DE3110631A1

DE3110631A1 - Verfahren und geraet zum eichen von vorrichtungen zur zaehlung und groessenbestimmung von in einem dispersionsmedium schwebenden teilchen

Info

Publication number: DE3110631A1
Application number: DE3110631A
Authority: DE
Inventors: Boris Konstantinovi&ccaron; Cho&scaron;taria; Tat'jana Ivanovna Tbilisi Gventsadze; Michail A. Karabegov; Anatolij A. Karpeev; Eduard Akopovi&ccaron; Mesropian; Georgij Tigranovi&ccaron; Metreveli; Aram Gurgenovi&ccaron; Ovanesian
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DE3110631C2; GB2073412B; GB2073412A

Description

Be schreib uns:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Gerätebau und betrifft insbesondere ein Verfahren und die bauliche Gestaltung eines Gerätes zum Eichen von Vorrichtungen zur Zählung und GrößenbeStimmung von in Dispers: onsrr.edien schwebenden Teilchen.

Die Erfindung kann effektiv auf praktisch allen Gebieten Anwendung finden, auf welchen die Größenbestimrr.ung von in klaren Dispersionsmedien schwebenden Teilchen durchgeführt werden soll. Insbesondere kann die Erfindung in der chemischen, erdölverarbeitenden und Arzneimittelindustrie,

zur Kontrolle der umgebenden und technologischen Medien auf Verunreinigung bzw. zur Konzentrationsbestimmung des Suspensionsproduktes angewendet werden.

Durch die Herstellung von neuen Erzeugnisarten, Einführung neuer technologischer Prozesse sowie Verwirklichung des Umwelt;schutzprogramms im Bezug auf die Kontrolle des Verunreinigungsgrades von Abwassern und sonstigen technologischen Kedien durch die Abfälle unterschiedlicher Produktionsprozesse sowie die Analyse der dispersen Planktonzusammensetzung in offenen Gewässern ist eine große Vielzahl ganz unterschiedlicher disperser Systeme einer Korngrößenanalyse zu unterziehen .

So wird zum Beispiel die bei der Herstellung von susoendierten Kunststoffen wie Polyvinylchlorid, Polymethylmethakrylaü u.a. am Ende des technologischen Prozesses verbrauchte Dispersionsflüssigkeit abgegossen. In dieser Flüssigkeit kann ein bestimmter Anteil an Herstellungsprodukt enthalten sein,

wodurch die Verunreinigung der Gewässer verursacht werden kann. In dieses Zusammenhang-ist es erforderlich, in der technologischen Kette ein Gerät zur Kontrolle der Konzentration des den Abfluß verunreinigenden Ausgangsproduktes anzuordnen, mit dessen Hilfe die Notwendigkeit der Neufiitration der Abwasser festgestellt werden kann. Derart aktuelle Aufgaben wie' die Kontrolle der Betriebsfähigkeit der Filter bei konkreten il'edien, die Feststellung der "ahlfeinheit abrasiver und anderer Pulver, die Kontrolle der Dispersionszusainiuensetzung des Planktons, die Ermittlung des Verunreinigungsgrades mehrerer technologischer Abwasser durch die Teilchen des Rerstellungsproduktes sowie die Verunreinigung der Betriebsflüssigkeiten von hydraulischen Anlagen durch die Verschleißteilchen der Reibpaarungen werden gegenwärtig nur sehr annähernd, mit unzureichender Genauigkeit gelöst, und in einigen Fällen sind sie überhaupt unlösbar.

Gegenwärtig haben unter den analytischen Verfahren zur Korngrö'ßenbestimmung photometrische Zählverfahren der Korngrößenanalyse eine weite Verbreitung gefunden. Diese Verfahren basieren auf der Korngrößenbestimmung nach den Ergebnissen der Amplitudenmessung der elektrischen Impulse, die am Ausgang eines Fotodetektors bei der jeweiligen Überquerung der beleuchteten Zone zur Empfindlichkeitsregistrierung durch die Teilchen erzeugt werden. Da die Messung auf indirektem Wege durchgeführt wird, sind die Meßergebnisse von den optischen Eigenschaften

des zu analysierenden Mediums abhängig. Aus diesem Grund καεί

sen die Geräte der gegebenen Klasse nach Standardise dien geeicht werden, deren optische Eigenschaften mit den Sigen-

SAD ORIGfNAL

schäften des zu analysierenden Mediums identisch sind. Ge-^en-

nur
wärt;is ist^eine äußerst beschrankte Anzahl von monodispersen üichnedicn bekannt, solcher wie Latexe, zahntechnisch^ Pulver, Glaskugeln und suspendierte Lielaminf ormaidehydharze. Die Aufbereitung der monodispersen Eichmedien von gegebener Herkunft ist ei υ komplizierten und arbeitsaufwendigen Prozessen verbunden oder in einigen Fällen gar unmöglich. Dadurch wird die Gesamtheit der mit Hilfe der photometrischen Zählgeräte analysier baren Medien bedeutend eingeschränkt.

Diese Einschränkungen betreffen auch andere Zählmet'bden der KorngrößenbeStimmung, wie gravimetrisch^, konduktometrische, dielkometrische u.a. Verfahren.

Beim Fehlen von Standartmedien haben die Ergebnisse der Korngrößenbestimmung nur einen bedingten Charakter. Wenn das Gerät beispielsweise nach Musterteilchen aus Glas geeicht ist, so können die Meßergebnisse bei der Analyse der Dispersionsmedien, in welchen Teilchen anderer Herkunft, z.B. aus Gummi, enthalten sind, verzerrt werden. In Anbetracht dessen werden in der Praxis arbeitsaufwendige und langwierige Mikroskopieanalysen zur Bestätigung der Gültigkeit £_er Ergebnisse angewendet.

Es ist ein Eichverfahren bekannt, welches auf dem Prinzip des Durchlassens der Eichmedien durch die Empfindlichkeit sz one der Registriervorrichtung basiert (s. "Standards of the calibration of automatic particle counters". Hydraulics and Pneumatics, July, 1975)·

Die Eichmedien werden aus den Standardausgangsmedien aufbereitet. Dazu wird aus der Gesamtmasse der Teilchen (oder Sus-

SAD QRJGJNAL

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pension) eine Einwaage mit der gleichen Teilchenverteilung der dispersen Phase wie ir. der dispersen Phase des Süandard;..odiums entnommen. Der entnommene Teil wird in einem Dispersionsrnedium von einem- "bestimmten Volumen zur Erzeugung der gegebene η Konzentration aufgelöst. Die Abweichung beim Aufbereiten des Sichmediums von gegebener Konzentration hängt vom I.ionodispersitäusgrad der Teilchen der dispersen Phase ab. Je höher der Iv'onodispersitätsgrad, desto geringer ist die Zahl der Teilchen, deren Größe vom Mittelwert abweicht, und umso genauer kann die Zahl dar Teilchen N der dispersen Phase nach Hasse und Volumen des Standardmediuias (IVIuttermediums) best immt we rden.

Das auf diese Weise aufbereitete Eichmedium, welches eine bekannte, mit einer Genauigkeit bis auf einige Prozent bestimmte Menge der Teilchen von einer bestimmten Größe (praktisch von einem bestimmten Größenbereich) enthält, wird durch die Empfindlichkeitszone des zu eichenden Gerätes durchgelassen.

Das Gerät soll die Zahl der Überquerungen der Empfindlichkeit sz one durch die Teilchen abzählen, d.h. beim Durchlassen, des gesamten Volumens des Eichmediums soll am Ausgang des Gerätes eine Anzahl der Impulse N₁ registriert werden, die dem Berechnungswert gleich oder annähernd gleich ist. Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird auf die Art und V/eise eingestellt, daß alle Impulse an der Eichschwelle abgezählt werden. V/enn dies nicht erreicht wird, so ist die Empfindlichkeit snachrege lung vorzunehmen, bis diese Bedingung erfüllt wird'.

Die höchste Eichungsgenauigkeit wird bei der Anwendung von streng monodispersen Standardmedien erreicht.

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Gegenwärtig; existieren jedoch in 3ereich der su analysierender* Medien keine streng monodispersen Systeme, wodurch aie Einstellung der Eir.pfindiichkeitsschwelie der zu eichenden Vorrichtung erschwert wird.

"s ist nur eine beschränkte Anzahl von monodispersen 1.Iedien mit Teilchen unterschiedlicher Herkunft bekannt, wo- ■ durch der Anwendungsbereich der erwähnten Vorrichtungen eingeengt wird.

Die bisher bekannten monodispersen Medien können im Verlaufe deren Lagerung koagulieren oder sich zu einem Aggregat zusammenballen, wodurch der attestierte Kenngrößenwert entstellt wird. Demgemäß müssen diese Medien für ihre wiederholte Anwendung als Standardmedien einer periodischen Neuattestierung unterzogen werden. Das periodische Eichen der Schwellenwerte der Vorrichtungen kann infolge der Entstellung des Kenngrößennennwertes einer der Baueinheiten der Vorrichtung sowie bei der Durchführung von Überholungs- oder Wartungsarbeiten erforderlich sein.

Einen bedeutenden Nachteil des Verfahrens stellt die Dauer des Eichvorgangs und der dafür erforderliche Arbeitsaufwand dar, wodurch die Möglichkeit der periodischen Kontrolle der Schwellenwertkonstanz sowie die Automatisierung des Eichvorgangs unter Betriebsbedingungen erschwert werden.

Ferner ist ein Verfahren zur Eichung der Vorrichtungen zur Zählung und Größenbesimmung der Teilchen bekannt, welches in Journal of the Air Pollution Control Association. October 1968, Vol. 18, Ko. 10, S. 658 beschrieben ist.

Gemäß dem erwähnten Verfahren wird das Eichen der Vorrichtung durch Modulation eines Strahlungsflusses gewährleistet,

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welcher aus dein Kanal der Beleuchtungseinrichtung der zu. eichenden Vorrichtung entnommen wird. Dabei v;ird der modulierte Sürahlung.sf IuS auf den Photodetektor der Vorrichtung gerichtet;, und die Modulation wird durch Unterbrechung des Strahlungs-.flusses mittels einer rotierenden Scheibe mit geeichten öffnungen erzielt. Bei der Sotation der Scheibe entsteht eine regelmäßige Impulsfolge von bestimmter Amplitude, nach weicher die iCachregeiung der Smpfindlichkeitsschwelle der zu eichenden Vorrichtung ausgeführt wird. Die Sehweilenwertempfindlichkeit wird mit der bestimmten (Teilchengröße durch Primäreicheη unter Verwendung der monodispersen Standardmedien in Übereinstimmung gebracht.

Das Primäreichen (des Modulators) wird folgenderweise ausgeführt. Aus den Standardmedien werden Eichme'dien auf bereitet.und die letzteren werden durch die Vorrichtungen durchgelassen. Die Vorrichtung zählt die Anzahl der Überquerungen der Empfindlichkeitszone durch die Teilchen ab und am Ausgang wird die Anzahl der Impulse registriert, deren Amplitude der Größe, der entsprechenden Teilchen im Eichmedium proportional ist.

Die Empfindlichkeit der Vorrichtung wird derart eingestellt, daß die Teilchen von bestimmter Größe bei einem bestimmten Empfindlichkeit sschwel'lenwert registriert werden. Bei dem gleichen Empfindlichkeitswert haben die durch den Modulator erzeugten Impulse eine bestimmte Amplitude, welche in dem elektronischen 3lock der Vorrichtung gespeichert wird.

Das Primäreichen des Modulators nach Standardmedien ist bei jeder möglichen Veränderung der Kenngrößen oder der techni-

BAD

-ΙΟ-sehen Daten der Baueinheiten der Vorrichtung, z. B. beim Ausfall und 3rsatz der Strahlungsquelle bzw. des Strahlungsempfängers, bei Neu^ustierung, Kenngrößenveränderung des Sm-iindiichkeitsvolumens, Verschmutzung der Optik usw. erforderlich.

Während des Betriebs sollen die durch den Modulator erzeugten Impulse diJgleiche Amplitude aufweisen, wie beim Primär-

w
eichen. Die Schellenwertempfindlichkeit der Vorrichtung wird also während des Betriebs nach den durch den Modulator erzeugten Impulsen geprüft und nachgeregelt.

Das Eichen der Vorrichtung zur Zählung und GrößenbeStimmung der Teilchen nach dem beschriebenen Verfahren ist jedoch aus folgenden Gründen erschwert.

Der Modulator trägt zum Feststellen und Ausgleich der gesamten Kenngrößenveränderungen in der Vorrichtungsanordnung bei (zum Beispiel der Veränderung der Quantität des Strahiungsflusses, der Verschmutzung der Optik, der Empfindlichkeitsveränderung der Registriereinrichtung). Ss ist aber unmöglich, eventuelle Loka Iv er änderungen bzw. die Umverteilung der Beleuchtung in der Empfindlichkeitszone festzustellen, welche während des Betriebs auftreten können und beispielsweise durch Verschmutzungen an den Küvettenwänden, dunkle Zonen bzw. durch Neujustierung u. dgl. hervorgerufen wurden.

Bei der Durchführung der Analyse der Medien von bekannter Herkunft ist die Sichung des Modulators (der Vorrichtungsempfindlichkeit) nach monodispersen Eichmedien von gleicher Herkunft vorzunehmen. Im Falle der Veränderung der Kenngrößen oder der Herkunft des zu analysierenden Mediums sind die Y.eZ-geräteanzeigen nicht mehr richtig. Demzufolge muß das Eichen

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nach Stsr.dardmedien aurchgeführt werden, derer. Disoer-.:ionj::.ödiun und disperse Phase die gleichen Eigenschaften wie die des zu analysierenden Podiums aufweisen, damit zuverlässige Ergebnisse der XorngrößenbeStimmung erreicht werden können. Lies ist nur in seltenen Eällen möglich, weil die Zahl der Standardsysteme "beschränkt ist, wodurch der Anwendungsbereich der gegebenen Vorrichtungen eingeengt wird.

Das Eichen des Modulators beim Vorhandensein von monodisoersen Standardise dien wird durch den Amplitudenvergleich der durch die in den Eichmedien enthaltenen Teilchen erzeugten Impulse miü den Impulsen des Modulators vorgenommen. Je hoher dabei der Teilchenmonodispersitätsgrad ist, desto einfacher und genauer ist der Sichvorgang. Ss existieren aber keine streng monodispersen Sichmedien, demzufolge operiert man beim Eichen mit einem Durchschnittswert der Teilchengröße der dispersen Phase, welcher durch die statistische Mittelung der Größe einer

bedeutenden Anzahl der Teilchen erhalten wurde, wodurch eine bestimmte Abweichung beim Primäreichen der Empfind lic hkeitSrschwelle der Vorrichtung und des Modulators bedingt'wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Eichung der Vorrichtungen zur Zählung und Größenbestimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen auszuarbeiten und ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu entwickeln, wodurch die Genauigkeitserhöhung sowie die Vereinfachung des Eichvorgangs gewährleistet und die Verschiedenartigkeit der zu analysierenden Medien durch die

Möglichkeit, disperse Eichsysteme von vorgegebener Herkunft zu imitieren, erweitert wird.

BAD

^LKA. j. qU UO ^" Jl..L.\^. UdUUj. Ci.1 f ,ti j. Jo W j C- ς> . ^ -J-J. C-x /Ά'** »..

einer

bestimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen, bestehend darin_} daß durch die Smpfindlichkeitszone der zu εΐ-

eines

chenaen Vcrriciitung ein Flu3 ν dispersen ^ichsys^ers durchgelassen v.'ird, dabei Strahlun^siiipulse erzeugt werden, nach welchen die Er.pfindlichkeitsschwelle der zu eichenden Vorrichtung eingestoilt; wird, erfindungsgemäß ein att;estierües 'Teilchen im dispersen !-"ediun derart verlagert wird, daß es rr.ehrmals die Zcpfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung üoercuert, wodurch die Imitation des Durchlaufs eines ?lusses dispersen Systems geschaffen wird.

Durch dieses Verfahren wird die Eichungsgenauigkeit der Vorrichtung zur zählung und GrößenbeStimmung der in dispersen I.'.edien schwebenden Teilchen erhöht, weil bei der mehrmaligen Überquerung der Enipfindlichkeitszone durch ein- und dasselbe attestierte Teilchen eine Impulsfolge mit streng gleicher Amplitude erzeugt wird. Dies ermöglicht es seinerseits, die Empfindlichkeitsschwellen unterschiedlicher Exemplare der Vorrichtung zu standardisieren sowie unter den in Anwenderbetrieben vorhandenen Bedingungen den Smpfindlichkeitsnennwert bei Durchführung der Wartungsarme it en sowie bei Neu^ustierung des Primärwandlers der Vorrichtung wiedereinzustellen.

Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, da2 e;n Gerät zum Eichen der Vorrichtungen zur Zählung und GröBenbestimr.ung der in den Dispersionsmedien schwebenden Teilchen entwickelt ist, wobei die letzteren eine Strahlungsquelle sowie einen Strahlungsempfänger mit einer Empfindlichkeitsschwelle aufweisen,

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:;v.i3chen denen sich eine Empfiridiichkeicszone befindet, v.olcl:or einen I-.'odulotor der Strahlung aufweisen, die die T-'mpfir.dlich· kuitozcno der zu eichenden Vorrichtung durchsetzt, in welche:., der r'odulator erfindungsgemäß in !Form eines durchsichtigen Behälters ausgeführt ist, in dem das Dispersionsmedium mit einem attestierten Teilchen untergebracht wird, und einen Antrieb aufweist, durch welchen dieses Teilchen ein mehrmaliges überqueren der Empfindlichkeitszone der zu eichenden Verrichtung ausführt, wodurch der Durchlauf des dispersen Systems durch die Smpfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung imitiert wird.

Durch die Verwendung eines solchen Gerätes wird es möglich, den Eichvorgang zu vereinfachen sowie die Sichungsgenauig keit dadurch zu erhöhen, daß das attestierte Teilchen während seiner Bewegung die Smpfindiichkeitszone der Vorrichtung mehrmals überquert, wodurch der Durchlauf des Dispersionsmediums imitiert .wird.

Es ist zweckmäßig, den Antrieb, der das attestierte Teilchen in Bewegung versetzt, in Form eines Vibrators auszufüh-. ren, welcher mit dem als eine federnde Membran ausgeführten Boden des erwähnten Behälters in Berührung steht»

Ps ist möglich, das attestierte Teilchen in eine hin- und hergehende Bewegung zu versetzen.

Dies bietet die Möglichkeit, sowohl die bauliche Auslegung des Gerätes als aucit seine bauliche Gestaltung z\i verein·= fachen.

Ss ist zweckmäßig, die Empfindlicbke its zone optisch z'i vergrößern und das attestierte Teilchen die vergrößerte Projektion dieser Zone überqueren zu lassen.

..:■>- bad

!.'it dor Vergrößerung der Projektion der Empfind lic hke itszone der Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung der in einem Dispersionsmedium schwebenden Teilchen

werden die Vorbereitungsarb^5 tonvereinfacht und die Möglichkeiten des Eichvorgangs erweitert.

So ergibt sich die Möglichkeit, in die ums η-fache vergrößerte Empfindlichkeitsζone ein ums η-fache vergrößertes attestiertes Teilchen einzuführen. Ihrerseits vereinfacht die Möglichkeit der Anwendung eines attestierten Teilchens von größeren Ausmaßen den Herstellungsprozeß des letzteren. Es wird außerdem möglich, nur ein attestiertes Teilchen zum Eichen einiger Ansprechschwellen der Vorrichtung zu verwenden, dabei wird selbstverständlich der Vergrößerungsfaktor der Smpfindlichkeitszone verändert.

Bei genügender Einfachheit der baulichen Gestaltung eines solchen Gerätes gibt es die Möglichkeit,, ein attestiertes Teilchen von praktisch beliebiger Herkunft in Bewegung zu versetzen.

Bei der Ausführung des attestierten Teilchens aus magnetischen Stoffen ist es sinnvoll, den Antrieb zur Verlagerung des Teilchens in Form eines Elektromagneten mit magnetischem \7echselfeld, in welchem der erwähnte Behälter untergebracht ist, aus zufuhren.

Ungeachtet dessen, daß durch den elektromagnetischen Antrieb nur magnetische Teilchen in Bewegung versetzt werden können j wird die Betriebssicherheit eines solchen Gerätes durch die Beseitigung der mechanischen Einflüsse auf seine

ergibt
Bauteile erhöht, und es ν sich die Möglichkeit der Prequenzerhöhung der Schwingungen des attestierten Teilchens.

BAD OHlGiNAL

Ss ist zweckmäßig j den erwähnten Behälter in seinem Unterteil ei it einem "Trichter zu versehen, und im Behältorhohlrcum οoeroder unterhalb der Empfindlichkeitszone gelochte Trennwände zur Bewegungsbegrenzung des zwischen diesen untergebrachten attestierten Teilchens anzubringen.

Die Ausführung des Behälterunterteils mit einem Trichter ermöglicht es, die Bodenfläche des Behälters zu vergrößern, wodurch die Bewegungsstrecke des attestierten Teilchens und des im Behälter enthaltenen Dispersionsmediums vergrößert wird, ohne daß die Kraft und der Arbeitshub des Antriebs (des Vibrators) vergrößert werden müssen. Durch das Vorhandensein der Ketze im Innern des Behälters wird es möglich, das attestierte Teilchen im Bereich der Smpfindlichkeitszone zu halten.

Es besteht die Möglichkeit, den Behälter mit zwei gegenüberliegenden federnden Membranen zu versehen und als Antrieb zwei Vibratoren einzusetzen, von welchen jeder an der entsprechenden membran zu befestigen ist.

Eine solche Ausführung des Gerätes ermöglicht es, das attestierte Teilchen in eine hin- und hergehende Bewegung mit gleicher Geschwindigkeit bei seinem Vor- und Rückwärtsgang zu versetzen. Dabei wird die Sichungsgenauigkeit durch die Erzeugung der Eichungsimpulse gleicher Dauer erhöht.

Des weiteren wird die Erfindung an Hand der Beschreibung des Verfahrens zur Eichung der Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung der in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen sowie durch die Beschreibung des Gerätes zur Durchführung des Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnun-

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— J-O —

jen näher erläutert, in welchen die gleichen bauteile c.urch die gleichen Ziffernpositionen gekennzeichnet sind. Έ.3 seiron:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Zählung und GrößenbeStimmung der im Dispersionsmedium schwebenden Teilchen bei der Analyse des durch einen durchsichtigen viereckigen Kanal fließenden Mediums, in schematischer Darstellung;

Fig. 2 das im Bereich der Empfindlichkeitszone der Vorrichtung aufgestellte Eichgerät, in schematischer Darstellung;

Fig. 3 £ss Gerät mit einem Antrieb in Form eines Elektromagneten, in schematischer Darstellung;

Fig. 4 eine andere Ausführungsvariante des Gerätes, welches im unteren Teil einen Trichter und im mittleren Teil gelochte Trennwände aufweist, in schematischer Darstellung;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante des Gerätes in welchem der Antrieb als zwei Vibratoren ausgeführt ist, die mit den gegenüberliegenden federnden Membranen in Berührung stehen, in schematischer Darstellung;

Fig. 6 die Variante des Eichvorgangs, dergemäß das Eichgerät im Bereich der vergrößerten Abbildung der Empfindlichkeit sz one der Vorrichtung angeordnet ist, in schematischer Darstellung.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die konventionelle Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen

eine Beleuchtungseinrichtung, einen Strahlungsempfänger und einen elektronischen Block. Zwischen der Beleuchtungseinrichtung und dem Strahlungsempfänger befindet sich ein lichtdurchlässiger Kanal 1 zur Durcnbewegung des zu analysierenden dispersen Systems.

BAD ORIGINAL

Die Beieuchtungseinrichüunr; enthält eine Lichtquelle, ζ. 3. eine Ha logen la nip e 2, eine Positivlinse 3 zur Bildung; eines gerichteten Straftlunrsflusses, weicher von der Lichtquelle ausgeht;, sowie eine Feldblende 4, die hinter· der Linse 3 ir* Strahiungsrichtung angebracht ist.

Der Strahlungsempfänger enthält einen Strahlungsempfänger 5 in: eigentlichen Sinne, vor welchem in der Strahlungsrich^ung eine Linse 6 zur Ausrichtung des Strahlungsflusses auf das Eingangsfenster des Smpfängers 5 angebracht; ist.

An den Eingang des elektronischen Blocks 7 ist der Strahlungsempfänger 5 angeschlossen.

Die Vorrichtung hat eine Empfindlichkaitszone S, die auf die bekannte Weise gebildet ist.

Gemä3 dem bekannten Stand der Technik wurde durch .den Kanal 1 das disperse Eichsystem durchgelassen, nach welchem die Vorrichtungen geeicht wurden.

Gemäß der Erfindung wird die Vorrichtung mit Hilfe des Gerätes 9 geeicht, durch welches der Durchlauf des dispersen Systems imitiert wird. Das Gerät 9 (Fig. 2) wird anstelle des Kanals 1 angeordnet.

Das Gerät 9 z\im Eichen der Vorrichtung enthält einen Modulator zum Modulieren der durch die Empfindlicftkeitszcne der zu eichenden Vorrichtung durchgehenden Strahlung. Der Modulator ist in Form eines rechteckigen durchsichtigen Behälters 10 mlz Boden 11 ausgeführt.

Der Behälter 10 weist die dem Kanal 1 is wesentlichen

entsprechenden Querschnittsausmaße und Form auf und dient zur

eines

Unterbringung ν Dispersionsmediums mit einem attestierten

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Ίώlichen 12. Das Gerät 9 weist einen Antrieb auf, durch weichen ca.; Teilchen in Bewegung vernetzt wird und dabei die R-.pfindlichkeitszone δ der zu eichenden Vorrichtung mehrmals überquert. 3ei der Uberouerung der Empfindlichkeitszone 8 kann sich das Teilchen 12 in unterschiedlichen Laufbahnen bewegen, es kann z-.B. eine Kreisbewegung auf der Umlaufbahn ausführen, die unter einem Winkel zur Senkrechtachse des Behälters geneigt ist, oder es kann eine hin- und hergehende Bewegung von unten nach oben ausführen, usw.

Im gegebenen Fall wird die Erfindung für eine hin- und hergehende Bewegung des attestierten Teilchens erläutert.

Gesäß einer der Ausführungsvarianten der Erfindung ist der Antrieb zur hin- und hergehenden Bewegung des attstierten Teilchens 12 im Behälter als ein Vibrator 13 ausgestalten, welcher eine Schwinge 14 aufweist, deren eines Ende mit einem

deren
Hammer 15 versehen ist, und ^ anderes Ende mit einer Feder

verbunden ist und mit einem Solenoid 17 zusammenwirkt.

Gemäß der beschriebenen Ausführungsvariante der Erfindung funktioniert das Gerät 9 auf folgende V/eise.

Beim Einschalten des Solenoids 17 schlägt' die Schwinge 14, indem sie Schwingungsbewegungen ausführt, mit dem Hammer gegen den Boden 11 des Behälters 10. Unter der Einwirkung der Trägheitskraft springt das attestierte Teilchen 12 hoch und fällt unter der Wirkung der eigenen" Schwerkraft auf den 3oden 11 des Behälters 10 zurück. Bei einer solchen hin- und hergehenden Bewegung überquert das attestierte Teilchen 12 mehrmals die Empfindlichkeitsζone 8 der Vorrichtung. Im Ergebnis der mehrmaligen Schwingungen kommt es zur diffusen Reflexion des

BAD ORIGINAL

Strahlunrsilusses durch das Teilchen 12 in ?orrri von kurzen Lientimpulsen, die durch den Strahlungsempfänger 5 in elektrische Impulse umwandelt werden. Diese Impulse gelangen an den Eingang des elektronischen Blocks 7, in welchen in Abhängigkeit von der Amolitude die Zählung der (Teilchen nach den entsprechenden Bmpfindlichkeitsschwellen des Blocks 7 erfolgt;.

Gemäß einer anderen Ausführungsvarian-ce der Erfindung ist der Antrieb, durch welchen das Dispersionsmedium samt attestiertem Teilchen 12 im Behälter 10 (Fig. 3) in Bewegung versetzt wird, als ein Wechselstromeiektromagnet ausgeführt, in dessen Feld der Behälter 10 untergebracht äst. Der Elektromagnet wird durch Solenoide 18 gebildet, die an beiden Stirnflä-

CiUIO h

chen des von oben einen Deckel abgedeckten Behälters 10 angebracht sind.

Gemäß der vorstehend erläuterten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgt der Eichvorgang sowie die funktion des Gerätes 9 auf die vorstehend beschriebene Weise, nur mit dem Unterschied, daß das attestierte Teilchen 12 seine auf- und abwärtsgehende Bewegung unter der Einwirkung des elektromagnetischen Wechselfeldes ausführt. In diesem Fall muß selbstverständlich das attestierte Teilchen 12 über Magneteigenschaften verfügen.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung ist der Behälter IO des Gerätes 9 in Form eines senkrechten Hohrs 19 (Fig. 4) ausgeführt und weist zumindest in seinem Untertea1 einen Trichter 20 auf. In den Innenraum des Behälters 10 sind ober- und unterhalb der Empfindlichkeitszone gelochte

BAD OFiIGlNAl

Trennwände 2i und <ic eingebaut, die die ^sewcgungsstjrcc.-co cc.3 zwischen ihnen untergebrachten attestierten Toilchono bo~ivn- ZCT^. V/ie es in Fig. 4, gemäß der konkreten AucführungGV:.ri,^r_luo dor Erfindung, gezeigt ist, ist der Behälter 10 durch ein durchsichtiges Rohr 19 von viereckigem Querschnitt gebildet, mit dessen Enden die Trichter in Berührung stehen, welche die Enden des Rohrs 19 einschließende Kuffen, entsprechend 20 und 23, darsteilen. Die gelochten Trennwände 21 und 22 sind innerhalb der Muffen 20 und 23 untergebracht und durch elastische Abdichtungen 24 und Kuttern 25 an die Stirnflächen des Rohrs angedrückt. Die Muffe 23 ist durch einen Deckel, und die M^ffe 20' durch eine federnde Membran 26 abgedeckt, an welcher der Kern 27 eines Solenoids 28 befestigt ist.

3ei der hin- und hergehenden Bewegung des Kernes 27 des Solenoids 28 bewegt die Membran 26 das Dispersionsmedium (Flüssigkeit) mit dem attestierten Teilchen 12 in hin- und

verhindern
hergehender Richtung. Dabei ν die gelochten Trennwände 21, 22 das Gelangen des Teilchens in einen, beispielsweise den unteren Trichter 20, indem sie das attestierte Teilchen in den Höhengrenzen des Rohrs 19 halten, wodurch das Verlassen des Bereiches der Empfindlichkeitszone des Gerätes 9 durch das Teilchen vermieden wird. Das Vorhandensein der Trichter 20 ergibt bei geringem Gang des Kernes 27 des Solenoids 28 eine bedeutende Verlagerung des attestierten Teilchens 12.

Gemäß der folgenden Ausführungsvariante der Vorrichtung ist der Behälter in Form eines Rohres 29 (Fig. 5) ausgeführt, welches von beiden Seiten durch federnde Membranen 30 und$0' ab-

BAD ORIGINAL

- 21 gedeckt ist, mit v/elciaen Vibiatoren zusammenwirken, _von welchen jeder als ein Solenoid 31 ausgeführt; ist. x^ie iierne der bolenoide Jl und 31^f sind mit den feuernden /»erabranun 30 verbunden. Das Bohr 29 ^na^ iß Innern gelochte Tronnvü nde 33, welche zur Begrenzung der hin— und hergehenden

Bewegung des attestierten Teilchens 12 bezüglich der Erapfindlichkeitszone 8 der "Vorrichtung dienen, während die Enden des ixohres 29 als Trichter 34- und 35 ausgeformt sind.

Beim wechselweisen Ansprechen der Soienoide 31 bewegt sich das attestierte Teilchen 12, mitgenommen durch das Dispersionsmedium, auf- und abwärüs und übeiquert dabei mehrmals die Empfindlichkeitszone ö der Vorrichtung. Das Eichen der Vorrichtung wird auf die vorstehend erwähnte V/eise durchgeführt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung wird die Empfindlichkeitszone 8 der zu eichenden Vorrichtung optisch vergrößert und das attestierte Teilchen wird über die vergrößerte Abbildung dieser Zone bewegt. Zur Ausiuhrung einer solchen Ausführungsvariante der Erfindung werden die Vorrichtung und das Gerät 9 so aufgestellt, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, welche zum Teil Pig. 1 gleicht, jedoch mit dem Unterschied, daß hinter der Empfindlichkeitszone 8, die im x>.anal 1 gebildet wird, durch welchen das zu analysierende disperse System durchgelassen wird, eine Linse 36 angebracht wird. Die Linse 36 dient zur Gewinnung eines vergrößerten Zwischenbildes der Empfindlichkeitszone 8. Der Vergrößerungsfaktor der Linse 34· ist gleich 9. isnn im Kanal 1 z. B. eine beleuchtete Empfindlichkeitszone mit Ausmaßen von 0,5 χ 0,5 χ 0,1 mm gebildet wird und die Feldblende 37 Ausmaße von 4,5 χ 0,9 aufweist,

ORSGINAL

30 betragen die Ausmaße der vergrößerten Abbildung: der '!■:.::. ~ — lindiichkeitszone 4,5 ^Ύ- 4,5 x ^>9 "■"*· ΐΐ" Bereich ^er vergrößerten Abbildung der Smpfindlichkeitszone 8 ist das Eichgerät

von 9 aufgestellt, wobei der Innenquerschnitt*" dessen Behälter IO gemäß den angeführten Ausmaßen einen Wert von 2x2 rr.:r, betragen kann. Die Linse 36 überträgt die vergrößerte- Abbildung der Smpfindlichkeitszone 8 auf das Eingangsfenster des Strahlungsempfängers ^. "Mach dem Abschluß des Eichvorgangs wird das Gerät 9 abgeführt und die Impulse von den Teilchen des zu analysierenden Mediums, welches durch den Kanal 1 fließt, gelangen durch die Linsen 3» und .5 zum Strahlungsempfänger 5· Des weiteren werden konkrete Beispiele der Durchführung des Verfahrens angeführt.

Beispiel 1

Ss wurde die Eichung einer Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen zum Zwecke der Diagnostik des technischen Zustands von Hydraulikanlagen und der Peststellung der Verschleißkinetik der Heibpaarungen von unterschiedlichen Vorrichtungen durchgeführt .

Sin Glasbehälter 10 (Fig. 4), welcher einen Querschnitt von 1,5x1 »5 ^mm· und eine Konfiguration aufweist, die dem Kanal 1 der Vorrichtung, durch welchen das zu analysierende I.'edium fließt, äquivalent ist, wird mit Benzin gefüllt.

Im Querschnitt des Innenhohlraums des Behälters 10 werden auf einer Entfernung von 5 ram voneinander zwei gelochte Trennwände 21 und 22 in Form von Metallnetzen mit einer Maschengröße von 40yi/m eingeführt. Zwischen den Netzen 21 und 22 wird ein Bronzeteilchen 12 mit einer Größe von 8Oy^m unter-

--■bracht;. Vorhergehend wird ir.it Hilfe eines Mikroskope die Größe des Bronzeteilchens 12 rr.it einer Genauigkeit vo:± + 1 ,;fz Oestimmt. Der Unterteil des Behälters 10 isü in ?crm eines Trichters 20 ausgeführt, weicher eine Grundfläche aufweist, die die Fläche des Behäiterquerschnitts in dem Bereich, wo sich das attestierte Teilchen 12 befindet, um das 300-fache ü *d e r ΰ r i f f t.

Die Grundfläche des Trichters ist durch eine Gur.mimembran 26 abgedeckt, an welcher der Kern 27 des Solenoids 28 befestigt ist, das ait einem Generator (nicht gezeigt) elektrischer Impulse mit einer !Frequenz von 10 Hz gekoppelt ist.

Die Schwingungen des Kernes 27 werden durch die federnde I.'emorsn 26 dem Benzin übermittelt, welches aus dem Trichter 16 in den engen Teil des Querschnitts des Behälters 10, d.h. in das Rohr 19, periodisch ausgestoßen wird und zurückfließt. Bei den Schwingungen des Benzins wird das auf dem unteren Netz 21 liegende Bronzeteilchen durch den Benzinfluß mitgenommen und in der Richtung des oberen Netzes 22 bewegt, wonach es in seine Ausgangsstellung zurückkehrt.

Der Behälter 10 mit den in ihm angebrachten Netzen 21 und 22, dem Teilchen 12 und Benzin wird mitsamt elektromagnetischen Vibrators 28 in der zu eichenden Vorrichtung derart aufgestellt, daß die Empfindlichkeitszone 8 der Vorrichtung zwischen den Netzen 21 und 22 des Behälters 10 zu liegen kommt.

Bei den hin- und hergehenden Schwingungen überquert das Teilchen 12 mehrmals die S^pfindlichkeitszone 8, wobei es eine regelmäßige Folge von Eichimpulsen erzeugt.

BAD ORIGINAL

Diese Impulse werden als Eichimpulse verwendet, nach welchen die Empfindlichkeitsschwelle des Strahlungsempfängers der zu eichenden Vorrichtung nachgeregelt wird.

Wenn es notwendig ist, die Vorrichtung auf eine andere Teilchengröße neuzueichen, wird zwischen den Netzen 21 und 22 ein Teilchen von entsprechendem Ausmaß untergebracht. Dabei werden Netze aufgestellt, deren Maschengröße kleiner als der Durchmesser des Teilchens ist. Die Netze dienen zur Begrenzung der hin- und hergehenden Schwingungen des-Teilchens im Bereich der Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung.

Die vorliegende Anordnung kann auch zum Eichen der Vorrichtungen durch andere disperse Systeme verwendet werden. Dazu wird in den Innenraum des Behälters das entsprechende Dispersionsmedium sowie ein Teilchen eingeführt.

Beispiel 2

Ls wurde eine Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen zwecks der Bestimmung der Konzentration der Produktionswerkstoffreste in den technologischen Abflußmedien in einem Bereich geringer Größen von 2Cy.m an geeicht.

Der Eehälter 10 (.Fig. 2) des Gerätes 9 wurde mit von mechanischen Zusätzen abgefiltertem destilliertem Wasser gefüllt. Diesem V/asser wurde ein oberflächenaktiver Stoff, z.B.

Trinatriumphosphat zugegeben. Im Innenraum des Behälters wird ein Teilchen 12 aus Polyvinylchlorid mit einer Größe von 50/Kiri untergebracht. Die Teilchengröße wurde vorhergehen.! mit Hilfe eines Mikroskops mit einer Genauigkeit von + 1 ;m Lestimmt.

8AD ORIGINAL

Dor elektromagnetische Vibrator 28 wurde an einen Generator

Cr. ic lit gezeigt) elektrischer Impulse mit einer Frequenz

angeschlossen,
vor. 5 -is ν Sas Gerät 9 wurde in der Vorrichtung derart angeordnet, daß der Behälter 10 anstelle des Kanals 1 ka:.:, ■ welcher die gleichen Cuerschnittausmaße sowie die gleiche Konfiguration wie der Behälter 10 des Gerätes aufweist.

Die Schwingungsimpulse des elektrischen Vibrators 28 werden uurch eine Membran 26 dem ^utestierten Teilchen 12 Vermittelt, weiches unter der Einwirkung der Trägheitskraft und der eigenen Schwerkraft sich hin- und herzubewegen beginnt.

Bei den Überauerungen der Snpfindlichkeitszone 8 durch das attestierte Teilchen wird eine Folge regelmäßiger Sichimpulse erzeugt, nach welchen die Ansprechschwelle des Strahlungsempfängers 5 £er zu eichenden Vorrichtung eingestellt wird.

Beispiel 3

Ss wurde eine Vorrichtung zur Zählung und GröBenbestimmung von in eier Luft schwebenden Teilchen geeicht.

Kenndaten des Verfahrens

- Dispersionsmediuni - Luft

- Stoff des attestierten

Teilchens - Korund

- Grö2e des attestierten

Teilchens, /A m . -50+1

j —

- Schwingungsfrequenz des

Teilchens, Hz - 20

Das Eichen wurde in der vorstehend angeführten Abfolge mittels des Gerätes durchgeführt, welches in Fig. 4 dargectollt ist.

BAD ORIGINAL

-»Ο · . ι-<-ι- ^ t> i/ViOUiVO Ό U clii.U.U J. . -L O-ί-ti JL O. Ii-¹- UCX j. J* ti l U XlIU J.O<V/iil> -LUO

ocl.v.vllen von photomctrischon Zählanalysatoren das Eichen der Vorrichtung zur Zählung und Größenbestiniir.uns der in einem Dispersicnsmedium schwebenden Teilchen durchgeführt.

Kenndaten des Verfahrens

- .Dispersionsmediuni - Äthylalkohol

- Stoff des attestierten

Teilchens - rostfreier Stahl

- Grö3e des attestierten

Teilchens, ///m - 200

- Schwingungsfrequenz des

attestierten Teilchens, Hz - 25

- Abstand zwischen den gelochten

Trennwänden des Gerätes, mm - 5

- !('aschengröße der Trennwand, /wm - 100

Die Vorrichtung wurde mittels des in I'ig. 5 dargestellten Gerätes geeicht. Die Grundfläche der Trichter 34 und 35 cles Behälters übertrifft um etwa das 500-fache die Querscbnit"uflache dieses Behälters im Bereich der Smpfindlichkeitszone S. Beide elektromagnetischen Vibratoren 31 sind mit einem Generator (nicht gezeigt) gekoppelt, welcher phasenverschobene elektrische Impulse mit einer Frequenz von 25 Hz erzeugt; so daß

52

der Kern-eines Vibrators eingezogen wird, wenn der Kern

32 des anderen Vibrators 31 .ausgeschoben wird.

Beim Hinausschieben des Kernes des Vibrators 31 wird die entsprechende Membran 30 in Richtung des Behälters 10 verformt

BAD ORIGINAL

ur.d das flüssige Dispers: onsinediun; wird aus dem Trichter r.iü großer Geschwindigkeit in den engen Teil cos Behälters

sche Vibrator 31' an und die Flüssigkeit wird aus der. Trichter 35 in entgegengesetzter !Richtung hinausgedrückt. Die
Schwingungen der flüssigkeit werden dem attestierten Teilchen übermittelt, welches sich im Bereich zwischen den gelochten Trennwänden 33 bewegt.

Genäß einem solchen Verfahrensbeispiel sowie der Ausführungsvariante des Gerätes wird eine hohe Schwingungsfrecuenz des Teilchens sowie die gleichbleibende Geschwindigkeit der Vor- und Sückwärtsbewegung des Teilchens gewährleistet. Dies ermöglicht es, Eichimpulse von gleicher Dauer zu erzeugen und dadurch das Eichen mit einem hohen Genauigkeitsgrad durchzuführen.

Leerseite

Claims

VSHPAHHSN UKD GERÄT ZUM EICHEN VOI VOZRICHTUXGSN ZUR ZÄHLUNG UND GRÖSSSNBSSTIIÖIÜNG VON IN EINEM DISPERSIONSMEDIUM SCHWEBENDEN TEILCHEN

PATENTANSPRÜCHE'

ί1."Verfahren zum Eichen einer Vorrichtung zur Zählung und Größenbestimmung von in einem Dispersionsmedium schwebenden Teilchen, "bestehend darin₉ daß durch die Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung ein Fluß des dispersen Eichsystems durchgelassen wird, dabei die Strahlungsimpulse erzeugt werden, nach welchen die Empfindliche itsschwe lie der zu eichenden Vorrichtung eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet , daß

- ein attestiertes Teilchen genommen und

mit dem Disnersionsmedium derart bewegt wird, daß dieses Teilchen die Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung mehrmals überquert,

des

- wodurch der Durchfluß eines Stromes^dispersen Systems

imitiert wird.

BAD ORIGINAL

31 IUbJl

2. Sichverfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet , daß das attestierte Teilchen eine hin- und hergehende Bewegung ausführt.

3. Sichverfahren nach Anspruch 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet , daß

- die Empfindlichkeitszone optisch vergrößert wird und

- das attestierte Teilchen die vergrößerte Abbildung dieser Zone überquert.

4. Gerät zum Eichen der Vorrichtungen zur Zählung und GrößenbeStimmung von in Dispersionsmedien schwebenden Teilchen, welche eine Strahlungsquelle sowie einen Strahlungsempfänger mit einer Empfindlichkeitsschwelle aufweisen, zwischen welchen sich die Empfindlichkeitszone befindet, enthaltend einen Modulator zum Modulieren der die Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung durchsetzenden Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Modulator als ein durchsichtiger Behälter (10) ausgeführt ist, in welchem ein Dispersionsmedium mit einem attestierten Teilchen (12) untergebracht wird, und

- einen Antrieb (13) aufweist, durch welchen dieses Teilchen in Bewegung mit mehrmaligem Überqueren der Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung versetzt wird, wodurch der Durchlauf des dispersen Systems durch die Empfindlichkeitszone der zu eichenden Vorrichtung imitiert wird.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß

- der Behälter als ein an seinem Unterteil durch eine federnde Membran (11) abgedecktes senkrechtes Rohr (10), und

original

- der Antrieb als ein Vibrator (13) ausgeführt ist, welcher is Zusammenwirken mit der erwähnten Membran (11) das attestierte Teilchen (12) in Bewegung versetzt.

5. Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß

- das senkrechte Bohr (19) an seinem Unterteil einen durch eine federnde Membran (26) abgedeckten Trichter (20) aufweist,

- wobei im Innern des Rohrs (19) gelochte Trennwände (21) zur Bewegungsbegrenzung des attestierten Teilchens (12) im Bereich der Smpfindlichkeitszone (8) angebracht sind.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennz eichnet , daß

- das senkrechte Rohr (19) an dessen Oberteil einen Trichter (34) aufweist, der durch eine federnde Membran (30), mit welcher ein anderer Vibrator (31^ zur zwangsläufigen Abwärtsverlagerung des attestierten Teilchens (12) zusammenwirkt, abgedeckt ist.

8. Gerät nach Anspruch 4-, dadurch gekenn-, zeichnet , daß

- der Antrieb zur Verlagerung des attestierten Teilchens (12) als ein Elektromagnet mit Wechselfeld ausgeführt ist,

- in welchem der erwähnte Behälter (10) untergebracht ist.

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