DE2653864C3 - Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes eines Prozesses sowie Meßeinrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes eines Prozesses sowie Meßeinrichtung für die Durchführung eines solchen VerfahrensInfo
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Description
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Stab in zwei Teile (7,
9) unterteilt ist, die durch einen Zylinder (8) miteinander verbunden sind.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper (6) und
der untere Teil (7) des dünnen Stabes aus Stahl bestehen, und daß der Zylinder (8) und der obere Teil
(9) des Stabes aus Messing bestehen.
5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Stab (7,9)
an einem massiven Stab (11) aus Stahl angebracht ist.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Stab (11) an einem
Deckel (2) eines einen Rührer (3) aufnehmenden Gehäuses (1) befestigt ist.
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Meßumformers
(5; 6, 7, 8, 9, 10, U) von einer Hülse (12) umgeben ist, die an dem Deckel (2) angebracht ist.
8. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsaufnehmer
einen Dehnungsmeßstreifen (10) aufweist, der am oberen Teil (9) des dünnen Stabes (7,9)
angebracht ist.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet durch eine auf das Erreichen des
dem Endpunkt entsprechenden Wertes für die Amplitude und/oder Frequenz der Auslenkungen
ansprechende Warneinrichtung (13).
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes der Trocknung von umgerührten, mit
einer verdampfbaren Lösung beschichteten Körper oder der Granulation von umgerührten Teilchen zu
Aggregaten bestimmter Größe sowie eine Meßeinrichtung für die Amplitude und/oder Frequenz der
Auslenkungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Aus der DE-OS 15 98 682 ist eine Meßanordnung zur Präzisionsmessung der Dichte von Flüssigkeiten und
Gasen durch rotierende Sonden bekannt, die insbesondere zur Messung der Dichte des Meerwassers in situ
verwendet wird. Dabei strömt das Medium, dessen Dichte bestimmt werden soll, durch ein um die
Rohrachse rotierendes Rohrsystem; in dem mitrotierenden Medium befindet sich eine Anordnung von
miteinander verbundenen Körpern, deren spezifische Gewichte untereinander und gegenüber dem des
Mediums differieren, so daß für die Körperanordnung ein von der Dichte des Mediums abhängendes, in der
ίο Rotationsachse des Mediums Hegendes Drehzentrum
entsteht; aus der Lage des Drehzentrums in bezug auf die Körperanordnung kann durch lageabhängige,
elektrische Selbstinduktionen, Kapazitäten, Widerstände oder ähnliche Elemente die Diente gemessen werden.
Aus der DE-OS 2144 770 ist ein Verfahren zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften der
Werkstoffe eines schwingenden Systems bekannt, das durch die Umgebungsbedingungen nur wenig beeinflußt
wird. In diesem Verfahren können beispielsweise die Dichte, das spezifische Gewicht, die Grenzfläche des
Materials oder die Materialhöhe, die Querschnittsfläche einer rotierenden Schaukel oder die Viskosität einer
Substanz gemessen werden. Dazu ist ein Fühler für den betreffenden Werkstoff mit einem flexiblen Element so
in einem Gehäuse angebracht, daß der Kontakt des Werkstoffes mit der Querschnittsfläche des Fühlers in
zwei verschiedenen Richtungen unterschiedlich groß ist; das flexible Element und der Fühler v/erden in einer
ersten Richtung in Schwingungen mit einer ersten Frequenz versetzt, wobei ein Kennwert dieser ersten
Schwingung des flexiblen Elementes erfaßt wird; außerdem werden das flexible Element und der Fühler
in einer zweiten Richtung in Schwingungen mit einer zweiten Frequenz versetzt, deren Kennwert ebenfalls
ermittelt wird; durch Vergleich der gemessenen Kennwerte wird ein Ausgangssignal gewonnen, das
charakteristisch für eine bestimmte physikalische Eigenschaft des untersuchten Werkstoffs ist.
Aus der DE-AS 14 98 698 ist ein Verfahren zur objektiven und kontinuierlichen Darstellung der Phasenumwandlung
flüssig/fest bekannt, das auf einem zu reinen Drehschwingungen befähigten Hohlkörper beruht,
der die zu untersuchende Flüssigkeit enthält; die Bewegung des Hohlkörpers kann mittels eines Lichtzeigers
fotografisch registriert werden.
Schließlich ist aus der DE-PS 6 23 103 noch ein Schütthöhenanzeiger für Bunker, insbesondere mit
kleinstückigem oder staubförmigem Schüttgut, bekannt, bei dem die Anzeige durch das Zurruhekommen eines
W Tastkörpers infolge der Berührung mit dem Schüttgut
zustande kommt. Dabei führt der federnd eingespannte Tastkörper durch einen wechselstromerregten Elektromagneten
hervorgerufene Schwingungen quer zu seiner Längsachse aus, wobei die Eigenschwingungen des
Taslkörpersystems im vom Schüttgut unbeeinflußten Zustand auf die Wechselstromfrequenz abgestimmt
sind.
Es gibt viele Prozesse, bei denen der Endpunkt mit großer Genauigkeit ermittelt werden muß. Dazu gehört
die Trocknung von umgerührten, mit einer verdampfbaren Lösung beschichteten Körpern, beispielsweise
Tabletten, oder die Granulation von umgerührten Teilchen zu Aggregaten bestimmter Größe, wie sie
ebenfalls bei der Tablettenherstellung durchgeführt wird.
Der Endpunkt der Granulation kann im Prinzip beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß der von
der Mischeinrichtung aufgenommene, elektrische Strom
überwacht wird; dieser Strom steigt an, wenn mit zunehmender Granulation die Motorbelastung größer
wird. Die Mischeinrichtung kann also abgestellt werden, wenn die Strombelastung einen vorgegebenen Wert
erreicht hat Dieses Verfahren ist jedoch nicht sehr ο genau, da der im allgemeinen vom Netz bezogene
Speisestrom von Hause aus starken Schwankungen unterworfen ist; außerdem wird die Stromaufnahme
noch durch weitere, veränderliche Größen beeinflußt, beispielsweise durch die Energieverluste im Getriebe,
dem Lager iäw, durch Reibungsverluste und ähnliche
Einflüsse. In der Praxis kann also auf diese Weise der Endpunkt der Granulation nicht sehr exakt bestimmt
werden.
Ein Beispiel für einen Trocknungsvorgang stellt ein i'>
Verfahren zur Herstellung von Tabletten dar, bei dem Tablettenkerne mit Zucker überzogen werden, indem
sie mit einer Zuckerlösung übergössen werden, während sich die Tablettenkerne durch eine rotierende Pfanne
bewegen. Wenn die Zuckerlösung auf die Oberflächen aller Tablettenkerne verteilt worden ist, wird heiße Luft
über die Tabletten geblasen, um sie zu trocknen. Um den optimalen Wirkungsgrad zu erhalten, sollte die Trocknung
sofort abgebrochen werden, wenn die Tabletten ausreichend getrocknet worden sind, da eine zu starke 2^
Trocknung der Tabletten dazu führen kann, daß der Zuckerüberzug brüchig und spröde wird und damit die
Gefahr besteht, daß sich der Zuckerüberzug durch Abrieb löst. Das bisher übliche Verfahren zur Bestimmung
des Endpunktes der Trocknung, nämlich die Überwachung der Feuchtigkeit der austretenden
Trocknungsluft, ist jedoch nicht genau genug, um den Endpunkt exakt bestimmen zu können.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Gattung zu schaffen, *ί
mit dem auf einfache Weise der Endpunkt sehr exakt ermittelt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Außerdem soll eine Meßeinrichtung für die Durchführung eines solchen Verfahrens vorgeschlagen werden,
die trotz eines einfachen Aufbaus die sehr exakte Ermittlung der interessierenden physikalischen Größe
ermöglicht. 4^
Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 angegebenen Merkmale erreicht.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf der experimentell festgestellten Tatsache, daß ein in ein
gerührtes, körniges Material eingetauchter, mechanisch schwingförmiger Meßumformer von dem umgerührten
Material auf genau definierte Weise ausgelenkt wird und die Amplitude und/oder Frequenz der Auslenkungen
des Meßumformers ein Maß für die Fiießeigenschaften des umgerührten Materials darstellt; aus der
Überwachung der Amplitude und/oder Frequenz dieser Auslenkungen kann also das Fließverhalten des
Materials und damit der Endpunkt der Trocknung bzw. der Granulation bestimmt werden.
Dabei ist wesentlich, daß die Schwingungen des 5()
Meßumformers nicht aktiv von außen, z. B. durch einen elektronischen oder elektromechanischen Schwingungsantrieb,
sondern passiv durch den Kontakt mit den umgerührten Körpern bzw. Teilchen erzeugt werden, da
nur so eine eindeutige Beziehung zwischen den ^5
Fließeigenschaften und dem Endpunkt des Prozesses und der Amplitude und/oder Frequenz der Schwingungen
besteht.
Dieses Verfahren liißt sich konstruktiv sehr einfach
realisieren, nämlich durch einen in das umgerührte Material ragenden, von einem schwingfähigen, dünnen
Stab gehaltenen, zylindrischen Körper und durch einen an dem dünnen Stab angebrachten Schwingungsaufnehmer.
Als Schwingungsaufnehmer wird nach einer bevorzugten Ausführungsform ein Dehnungsmeßstreifen
verwendet, der eine sehr exakte Messung der auftretenden Auslenkungen ermöglicht
Wenn eine solche Meßeinrichtung zur Bestimmung des Endpunktes der Granulation von umgerührten
Teilchen zu Aggregaten bestimmter Größe verwendet wird, kann der dünne schwingfähige Stab am Deckel des
Behälters mit den umgerührten Teilchen so angebracht werden, daß er in die Teilchenmasse hineinragt. Bei
fortschreitender Granulation ändert sich der Impuls der Teilchen und damit auch die Amplitude der an dem
Meßumformer auftretenden Auslenkungen.
Bei der Bestimmung des Endpunktes der Trocknung von überzogenen Tabletten sollte der Meßumformer an
einem starren Rahmen vor den Trocknungspfannen so angeordnet werden, daß er in die Masse von Tabletten
hineinragt. Bei der Drehung der Pfanne werden die Tabletten bewegt, mitgenommen und umgerührt, so daß
sie ständig in Bewegung sind. Im Verlaufe ihrer Trocknung verringert sich ihre Masse und vergrößert
sich gleichzeitig ihre Geschwindigkeit und damit ihr Impuls, so daß auch die Amplitude der Auslenkungen
des Meßumformers zunimmt.
Bei Erreichen des Endpunktes kann entweder eine Warneinrichtung ansprechen und ein optisches
und/oder akustisches Warnsignal abgeben, oder der Prozeß wird selbsttätig bei Erreichen des Endpunktes
unterbrochen, indem beispielsweise der Rührer oder die Zufuhr der Trocknungsluft abgestellt werden. Auch die
automatische Steuerung des gesamten Prozesses, beispielsweise durch die selbsttätige Zuführung weiterer
Zuckerlösung bei der Trocknung, kann in Abhängigkeit von dieser Überwachung erfolgen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch eine Seitenansicht einer Granulationseinrichtung mit einem Meßumformer, und
F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht des Meßumformers.
Wie man aus den F i g. 1 und 2 erkennt, weist eine Mischeinrichtung ein Gefäß 1 mit einem Deckel 2 und
Mischerblättern 3 auf, die von einem Elektromotor 4 gedreht werden. An dem Deckel 2 ist ein mechanisch
schwingfähiger Meßumformer angebracht, der allgemein mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. Dieser
Meßumformer 5 weist einen zylindrischen Körper 6 aus rostfreiem Stahl auf, der über einen Stahlstab 7 mit
einem Zylinder 8 aus Messing verbunden ist; der Zylinder 8 läuft in einen schmalen, oberen Teil 9 aus, an
dem Dehnungsmeßstreifen 10 angebracht sind. Der obere Teil 9 aus Messing ist mit einem massiven Stab 11
aus rostfreiem Stahl verbunden, der an dem Deckel 2 befestigt ist.
Der obere Teil des Meßumformers 5 ist von einer Hülse 12 umgeben, die an dem Deckel 2 angebracht ist.
Der untere Teil des massiven Stabes 11 paßt genau in die Hülse 12. Von dem Dehnungsmeßstreifen 10 führen
Drähte zu einem elektronischen Empfänger 13, welcher die von den Dehnungsmeßstreifen 10 festgestellten
Schwingungen aufzeichnet; der Empfänger 13 ist mit dem Motor 4 des Rührwerks verbunden, so daß der
Motor automatisch abgeschaltet wird, wenn die Amplitude und/oder Frequenz der Auslenkungen des
Meßumformers, nämlich des zylindrischen Körpers 6. einen vorgegebenen Wert übersteigen.
Bei der Granulation von umgerührten Teilchen zu Aggregaten bestimmter Größe wird das mit Granulationshilfsmittelr
gemischte Pulver in dem Gefäß 1 mittels der Mischerblätter 3 umgerührt. Wenn die
umgerührten Teilchen auf den zylindrischen Körper 6 treffen, wird der schwingfähige, dünne Stab 7, 9
ausgelenkt, so daß die in dem dünnen Stab 9 auftretenden Schwingungen von dem Dehnungsmeßstreifen
10 erfaßt werden. Bei fortschreitender Granulation nimmt die Größe der Teilchen und damit auch ihr
Impuls zu, wodurch auch die Amplitude der Auslenkungen des Meßumformers größer wird.
Der angestrebte Granulationsgrad hängt von der Art der zu tablettierenden Mischung ab. Er wird in der
Regel durch Vorversuche bestimmt.
Wenn der durch eine Eichmessung ermittelte, erforderliche Granulationsgrad erreicht ist, wird die
dabei auftretende Amplitude und/oder Frequenz der Auslenkungen des Meßumformers festgestellt und
notiert. Außerdem kann auch die Frequenz der Auslenkungen oberhalb dieser Amplitude ermittelt
werden.
> Anschließend wird dann die Mischeinrichtung so programmiert, daß bei der nächsten Einfüllung einer zu
granulierenden Mischung das Rührwerk abgeschaltet wird, wenn der entsprechende Wert der Amplitude
und/oder Frequenz der vom umgerührten Material
in verursachten Auslenkungen des schwingfähigen Meßumformers
5 erreicht wird.
Durch Vergleichsversuche ist folgendes festgestellt worden: Wenn vor dem Tablettieren eine Mischung, die
ein bestimmtes Arzneimittel enthält, granuliert werden muß, verändert sich der Granulationsgrad von Füllung
zu Füllung praktisch nicht, so daß das Gerät zu einem
genau definierten, reproduzierten Endpunkt der Granulation abgeschaltet werden kann.
Wenn der Abschaltzeitpunkt für den Prozeß aus dem
Wenn der Abschaltzeitpunkt für den Prozeß aus dem
.?(i Motorstrom abgeleitet wird, so treten starke Schwankungen
des Granulationsgrades auf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Bestimmung des Endpunktes der Trocknung von umgerührten, mit einer verdampfbaren
Lösung beschichteten Körpern oder der Granulation von umgerührten Teilchen zu Aggregaten
bestimmter Größe, dadurch gekennzeichnet,
daß der Endpunkt durch einen bei einer Eichmessung ermittelten Wert für die Amplitude
und/oder Frequenz der vom umgerührten Material verursachten Auslenkungen eines mechanisch
schwingfähigen Meßumformers definiert wird.
2. Meßeinrichtung für die Amplitude und/oder Frequenz der Auslenkungen zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
a) einen in das umgerührte Material ragenden, von einem schwingfähigen, dünnen Stab (7, 9)
gehaltenen, zylindrischen Körper (6), und
b) durch einen an dem dünnen Stab (7, 9) angebrachten Schwingungsaufnehmer (10,13).
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