DE3805015A1 - Vorrichtung zum verdichten pulverfoermiger proben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur reproduzier­ baren Abfüllung und Verdichtung pulverförmiger Proben mit einer Einfüllvorrichtung zur Beschickung eines in einer Halterung befindlichen Probenrohres mit dem Pulver und einem Preßstempel zur Verdichtung des Pulvers.

Zum Zweck der Produktionsüberwachung müssen bei der Her­ stellung von pulverförmigen Produkten häufig verdichtete langgestreckte Probekörper aus dem Pulver hergestellt werden, die dann mit bestimmten physikalischen Methoden untersucht werden. Dieses Problem tritt insbesondere bei der Herstellung von Magnetpigmenten auf, die als Grund­ lage für die Herstellung magnetischer Aufzeichnungsträ­ ger dienen.

Eine wichtige magnetische Kenngröße ist die Koerzitiv­ kraft des ferromagnetischen Pigments. Da sie von der Dichte des pulverförmigen Materials abhängt, sind Messungen an einem aus dem pulverförmigen Material durch Verdichtung gewonnenen Probekörper nur dann aussagekräf­ tig, wenn es gelingt, solche Probekörper mit reprodu­ zierbarer Dichte herzustellen. Ausgehend von dieser Zielsetzung wird in der DE 26 54 742 ein Verfahren be­ schrieben, bei dem die Probekörper aus magnetischen Pig­ mentpulvern nacheinander portionsweise aufgebaut werden und nach jeder Portion durch einen Druckstoß verdichtet werden.

Hier setzt die Erfindung an. Unter Berücksichtigung der beim Arbeiten mit dem Verfahren gemäß der DE 26 54 742 gewonnenen Betriebs- und Laborerfahrungen sollte die Reproduzierbarkeit und vor allem die Gleichmäßigkeit (Homogenität) der Dichte über die gesamte Probenlänge sowie die reproduzierbare Einhaltung der Probenlänge verbessert werden.

Zu diesem Zweck wurde eine Vorrichtung zur reproduzier­ baren Abfüllung und Verdichtung pulverförmiger Proben mit einer Einfüllvorrichtung zur Beschickung eines in einer Halterung befindlichen Probenrohres mit dem Pulver und einem Preßstempel zur Verdichtung des Pulvers ent­ wickelt, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Probenhalterung aus einer mit einem pneumati­ schen Druckzylinder verbundenen, vertikal verschiebbaren Bodenplatte und einem das Probenrohr nur in horizontaler Richtung fixierenden Halteelement besteht und an einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Träger angeordnet ist. Außerdem ist der in das Probenrohr hineinragende und an seinem Außenumfang Öffnungen für den Probendurch­ tritt aufweisende Preßstempel derart angebracht, daß er eine oszillierende, durch einen Exzenter verursachte Bewegung in Vertikalrichtung ausführen kann. Ferner ist eine Vorschubeinrichtung für den verfahrbaren Träger vorgesehen, die ihn um eine vorgegebene Wegstrecke absenkt, wenn der vom Preßstempel über die verdichtete Probe auf die Bodenplatte ausgeübte Druck einen der gewünschten Verdichtung entsprechenden voreingestellten Wert überschreitet.

Die Oszillationsfrequenz des Preßstempels beträgt vor­ teilhaft 10 s^-1 bis 100 s^-1, vorzugsweise 20 s^-1 bis 50 s^-1, und seine Amplitude 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 2 mm bis 5 mm.

Eine wesentliche Verbesserung besteht ferner darin, daß die Einfüllvorrichtung aus einem rotierenden Erlenmeyer- Kolben mit einem Auslaufrohr besteht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann die Position der als Auflager für das Probenrohr dienen­ den Bodenplatte durch einen pneumatischen Sensor kon­ trolliert werden, der beim Zurückweichen der Bodenplatte die Vorschubeinrichtung für den verfahrbaren Träger betätigt und damit die Probenhaltung um z.B. jeweils 0,17 cm weiter nach unten absenkt, wenn der bis zu die­ sem Zeitpunkt im Probenrohr aufgebaute zusammengepreßte Pigmentkörper die gewünschte Verdichtung erreicht hat.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

• - Es können genau reproduzierbare Probenlängen zwi­ schen 70 mm und 200 mm erzielt werden.
• - Der Probenkörper besitzt über seine gesamte Länge eine gleichmäßige Dichte; d.h., es treten keine Dichteinhomogenitäten im Probenvolumen auf.
• - Aufgrund des einfachen Aufbaus der Vorrichtung konnten die Herstellungskosten gesenkt und der Wartungsaufwand reduziert werden.
• - Die kompakte Bauweise führt außerdem zu einem klei­ neren Platzbedarf, so daß die Apparatur z.B. als Tischgerät ausgeführt werden kann.
• - Da der Verdichtungsvorgang im Gegensatz zu früheren Geräten nicht pneumatisch, sondern durch den elek­ trisch angetriebenen Preßstempel erfolgt, arbeitet die Apparatur mit einem niedrigeren Druckluftbe­ darf. Die wenigen pneumatischen Bauelemente können ohne Ölnebelschmierung arbeiten.
• - Bei der Einfüllvorrichtung befindet sich das zu verdichtende Produkt in einem geschlossenen Behäl­ ter. Dadurch kann die Staubentwicklung minimiert werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung zum Verdichten pulverförmiger Magnetpigmentproben besteht aus einem vertikal aufge­ stellten Ständer 1, an dem mittels einer Spindel 2 ein kastenförmiger Träger 3 in vertikaler Richtung verfahr­ bar ist. An dem verfahrbaren Träger 3 ist ein Probenrohr 4 mittels eines gabelförmigen Halteelements 5 und einer als Auflage dienenden Bodenplatte 6 angeordnet. Das unten abgeschlossene Probenrohr 4 stützt sich also auf der Bodenplatte 6 ab. Das gabelförmige Halteelement 5 und eine an der Bodenplatte 6 befestigte rohrförmige Manschette 7 gewährleisten eine einwandfreie mechanisch stabile Probenhalterung. Die Bodenplatte 6 ist mit dem Stempel eines pneumatischen Druckzylinders 8 verbunden. Durch Beaufschlagung des Druckzylinders mit einem be­ stimmten Druck kann also der von unten her auf das Probenrohr 4 ausgeübte Gegendruck eingestellt werden.

Am oberen Ende des Ständers 1 ist ein elektrisch ange­ triebener Exzenter 9 angebracht, der mit einem in das Probenrohr 4 hineinragenden Preßstempel 10 gekoppelt ist. Der Preßstempel 10 führt somit eine durch den Exzenter 9 gesteuerte vertikale Hubbewegung innerhalb des Probenrohres 4 aus. Die Oszillationsfrequenz beträgt dabei z.B. 15 Hz, die Amplitude 2 mm. Aufgrund der fest­ stehenden Anordnung des Exzenters 9 verschiebt sich bei einer Bewegung des verfahrbaren Trägers 3 der Preßstem­ pel 10 innerhalb des Probenrohres 4 um den gleichen Be­ trag. Wird z.B. der verfahrbare Träger 3 um die Strecke d nach unten abgesenkt, so verschiebt sich der Preßstem­ pelkopf 11 im Probenrohr 4 um d nach oben. Die Einfüll­ vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Erlen­ meyer-Kolben 14, durch dessen Hals ein Auslaufrohr 15 gesteckt ist. Im Inneren des Erlenmeyer-Kolbens befin­ det sich ein senkrecht zur Drehachse beweglich angeord­ neter, keulenförmiger Hohlkörper, der durch seine Be­ wegung bei umlaufendem Kolben das Produkt gegen eine auswechselbare Blende schiebt, die vor dem Auslaufrohr angebracht ist. Die Blende hat je nach Rieselfähigkeit des Produktes einen Durchmesser zwischen 3,2 und 3,8 mm. Mit dem Antrieb 16 wird der Erlenmeyer-Kolben 14 in eine rotierende Bewegung versetzt.

Die Position der Bodenplatte 6 wird mit einem pneumati­ schen Sensor 12 überwacht. Der Sensor 12 steuert den Spindelantrieb (nicht gezeigt) und leitet, wie weiter unten noch genauer beschrieben wird, eine Abwärtsbewe­ gung des verfahrbaren Trägers 3 ein, sobald der vom Probenrohr 4 auf die Bodenplatte 6 ausgeübte Druck den am pneumatischen Druckzylinder 8 eingestellten Gegen­ druck überschreitet.

Das obere Ende des Probenrohres 4 ist offen und mit einem Einfülltrichter 13 versehen. An dem verfahrbaren Träger 3 ist ferner eine Einfüllvorrichtung für das Magnetpigment angebracht, aus der das Pigmentpulver während der Verdichtung im Probenrohr 4 kontinuierlich nachrieselt. Außerdem kann der Preßstempel während der Schwingbewegung um seine Längsachse mit einer Drehzahl von 1/30 pro Minute gedreht werden, um das Durchrieseln des Produktes in dem Probenraum zu beschleunigen. Durch die Rotationsbewegung wird Magnetpigment in die Füll­ rohröffnung 17 gefördert und durch das Füllrohr 15 in den Einfülltrichter 13 transportiert. Durch die Rotation des Erlenmeyer-Kolbens 14 wird außerdem das Magnetpig­ ment in rieselfähigem Zustand gehalten. Das in den Einfülltrichter 13 geförderte pulverförmige Produkt rutscht durch das Probenrohr 4 und gelangt durch achsen­ parallele Nuten am Umfang des Preßstempelkopfes 11 in den eigentlichen Probenraum zwischen Preßstempelkopf 11 und dem Boden des Probenrohrs 4. Anstelle dieser Nuten kann auch ein kleiner Ringspalt zwischen dem Preßstem­ pelkopf und der Innenwand des Probenrohrs 4 verbleiben.

Die Herstellung einer langgestreckten Pigmentprobe für magnetische Messung geht folgendermaßen vor sich:

Zunächst wird das leere Probenrohr 4 in die Probenhalte­ rung 5, 6, 7 eingesetzt und der Einfülltrichter 13 auf­ gesteckt. Sodann wird die Einfüllvorrichtung 14, 15, 16 mit dem darin befindlichen Magnetpigment in Betrieb ge­ setzt. Außerdem wird der Motor für den Exzenter 9 einge­ schaltet. Das im Probenraum zwischen dem unteren Ende des Probenrohres 4 und dem Preßstempelkopf 11 gelangte Magnetpigment wird durch die periodische Auf- und Ab­ bewegung des Preßstempelkopfs 11 solange verdichtet, bis die Gegenkraft der mit dem pneumatischen Druckzylinder 8 verbundenen Bodenplatte 6 überwunden wird und die Bodenplatte 6 infolgedessen zurückweicht. Dieses Zurück­ weichen wird von dem pneumatischen Sensor 12 erkannt, der daraufhin den Spindelantrieb des verfahrbaren Trä­ gers 3 betätigt und den verfahrbaren Träger 3 um eine bestimmte Wegstrecke, z.B. 1,75 mm nach unten absenkt. Anschließend erfolgt wiederum der Vorgang der pulsie­ renden Verdichtung des nunmehr vergrößerten Proben­ volumens im Probenrohr 4. Der Probenkörper wird also portionsweise nacheinander aufgebaut, wobei während der gesamten Aufbauphase eine Verdichtung durch die pul­ sierende Auf- und Abbewegung des Preßstempels 10 erfolgt. Der Aufbau des Probenkörpers erfolgt also schrittweise, bis die der Summe der Aufbauschritte entsprechende Probenkörperlänge den gewünschten Wert erreicht hat. Zu diesem Zweck sind an dem Ständer 2 Endschaltergruppen angebracht, die in der gewünschten Endstellung des ver­ fahrbaren Trägers 3 aktiviert werden und für eine Ab­ schaltung der Apparatur sorgen. Danach kann das Proben­ rohr 4 mit dem fertigen Probekörper entnommen und ein neues Probenrohr für die nächste Probe in die Halterung 5, 6, 7 eingesetzt werden. Die relativ hochfrequente periodische Verdichtung durch den oszillierenden Preß­ stempel 10 führt in Verbindung mit der kontinuierlichen Zuführung des Magnetpigments von der Oberseite des Probenrohres 4 in den Füllraum zwischen Preßstempelkopf 11 und Probenrohrboden zu einer homogenen und reprodu­ zierbaren Packungsdichte des Magnetpigments über die gesamte Länge des Probenkörpers.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur reproduzierbaren Abfüllung und Ver­ dichtung pulverförmiger Proben mit einer Einfüll­ vorrichtung (14, 15, 16, 17) zur Beschickung eines in einer Halterung (5, 6, 7) befindlichen Proben­ rohres (4) mit dem Pulver und einem Preßstempel (10) zur Verdichtung des Pulvers, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Probenhalterung aus einer mit einem pneumatischen Druckzylinder (8) verbundenen, vertikal verschiebbaren Bodenplatte (6) und einem das Probenrohr (4) nur in horizontaler Lage fixie­ renden Halteelement (5) besteht und an einem in vertikaler Richtung verfahrbaren Träger (3) ange­ ordnet ist, daß der in das Probenrohr hineinragende und an seinem Außenumfang Öffnungen für den Proben­ durchtritt aufweisende Preßstempel (10) an dem verfahrbaren Träger (3) angebracht ist und eine oszillierende Bewegung in Vertikalrichtung ausführt und daß eine Vorschubeinrichtung (2, 12) für den verfahrbaren Träger (3) vorgesehen ist, die ihn um eine vorgegebene Wegstrecke absenkt, wenn der vom Preßstempelkopf (11) über die verdichtete Probe auf die Bodenplatte (6) ausgeübte Druck einen der ge­ wünschten Verdichtung entsprechenden voreingestell­ ten Wert überschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Oszillationsfrequenz des Preßstempels 10 s^-1 bis 100 s^-1, vorzugsweise 20 s^-1 bis 50 s^-1, und seine Amplitude 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 2 mm bis 5 mm, beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einfüllvorrichtung aus einem ro­ tierenden Erlenmeyer-Kolben (14) mit einem abgewin­ kelten Auslaufrohr (15) besteht, aus dem konti­ nuierlich pulverförmiges Produkt in das Probenrohr (4) rieselt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Position der Bodenplatte (6) durch einen pneumatischen Sensor (12) kontrolliert wird, der beim Zurückweichen der Bodenplatte (6) die Vorschubeinrichtung (2) für den verfahrbaren Träger (3) betätigt.