DE2837720C3

DE2837720C3 - Vorrichtung zur Mikrosiebung von Staubproben

Info

Publication number: DE2837720C3
Application number: DE19782837720
Authority: DE
Inventors: Ernst 4300 Essen Ioos
Original assignee: Bergwerksverband GmbH
Current assignee: Bergwerksverband GmbH
Priority date: 1978-08-30
Filing date: 1978-08-30
Publication date: 1981-09-03
Also published as: DE2837720A1; DE2837720B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mikrosiebung von Staubproben, insbesondere geringer Mengen, mittels einer in einem Ultraschall-Badgefäß angeordneten, aus gegeneinander verspannten Siebtrommeln gleichen Durchmessers, aber unterschiedlicher Lochweite bestehenden Siebsäule.

Bei der Vorrichtung zur Mikrosiebung nach der eingangs genannten Gattung, wie sie in dem Deutschen Gebrauchsmuster 7127541 beschrieben ist, ragt ein Traggestell mit der Siebsäule beim Sieben in die Bad-Flüssigkeit hinein, die mit Ultraschall beaufschlagt wird, so daß die Schallschwingungen über die in die Siebsäule eingefüllte und durch diese hindurchfließende Flüssigkeit auf alle Siebböden übertragen werden. Während des Siebvorgangs werden die einzelnen Siebtrommeln fortschreitend von oben nach unten, nachdem die jeweilige Fraktion abgesiebt worden ist, mit dem sinkenden Flüssigkeitsstand entfernt. Dabei darf die Flüssigkeitssäule nicht durch Luftzutritt unterbrochen werden. Über eine Spannvorrichtung wird gewährleistet, daß die Verspannung der restlichen Siebtrommeln nach Herausnehmen der jeweiligen obersten Siebtrommel erneuert werden kann. Die feinste Fraktion gelangt aus der untersten Siebtrommel über einen Trichter, an dessen Auslauftülle eine Schlauchleitung angeschlossen ist, aus dem Ultraschall-Badgefäß heraus in ein nachgeschaltetes Filtergerät.

Der Nachteil einer derartigen Mikro-Siebung zur Bestimmung, beispielsweise der Körnungskennlinie von Stäuben, besteht im wesentlichen in der zu geringen Masse des zur Verfügung stehenden Materials. Die Mindestmenge an Probemateriai für eine derartige Mikro-Siebung beträgt 100 mg.

Bei einem anderen Verfahren, und zwar der automatischen Teilchen-Analyse werden die Teilchen-Zahlen und die Teilchen-Volumina einer Suspension iü beim Durchströmen einer Meßdüse ermittelt. Dieses Verfahren benötigt zwar nur 0,5—1 mg Substanz, gibt aber bei Verwendung einer 30 μπι Kapillare nur Aufschluß über einen Kornbereich von etwa 0,7 bis 15 μπι wobei größere Teilchen vorher durch Abtrennung ausgesondert werden müssen, da sie sonst die Meßdüse verstopfen.

Demgegenüber hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Mikrosiebung von Staubproben zu schaffen, bei welcher beispielsweise zur >u Herstellung einer Körnungskennlinie eine Substanzmenge von 10 bis 15 mg ausreicht und die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß in einem Ultraschall-Band geringer Größe inner-

2> halb eines mit einem verschließbaren Entlüftungsloch und einem Schlauchanschluß versehenen Bechergefäß eine Siebsäule aus mit unterschiedlichen Durchmessern schachtelartig ineinandergesetzten, unterschiedliche Siebflächen aufweisenden und durch Dichtungsringe

«ι gegeneinander abgedichteten Sieben vorgesehen ist.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Siebe aus einem zylindrischen Oberteil unterschiedlichen Durchmessers mit einem konisch nach außen erweiterten Zentrierrand mit einem abschließenden )5 Kragen sowie einer mit dem unteren Rand des Oberteils verbundenen Siebfolien bestehen.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen näher beschrieben.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist im wesentlichen darin zu sehen, daß die Vorrichtung es auf einfache und kostengünstige Weise gestattet, zur Bestimmung beispielsweise einer Körnungskennlinie von Stäuben geringfügige Substanzmengen zu verwenden. Ein weiterer Fortschritt besteht in der Angleichung 4¹) der Widerstände, sowie in der Raumeinsparung bei gleichzeitiger Verringerung von Fehlern durch Fremdstoffe aus Luft und Flüssigkeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher V) erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Mikrosiebung, im Prinzip teilweise geschnitten,

Fig. 2 ein Bechergefäß in Seitenansicht geschnitten ^r)^r> und

F i g. 3 ein Sieb in Seitenansicht ebenfalls geschnitten. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die Vorrichtung zur Mikrosiebung im wesentlichen aus einem Ultraschall-Bad 1 geringer Größe sowie einem in fa« das Ultraschall-Bad 1 eingesetzten, eine Siebsäule 4—8 aufnehmenden Bechergefäß 2. Unterhalb des Ultraschall-Bades 1 ist mit 25 ein Ultraschallschwinger angedeutet.

Oberhalb der Siebsäule 3 und in das innerste Sieb 4

h^r> hineinragend ist eine Zulaufeinrichtung 20 mit einem F.inschütttrichter 22 und einem Stopfenbett 23 zum erschließen der Zulaufeinrichtung 20 angeordnet,

welche an einer im Prinzip angedeuteten Halterung 21

befestigt ist

Um die für den beispielsweise der Mikrosiebung nachgeschalteten Teilchen-Analysator benötigte, geringe Flüssigkeitsmenge nicht zu überschreiten, sind die Siebe 4—8 mit unterschiedlichen Durchmessern schach- ', telartig ineinander gesetzt und durch Dichtungen 11, die als Rundschnurringe ausgebildet sind, gegeneinander abgedichtet

Bei dieser Anordnung befindet sich das Sieb 8 mit dem größten Durchmesser und mit der kleinsten :<} Lochweite von 5 μπι außen und nach innen bzw. oben fortlaufend, rolgen die Siebe 4—7 mit den immer größer werdenden Lochweiten.

Die Durchtrittsgeschwindigkeit der mit Staub vermischten Flüssigkeit durch alle Siebe 4—8 ist annähernd gleichbleibend, de. die Siebe 4—8 mit größerer Lochweite einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Siebe mit den geringeren Lochweiten.

Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht, bestehen die Siebe 4—8 aus einem zylindrischen Oberteil 9 ■·» vorzugsweise aus Kunststoff beispielsweise Plexiglas und sind mit einem nach unten konisch verjüngten Zentrierrand 10 versehen. In dem Zentrierrand 10 ist jeweils ein Rundschnurdichtring 11 angeordnet. Der konisch nach unten verjüngt ausgebildete Zentrierrand 2^r, 10 ist nach oben mit einem nach außen überstehenden Kragen 12 abgeschlossen. Am unteren Rand des Oberteiles 9 ist eine Siebfolie 14 aufgeklebt, die durch einen winkelförmig ausgebildeten Stützrand 13 zusätzlich gehalten wird. i<>

In der Fig.2 ist ein Bechergefäß 2 im Prinzip in Seitenansicht und geschnitten dargestellt. Das Bechergefäß 2 weist einen flanschartig erweiterten Rand 15 auf, der unterhalb mit einem nach unten konisch verjüngten Ansatz 16 und oberhalb mit einem >5 Simmerring 17 versehen ist. Der Ansatz 16 ist zur Abdichtung des Bechergefäßes 2 gegenüber dem Ultraschall-Bad I und der Simmerring 17 zur Abdichtung gegenüber der Siebsäule 3 vorgesehen.

Zur Durchführung einer Mikrosiebung wird das Ultraschallbad 1 mit Wasser zur Übertragung der Ultraschall-Schwingungen angefüllt und das Bechergefäß 2 eingesetzt. Nach dem Einsetzen des Siebes 8 mit der kleinsten Lochweite von 5 μπι wird über einen Schlauch das Bechergefäß 2 mit Wasser oder je nach weiterer Aufbereitung der feinsten Kornfraktion mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt bis zum Austreten der Flüssigkeit aus der Entlüftungsbohrung 18. Anschließend wird die Entlüftungsbohrung 18 mit einem nicht näher dargestellten Stopfen verschlossen, to Durch weiteres Nachfüllen der Flüssigkeit dringt diese durch die Siebfolie 14 des Siebes 8 hindurch und steigt in diesem Sieb 8 an.

Hierauf wird das nächstfolgende Sieb 7 mit der Lochweite von 10 μπι eingesetzt Steigt auch hier die Flüssigkeit in dem Sieb 7 an, kann das nächste Sieb 6 mit einer Lochweite von 20 μηι eingesetzt werden. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis das letzte Sieb 4 mit einer Lochweite von 60 μηη in die Siebsäule 3 eingesetzt ist

Danach wird der nicht dargestellte Füllschlauch, der ϊη dem Stutzen 19 anschließbar ist, durch eine Schlauchkammer verschlossen.

In der Zulaufeinrichtung 20 mit dem trichterförmigen Auslauf 22 und einem Verschluß 23, das über eine Halteeinrichtung 21 oberhalb der Siebsäule 3 gehalten wird, befindet sich die Staubmenge von 10 bis 15 mg in einer Spezialflüssigkeit gut dispergiert Der mit einer Abschrägung 24 versehene rohrförmige Auslauf 22 der Zulaufeinrichtung 20 bewirkt, daß in die Flüssigkeit innerhalb des Siebes 4 nur soviel Flüssigkeit aus der Zulaufeinriditung 20 nachfließen kann, wie durch den nicht dargestellten Schlauch, der an dem Stutzen 19 angeschlossen bt, abgesaugt bzw. auslaufen kann. Zur Durchführung der Siebung wird das Ultraschallgerät 25 eingeschaltet. Die aus dem nicht dargestellten Schlauch austretende Flüssigkeit bewirkt das oben erwähnte Nachfüllen der Suspension aus der Zulaufeinrichtung 20. Durch die Ultraschallschwingungen und einer gleichzeitigen Aufwirbelung der Staubschicht findet bei ständigem Durchfluß eine Aussiebung der Staubfraktionen statt. Ist die auf dem obersten Sieb 4 sichtbare Staubfraktion nach mehrmaligem Aufwirbeln ausgesiebt, wird dieses Sieb mit Hilfe eines Hebelwerkzeuges, das an dem Kragen 12 anzusetzen ist, gelöst und herausgenommen. Der an dem Sieb 4 außen anhaftende Staub wird in das nächstfolgende Sieb 5 gespült Der in dem Sieb befindliche Staub, der größer ist als 60 μιτι, wird in einer Filtrationsvorrichtung auf einen vorgewogenen äußerst gewichtskonstanten Filter aus gesintertem Silber gespült, damit nach der Trocknung der Massenanteil ermittelt werden kann. Ds nun das nächstfolgende Sieb einzusehen ist, wiederholt sich dieser Vorgang bis zum letzten Sieb.

Es ist möglich, die bei dieser Siebung gewonnene Fraktion kleiner als 5 μηι dem Teilchenanalysator zuzuführen. Vorzugsweise wird ebenfalls die Fraktion 5 bis 10 μίτι mit dem Teilchenanalysator untersucht. Aus der durch Siebung ermittelten Körnungskennlinien und den beiden Teilkennlinien nach der Methode des Teilchenanalysators wird mit Hilfe eines programmierbaren Tischrechners die Gesamtkennlinie ermittelt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Mikrosiebung von Staubproben, insbesondere geringer Mengen, mittels einer in einem Ultraschall-Badgefäß angeordneten aus gegeneinander verspannten Siebtrommeln unterschiedlicher Lochweite bestehenden Siebsäule, d a durch gekennzeichnet, daß in einem Ultraschallbad (1) geringer Größe innerhalb eines mit einem verschließbaren Entlüftungsloch (18) und einem Schlauchanschluß (19) versehenen Bechergefäßes (2) eine Siebsäule (3) aus mit unterschiedlichen Durchmessern schachtelartig ineinander gesetzten unterschiedliche Siebflächen aufweisenden und durch Dichtungsringe (11) gegeneinander abgedichteten Sieben (4—8) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe (4—8) aus einem zylindrischen Oberteil (9) unterschiedlichen Durchmessers mit einem konisch nach außen erweiterten Zentrierrand (10) mit einem abschließenden Kragen (12) sowie einer mit dem unteren Rand des Oberteils (9) verbundenen Siebfolie (14) bestehen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zentrierrand (10) eines jeden Siebes (4—8) als Dichtungen (11) Rundschnurdichtungen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebfolie (14) mit dem unteren Rand des Oberteils (9) durch Kleben verbunden ist und einen Stützring (13) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bechergefäß (2) einen flanschartig erweiterten Rand (15) aufweist, wobei unterhalb des Randes (15) ein konisch nach unten verjüngter Ansatz (16) und oberhalb ein Simmerring (17) vorgesehen ist.