DE3024188A1 - Sedimetationswaage - Google Patents

Description

Vyzkumn^ ustav keraniky, Horni 3riza (Tschechoslowakei)

Sediment 3 ti ons v/

Die Erfindung betrifft eins Sedirentationswaa.«?e zum Bestimmen der Korne-rösse von fr*mulierten Materialien in Suspensions- oder Schlantnform, die sich insbesondere für keramische Industrie eignet.

Bine vorbenutzte Sedimentationswaage zum 3estinmen dsr Korn- ?rösse von rranulierten Materialien weist eine ίτρ Verlauf des '^essvoro-qn^es in die .Susr«enÄ'ion oder den .Schlp.:rn eingetauchte Schals r>uf. Durch "-irlcun^ der Gravitation sedinentieren . dissertierte Partikel .auf die Schale.. Ihr Gewicht wird in Schrittintervallen unmittelbar ^est^estsllt und registriert. Die in einem Sediment π ti onsbecken von wesentlich srrösserem Durchmesser p-e tauch te Schale befindet sich manchmal im Verlauf der Messung in eine »η dichteren Mediun als die ursprüntrlichs hoPOTenisierte Suspension am Anfang des MessVorganges, da die Sedimentation lokale Schwankungen aufweisen kann. Eine solche Erscheinung wirkt sich insbesondere bei extra feinen Suspensionen, wo ein anomaler Konzentrations· j?radient entstehen kann, aus.

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Da die Schale in weitem 'laße als ein Schwimmer wirkt, kommt es in solchen Fällen nicht selten zu einer absurden Registrierung einer Sediment Gewichtsabnahme im Verlauf der Messung. Bei Verwendung eines Sedimentationsbeckens, das einen unerheblich grösseren Durchmesser als den der Schale aufweist, ist es außerordentlich schwierig, die Schale in die F.it dem Becken ρ Ie ich ach si ge Lage einzustellen und somit das Anhaften der Schale an der Se diment ati onsbeckemiand und eine dadurch hervorgerufene wie de rum erhebliche Verzerrung der Messergebnisse zu vermeiden.

Eine gewisse Verzerrung, xtfird auch dadurch verursacht, daß sich Sedimente von unterschiedlicher Korn.grösse am Schalenumfang unter einem spezifischen Winkel ablagern; ein solcher Winkel ist nicht zuverlässig ermittelbar, da er nicht nur von der ICorngrösse, sondern auch von der Korngestalt abhängt.

Diese Erscheinungen stellen bei den existierenden Vorrichtungen dieser Art Quellen von beträchtlichen UnGenauigkeiten dar und verzerren stark die Ergebnisse von Kornirrössenanalyse.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine exakt anzeigende Sedimentationswaage zum Bestimmen der Korngrösse von granulierten Materialien in Suspensions- oder Schlammform zu schaffen.

Eine solche Sedimentationswaage besteht aus einem im Unterteil mit einem magnetischen Rührer und am Oberteil mit einem

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Deckel ve rs ehe χι en Deri^el-^antel-^edir.entationsbecken, ferner aus einer rärr^fun^svorrichtun^ in Form eines Gefässes mit einer Dämpfungsflüssigkeit, einen "'aagehalken und einer, Xorroensier^erst. Dabei ist an? Ende des einen Armes des Waagebalkens ein durch eine zentrale öffnung iw Deckel durch gehendes Ge η an ge suf^eh-vngt und in einiger Entfernung davon ist ein anderes Gehänge aufgehängt. Das Ende des zweiten Armes des Waagebalkens ist mit de^ KoE!nensierger?t gekomelt. Dieses letztgenannte Gehänge trüfft eine als Auswuchtgewicht dienende Oämpfung.sschale.

Diese Aufgabe der Erfindung wird so gelöst, daß das erstgenannte Gehänge des Waagebalkens einen teilweise über den Suspensions- bzw, Sch lahmst!ie^el he raus rarenden Tauchkörper von konstanter. Querschnitt trä^t.

Die srfindun^s^eTr.ä^e Sedisentationswaa^e v?eist eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Korn^rösse von granulierten Materialien auf und beseitigt alle Ouellen der bei den i?.it einer Sedimentations sch ale versehenen Sedimentationswaage:! auftretenden Fehler. Die Dimensionen des Sedimentationsbeckens soxiie des Tauchkörpers können nach Bedarf in vieltem Bereich schwanken. Anstelle der Gravitationskraft, durch die das Sediment auf die Sedimentationsschale der Sedimentationswaage einwirkt, beruht die erfinduncrsgeT"ä"e Vorrichtung auf dem Archimedischen Priftzipj nach dem ein in Flüssigkeit getauchter Körner einen Auftrieb erfährt. Unter Verwendung eines Tauchkörners besteht die sukzessive Bestimmung der Sediraentüienge in Gewichtsprozenten auf des Messen der Entfernung zviisehen zvjeij, einerseits dera Reinwasser, andererseits deir. Anfang der Sedimentation von vollkommen homogenisierter Suspen-

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sion entsprechenden Re^istrierzeicnen. din solcher T auch körner ist vorzugsweise bei ?.l.len herkömmlichen Sedimentationswaa^entvOen anwendbar. Durch ersetzen der Sedimentations sch η Ie mit dem Tsucnko'rner kann man eins sehr genaue Messun? des Sediments erzielen, die von der Kapazität des Sedinentationsbeckens und von anderen die Messwerte verzerrenden Binflüsssn unabhän^i" ist.

D?s "-esen der E rf inching ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung scheimtisch dargestellten Ausf'ihrun^sbeis'iieles naher erläutert.

Die dargestellte Sedimentationswaage zur.¹ Bestimmen der ^om^rösse. von suspendierten --'ateri alien besteat i.us eine¹-: Poppe Inntel-r2üi:Pentatic-Tisbec!:en 2. Der ^air? zwischen de"¹ ruderen und dem inneren 'rntel des Sedimentationsheckens 2 ist υ it einer Temsrsturrsrelun^sJ: lüssi-keit aus"-efΠ 11t. Diese -^Tiro den Raum durch einen im Oberteil des äußeren Enteis d?s 3edimentationsbeckens 2 untergebrachter ninla^p: 4 zureliefert und aus diesen durch einen i·-· Unterteil des Sedimentationsbeckens 2 vorgesehenen Aus-Ia" 5 abo-elassen. In diesem Raum zwischen den 3uferen und deTTi inneren ;^:antel ist auch ein !Control!thermometer 6 angeordnet. In der :-^fitte des iodens des ^edinentntionsbeckens berindet sich ein magnetischer ^.vhrer 9, der von ein?™. ■••'a?netischen Rührwerk Io ir.it Blektrornotor 11 angetrieben ist. ⁿ?s Sediinentationsbecken 2 ist oben nit einen Hecke 1 versehen, in dessen ^Mitte eine '""5 ff nun ^ vorgesehen ist. Diese ist fiir ein Gehäno-e 17 in For·? einss Torsionsfadens bestimmt, dessen eines Bnde an einen V.'aairebalken 15 befestigt

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ist und dessen zweites Ende einen zylindrischen teilweise in die zu nsss^noe Susr-snsion retauchten Tauchkörper 1 ?u* Glas tr?i<Tt. Dieser Tauchkörper liefst einen konstanten Querschnitt auf. Die Tauchtiefe das Tauchkörpers 1 ist an He^- selben mit einem Strich bezeichnet. Der Tauchkörner 1 wirkt auf den Waagebalken 15 mit einer variablen, der durchschnittlichen, im Volumen von SpEqel 2o der Suspension an bis zun Boden bzw. Tauchtiefe des Tauchkömers 1 gemessenen Sustiensionskonzentration und somit zugleich der in einem Zeitabschnitt aus diesem Volumen unter das Niveau des Tauchkörpers 1 saditnentierten !^fen<~e von Festkörperphase proportionalen Kraft ein.

Der Waagebalken 15 ist ferner mit einem anderen Gehänge 18 zum Auswuchten eines Gewichtes versehen, dessen Ende eine in ein Gefäß 12 der D?.mpfun^svorrichtung· mit Dämpf uncrsfl-nssi"--ksit 13, vorzugsweise '..'asser oder einer anderen Flüssigkeit von etwa gleicher Viskosität, dauernd getauchte Dämnfune-ssdiale 14 träoi:. Diese dient einerseits zun Balancieren des Tauchkörners 1, andererseits als Dämn funers mittel der Sedimentationswaage. Das zweite Ende des auf einer Schneide 16 sitzenden üaacebalkene 15 ist nit einem zum Kompensieren einer Kraft F bestimmten Kompensierterät 21 pekopnelt. Die erfindunpsgemäße Sedimentationswaage kompensiert automatisch die sich am Gehänge 17 mit dem Tauchkörper 1 auswirkenden Krafts du«; anklingen so, daß infolge Verdrehung des Torsi ons fadens die gleichen, jedoch freien sinnige Kraftvariationen entstehen. Da das Komnensiero-erät 21 zum Kompensieren der Kraft F - samt Schreiber - schrittweise arbeitet, würde diese Kraft ohne 0ärpfun^smittel z.um Schwingen gebracht.

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Das Aufzeichnen der Se dinentati ons kurve auf der erfindunps^emäßen Sedimentationswaage wird so durchgeführt, dai?· in das Se dinentati onsbe cken 2 mit dem ma^ne tischen Rührer 9 zunächst eine reine Dispersierflüssigkeit - dh eine festkörperarsie Suspension 7 - eingegossen wird. Diese wird, nachträglich mit einer konzentrierten Suspension - d.h. einer festkörperreichen Suspension 8 - unterschichtet. In der ersten Phase ist der Tauchkörper 1 bloß in der reinen Disper^ierf 1-xssipkeit o-etaucht.

In den Sediraentationsbecken 2 wird der magnetische Rührer 9 crela^ert und etwa 350 ml destilliertes Wasser eingegossen. Das Sedimantationsbecken 2 wird auf dem Rührxverk Io qe lagert. An das Ende des Gehänges 18 wird dann die Dämpfunp-sschale 14 befestigt und ins Dämpfung gefäß 12 mit eier Dänpfuncrsf lüssicrkeit eingetaucht. Der Tauchkörper vxird an dem Gehänge 17 aufgehängt. Darauf wird 18 g eines Pulvermusters, dessen Korn^rösse zu bestimmen ist, abpremopen. Dew Muster ^\^Tird nachher 0,6 Gew. % von Hatriurahexainetaphosphat als Dispergiermittel zugesetzt und nach der Zugabe von 40 ml destilliertem Wasser die konzentrierte Suspension, d.h. bereicherte Suspension 8, unter starker Rührunn· zubereitet. Diese xiird in aine Injektionsspritze, \^rersshen mit einer 150 mm langen Nadel von vorzugsweise 2,5 mm Innendurchmesser, einsesauet. Die Nadel wird bis zum Boden des Sedimentationsbeckens 2 eingeführt und ihr Inhalt allmählich in den Raum unter dem Tauchkörper 1 he raus ?ep reiS t. Der Spiegel der Suspension 20 im Sedimentationsbecken 2 wird so eingestellt, daß der Tauchkörper 1 bis zur Tiefe H reicht; die Tiefenlinie ist am Körner mit einem Strich bezeichnet. Dann wird das Sedimentationsbecken 2 mit dem Deckel 19 abgedeckt. Die Sedimentationswaage wird entarretiert und so austrewuch-

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tet, da3 sich der Stift des Schreibers ani Rand gistriernapiers befindet. Machher wird der Vorschub des Reodstrierpapiers angelassen, die V'aace arretiert und nach Ingantfsetzen des magnetischen Rührers 9 wird¹ die Suspension in SediTnentationsbecken 2 vollkommen honofrenisiert. Der magnetische Rührer 9 wird dann abbestellt, die ;?aaqe entarretiert und nach der Beruhi"unp· des Sr>iesels in Gleich<rewx_ChtsIa-^e mittels des Schreibstiftes gebracht. Es wird der Schrittmotor der Waa^e eingeschaltet, so daß die Sedirceiitationskurve weiterhin automatisch registriert wird. Zum Berechnen der direkt in Prozent peiiebenen Sedimentmen.^e wird die Entfernung zwischen den Zeichen auf dem Re^istrierpapier nmßo-eber'd. Diese Zeichen entsprechen einerseits de^i Reinwasser, andererseits dem Anfanq der Sediren tat ion der hoTnoienisierten Suspension.

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Claims (1)

1. ?. f. e α t r> η ? "> r u c h = :

   qpnre zurr ?-estirnkeil von Korn^-fö^envon formulierten ^?>terialien in "us^er.sions- oder Schla^rafcrr·, bestehend aus eiiier in Unterteil τη j t eine'¹.¹, phonetischen •'.ührsr xxnd an Oberteil nut einem Deckel versehenen Dorrtelripnte 1-3εcH^cnt^tioiisbocker, ferner aus einea O'lmr;iiin^iTs.^ef^i". rdt DyTi^fun^sf!-"ssi^keit, einein Waagebalken und einem Kotrmensiercrerat, vjobei an Ende das einen \mes des /aa-Tebalkens ein durch eine zentrale 3 ff nun ^ i'"¹. Deckel durchgeh en das GebAn^e und in einer Entfernung "^:avon ein anderes Gehänge auforeh^fct sind, '-jährend das ind3 de? zeiten /\rres das "'aafebr.lkens irit dem. Kontiensier^er-'it T?hoT"elt ist, und viobei das letztgenannte Ge- ;i"nre eine als Auswuchtgewicht dienende D'iiDTifunrisschale tr-i^t,

   oadurcli ^ekennzeichnet,

   da- d?s erstgenannte ^eh^n^s (17) des Vv a a web a Ik ens (15) einen teilweis? "iber den Suspensions- bzv/. Schlamns^ie^el (2o) her^usrnsenden Tauchkörner (1) von konstantem Querschnitt träo-t.

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