DE2351722A1 - DEVICE FOR GRAIN SIZE ANALYSIS OF SUSPENSIONS - Google Patents
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Description
500-21.547P(21.548H) 15. 10. 1973500-21.547P (21.548H) October 15, 1973
SOCIETE COMMERCIALE DES POTASSES ET DE L1AZOTE Mulhouse (Frankreich) SOCIETE COMMERCIALE DES POTASSES ET DE L 1 AZOTE Mulhouse (France)
Vorrichtung zur Korngrößenanalyse von SuspensionenDevice for particle size analysis of suspensions
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Korngrößenanalyse von Suspensionen, deren Sedimentation nach dem Stokes 'sehen Gesetz erfolgt, insbesondere Korngrößenanalyse von Solen.The invention relates to a device for grain size analysis of suspensions, the sedimentation of which looks like the Stokes' Law takes place, in particular grain size analysis of brines.
Die Korngrößenanalyse von Solen ist ein Teil der Kennzeichnung, die zur Kenntnis ihrer physikalischen Konstitution erforderlich ist. Diese Kennzeichnung wird in der Landwirtschaft und für alle großen Bauarbeiten (Baufundamentierungen, Straßen = = .) ausgenutzt. Die Zahl der zur Kenntnis der Natur eines Terrains .durchzuführendenThe grain size analysis of brines is part of the labeling, which is necessary for the knowledge of their physical constitution. This marking is used in agriculture and for all major Construction work (building foundations, roads = =.) Exploited. the Number of times to be performed in order to know the nature of a terrain
500-(234)-T-r (8) 4 Q 9 8 1 6 / 0 3 S 1500- (234) -T-r (8) 4 Q 9 8 1 6/0 3 S 1
Analysen ist sehr groß.Analysis is very great.
Vor Durchführung der Korngrößenanalyse trennt man durch Sieben die feine Erde von Steinen und groben Sanden und beginnt die Dispersion z. B. durch Kochen mit sauerstoffhaltigem Wasser, um die Aggregate zu zerstören, die elementaren Teilchen freizulegen und die organischen Stoffe zu zersetzen.Before carrying out the grain size analysis, the fine earth is separated from stones and coarse sands by sieving and the dispersion begins, e.g. B. boiling with oxygenated water to destroy the aggregates, expose the elemental particles and decompose the organic matter.
Man führt anschließend die eigentliche Korngrößenanalyse durch. Die Probe wird in eine Flasche eingefüllt und mit einem dispersions stabilisierendem Mittel (Kationen oder Anionen) und einer bestimmten Menge destillierten Wassers versetzt. Man rührt dann die Mischung so, daß sich eine möglichst homogen e Suspension ergibt. In der erhaltenen Suspension gehorcht das Absetzen der Teilchen dem Gesetz von Stokes, d. h. daß die Absetzgeschwindigkeit der Teilchen proportional dem Quadrat ihres Radius' ist. Mittels Durchführung von Entnahmen in einer bestimmten Tiefe und in verschiedenen Zeitabständen erfaßt man die Teilchen, die eine geringere Absetzgeschwindigkeit und folglich eine geringere Korngröße als einen gegebenen Wert aufweisen. Die abgetrennten Anteile sind allgemein die folgenden:The actual grain size analysis is then carried out. The sample is poured into a bottle and treated with a dispersion stabilizing agents (cations or anions) and a certain amount of distilled water. One stirs then mix in such a way that the suspension is as homogeneous as possible results. In the suspension obtained, the settling of the particles obeys Stokes' law, i. H. that the settling speed the particle is proportional to the square of its radius. By taking samples at a certain depth and at different time intervals, the particles that make up a have a lower settling rate and consequently a smaller grain size than a given value. The separated shares are generally the following:
Ton: Teilchen der Abmessung unter 0,002 mm Schlamm (Lehm): Teilchen einer Korngröße zwischen 0,002Clay: particles with a size below 0.002 mm. Sludge (clay): particles with a grain size between 0.002
und 0,020 mmand 0.020 mm
sehr feiner Sand: Teilchen einer Korngröße zwischen 0,020very fine sand: particles with a grain size between 0.020
und 0,050 mmand 0.050 mm
|Q / Λ O i'5| Q / Λ O i'5
0 / Is ϊϊ O0 / Is ϊϊ O
feiner Sand: Teilchen einer Korngröße zwischen 0,050 und 0,200 mmfine sand: particles with a grain size between 0.050 and 0.200 mm
grober Sand: Teilchen einer Korngröße zwischen 0,200 und 2,00 mm.coarse sand: particles with a grain size between 0.200 and 2.00 mm.
Bisher wurden die verschiedenen für die Korngrößenanalyse erforderlichen Arbeitsgänge völlig von Hand vorgenommen, was viel Arbeitskraft erforderte, eine mühsame Arbeit bedeutete und die Reproduzierbarkeit verminderte.So far the different ones were required for the grain size analysis Operations entirely done by hand, which required a lot of manpower, meant a tedious job and the Decreased reproducibility.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Korngrößenanalyse von Suspensionen, deren Sedimentation nach dem Stokes'sehen Gesetz erfolgt, insbesondere Korngrößenanalyse von Solen zu schaffen, die eine automatische Durchführung der Korngrößenanalyse ermöglicht. Diese Vorrichtung soll vor allem das Rühren der Suspension, die verschiedenen Entnahmevorgänge der feinen Anteile und das Waschen der Anteile erhöhten Durchmessers automatisch durchführen.The invention is based on the object of providing a device for Particle size analysis of suspensions, whose sedimentation after the Stokes' law takes place, in particular grain size analysis of To create brines that allow the grain size analysis to be carried out automatically. The main purpose of this device is stirring the suspension, the various removal processes of the fine Carry out proportions and washing of the proportions of increased diameter automatically.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sie in Kombination wenigstens ein festes Ansatzstück und eine bewegliche Pipette aufweist, welches Ansatzstück aus einem an seinem unteren Ende mit einer Verschlußeinrichtung ausgestatteten zylindrisch-konischen Gefäß, einem im unteren Teil des Gefäßes in dessen konischem Bereich geöffneten und an eine Druckluftquelle angeschlossenen Rohr, einem im oberen Teil des Gefäßes geöffneten und an eine Wasserleitung angeschlossenen Rohr und einem im unterenThis object is achieved according to the invention in that they has in combination at least one fixed extension piece and a movable pipette, which extension piece consists of one on his Cylindrical-conical bottom end equipped with a locking device Vessel, one opened in the lower part of the vessel in its conical area and connected to a compressed air source Pipe, one in the upper part of the vessel opened and connected to a water pipe and one in the lower part
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Teil des Gefäßes oberhalb dessen konischen Bereichs geöffneten und an eine Saug einrichtung angeschlossenen Rohr besteht und welche Pipette in ihrem oberen Teil oberhalb eines Teils größeren Durchmessers einen Schwimmer aufweist, der zwischen zwei Lagen eingeschnürten Durchmessers der Pipette verschieblich ist und eine zum Verschluß der Pipette in der oberen der beiden Lagen geeignete Form hat, welche Pipette weiter an ihrem oberen R'ohrteil an eine Vakuum einrichtung angeschlossen und an einer Einrichtung befestigt ist, die ihrer Vertikalbewegung in der Achse des Ansatzstücks und ihrer Horizontalbewegung in einer Ebene dient, in der das untere Ende der Pipette oberhalb des Ansatzstücks einstellbar ist.Part of the vessel above its conical area is opened and there is a pipe connected to a suction device and which pipette in its upper part above a part of larger diameter has a float which is displaceable between two layers of constricted diameter of the pipette and one has a suitable shape for closing the pipette in the upper of the two layers, which pipette continues to its upper tube part a vacuum device is connected and attached to a device, its vertical movement in the axis of the extension piece and its horizontal movement is used in a plane in which the lower end of the pipette above the extension piece is adjustable is.
Diese Vorrichtung weist vorzugsweise ein Programmiergerät zum automatischen Ablauf der Analysearbeitsgänge auf.This device preferably has a programming device to the automatic sequence of the analysis work steps.
Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the embodiment illustrated in the drawing; show in it:
Fig. 1 ein Ansatzstück der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und1 shows an attachment of the device according to the invention, and
Fig. 2 die zugehörige Pipette gemäß der Erfindung.2 shows the associated pipette according to the invention.
Das Ansatzstück (Fig. l) besteht aus einem zylindrisch-konischen Gefäß 1 aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Unten an der Spitze des konischen Bereichs ist ein Verschlußsystem ange-The extension piece (Fig. 1) consists of a cylindrical-conical Vessel 1 made of glass or a transparent plastic. A locking system is attached at the bottom of the conical area.
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ordnet, das aus einem Kautschukschlauch. 2 besteht, der sich durch Quetschen zwischen zwei (nicht dargestellten) Stangen schließen läßt, deren eine feststehend sein kann und deren andere beweglich ist. Diese letztere Stange läßt sich horizontal verschieben und wird durch eine hydraulische oder elektrische Einrichtung gesteuert. Der Verschluß könnte gleichfalls durch ein Ventilsystem, bei dem die Ventile elektronisch oder pneumatisch oder auch durch jedes andere automatische System gesichert werden, gesteuert· werden.arranges that from a rubber tube. 2 consists of Can close squeezing between two (not shown) rods, one of which can be fixed and the other movable is. This latter rod can be moved horizontally and will controlled by a hydraulic or electrical device. Of the Closure could also be through a valve system in which the valves are electronically or pneumatically or any other automatic system can be secured, controlled.
Das Rohr 3 zur Einführung von Druckluft besteht aus einem Glas- oder Kunststoffrohr, dessen eines Ende in der Achse des Ansatzstückes in dessen kegelförmig verengtem Bereich nach unten geöffnet ist. In der Fig. 1 durchsetzt das Druckluftrohr 3 mit seinem anderen Ende den oberen Teil des Ansatzstückes, läuft längs dessen Wand nach unten und endet in einem zur Achse hin gekrümmten Teil. Selbstverständlich sind hierfür auch andere Anordnungen mit der gleichen Wirkung, d. h. mit Einführung von Luft in den kegelförmigen Teil des Ansatzstückes möglich. Insbesondere könnte das Drucklufteinführungsrohr auch direkt in den unteren Teil des Ansatzstückes eingeführt sein; dieses Rohr ist im übrigen mittels biegsamer Schläuche an eine Druckluftquelle angeschlossen.The tube 3 for the introduction of compressed air consists of a glass or plastic tube, one end of which is in the axis of the extension piece in its conically narrowed area is open downwards. In Fig. 1, the compressed air pipe 3 penetrates with his the other end the upper part of the extension piece, runs along its wall downwards and ends in a part curved towards the axis. Of course, other arrangements with the same effect are also possible for this purpose, i. H. with introduction of air into the cone-shaped Part of the extension is possible. In particular, the compressed air inlet pipe could also be inserted directly into the lower part of the extension piece; this tube is more flexible by means of Hoses connected to a source of compressed air.
Das Wasserzuführungsrohr 4 aus Glas oder Kunststoff hat seine öffnung im oberen Teil des Ansatzstücks; dieses Rohr ist durch biegsame Schläuche an ein Speisenetz für permutiertes oder demineralisiertes Vasser angeschlossen.The water supply pipe 4 made of glass or plastic has its opening in the upper part of the extension piece; this tube is flexible through Hoses to a feed network for permuted or demineralized Vasser connected.
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Das Evakuierrohr 5 besteht ebenfalls aus Glas oder einem transparenten Kunststoff. Es mündet im unteren Teil des Ansatzstücks über dem konischen Bereich, an einem Punkt, der nach der dargestellten Ausführungsart außerhalb der Achse des Ansatzstücks liegt. Zum Beispiel mündet bei einem Ansatzstück von etwa 45 cm Gesamthöhe und 6 cm Durchmesser das Evakuierrohr etwa 1 cm über der Anschlußstelle zwischen dem zylindrischen Bereich und • dem konischen Bereich des Ansatzstücks. Das Evakuierrohr ist oben durch biegsame Schläuche an eine Saugeinrichtung angeschlossen, die eine Förderung der abgesaugten Flüssigkeiten in den Abfluß- oder einen Sammler ermöglicht.The evacuation tube 5 is also made of glass or a transparent plastic. It opens into the lower part of the extension piece above the conical area, at a point which, according to the embodiment shown, is off the axis of the extension piece lies. For example, with an extension piece with a total height of about 45 cm and a diameter of 6 cm, the evacuation tube ends about 1 cm above the connection point between the cylindrical area and • the conical area of the extension piece. The evacuation tube is connected at the top by flexible hoses to a suction device, which enables the suctioned liquids to be conveyed into the drain or a collector.
Die Pipette (Fig. 2) weist einen unteren dünnen rohrförmigen Teil 6, dann einen erweiterten Teil 7 und einen Teil geringeren Durchmessers 8 auf, der an seinem oberen Ende über einen eingeschliffenen Hals 10 mit einem Rohr 9 geringeren Durchmessers als dem des Teils 8 verbunden ist.The pipette (Fig. 2) has a lower thin tubular part 6, then an enlarged part 7 and a part of smaller diameter 8, which at its upper end has a ground neck 10 with a tube 9 of smaller diameter than the of part 8 is connected.
Im rohrförmigen Teil 8 befindet sich ein Schwimmer 11, der sich zwischen dem eingeschliffenen Hals 10 und einem Kranz von Vorsprüngen 12 verschieben kann, die den Durchmesser dieses rohrförmigen-,Teils 8 verengen. Die Form des oberen Teils des Schwimmers 11 ist so beschaffen, daß sie sich in der oberen Lage des Schwimmers an den eingeschliffenen Hals 10 anlegt und die Pipette verschließt. Das Äohr 9 ist an eine Vakuumeinrichtung, z.B. eine Vakuumpumpe angeschlossen. Das Rohr 9 kann eine Kapillare enthalten, die zu dessen Diaphragmierung dient und deren Länge so ge-In the tubular part 8 there is a float 11 which can move between the ground-in neck 10 and a ring of projections 12 which narrow the diameter of this tubular part 8. The shape of the upper part of the float 11 is such that it rests against the ground neck 10 in the upper position of the float and closes the pipette. The Ä ear 9 is connected to a vacuum device, for example a vacuum pump. The tube 9 can contain a capillary which serves to diaphragm it and whose length is so
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wählt ist, daß m an für einen gegebenen Durchsatz der Vakuumpumpe eine gegebene Absaugung erhält. Die Pipette (Fig. 2) ist an einer (nicht dargestellten) Stange befestigt, die sich von einem automatischen Mechanismus derart verschieben läßt, daß die Pipette vertikal in der Achse des Ansatzstücks (Fig. l) und horizontal in einer solchen Ebene bewegen läßt, daß das untere Ende der Pipette, außerhalb und oberhalb des Ansatzstückes einstellbar ist.is chosen that m an for a given throughput of the vacuum pump a given suction receives. The pipette (Fig. 2) is attached to a rod (not shown) which extends from an automatic Mechanism can move so that the pipette vertically in the axis of the extension piece (Fig. 1) and horizontally in such a That level lets the lower end of the pipette move outside and is adjustable above the extension piece.
Die Vorrichtung weist außerdem ein Programmiergerät auf, das ein Programmiergerät mit Lochband oder Magnetband sein kann.The device also has a programming device, which can be a programming device with a perforated tape or a magnetic tape.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein einziges Ansatzstück und eine einzige Pipette aufweisen, umfaßt jedoch vorzugsweise eine große Zahl von Ansatzstücken und Pipetten (z. B. 20 bis 50), die an dieselben Wasserleitungen, Druckluftleitungen, Vakuumleitungen und an dieselbe Vakuumpumpe angeschlossen sind und deren Betrieb durch ein und dasselbe Programm gesteuert wird.The device according to the invention can have a single extension piece and a single pipette, but preferably comprises a large number of adapters and pipettes (e.g. 20 to 50) that attach to the same water pipes, compressed air pipes, vacuum pipes and are connected to the same vacuum pump and whose operation is controlled by one and the same program.
Die Funktion der dargestellten Vorrichtung ist die folgende:The function of the device shown is as follows:
Man führt von Hand die zu analysierende Probe in Mischung mit einer geringen Menge destillierten Wassers und eines Dispersionsmittels in das Ansatzstück (Fig. l) ein. Der Kautschukschlauch 2' wird zwischen der festen Stange und der beweglichen Stange eingequetscht, um das Ansatzstück abzuschließen. Man setzt sodann das Analysenprogramm in Gang. Das Programm löst zunächst die Einführung von Druckluft durch das Rohr 3 in der Weise aus, daß dieThe sample to be analyzed is introduced manually into the attachment (FIG. 1) as a mixture with a small amount of distilled water and a dispersant. The rubber hose 2 ' is squeezed between the fixed rod and the movable rod to complete the extension piece. You then set that Analysis program in progress. The program first solves the introduction of compressed air through the pipe 3 in such a way that the
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Probe durch pneumatisches Rühren in Suspension gebracht wird. Man erhält eine gute Dispersion, indem man einen starken Luftdurchsatz bei geringem Druck einführt. Zum Beispiel wurde ein Sample is brought into suspension by pneumatic stirring. A good dispersion is obtained by introducing a high flow of air at low pressure. For example, a
2
Druck von 300 g/cm als ausreichend für ein Ansatzstück von etwa 45 cm Höhe und 6 cm Durchmesser gefunden. Das Programm löst
anschließend den Eintritt von Wasser durch das Rohr 4 bis zu einem
gegebenen Volumen und dann ein kurzes pneumatisches Rühren zum Homogenisieren der Mischung aus. Das Rühren wird unterbrochen,
und dann beginnt die Sedimentation der verschiedenen Korngrößenanteile der Suspension.2
Pressure of 300 g / cm was found to be sufficient for an attachment approximately 45 cm high and 6 cm in diameter. The program then triggers the entry of water through the pipe 4 up to a given volume and then a short pneumatic stirring to homogenize the mixture. The stirring is interrupted and then the sedimentation of the different grain size fractions of the suspension begins.
Nach der zum Erhalten des gewünschten Korngrößenanteils (Ton oder Schlamm) erforderlichen Zeit (t) setzt das Programm die Vertikalbewegung der Pipette (Fig. 2) derart in Gang, daß sie bis in eine bestimmte Tiefe (h) des Ansatzstücks (Fig. l) eintaucht, und löst dann das Vakuum absaugen am oberen Teil der Pipette aus. Wenn die angesaugte Suspension die untere Lage des Schwimmers 11 erreicht, steigt dieser mit der Flüssigkeit, bis er in Kontakt mit dem eingeschliffenen Hals 10 kommt und die Pipette sperrt. Die Anordnung des Schwimmers 11 ermöglicht also die automatische Einstellung des. entnommenen Süspensionsvolumens. Das Programm löst anschließend die Vertikalbewegung der die Pipette tragenden Stange nach oben aus, bis die Pipette völlig aus dem Ansatzstück heraus ist, und steuert sodann die Horizontalbewegung der Pipette. Danach wird die Unterbrechung des Vakuums der Pipette ausgelöst, und der entnommene Anteil der Suspension entleert sich in eine Kapsel, Je nachdem gewünschten Korngrößen-According to to obtain the desired grain size fraction (Clay or mud) required time (t), the program sets the vertical movement of the pipette (Fig. 2) in motion so that it immersed to a certain depth (h) of the extension piece (Fig. l), and then triggers the vacuum suction on the upper part of the pipette. When the sucked-in suspension hits the lower layer of the Reached float 11, it rises with the liquid until it comes into contact with the ground neck 10 and the pipette locks. The arrangement of the float 11 thus enables the automatic adjustment of the withdrawn liquid volume. The program then triggers the vertical movement of the pipette carrying rod upwards until the pipette is completely out of the Extension piece is out, and then controls the horizontal movement the pipette. After that, breaking the vacuum of the pipette triggered, and the removed portion of the suspension empties into a capsule, depending on the desired grain size
40 98 1 B/-0*9:6.140 98 1 B / -0 * 9: 6.1
anteil und folglich je nach dem Programm kann dieser Vorgang ein oder mehrere Male durchgeführt werden.depending on the program, this process can be carried out one or more times.
Nach den Arbeitsgängen der Entnahme der feinen Anteile löst das Programm die Waschphase der Anteile größeren Durchmessers (Sande) aus, die sich im konischen Bereich des Ansatzstücks (Fig. 1) abgesetzt haben. Nun wird das Absaugen am Rohr 5 ausgelöst, so daß das Ansatzstück entleert wird. Die Tatsache, daß die öffnung des Evakuierrohres 5 oberhalb des kegelförmigen Bereichs angeordnet ist, ermöglicht es, stets eine gewisse Wassermenge oberhalb der Ablagerung der- Sande zu lassen. Anschließend wird der Wasserzustrom durch das Rohr 4 so lange geöffnet, daß das Ansatzstück bis zur Hälfte gefüllt wird. Dann wird das pneumatische Rühren mittels Druckluft durch das Rohr 3 ausgelöst und wieder unterbrochen. Die Sandanteile setzen sich während einer bestimmten Zeit erneut ab, wonach das Entleeren nochmals ausgelöst wird. Diese verschiedenen Waschvorgänge werden mehrere Male wiederholt, bis man ein klares Wasser oberhalb des abgesetzten Sandes erhält.After the operations of removing the fine fractions, the program triggers the washing phase for fractions of larger diameter (Sands), which are in the conical area of the extension piece (Fig. 1) have discontinued. Now the suction is triggered on the pipe 5, so that the extension piece is emptied. The fact that the mouth of the evacuation tube 5 arranged above the conical area is, makes it possible to always leave a certain amount of water above the deposit of the sands. Then the Opened water flow through the pipe 4 so long that the extension piece is half full. Then the pneumatic stirring is triggered by means of compressed air through the pipe 3 and interrupted again. The sand portions settle again for a certain time, after which the emptying is triggered again. These various washing processes are repeated several times until clear water is obtained above the settled sand.
Wenn die Waschvorgänge beendet sind, bewirkt das Programm die Verschiebung der beweglichen Stange, die den Kautschukschlauch 2 zusammenquetschte, um diesen zu öffnen. Die Sandablagerung wird dann durch den Strom der im unteren Teil des Ansatzstückes verbliebenen Wassermenge mitgerissen. Man sammelt die Sande in einer Kapsel.When the washing processes are finished, the program moves the movable rod that holds the rubber tube 2 squeezed to open it. The sand deposit is then removed by the flow of the remaining in the lower part of the extension piece Amount of water carried away. You collect the sands in a capsule.
Dann steuert das Programm wieder die Bewegung der beweg-Then the program controls the movement of the moving
lichen Stange, die erneut den Kautschukschlauch 2 abklemmt. Damit ist das System Ansatzstück-Pipette für einen neuen Arbeitszyklus bereit. Man kann indessen dem Programm auch noch einen Waschvorgang des Ansatzstückes durch Einführen von Wasser durch das ^ohr 4 und anschließendes Entleeren durch das Rohr 5 hinzufügen. .union rod that clamps the rubber tube 2 again. This makes the system an extension pipette for a new work cycle ready. You can also wash the extension piece by introducing water through the program add the ^ ear 4 and then drain through the pipe 5. .
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