die Einrichtung ist daher gegen Temperaturschocks unempfindlich; sie ist auch infolge der Verwendung der aus Glasfasern bestehenden Lichtleiter unempfindlich gegen Fremdlicht.The advantages of the device according to the invention are mainly in of simplicity and robustness; it fulfills its functions, for example, at temperatures up to 300 ° C, at pressures up to 300 au and with viscosity of the medium up to 108 Poise. The sealing problems are solved by the design of the sleeve contour; and the compressive strength of the glass fiber embedding is achieved by the fiber bundle and sleeve bore are widened conically towards the flow channel. Any thermal stress in the glass are insignificant due to the fiber dimensions and the embedding in the sleeves. The device is therefore insensitive to temperature shocks; it is also a consequence the use of the fiber optic light guide is insensitive to extraneous light.

Claims

1. Device for measuring and counting particles in a flowing translucent medium by means of light rays, characterized in that a insertable into the flow of the medium to be examined, not restricted in its size Measuring flange (1) is provided, which has both a cross-section of the flow of the to be examined medium corresponding flow channel (2) for the medium to be examined Medium as well as a path (3) for light rays running perpendicular to this flow channel having.

2. Device according to claim 1, by a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that for measuring and counting contaminating particles in through an extruder plasticized and thus transparent plastic melts (plastomer Molding compounds) the measuring flange (1) between the outlet of the extruder (16) and the respective Forming tool (17) can be used.

3. Device according to claim 1, characterized in that the measuring flange (19) can be attached to the bypass opening of a molding tool (18).

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that that in a flow channel (2) with a rectangular cross-section, the path for light rays as a bore (3) through the parts of the delimiting the narrow sides of the flow channel Measuring flange (1) is formed.

5. Device according to claim 4, d a d u r c h e k e n n z e i c h n e t that into the bore (3) on each side of the measuring flange (1) tightly packed, ordered glass fibers (4, 4 ') existing light guides (5, 6) can be used are.

6. Device according to claim 5, characterized in that each light guide (5, 6) for insertion into the bore (3) of the measuring flange (1) high-temperature-resistant cast resin is embedded in a stable metal sleeve (7, 8).

7. Device according to claim 6, d a d u r c h e k e n n z e i c h n et that the metal sleeves (7, 8) in such a way in the bore (3) of the measuring flange can be used that the polished flat end surfaces of the glass fiber bundle (4, 4 ') are flush with the wall of the flow channel (3).

8. Device according to claim 5, characterized in that one light guide (6) with a light source (11), the other light guide (5) is connected to a photocell (15) and that this photocell (15) is one of the Light source (11) directly, if necessary only with the interposition of a diaphragm (13), controllable second photocell (14) for zero point suppression switched in the opposite direction is.

9. Device according to claim 8, characterized in that for counting and sorting the size of contaminating particles in the plastic melt commercially available circuit elements known as "photosensitive Schmitt triggers" provided with different adjustable trigger sensitivity slld.

L e r s e i t e