DE3914797A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der staubentwicklung bei der bewegung von schuettguetern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Staubentwicklung von Schüttgütern nach Intensität und Dauer.

Beim Transportieren, Umschlagen bzw. allgemeinen Bewegen von Schüttgütern, die gewöhnlich aus einem ganzen Spektrum von Korngrößen bestehen, treten Staubentwicklungen auf, die ein solches Maß erreichen können, daß sie als Belästigung empfunden und generell als umweltschädlich angesehen werden.

Deshalb hat man schon frühzeitig zu Maßnahmen gegriffen, diese Staubentwicklung zu vermindern. Das kann einmal dadurch geschehen, daß man den Staub durch Abklassieren entnimmt oder das Schüttgut durch Granulieren in seiner Korngröße vergröbert. Aber auch das kann das Stauben nicht ganz verhindern, denn selbst geringste Restgehalte von Feinanteilen können den Eindruck einer beträchtlichen Staubentwicklung geben.

So hat man zusätzlich zu Staubbindemitteln gegriffen, meistens organische Substanzen, diese in geringen Mengen zugegeben, so daß eine Schutzhülle erzeugt und das Stauben stark reduziert wird.

In der DE-PS 25 38 276 wird hierfür z. B. eine Mischung von Weichparaffin und Spindelöl vorgeschlagen. Es gibt jedoch auch eine Fülle andersartiger Substanzen.

Da es sich aber in jedem Fall um Fremdsubstanzen handelt, die eigentlich in den Massengütern nicht erforderlich, sondern eventuell sogar unerwünscht sind, ist es wichtig, den Anteil auf ein minimales Maß zu beschränken.

Es hat sich daher als notwendig erwiesen, die Staubentwicklung durch exakte Messungen in seiner Intensität zu verfolgen und die Abhängigkeit von der Staubbindemittel-Zugabe exakt und auch in der zeitlichen Entwicklung zu messen.

Die DE-OS 22 20 387 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Untersuchung der Staubeigenschaften von körnigem Material.

Dabei läßt man eine bestimmte Menge Material frei in einen geschlossenen Raum fallen, entnimmt den Staub durch einen dosierten Gasstrom und sammelt ihn in einen Filter, wonach man die Menge durch Wägung bestimmt. Bei allen solchen Meßverfahren geht es darum, die staubhaltige Luft auf bestimmten Unterlagen, wie z. B. Membranen, Filtersäckchen, Diemschen Folien usw. aufzufangen und den Staub zum Absetzen zu bringen (vgl. Lueger, "Lexikon d. Technik" 4. Auflage, Dt. Verlagsanstalt Stuttgart, S. 468).

Hierbei erhält man zwar einen exakten Wert für den Staubgehalt der Luft, aber nicht unbedingt ein Maß für die Staubbelästigung als optische Wirkung. Außerdem ist die Methode sehr aufwendig.

Es stellt sich somit die Aufgabe, ein einfaches Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zu finden, mit deren Hilfe man den Staubgehalt und die staubende Wirkung eines zu verladenden Schüttgutes kontinuierlich bzw. in regelmäßigen Abständen messen kann, um gegebenenfalls einzugreifen, falls das Verhalten des Gutes nicht den Ansprüchen hinsichtlich der Staubentwicklung genügt, die gestellt worden sind.

Es wurde nun ein Verfahren und eine Vorrichtung gefunden, die Staubentwicklung von Schüttgütern nach Intensität und Dauer zu messen.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Gewichtsmenge des zu prüfenden Gutes aus einer definierten Höhe durch ein Rohr im freien Fall in einen geschlossenen Behälter mit definierten Abmessungen gegeben wird und daß mittels eines den Behälter durchdringenden Lichtstrahles die Schwächung des Lichtstrahles nach Durchlaufen des Behälters über eine bestimmte Zeit ermittelt wird.

Die Prüfgutmenge wird vorteilhaft so bemessen, daß sie volumenmäßig höchstens 50%, im Idealfall jedoch 15 bis 30% des Volumens des Meßbehälters ausfüllt.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Behälter mit einer Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Lichtstrahlen; die Vorrichtung besteht hierbei aus einer Lichtquelle und einer Fotozelle, wobei Fotozelle und Lichtquelle einander gegenüberstehend angeordnet sind. Vorteilhaft ist die Lichtquelle so gestaltet, daß sie Licht mit der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes abgibt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Behälter, sofern er nicht aus Glas besteht, Öffnungen zur Aufnahme der Fotozelle und der Lichtquelle auf, wobei die Öffnungen mit einem Glasfenster verschlossen sind, das zur Säuberung herausnehmbar an dem Behälter befestigt ist, Durch die Säuberung selbst erfolgt der Nullpunktabgleich für die Meßvorrichtung, bestehend aus Lichtquelle und Fotozelle.

Der Behälter selbst besitzt einen damit lösbar verbundenen Einfüllstutzen, der eine definierte Länge aufweist. Zum Ablassen des in dem Behälter befindlichen Prüfgutes ist der Behälter nach unten konisch verjüngt ausgebildet und besitzt einen Verschluß in Form eines Schiebers. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist im folgenden kurz erläutert:

Eine definierte Gewichtsmenge des zu prüfenden Gutes wird aus einer definierten Höhe, die durch die Höhe des Einfüllstutzens vorgegeben ist, im freien Fall in den geschlossenen Behälter mit definierten Abmessungen gegeben. Hierbei wird der im Prüfgut vorhandene Staub aufgewirbelt. Im oberen Teil des Behälters befinden sich in waagerechter Lage einander gegenüberliegend die Lichtquelle und die Fotozelle. Der von der Lichtquelle abgegebene Lichtstrahl, der vorzugsweise im Bereich der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes liegt, wird durch den aufgewirbelten Staub geschwächt. Die Schwächung des von der Fotozelle aufgenommenen Strahles wird ermittelt und mit der Helligkeit vor Einwurf des Materials verglichen. Die Differenz stellt ein Maß für die Staubintensität dar.

Die Entwicklung der Staubintensität, d. h. die Geschwindigkeit der Sedimentation des Staubes, wird dadurch ermittelt, daß die Messung über eine bestimmte vorgegebene Zeit bzw. in verschiedenen zeitlichen Intervallen durchgeführt wird.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt die Fotozelle, die als Silizium-Fotozelle ausgebildet ist, einen Korrektionsfilter, der eine Angleichung der Fotozelle an die Spektralempfindlichkeit des menschlichen Auges bewirkt.

In der Fig. 1 ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt. Wie aus der Fig. 1 erkennbar, kommt das zu untersuchende Gut zunächst in einen Probeteiler 1, von dem ein Teil des Gutes in den Vorsilo 2 eingeführt wird. Sobald mittels Lichtschranke 2 b ermittelt worden ist, daß der Vorsilo 2 die gewünschte Füllhöhe aufweist, wird über das Fallrohr 3 das Probenmaterial aus dem Silo 2 in den Behälter 4 abgelassen. Hierzu weist der Silo 2 einen Schieber 2 a auf. Der Behälter 4, der ausgangsseitig wiederum einen Schieber 12 besitzt, ist mit zwei Öffnungen für die Lichtquelle 5 und die Fotozelle 6 mit Korrektionsfilter versehen. Die Abdichtung der Öffnungen für die Lichtquelle 5 und die Fotozelle 6 erfolgt durch Glasfenster, die beim Herausziehen aus der Halterung von einer vorbeistreichenden Gummilippe vom lose anhaftenden Staub befreit werden können. Möglich ist hierbei auch, die Fenster mit einer Vorrichtung nach Art eines Scheibenwischers zu reinigen, so daß die Fenster zur Reinigung nicht herausgenommen werden müssen. Werden die Fenster ganz herausgezogen, so können sie auch naß gesäubert werden.

Die Fotozelle 6 ist angeschlossen an eine Einrichtung zur Auswertung der Messung. Diese Einrichtung besteht im einzelnen aus einem Meßumformer 7, der die Aufgabe hat, den Strom von der Fotozelle in ein lineares, normiertes Ausgangssignal zu verwandeln. Verstärkt wird dieses Signal durch den Meßverstärker 8. Der Meßverstärker 8 verstärkt das Ausgangssignal des Meßumformers 7 so, daß eine beliebige Anpassung des Meßsignals an den vorhandenen Betriebsschreiber 9 bzw. die Anzeige 10 möglich ist.

Durch Einlaß des Probenmaterials aus dem Silo 2 über das Fallrohr 3 in den Behälter 4 erfolgt eine Staubentwicklung; diese Staubentwicklung bewirkt eine Dämpfung des den Behälter durchdringenden Lichtes der Lichtquelle 5. In dem Maße, wie der Staub nun sedimentiert, wird das von der Fotozelle empfangene Licht allmählich heller. In einem definierten Zeitabstand wird nunmehr die Helligkeit gemessen, die beiden ermittelten Werte verglichen, die Differenz zwischen diesen beiden Werten gebildet und der dabei ermittelte Wert mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Wird der vorgegebene Sollwert überschritten, bedeutet dies, daß die Staubentwicklung hinsichtlich der Dauer und Intensität nicht den vorgegebenen Ansprüchen gerecht wird. In diesem Fall kann ein Warnsignal, z. B. eine Klingel 11, angeschaltet werden.

Bei Bedarf muß vom Bedienungspersonal das Fenster gereinigt werden. Durch die Reinigung erfolgt dann auch gleichzeitig der Nullpunktabgleich für die Meßeinrichtung, bestehend aus Fotozelle und Lichtquelle.

Beispiel 1

10 kg Probenmaterial werden im Vorsilo (2) gespeichert. Zur gleichen Zeit wird die Beleuchtungsstärke für den ungehinderten Lichtdurchgang (Intensität I₁) bei geleertem Zustand der Meßapparatur registriert.

I₁ = 1600 Lux

Dann wird der Schieber (3) geöffnet, das Probenmaterial fällt in die Meßapparatur. Nach 1 min wird die Beleuchtungsstärke I₂ = 160 Lux gemessen. Der dimensionslose Quotient I₂ : I₁ = 0,1 ist das Meßergebnis.

Beispiel 2

10 kg Probenmaterial wie in Beispiel 1, aber diesmal mit 45 g Staubbindemittel (Mischung aus Weichparaffin und Spindelöl) gemischt, werden auf die Meßapparatur gegeben. Die Beleuchtungsstärke I₂ = 1045 Lux und der Quotient I₂ : I₁ = 0,65 zeigen die Wirkung des Staubbindemittels nach der produktabhängig zu wählenden Referenzzeit von z. B. 1 min.

Claims (12)

1. Verfahren zur Messung der Staubentwicklung von Schüttgütern nach Intensität und Dauer, dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Gewichtsmenge des zu prüfenden Gutes aus einer definierten Höhe durch ein Rohr im freien Fall in einen geschlossenen Behälter mit definierten Abmessungen gegeben wird, und daß mittels eines den Behälter durchdringenden Lichtstrahles die Schwächung des Lichtstrahles nach Durchlaufen des Behälters über eine bestimmte Zeit ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfgutmenge so bemessen wird, daß sie volumenmäßig höchstens 50% des Meßbehälters ausfüllt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfgutmenge so bemessen wird, daß 15 bis 30% des Volumens des Meßbehälters ausgefüllt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Behälter mit einer Vorrichtung zum Senden und Empfangen von Lichtstrahlen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einer Lichtquelle und einer Fotozelle besteht, wobei Fotozelle und Lichtquelle am Behälter einander gegenüberliegend angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter Öffnungen zur Aufnahme der Fotozelle und der Lichtquelle aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen mit einem Glasfenster verschlossen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fenster abnehmbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotozelle eine Silizium-Fotozelle ist, die einen Korrektionsfilter besitzt, der eine Angleichung der Fotozelle an die Spektralempfindlichkeit des menschlichen Auges bewirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen abnehmbaren Einfüllstutzen aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter sich nach unten konisch verjüngt und ausgangsseitig einen Verschluß aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle Licht mit der Wellenlänge des sichtbaren Lichtes abgibt.