DE4103900A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgutInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Messung des Lufthaltevermögens von Schüttgut.
Schüttgüter, insbesondere pulverförmige oder granulierte
Schüttgüter werden bekanntlich häufig pneumatisch trans
portiert, und zwar entweder im Saugbetrieb oder (häufiger)
im Druckbetrieb. U.a. zur Minimierung des Energiever
verbrauches, des Luftverbrauches, des Querschnitts der
Förderrohrleitungen und des Verschleißes ist man bestrebt,
das Schüttgut im Dichtstrom zu fördern. Die Förderbarkeit
von Schüttgütern und insbesondere deren Förderbarkeit im
Dichtstrom hängt nun von zahlreichen Parametern ab und
ist insbesondere für Schüttgüter, für die noch keine ein
schlägigen Erfahrungswerte vorliegen, nicht im Vorhinein
übersehbar. Andererseits muß schon bei der Projektierung
und Planung einer pneumatischen Schüttgutförderanlage
das Verhalten des zu transportierenden Schüttgutes (bzw.
des "problematischsten" zu fördernden Schüttgutes) unter
den Bedingungen der pneumatischen Förderung bekannt sein,
wenn die Anlage optimal ausgelegt werden soll. Aus der
Praxis ist nun bekannt, daß ein grundsätzlicher Zusammen
hang zwischen dem Lufthaltevermögen eines Schüttgutes und
dessen Förderbarkeit im Dichtstrom besteht. Je länger näm
lich die zeitliche Dauer des Lufthaltevermögens des Schütt
gutes ist, über desto längere Strecken kann das Schüttgut
ungestört im Dichtstrom gefördert werden. Allerdings gibt
es bisher keine geeignete Verfahren und/oder Vorrich
tungen zur Messung des Lufthaltevermögens.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Bestimmung des Lufthaltevermögens von
Schüttgütern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen.
Verfahrensmäßig ist diese Aufgabe nach der Erfindung
durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Schritte ge
löst.
Das Verfahren führt zu Meßwerten, die das Lufthalte
vermögen des jeweiligen Schüttgutes nach Art einer
dimensionslosen Maßzahl charakterisieren, die
- für sich allein betrachtet - keine Aussagekraft hat,
jedoch einen Vergleich unterschiedlicher Schüttgüter
hinsichtlich ihres Lufthaltevermögens und damit hin
sichtlich ihrer Förderbarkeit erlaubt. Im Ergebnis
lassen sich bekannte und unbekannte Schüttgüter anhand
der durch das Verfahren nach der Erfindung ermittelten
Maßzahl in z. B. drei Gruppen "gut förderbar", "mittelmäßig
förderbar" und "schlecht förderbar" klassifizieren. Be
stimmt man also bei einem neuen Schüttgut dessen Luft
haltevermögen nach dem vorgeschlagenen Verfahren und
erhält hierbei eine Maßzahl, die zumindest näherungs
weise derjenigen eines bereits bekannten Schüttgutes
entspricht, so kann erwartet werden, daß sich das neue
Schüttgut hinsichtlich seiner Förderbarkeit wie das be
reits bekannte Schüttgut verhält. Auf diese Weise läßt
sich z. B. ohne langwierige Versuche die Auslegung einer
für das bekannte Schüttgut bereits ausgeführte Förder
anlage und deren Komponenten auf das neue Schüttgut
übertragen.
Eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der dynamischen
Viskosität im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung
ist Gegenstand des Anspruches 2.
Die Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen
Viskosität des Schüttgutes ist besonders einfach, wenn ge
mäß Anspruch 3 die gemessenen Werte kontinuierlich in Ab
hängigkeit von der Zeit als Kurve aufgetragen werden.
Zur Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen
Viskosität stehen verschiedene Näherungsverfahren zur Ver
fügung. Im Anspruch 4 ist ein einfaches graphisches Verfah
ren angegeben. Anspruch 5 nennt ein einfaches numerisches
Verfahren. Anspruch 6 ist auf eine Weiterbildung des Ver
fahrens nach Anspruch 5 gerichtet.
Im übrigen kommt es bei der Ermittlung der Anstiegsge
schwindigkeit der dynamischen Viskosität nicht auf eine
mathematisch exakte Bestimmung (z. B. der mittleren An
stiegsgeschwindigkeit oder der höchsten Anstiegsgeschwin
digkeit) an. Da die gefundenen Werte (Maßzahlen) ledig
lich als Relativwerte behandelt werden, ist allein wesent
lich, daß die Ermittlung der Werte stets nach der gleichen
Methodik erfolgt.
Der Anspruch 7 bezieht sich auf eine besonders einfache
Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfah
rens. Der Schreiber liefert eine Kurve, die den Verlauf
der dynamischen Viskosität des Schüttgutes in Abhängig
keit von der Zeit wiedergibt und sich sowohl graphisch
als auch numerisch leicht auswerten läßt.
Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung wer
den nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Messung des Lufthaltever
mögens von Schüttgut in schematischer Verein
fachung und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrensab
laufes und der gewonnenen Meßergebnisse.
Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung umfaßt ein
Fluidisiergefäß 1 mit einem Fluidisierboden 1a, der aus
einer Druckluftquelle 2 über ein Drosselventil 3 und ei
ne Leitung 4 mit Fluidisierluft versorgt wird. Zur Durch
führung einer Messung wird das Fluidisiergefäß 1 z. B. bis
zu einer Marke A mit dem zu untersuchenden Schüttgut ge
füllt. Das Schüttgut bedeckt dann ein in das Fluidisier
gefäß 1 eintauchendes Rührorgan 5a eines Rotationsviskosi
meters 5. Das Rotationsviskosimeter 5 hat einen Meßwert
ausgang 5b, an den ein Anzeigeinstrument 6 und/oder ein
Kurvenschreiber 7 angeschlossen sind. Der Meßwertausgang
5b liefert ein elektrisches Signal, das dem zur Drehung
des Rührorgans 5a erforderlichen, von dem Antriebsmotor
des Rotationsviskosimeters aufgebrachten Drehmoment
proportional ist. Rotationsviskosimeter dieser Bauart
sind - z. B. zur Bestimmung der Viskosität von Flüssig
keiten - bekannt und im Handel erhältlich.
Zur Durchführung einer Messung werden das Rotationsvis
kosimeter 5 und der Schreiber 7 eingeschaltet. Sodann
wird das zunächst geschlossene Ventil 3 allmählich mehr
und mehr geöffnet, so daß das Schüttgut langsam in den
fluidisierten Zustand übergeht und hierbei der Schütt
gutspiegel z. B. bis zu einer Marke B ansteigt. Während
dessen wird die der dynamischen Viskosität des Schütt
gutes entsprechende Anzeige des Meßinstrumentes 6 und/
oder die von dem Schreiber 7 aufgezeichnete Kurve beob
achtet. Entsprechend der Abnahme der dynamischen Viskosi
tät mit zunehmer Fluidisierung sinkt auch das von dem
Rotationsviskosimeter 5 aufzubringende Drehmoment zur
Drehung des Rührorganes 5a. Entsprechend sinkt die An
zeige des Meßinstrumentes 6 und fällt die Kurve, die der
Schreiber 7 aufzeichnet. Sobald bei einer bestimmten Öff
nungsstellung des Ventils 3 das Minimum der dynamischen
Viskosität des Schüttgutes erreicht ist, wird zu einem
beliebigen Zeitpunkt das Ventil 3 schlagartig geschlos
sen. Infolge der nun allmählich aus dem Schüttgut ent
weichenden Fluidisierluft steigt dessen dynamische Vis
kosität wieder an, bis sie in etwa den Anfangswert, ent
sprechend der statischen Viskosität, erreicht hat. Danach
ist die Messung beendet.
Das Diagramm der Fig. 2 zeigt, der besseren Vergleich
barkeit halber übereinandergezeichnet, zwei typische
Verläufe der während einer Messung von dem Schreiber 7
aufgezeichneten Kurve entsprechend einem Schüttgut I bzw.
entsprechend einem Schüttgut II. Auf der Ordinate ist das
der Viskosität proportionale Drehmoment M aufgezeichnet,
auf der Abszisse die z. B. in Sekunden gemesse Zeit t.
Die dynamische Viskosität des Schüttgutes I fällt von
einem Anfangswert MIA auf einen Minimalwert MIIM, der im Zeit
punkt t1 erreicht ist und dann zeitlich konstant bleibt.
Die dynamische Viskosität des Schüttgutes II fällt von
einem Anfangswert MIIA auf einen im Zeitpunkt t2 er
reichten Minimalwert MIIM.
Im Zeitpunkt t0 wird die Zufuhr der Fluidisierluft plötz
lich unterbrochen. Die Kurven I und II steigen entsprechend
der zunehmenden Entlüftung der betreffenden Schüttgüter
wieder an, und zwar näherungsweise bis die Anfangswerte
wieder erreicht sind. Von den aufgezeichneten Kurven
interessieren nur diese ansteigenden Teile. Bestimmt wird
die Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität.
Dies kann graphisch durch Einzeichnen der Tangenten TI
bzw. TII im Wendepunkt der jeweiligen Kurven erfolgen,
in welchem Fall die Steigungswinkel αI bzw. αII die ge
suchte Maßzahl für die Größe des Lufthaltevermögens des
betreffenden Schüttgutes darstellen.
Statt dessen kann eine geeignete, das Lufthaltevermögen
charakterisierende Maßzahl auch numerisch gewonnen wer
den, und zwar durch Ermittlung der Zeiten tI bzw. tII,
innerhalb derer die dynamische Viskosität von einem
vorgegebenen unteren Wert auf einen vorgegebenen oberen
Wert ansteigt. Hierzu empfiehlt es sich, die Bereiche
geringer Kurvensteigung zu Beginn und am Ende des An
stieges außer Betracht zu lassen, da sie keine genaue
Definition des Anfangszeitpunktes und des Endzeitpunktes
der jeweiligen Zeitmessung gestatten. Besser ist es,
die Zeiten zwischen definierbaren unteren und oberen
Relativwerten der dynamischen Viskosität zu messen. Als
Bezugswert kann die Differenz zwischen der statischen
Viskosität MIA bzw. MIIA und dem Minimalwert MIM bzw.
MIIM verwendet werden. Hiervon ausgehend, kann als An
fangspunkt MI10 für die Messung der Zeit tI ein Wert ge
wählt werden, der um 10% über dem Bezugswert liegt, und
als Endpunkt MI 90 dementsprechend der 90% des Bezugs
wertes entsprechende Kurvenwert. Gleiches gilt für den An
fangspunkt MII10 und den Endpunkt MII 90 für die Bestim
mung der das Lufthaltevermögen kennzeichnenden "Entlüf
tungszeit" tII. Zusätzlich kann aus Gründen der besseren
Vergleichbarkeit bei Schüttgütern, die sich hinsichtlich
ihrer statischen Viskosität und/oder hinsichtlich des
Minimums ihrer dynamischen Viskosität stark unterschei
den, eine Normierung erforderlich sein. Statt dessen kann
auch in bekannter Weise die mittlere Steigung zwischen
den Punkten MI 10 und MI 90 bzw. MII 10 und MII 90 durch
Quotientenbildung ermittelt werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Messung des Lufthaltevermögens
von Schüttgut, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
- - allmähliches, gesteuertes Fluidisieren des Schüttgutes,
- - Messung der dynamischen Viskosität in Abhängigkeit vom Fluidisierungsgrad,
- - Unterbrechen des Fluidisierungsgasstromes nach Erreichen des Minimums der dynamischen Viskosität,
- - kontinuierliches Messen des Anstieges der dynamischen Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit
- - und Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität des Schüttgutes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Viskosität mittels eines
Rotationsviskosimeters gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die gemessenen Werte der
dynamischen Viskosität kontinuierlich in
Abhängigkeit von der Zeit als Kurve aufgetragen
werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die
Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität
die größte Steigung der Kurve verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die
Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität
die Zeit, innerhalb derer die dynamische Viskosität
von einem unteren vorgegebenen Relativwert auf
einen oberen vorgegebenen Relativwert steigt,
verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Bezugswert zur Bestimmung des unteren und
des oberen Relativwertes der dynamischen Viskosi
tät die Differenz zwischen der statischen
Viskosität des ruhenden Schüttgutes und dem
Minimalwert dessen dynamischer Viskosität ver
wendet wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein
das Schüttgut enthaltendes Fluidisiergefäß (1) mit
einem Fluidisierboden (1a), in dessen Gaszuleitung (4)
ein Ventil (3) zur Einstellung der Gasmenge angeordnet
ist, durch ein Rotationsviskosimeter (5), dessen Rühr
organ (5a) in das Schüttgut eintaucht und durch einen
mit dem Meßwertausgang (5b) des Rotationsviskosimeters
verbundenen Schreiber (7).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914103900 DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE19914103900 DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4103900A1 true DE4103900A1 (de) | 1992-08-13 |
DE4103900C2 DE4103900C2 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6424689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914103900 Granted DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4103900A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT519255B1 (de) * | 2016-12-14 | 2018-05-15 | Anton Paar Gmbh | Pulverfluidisierung |
-
1991
- 1991-02-08 DE DE19914103900 patent/DE4103900A1/de active Granted
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
A. J. Damia & J.J. Caprari, J. Chem. Tech. Biotechnol. 44(1989), 261-274 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT519255B1 (de) * | 2016-12-14 | 2018-05-15 | Anton Paar Gmbh | Pulverfluidisierung |
AT519255A4 (de) * | 2016-12-14 | 2018-05-15 | Anton Paar Gmbh | Pulverfluidisierung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4103900C2 (de) | 1993-03-18 |
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