DE2730731A1

DE2730731A1 - Vorrichtung zur bestimmung der teilchengroessenverteilung eines koernigen gutes

Info

Publication number: DE2730731A1
Application number: DE19772730731
Authority: DE
Inventors: Willy Jaakobs
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1979-01-25
Also published as: US4202629A

Description

Anlage zum Patentgesuch der H 77/42

Klöckner-Humboldt-Deutz Chr/Sr

Aktiengesellschaft

vom 1. Juli 1977

Vorrichtung zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung eines körnigen Gutes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung e.rnes körnigen Gutes, mit einem mit strahlungsdurchlässigen Seitenwänden ausgestatteten Meßkanal, in den das körnige Gut eingebracht und von einem Sichtluftstrom nach der Korngröße aufgefächert wird, und mit einer außerhalb des Meßkanals bewegbaren, aus Strahlungssender und diesem gegenüberliegenden Strahlungsempfänger bestehenden Abtastvorrichtung, deren Meßstrahl den Gutfächer in einer quer zum Meßkanal liegenden Meßzone abtastet.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DT-PS 2304879) besteht der Meßkanal aus einem senkrecht stehenden, rechteckigen Gehäuse, welches von oben nach unten mit konstanter Geschwindigkeit von einem Sichtluftstrom durchströmt wird, in den senkrecht dazu das zu analysierende körnige Gut eingeführt wird. Die durch die dabei auftretende Auffächerung der im Meßkanal bewegten Teilchen nach Größenklassen entstehende örtliche Verteilung der Teilchen wird durch eine

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Abtastvorrichtung gemessen. Dazu ist außerhalb des Meßkanals vor einer seiner strahlungsdurchlässigen Seitenwände ein Strahlungssender angeordnet und vor der gegenüberliegenden Seitenwand ist ein dem Strahlungssender zugeordneter Strahlungsempfänger bzw. Detektor angeordnet, der den Meßstrahl empfängt. Strahlungssender und Strahlungsempfänger sind auf einem den Meßkanal gabelförmig umgreifenden Träger befestigt und die aus Sender, Empfänger und gemeinsamem Träger bestehende Meßeinheit ist entlang einer Führungsschiene quer zur Strömungsrichtung des Meßkanals über eine sich mindestens über die Breite des Gutfächers erstreckende Meßzone motorisch verfahrbar, wobei der Meßstrahl den Gutfächer senkrecht zur Auffächerrungsebene abtastet.

Durch die Extinktion der Strahlung, z. B. Lichtstrahlung oder Gammastrahlung, wird die Teilchenkonzentration bzw. Teilchengrößenverteilung innerhalb der Meßzone bestimmt. Zur Vermeidung von Meßfehlern müssen Strahlungssender und Strahlungsempfänger in jeder Lage immer ganz genau zueinander fluchten, d.h. daß die Eigenfrequenz der Abtastvorrichtung zur Vermeidung von Schwingungen sehr hoch liegen muß, etwa höher als 5 Hertz. Diese Forderung läßt sich mit der bekannten Meßeinheit in Form einer Gabel nur schwer und nur mit großem

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Auf viand verwirklichen. Die Gefahr, daß bei der Abtastung des Gutfächers Heßwertverfälschungen auftreten, die durch Schwingungen der Abtastvorrichtung bzw. deren Heßeinheit verursacht sind, ist nicht völlig ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilung eines körnigen Gutes zu schaffen, die Analysenwerte liefert, welche nicht mehr durch Schwingungen der Abtastvorrichtung und/ oder deren Antrieb verfälscht sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtastvorrichtung einen in sich geschlossenen, den Strahlungssender und den Strahlungsempfänger tragenden, hin- und herbewegbaren Meßrahmen aufweist, der den Meßkanal mit Abstand zu diesem allseitig umschließt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist durch den in sich geschlossenen Meßrahmen, der sehr biegesteif ausgebildet werden kann, gewährleistet, daß die Rahmenlängsholme_; an denen der Strahlungssender und dazu fluchtend der Strahlungsempfänger befestigt sind, praktisch nicht mehr in Schwingun-

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gen versetzt werden können, welche die von der Abtastvorrichtung ermittelten Analysenwerte verfälschen würden. Trotzdem müssen dabei die Abtastvorrichtung und deren Antrieb zur Erzeugung der Abtastbewegung nicht übermäßig massiv und schwerfällig ausgebildet sein.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Meßrahmen an beiden Enden an mindestens einem Lenker gelenkig gelagert und mit den Lenkern verschwenkbar. Das Lenkersystem kann z.B. aus drei oder vier Lenkern bestehen. Die Lenker können gleichgerichtet und nach der gleichen Seite vom Meßrahmen abgehen. Bei der Verschwenkung eines solchen Lenkersystems machen der Meßrahmen und der daran befestigte Strahlungssender und Strahlungsempfänger eine Schaukelbewegung, d.h. der Abtastweg der Meßzone wird etwa kreisbogenförmig. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung gehen jedoch der oder die Lenker des einen Meßrahmenendes nach der einen Seite und der oder die Lenker des anderen Meßrahmenendes nach der entgegengesetzt gerichteten Seite vom Meßrahmen ab. Bei einem solchen Lenkersystem ist der Meßrahmen an einer Seite an Lenkern gelenkig abgestützt und an der gegenüberliegenden Seite an mindestens einem Lenker gelenkig aufgehängt. Sind dann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Strahlensender und

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der Strahlenempfänger an den Längsholmen des Meßrahmens an einer Stelle befestigt, die genau in der Mitte zwischen den Anlenkpunkten der Lenker des einen Meßrahmenendes und dem Anlenkpunkt des mindestens einen Lenkers des anderen Meßrahmenendes liegt, dann machen trotz der Schwenkbewegung des Meßrahmens der Strahlensender und der Strahlenempfänger und damit der abtastende Meßstrahl eine fast horizontale Hin- und Herbewegung, d. h. die Meßzone bzw. der Abtastweg liegt dann praktisch horizontal quer zum Meßkanal.

Zur Verschwenkung des Meßrahmens und damit Hin- und Herbewegung des Meßstrahle ist der Meßrahmen oder der bzw. die Lenker an einem Meßrahmenende mit der Kurbelstange eines Kurbelantriebs gelenkig verbunden.

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die Ansicht auf die erfindungsgemäße Abtastvorrichtung für einen Korngrößenverteilungs-Analysator und

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Fig. 2 die Draufsicht, teilweise geschnitten, auf die Vorrichtung der Fig. 1.

Der Meßkanal 10, dessen Umrisse mit strichpunktierten Linien gezeichnet sind, steht senkrecht und hat einen rechteckigen Querschnitt. Die Breitseiten 11 und 12 des Meßkanals 10 bestehen aus lichtdurchlässigem Glas. Der zu analysierende pulverförmige Probenstrom wird mittels eines Injektors von einer Schmalseite des Meßkanals 10 ausgehend waagerecht in den Meßkanal eingeschossen und durch den von oben nach unten strömenden Sichtluftstrom nach der Korngröße aufgefächert. Das Konzentrationsprofil des aufgefächerten Teilchenstroms wird von einer Abtastvorrichtung abgetastet. Diese besteht aus einem in sich geschlossenen, den Meßkanal 10 mit Abstand allseitig umschließenden, sehr biegesteif ausgebildeten Meßrahmen 13, an dessen einem Längsholm 14 ein Strahlungssender 15, z. B. eine Lichtlampe befestigt ist und an dessen anderem Längsholm 16 ein Strahlungsempfänger 17, z. B. eine Fotozelle befestigt ist. Der Durchmesser des senkrecht durch den Meßkanal 10 gerichteten Meßlichtstrahls beträgt etwa 2 mm.

Mittels des von der Lampe 15 ausgesandten Lichtstrahls, dessen Extinktion bzw. Absorption durch die Fotozelle 17 gemessen wird, lassen sich die Mengenanteile der einzelnen Korn-

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klassen aufgrund der durch den Gutfächer bewirkten unterschiedlichen Extinktion bzw. Absorption des Lichtstrahls im Bereich der zugehörigen Teilchenbahnen der betreffenden Kornklasse nach einer Eichung bestimmen. Durch Hin- und Herbewegung des Lichtstrahls über das gesamte Teilchenkonzentrationsprofil wird laufend die unterschiedliche Extinktion bzw. Absorption der einzelnen Zonen des Gutfächers abgetastet und über ein entsprechendes Anzeige- oder Registriergerät, das mit der Fotozelle 17 in Verbindung steht, festgestellt. Die Auswertung erfolgt parallel zur Messung beispielsweise mit Hilfe eines elektronischen Rechners.

Da die Eigenfrequenz der Längsholme 14 und 16 des Meßrahmens 13 sehr hoch liegt, so daß diese Längsholme praktisch nicht in Schwingungen versetzbar sind, bleiben die Lampe 15 und die Fotozelle 17 immer in Fluchtung zueinander, so daß Meßwertverfälschungen, die durch Fluchtungsfehler von Lampe und Fotozelle entstehen würden, weitgehendst ausgeschlossen sind.

Der Meßrahmen 13 ist an einer Schmalseite an Lenkern 18 und 19 abgestützt und an der gegenüberliegenden Schmalseite an

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einem Lenker 20 aufgehängt. Die Lenker 18 und 19 sind an Lagerböcken 21 und 22 gelenkig abgestützt, während der Lenker 20 an der Achse 23 der Lagerböcke 2¹I und 25 gelenkig aufgehängt ist. Bei einer Verschwenkung des Meßrahmens 13 wandert der Gelenkpunkt 26 entlang des strichpunktiert gezeichneten Kreisbogens 27 und der Gelenkpunkt 28 wandert entlang des strichpunktiert gezeichneten Kreisbogens 29. Die Radien beider Kreisbögen 27 und 29 sind gleich groß. Lichtlampe 15 und Fotozelle 17 sind an den Längsholmen 14 und 16 des Meßrahmens 13 an einer Stelle befestigt, die genau in der Mitte der Verbindungslinie 30 zwischen den Anlenkpunkten 26 und 28 der Lenker liegt. Bei einem solchen Lenkersystem macht der Meßrahmen 13 bei seiner Verschwenkung und damit auch der abtastende Lichtmeßstrahl eine fast horizontale Hin- und Herbewegung, d.h. die Meßzone bzw. der Abtastweg 31, in Figur 1 strichpunktiert gezeichnet, liegt dann praktisch horizontal quer zum Meßkanal 10.

Zur Verschwenkung des Meßrahmens 13 und damit zur Hin- und Herbewegung des Meßstrahls ist der Lenker 20 mit der Kurbel stange 32 einer Kurbelscheibe 33 gelenkig verbunden, die von einem Motor 34 angetrieben wird. In Figur 1 befindet sich der Me&rahmen 13 gerade in seiner Umkehrstellung zur Bewegung von

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ORIGINAL INSPECTED

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links nach rechts. Alle Gelenklager sind im Betrieb spielfrei. Damit ist der gesamte Meßrahmen 13 praktisch nicht mehr in Schwingungen versetzbar. Die Gelenklager sind außerdem staubunempfindlich und leicht staubfrei zu halten. Die Gelenklager erlauben es außerdem, daß die Maßgenauigkeit des Meßrahmens und des Lenkersystems nicht übermäßig hoch sein muß. Die Bezugsziffer 35 bezeichnet den Meßimpulsgeber.

Der biegesteif ausgeführte Meßrahmen 13 erlaubt Abtastgeschwindigkeiten bis über ΊΟ mm/see. Insgesamt wird durch die Abtastvorrichtung ein Feinheitsmeßgerät geschaffen, das hinsichtlich Meßfehlerfreiheit, Schnelligkeit, Meßbereich, Auflösungsvermögen und Reproduzierbarkeit der Meßwerte Maßstäbe setzt. Bei Verwendung von Luft als Trägermittelstrom kann der Teilchengroßenmeßbereich von 1 (im bis mindestens etwa 200 Jim reichen.

Pat ent ansprüche

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e e r s e i r e

Claims

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Patentansprüche

IJ Vorrichtung zur Bestimmung der Teilchengrößenverteilunf eines körnigen Gutes, mit einem mit strahlungsdurchlussigen Seitenwänden ausgestatteten Meßkanal, in den das körnige Gut eingebracht und von einem Sicht luftstrom nach der Korngröße aufgefächert wird, und mit einer außerhalb des Meßkanals bewegbaren, aus Strahlungssender und diesem gegenüberliegenden Strahlungsempfänger bestehenden Abtastvorrichtung, deren Meßstrahl den Gutfächer in einer quer zum Meßkanal liegenden Meßzone abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen in sich geschlossenen, den Strahlungssender (15) und den Strahlungsempfänger (17) tragenden, hin- und herbewegbaren Meßrahmen (13) aufweist, der den Meßkanal (10) mit Abstand zu diesem allseitig umschließt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßrahmen (13) an beiden Enden jeweils an mindestens einem Lenker (18, 19, 20) gelenkig gelagert und mit den Lenkern verschwenkbar ist.

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κ η D

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3. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker gleichgerichtet und nach der gleichen Seite vom Meßrahmen abgehen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Lenker (18, 19) des einen Meßrahmenendes nach der einen Seite und der oder die Lenker (2) des anderen Meßrahmenendes nach der entgegengesetzt gerichteten Seite vom Meßrahmen (13) abgehen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlungssender (15) und Strahlungsempfänger (17) an den Längsholmen (14, 16) des Meßrahmens (13) befestigt sind an einer Stelle, die genau in der Mitte zwischen den Anlenkpunkten (26) der Lenker (18, 19) des einen Meßrahmenendes und dem Anlenkpunkt (28) des mindestens einen Lenkers (20) des anderen Meßrahmenendes liegt.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßrahmen (13) oder der bzw. die Lenker (20) an einem Meßrahmenende mit der Kurbelstange (32) eines Kurbelantriebs (23, 34) gelenkig verbunden ist.

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7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gelenklager im Betrieb spielfrei sind.

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