DE4436792A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Überprüfen des physischen Zustandes von partikelförmigem Material während eines Granulierens oder Beschichtens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überpüfen des physischen Zustandes von partikelförmigem Mate­ rial, das in einer Kammer einer Einrichtung granuliert oder beschichtet wird, mit einer Bilder des partikelförmigen Mate­ rials während des Granulierprozesses oder Beschichtungspro­ zesses aufnehmenden Kamera.

Für die Herstellung von Granulaten werden üblicherweise ver­ schiedene Geräte und Vorrichtungen eingesetzt, was von dem Zweck und der gewünschten Qualität der Endprodukte abhängt. Zwei übliche Bauarten von Granulatoren sind Wirbelschicht- Sprühgranulatoren und Trommelgranulatoren. Beispielsweise in Wirbelschicht-Sprühgranulatoren hergestellte Granulate sind im allgemeinen von unregelmäßiger Form und relativ großer Größe, während mit Trommelgranulatoren hergestellte Granulate relativ kugelförmig sind.

Es ist bekannt, daß die Größe und die Form derartiger Granu­ late von den Arbeitsbedingungen, unter welcher die Granulati­ on stattfindet, abhängen und relativ große Abweichungen haben können, was es normalerweise schwierig macht, eine gleichmä­ ßige Granulierqualität zu erhalten. Abhängig von dem ange­ strebten Zweck und der Anwendung der Granulate kann daher ein spezieller Typ eines Granulators gegenüber einem anderen vor­ gezogen werden, um Granulate mit einer speziellen Größe und Form herzustellen.

Eine der Schwierigkeiten, die bei jedem Granulieren auftritt, ist die Auswahl der Arbeitsparameter für das Verfahren und die Bestimmung des Zeitpunktes, zu welchem der Betrieb des Granulators verändert wird. Normalerweise werden die Granu­ lateigenschaften während des Granulierens durch manuelle Ent­ nahme von Proben überwacht, jedoch werden die endgültigen Ei­ genschaften der Granulate erst überprüft, nachdem das Granu­ lieren abgeschlossen ist.

Es sind verschiedene Arten von Einrichtungen zum Überwachen von Größe und Form der Granulate während des Granulierens entwickelt worden, jedoch erlauben die meisten von ihnen nur eine indirekte Messung der Granulateigenschaften. Eine be­ kannte Überwachungsvorrichtung mißt das relative dynamische Drehmoment des Hauptmischelementes oder des rotierenden Ele­ mentes in der Granulierkammer, um indirekt die Größe und Form der Granulate daraus abzuleiten. Eine andere Vorrichtung sieht eine Fühlstange mit einer Dehnungsmessung vor, die in die Granulierkammer eingesetzt wird, um eine Änderung des Dehnungssignales aufgrund von Kollisionen zwischen den Granu­ laten und der Fühlstange als Anzeige für die Größe und die Form der Granulate zu messen. Eine dritte Art von Vorrichtung überwacht Abweichungen in der Leistungsaufnahme des Hauptmi­ schelementes oder des rotierenden Elementes in dem Granulator als eine Funktion der Größe der Granulate. Eine andere Vor­ richtung mißt den Feuchtigkeitsgehalt der Granulate als indi­ rekte Anzeige der Größe der entstehenden Granulate. Es be­ steht deshalb eine erhöhte Forderung nach einem direkten Mes­ sen oder überwachen der individuellen Größe und Form von Gra­ nulaten während des Granulierens.

Verfahren zum direkten Messen der Größe und der Form der Gra­ nulate mittels fotographischer Mittel sind beispielsweise in den japanischen Patentanmeldungen 54-92389, 59-81535, 63- 266339, 60-15541, 57-59143, 58-73730 und 4-265142 offenbart. Die ersten drei dieser Anmeldungen offenbaren Verfahren zum Fotografieren von Granulaten, die von einem Bandförderer fal­ len, wobei eine Belichtung von einer Richtung entgegen oder quer zur fotographischen Achse erfolgt. Ein Problem mit die­ sem Verfahren besteht darin, daß viele Granulate einander überlagern, die zu einer unvollständigen Trennung von einzel­ nen Granulaten in dem Bildverarbeitungssystem und zu einer ungenauen Messung führen. Um dieses Problem zu lösen, sollten die Granulate derart auf den Bandförderer angeordnet sein, daß sie einander nicht überlappen. Ein grundsätzlicheres Pro­ blem besteht jedoch darin, daß dieses Verfahren nicht für die fotographische Analyse von Granulaten während des Granulie­ rens eingesetzt werden kann.

In der japanischen Patentanmeldung 57-59143 wird die Form von auf einem Bandförderer laufenden Granulaten mittels einer Li­ nearkamera überwacht, wobei die Granulatgröße mittels einer Frequenzanalyse gemessen wird. Dieses Verfahren kann jedoch nicht für Granulate während des Herstellens in dem Granulator eingesetzt werden. In der japanischen Anmeldung 58-73730 wird eine stroboskopische Fotografie eingesetzt, um die Granulat­ größe in dem Misch- und Granulationsprozeß zu messen. Dieses Verfahren begegnet jedoch dem gleichen Problem der Überlap­ pung von Granulaten. Die japanische Patentanmeldung 4-265142 offenbart ein Verfahren für eine automatische Fotografie wäh­ rend des Granulierens in einem Wirbelschicht-Sprühgranulator mittels Entnahme einer Granulatprobe auf einem transparenten Klebestreifen, durch welchen hindurch ein Granulatbild aufge­ nommen werden kann. Das gemeinsame Problem dieser verschiede­ nen Fotografierverfahren von Granulaten besteht darin, daß sie kein im wesentlichen getrenntes, individuelles Bild der Granulate während des Granulierens oder Beschichtens erzeu­ gen, hauptsächlich wegen des Problems der Überlappung der Granulate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zu schaffen, durch welche Granulate während des Prozesses in der Granulierkammer fotografiert werden können, um im wesentlichen getrennte Gra­ nulatbilder mit hoher Sichtbarkeit zu erhalten, so daß gleichmäßige Größen, Formen und Qualität der Granulate ver­ wirklicht werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kamera auf im Gra­ nulierprozeß oder Beschichtungsprozeß befindliche und ver­ bleibende Partikel gerichtet ist, daß eine ein Licht in den Bereich des Fokus der Kamera aussendende Belichtungseinrich­ tung vorgesehen ist, und daß Mittel zum Erzeugen wenigstens eines auf den von der Belichtungseinrichtung beleuchteten Be­ reich vor der Kamera gerichteten Gasstrahls vorgesehen sind.

Der wenigstens eine Gasstrahl hat die Funktion, die Belich­ tungseinrichtung und/oder die Kamera von Ablagerungen des partikelförmigen Materials frei zuhalten und gleichzeitig die­ ses Partikelmaterial in dem Aufnahmebereich zu verteilen, um das Fotografieren individueller Partikel zu fördern.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kamera und die Belichtungseinrichtung zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Diese Baueinheit kann als solche in die Granulierkammer ein­ geführt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Belichtungslicht mittels eines Stroboskops erzeugt und mittels einer Lichtleiteroptik übertragen wird. Die stro­ boskopische Beleuchtung erlaubt das Aufnehmen von Einzelbil­ dern auch mittels einer kontinuierlich aufnehmenden Kamera.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Beleuch­ tungslicht in der Form eines im wesentlichen flachen Strahls ausgestrahlt, während die Kamera, die in den Lichtstrahl fo­ kussiert ist, mit ihrer optischen Achse im wesentlichen quer zur dem Lichtstrahl ausgerichtet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Gasstrahl mit einem ersten Strahl im wesentlichen in Richtung des flachen Lichtstrahles ausgesandt wird, und daß gleichzeitig ein Gasstrahl im wesentlichen entlang der opti­ schen Achse der Kamera ausgestrahlt wird. In weiterer Ausge­ staltung wird vorgesehen, daß die Mittel zum Erzeugen eines Gasstrahls eine die Ausgangsoptik der Belichtungseinrichtung und/oder die Eingangsoptik der Kamera umgebende Ausblasöff­ nung enthalten. Dadurch wird in besonders sicherer Weise die Ausgangsoptik der Belichtungseinrichtung und/oder die Ein­ gangsoptik der Kamera frei von Ansammlungen des partikelför­ migen Materials gehalten. Um die Ansammlung von partikelför­ migen Material auf der Belichtungseinrichtung und/oder der Kamera weiter zu verhindern, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß das Gas aufgeheizt wird. Damit ist es vorteilhaft, wenn eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Temperatur des aufgeheizten Gases im wesentlichen kon­ stant zu halten.

Durch die Erfindung ist es möglich, die Bilder des in der Granulationskammer aufgenommenen partikelförmigen Materials zu verwenden, um den augenblicklichen Zustand des Granulier­ vorgangs in der Granulierkammer zu analysieren, insbesondere bezüglich der Größe und der Form der erzeugten Granulate.

Weiter ist es möglich, geeignete Mittel zum Erfassen des Feuchtigkeitsgehaltes des partikelförmigen Materials in der Granulierkammer vorzusehen. Es ist dadurch möglich, wenn die Fotografien der in der Granulierkammer befindlichen Granulate zeigen, daß eine vorgegebene Granulatgröße erreicht wurde, den Feuchtigkeitsgehalt dieser Granulate zu messen und danach im wesentlichen konstant auf dem gemessenen Wert zu halten, während der Granuliervorgang durchgeführt wird, bis eine vor­ gegebene Granulatform erreicht worden ist oder eine vorgege­ bene Verteilung der Granulatgröße, worauf der Granuliervor­ gang beendet wird.

Fig. 1 ist eine teilweise in Längsrichtung geschnittene Seitenansicht, die eine stroboskopische fotographi­ sche Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 1A ist eine perspektivische Darstellung des Endberei­ ches einer Sonde der fotographischen Vorrichtung der Fig. 1,

Fig. 1B ist eine Ansicht der Lichtleiteroptik der Sonde nach Fig. 1A in Richtung der Pfeile B-B,

Fig. 1C ist ein Querschnitt der Lichtleiteroptik der Sonde der Fig. 1A entlang der Linie C-C,

Fig. 2 ist ein schematischer Vertikalschnitt eines Ausfüh­ rungsbeispiels einer Granulier-Beschichtungsein­ richtung, die mit der fotographischen Vorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist,

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt einer Lichtleiterson­ de, die in der fotographischen Vorrichtung nach Fig. 1 eingesetzt ist,

Fig. 4A bis 4H sind Fotografien von pulverförmigem und granu­ latförmigem Material, die während des Granulierpro­ zesses mittels der erfindungsgemäßen fotographi­ schen Vorrichtung aufgenommen worden sind,

Fig. 5 ist ein schematischer Vertikalschnitt einer Granu­ lier-Beschichtungsvorrichtung ähnlich Fig. 2, wobei die fotographische Sonde der Vorrichtung in einem oberen Bereich der Granulier/Beschichtungskammer angeordnet ist,

Fig. 6 ist ein weiterer Schnitt einer Granulier/Beschich­ tungsvorrichtung ähnlich Fig. 5, die eine andere Ausführungsform der fotographischen Sonde nach der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 7 ist ein weiterer Querschnitt einer Granulier/Be­ schichtungsvorrichtung ähnlich Fig. 5 und 6, die eine weitere Ausführungsform der fotographischen Sonde zeigt, wobei eine CCD-Kamera in einem oberen Bereich der Granulier/Beschichtungskammer angeord­ net ist,

Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine Granulier/Beschich­ tungsvorrichtung, die einen außen angeordneten Füh­ rungskanal aufweist, durch welchen das partikelför­ mige Material mit der Hilfe eines Gasinjektors zir­ kuliert,

Fig. 9 ist ein weiterer Schnitt durch eine Granulier/Be­ schichtungsvorrichtung, die eine Führung innerhalb der Granulier/Beschichtungskammer aufweist, durch welche das partikelförmige Material mit Hilfe eines Gasinjektors zirkuliert,

Fig. 10 ist ein weiterer Schnitt eines Granulier/Beschich­ tungsvorrichtung ähnlich Fig. 9, die eine Führung innerhalb der Granulier/Beschichtungskammer auf­ weist, mittels welcher das partikelförmige Material mit Hilfe eines Gasinjektors angehoben wird und

Fig. 11 ist ein Schnitt durch eine pfannenartige Beschich­ tungsvorrichtung, in welcher die fotographische Vorrichtung entsprechend der Erfindung angewandt ist.

Die Granuliervorrichtung nach Fig. 2 ist mit einer Vorrich­ tung zum stroboskopischen Fotografieren des partikelförmigen Inhalts dieser Granuliervorrichtung ausgerüstet, die im we­ sentlichen aus einer fotographischen Sonde in Kombination mit einem Bildverarbeitungs- und Analysesystem besteht, wie dies nachstehend noch weiter beschrieben wird. Die Granuliervor­ richtung weist eine Granulier- und Beschichtungskammer (1) auf, in welcher eine geschlitzte, rotierende Platte (2) und ein drehbar angeordnetes Umrührelement (3) angeordnet sind. Eine Gaszuleitung (4) mündet in das untere Ende der Granu­ liervorrichtung unterhalb der Platte (2) um Gas nach oben in die Kammer (1) zuzuführen. Ein Sprühkopf (5) ist oberhalb der Kammer (1) angeordnet, um nach unten eine Bindeflüssigkeit oder eine Beschichtungsflüssigkeit auf das in die Kammer (1) eingefüllte Material zu sprühen. Eine Auslaßschütte (6) schließt seitlich an die Kammer (1) unmittelbar oberhalb der Platte (2) an, um das Granulat nach dem Abschluß des Granu­ lierens auszugeben. Ein Feuchtigkeitsfühler (7) mündet eben­ falls seitlich in die Kammer (1), um den Feuchtigkeitsgehalt des darin befindlichen partikelförmigen Materials zu erfas­ sen.

Im Betrieb der Granuliervorrichtung wird pulverförmiges Roh­ material in die Kammer (1) durch eine nicht dargestellte Rut­ sche eingefüllt. Das pulverförmige Material wird nach und nach in die Form von Granulaten agglomeriert, indem eine Bin­ deflüssigkeit auf das pulverförmige Material aufgesprüht wird, während dies gleichzeitig eine Wirbelbewegung mittels der Zufuhr von Gas durch die Gaszuleitung (4) und einer Zir­ kulationsbewegung mittels der Rotation der Platte (2) ausge­ setzt ist. Mittels der kombinierten Wirkungen der Verwirbe­ lung und der Rotation der Platte wird das partikelförmige Ma­ terial gezwungen, sich zirkulierend ist einer mittels Pfeilen in Fig. 2 dargestellten Richtung zu bewegen.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist an der Granuliervor­ richtung eine fotographische Sonde (10) angeordnet, die sich mit einem Ende (11) durch die Wand der Granuliervorrichtung in die Kammer (1) erstreckt. Das Ende (11) der Sonde (10) ist derart angeordnet, daß es den Granulaten innerhalb der Kammer (1) während der zirkulierenden Bewegung in dem Granulierpro­ zeß gegenüberliegt.

In dem Ende der Sonde ist eine Lichtleiteroptik (12) angeord­ net, die eine Linse (L) enthält, die einer CCD-Kamera (13) (Ladungsspeicherelement) von dem Typ zugeordnet ist, der in Videoaufnahmegeräten verwendet wird, um ein Bild von der Lin­ se (L) in elektrische Signale umzuwandeln. Ein sichtbares Bild der Granulate innerhalb der Kammer (1) wird mittels der CCD-Kamera (13) in elektrische Signale umgewandelt und mit­ tels einer Kamerasteuereinheit (14) (CCU) und einer Stand­ bild-Weiterleiteinrichtung (25) zu einer Analysiereinrichtung (26) zum Analysieren der Größe und der Form der Partikel übertragen. Die Analysiereinrichtung (26) enthält einen Spei­ cher (27), der einen Videorekorder enthalten kann, eine Bild­ verarbeitungseinrichtung (28), einen PC (29), einen Drucker (30), einen CRT Monitor (15) sowie ein Input/Outputinterface (32). Mit dieser Anordnung der fotographischen Sonde (10) der Standbild-Weiterleiteinrichtung (25) für ein stillstehendes Einzelbild und der Analysiereinrichtung (26) zum Analysieren der Größe und der Form der Partikel ist es möglich, ein stillstehendes Einzelbild von Granulaten während des Granu­ lierprozesses auf dem Monitor (15) abzubilden und mit dem Drucker (30) auszudrucken. Ein Granulier- und/oder Beschich­ tungsprozeß sowie der geeignete Zeitpunkt zum Beenden des Prozesses kann mittels der Information gesteuert werden, die von dieser Vorrichtung erhalten wird.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist an dem Ende (11) der Sonde eine Öffnung (18) vorgesehen, durch welche ein mittels einer Heizeinrichtung (17) (Fig. 2) aufgeheiztes Gas zur Reinigung eingeblasen werden kann. Die Temperatur des Gases wird mit­ tels eines Temperaturfühlers (20) erfaßt und mittels einer Temperatursteuerung (19) auf einen bestimmten Wert gehalten (siehe Fig. 2).

Ein Hochgeschwindigkeitsstroboskop (21) besorgt die Belich­ tung für die Kameralinse (L). Das Stroboskop (21) enthält ei­ nen stroboskopischen Lichterzeuger (23), der mittels einer stroboskopischen Steuerung (24) aktiviert wird, die ihrer­ seits in Verbindung mit der Kamerasteuereinheit (14) des Ein­ zelbildverarbeiters (25) betätigt wird. Der Lichterzeuger (23) überträgt das Licht durch ein Bündel von Lichtleitern (22), die die Kameralinse (L) ringförmig innerhalb der Faser­ optik (12) umgeben. Auf diese Weise werden das stroboskopi­ sche Belichten und das Fotografieren der Granulate in der Kammer (1) synchron ausgeführt.

Durch Ausrüsten der Granuliervorrichtung in Fig. 2 mit der fotographischen Einrichtung können Granulateigenschaften, wie Größe und Form, auf dem Monitor als bewegte Bilder und insbe­ sondere auch als Einzelbild während des Granulierens oder des Beschichtens beobachtet werden. Darüber hinaus kann jedes Einzelbild der Granulate mittels der Hochgeschwindigkeitsver­ arbeitungseinrichtung (26) analysiert werden, um sofort In­ formationen zu erhalten, beispielsweise Informationen wie Granulatdurchschnittsdurchmesser, Größenverteilung, Ausbeute und Faktoren, die das Granulatprofil betreffen, wie Längen­ verhältnis und Rundheit.

Das temperaturgeregelte, trockene Reinigungsgas, das durch die stirnseitige Öffnung (18) der Sonde (10) eingeblasen wird, hindert das Material am Anhaften und damit Verdunkeln der Linse des optischen Systems und des Belichtungssystems, so daß die Klarheit des Granulatbildes optimiert ist. Darüber hinaus werden Granulate, die sich innerhalb der Brennweite der Kamera (13) befinden, in einzelne Granulate mittels des Reinigungsgases verteilt, welches das Erhalten eines Bildes fördert, in welchem die Granulate voneinander getrennt sind. Größere Vereinzelung der Granulate innerhalb des Bildes redu­ ziert die Analysezeit und führt somit zu einer genaueren In­ formation.

Alternative Ausführungsformen der Granuliervorrichtung zu Fig. 2 mit unterschiedlichen Anordnungen und Ausbildungen der fotographischen Sonde (10) sind in Fig. 5 bis 10 dargestellt. Fig. 11 zeigt eine Anbringung der fotographischen Sonde (10) in einer pfannenartigen Beschichtungsvorrichtung.

Obwohl die Vorrichtung nach Fig. 2 ein relativ klares Bild bietet, besteht ein gewisses Überlappen von Granulaten, das die Sichtbarkeit der Kontur der Granulate in dem Bild beein­ trächtigen kann. Eine hochentwickelte Software für die Aus­ wertung der Bilder kann dieses Problem überwinden, jedoch führt dies zu einem zeitaufwendigen Betrieb. Eine alternative Lösung ist die Verwendung einer verbesserten fotographischen Sonde, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Es ist darauf hin­ zuweisen, daß das gleiche Bildverarbeitungssystem und das gleiche stroboskopische Belichtungssystem in Verbindung mit der Sonde der Fig. 1 verwendet werden können, das in dem Blockdiagramm der Fig. 2 gezeigt ist.

Die fotographische Sonde der Fig. 1 enthält einen optischen Sondenkopf (41) und einen Belichtungssondenkopf (45). Der op­ tische Sondenkopf (41) dient zum Fotografieren der Granulate, die von dem Belichtungssondenkopf (45) beleuchtet werden. Er besteht im wesentlichen aus einem Linsenbehälter (42), der in dem optischen Gehäuse (43) angeordnet ist, wobei ein Rings­ palt (44) zwischen dem Behälter (42) und dem Gehäuse (43) be­ lassen ist. In dem Belichtungssondenkopf (45) ist eine Licht­ leiteroptik (46) aus Lichtleiterfasern in einem Gehäuse (48) angeordnet. Ein Ende der Lichtleiteroptik (46) liegt dem Stroboskoplichterzeuger (23) (Fig. 2) gegenüber. Das andere Ende, das eine Linearanordnung bildet, liegt einer schlitz­ förmigen Öffnung (47) gegenüber (Fig. 1B). Das Ende des Lichtleitergehäuses überragt leicht das Ende (43a) des opti­ schen Gehäuses (43). In dem Lichtleitergehäuse (48) ist ein Ringspalt zwischen dem Lichtleiterbündel (46) und dem Gehäuse (48) belassen.

Im Bereich des Endes der Sonde sind Einlässe (51, 52) für Reinigungsgas vorgesehen, denen heißes Gas zugeführt wird. Ein heißes Gas mit einer konstanten Temperatur wird vorzugs­ weise als Reinigungsgas eingesetzt, um das äußere Ende der Sonde trocken zu halten. Das Reinigungsgas, das in den Einlaß (51) zugeführt wird, strömt durch den Ringspalt (44) um den Linsenbehälter (42) und wird aus einer Öffnung (43) in Rich­ tung der Linsenachse ausgeblasen. Das Reinigungsgas, das dem Einlaß (52) zugeführt wird, wird durch den Ringspalt (49) um die Lichtleiteroptik (46) herum gefördert und von der schlitzförmigen Öffnung (47) in einer Richtung ausgeblasen, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse der Sonde verläuft.

Das von dem Stroboskoplichterzeuger produzierte Momentlicht wird durch die Lichtleiteroptik (46) übertragen und durch die schlitzförmige Öffnung (47) im wesentlichen als ein flacher Strahl ausgestrahlt, der von der Öffnung (47) definiert wird, so daß im wesentlichen nur Granulate innerhalb des ebenen Strahls belichtet werden. Vorteilhaft kreuzt der stroboskopi­ sche Lichtstrahl die optische Achse der Linse (42), so daß bei geeigneter Ausrichtung der Fokuslänge nur die innerhalb des Lichtstrahls hell belichteten Granulate in Kontrast zu einem dunklen Hintergrund fotografiert werden, wobei ein Überlappen von Granulaten in dem aufgenommenen Bild ausge­ schlossen oder deutlich verringert wird.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die Sonde an der Granuliervor­ richtung so befestigt, daß ihr vorderes Ende in die Granu­ lier/Beschichtungskammer ragt. Um zu verhindern, daß befeuch­ tetes Pulver oder Granulate an dem Ende der Sonde anhaften, wird Reinigungsgas über die Einlässe (51, 52) zugeführt, das die Öffnungen (47, 23) sauber hält und Materialhaftungsproble­ me verhindert, sowie zusätzlich ein klares Bild der Granulate während des Betriebes fördert. Da die Achsen der Öffnungen (47, 43) einander rechtwinklig schneiden, schneiden sich auch die von der Öffnung ausgeblasenen Gasstrahlen, ebenso wie das stroboskopische Licht und die optische Achse der Kamera sich schneiden, die ebenfalls durch diese Öffnungen austreten. Auf diese Weise werden Granulate oder Pulver in unmittelbarer Nä­ he der Öffnung (53) in Richtung der optischen Achse mittels des Gasstrahls hinweggeblasen, wobei der kreuzende Gasstrahl von dem Schlitz (47) das Material in vereinzelte Partikel auflöst. Dadurch ist die bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung nach Fig. 1 in der Lage, fotographische Bilder von im wesentlichen vereinzelten Granulaten aufzunehmen. Darüber hinaus kann das stroboskopische Licht, das von dem Schlitz in rechtem Winkel zu der optischen Achse der Kamera ausgesandt wird, sehr klare und helle Granulatbilder in einem Kontrast zu einem dunklen oder fast schwarzen Hintergrund erzeugen.

Die Entfernung über die die Granulate mittels des von der stirnseitigen Öffnung (53) des optischen Gehäuses aufgeblase­ nen Gasstrahls geblasen werden, kann dadurch gesteuert wer­ den, daß die Gasströmungsmenge oder die Gasgeschwindigkeit gesteuert werden. Ebenso kann der Grad der Verteilung der Granulate durch die Gasströmungsmenge oder die Gasgeschwin­ digkeit aus jeder Öffnung (47, 53) gesteuert werden. Es ist deshalb möglich, die optimal individualisierte Verteilung von Granulaten auszuwählen, damit sie innerhalb des aus der Öff­ nung (47) austretenden Lichtstrahls und der Brennweite der Kamera liegt. Fig. 4 zeigt als Beispiel mehrere Fotografien, die mit der fotographischen Vorrichtung entsprechend der Er­ findung während eines Granulierens aufgenommen wurden. Es ist zu sehen, daß die Granulate gut verteilt und in individuelle Partikel getrennt sind und klare Konturen gegenüber einem dunklen Hintergrund haben, so daß sie für eine weitere Analy­ se von Größe und Form mittels einer Bildverarbeitung geeignet sind. Die einzelnen Bilder stellen einander folgende Stufen des Granulatwachstums über den Verlauf des Granulierprozesses dar. Sie reichen von einer Anfangsstufe gemäß Fig. 4A, in welcher das eingefüllte Material noch in pulverförmigem Zu­ stand ist, bis zu einer Endstufe nach Fig. 4A, in welcher die Granulate ihre gewünschte Größe und Form erreicht haben.

Die fotographische Vorrichtung nach der vorliegenden Erfin­ dung erlaubt es somit vorteilhaft stillstehende Einzelbilder von pulverförmigem Material und/oder Granulaten während des Granulierens oder Beschichtens gegenüber einem dunklen Feld oder Hintergrund aufzunehmen. Mittels der Reinigungsgasströ­ mung durch die am Ende der optischen Achse der Kamera ange­ ordnete Öffnung (53) hindurch in Verbindung mit der diese kreuz enden Reinigungsgasströmung durch die schlitzförmige Öffnung (47) entsprechend der Richtung des Belichtungsstrah­ les wird das pulverförmige oder granulatförmige Material, das in dem Bereich der sich kreuzenden Gasströmungen vorhanden ist, innerhalb der Fokusebene der Kamera verteilt, so daß ein klares und individualisiertes Bild des pulverförmigen oder granulatförmigen Materials erhalten wird, so daß seine Größe und Form an dem Einzelbild während des Granulierens oder Be­ schichtens analysiert werden können, insbesondere auch mit­ tels einer automatischen Bildverarbeitung. Die erfindungsge­ mäße Vorrichtung kann somit eine Echtzeitüberwachung der Grö­ ße und der Form der Granulate ausführen, welche eine vollau­ tomatische Steuerung des Granulierens und ein gleichmäßiges Endprodukt ermöglicht.

Es ist auch möglich, die fotographische Vorrichtung zur ver­ besserten Qualitätssteuerung der Granulate, d. h. einer gleichzeitigen Steuerung der Größe, der Form und der Dicht­ heit der Granulate, in Verbindung mit einem weiteren Steuer­ system zu benutzen, beispielsweise mit einem den Feuchtig­ keitsgehalt der Granulate überwachenden System. Beispielswei­ se ist die Granuliereinrichtung nach Fig. 2 mit einem Feuch­ tigkeitsgehaltfühler (7) ausgerüstet, der den Feuchtigkeits­ gehalt der Granulate während des Granulierens überwacht und steuert, indem die Feuchtigkeitszuführrate von dem Sprühkopf für die Bindeflüssigkeit oder Beschichtungsflüssigkeit sowie die Durchflußmenge des Wirbelgases durch die Gaszuführleitung (4) eingestellt werden.

Üblicherweise können Größe, Form und Dichte der Granulate in der Granulierkammer nicht direkt während des Granulierens überwacht werden. Die Größe der Granulate ist daher haupt­ sächlich mittels des Feuchtigkeitsgehaltes der Granulate ge­ steuert, unter der Annahme, daß die Größe der Granulate durch ihren Feuchtigkeitsgehalt beherrscht wird. Daher wird das En­ de des Granulierens mittels empirisch ermittelter Daten be­ stimmt, die eine Beziehung zwischen der durchschnittlichen Größe der Granulate und ihrem Feuchtigkeitsgehalt herstellen. Leider resultiert dieses bekannte Steuerungsverfahren zuwei­ len in einer geringen Wiederholbarkeit des Prozesses, haupt­ sächlich wegen Abweichungen in Betriebsparametern oder Be­ triebsbedingungen. Darüber hinaus kann die Beziehung zwischen der Granulierzeit und der Granulatform nur durch zeitaufwen­ dige Entwicklung von Versuchsdaten erhalten werden.

Eine verbesserte Qualitätssteuerung der Granulate kann unter Verwendung der vorliegenden Erfindung durch das nachfolgend beschriebene Verfahren erhalten werden. Die Partikelgröße des pulverförmigen Rohmaterials wird mittels der fotographischen Vorrichtung nach dieser Erfindung von Beginn des Granulierens an überwacht. Durch Sprühen von Bindeflüssigkeit auf das pul­ verförmige Rohmaterial agglomeriert dies allmählich zu Granu­ laten. Wenn das Granulat eine geforderte oder vorbestimmte Größe erreicht, wird sein Feuchtigkeitsgehalt mittels des Feuchtigkeitsgehaltsdetektors (7) gemessen. Danach wird die­ ses Feuchtigkeitsgehaltsniveau konstant gehalten, indem die Flüssigkeitszuführmenge durch den Sprühkopf (5) hindurch ein­ gestellt wird, um den Feuchtigkeitsparameter zu steuern, so­ wie die Gasströmungsmenge für das Verwirbeln durch die Lei­ tung (4), um den Trocknungsparameter zu steuern. Während die­ ses Prozesses wird die Größe des Granulats konstant gehalten.

Seine Form wird überwacht und analysiert mittels der fotogra­ phischen Vorrichtung. Wenn die gewünschte Granulatform (d. h. Rundheit oder Längenverhältnis) bestätigt wird, wird das Gra­ nulieren beendet, wodurch Granulate mit der geforderten Form und Dichte (die normalerweise als Schüttdichte gemessen wird) erhalten werden.

Auf diese Weise erlaubt die Kombination der vorliegenden Er­ findung mit einem bestehenden Überwachungssystem, wie einem Infrarotfeuchtigkeitsgehaltfühler, eine verbesserte Steuerung des Granulierprozesses. Obwohl das kombinierte Steuersystem vorstehend beispielsweise in bezug mit einer in Fig. 2 darge­ stellten Granulier- und Beschichtungsvorrichtung beschrieben ist, sind selbstverständlich auch andere Anwendungen in ande­ ren Arten von Granulatoren möglich.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ebenso beim Beschichten angewandt werden, das in Wirbelschicht-Sprühbe­ schichtungsvorrichtungen durchgeführt wird, in welcher eine Beschichtungsflüssigkeit auf Partikel, Granulate oder andere Kerne in einer Kammer der Vorrichtung aufgebracht werden. Die Beschichtungsflüssigkeit besteht üblicherweise aus filmbil­ dendem Material, wie Polymeren, und Verdünnungsflüssigkeiten, wie Wasser oder organischen Lösungen. Wenn solch eine Be­ schichtungsflüssigkeit auf die Partikel gesprüht wird, ver­ dampft das Wasser oder das Lösungsmittel und läßt eine Film­ schicht auf den einzelnen Partikeln.

Wenn die Vorrichtung mit der vorliegenden Erfindung bei einem Beschichtungsprozeß angewandt wird, so gibt sie während des Prozesses Informationen bezüglich Größenverteilung der Parti­ kel, Filmdicke, Homogenität der Filmqualität, Sekundäragglo­ maration von Partikeln (welche die Beschichtungsqualität ver­ schlechtert) und Glattheit des Beschichtungsfilms. Beispiels­ weise wird die Information bezüglich der Dicke des Beschich­ tungsfilms dadurch erhalten, daß eine vergleichende Analyse der Partikelgrößenverteilung der ursprünglich eingeführten Partikel und derjenigen der beschichteten Partikel während des Beschichtens durchgeführt wird. Ungünstige Sekundäragglo­ maration, die unter Bedingungen auftritt, bei denen die Feuchtigkeitsrate der Partikel die Trocknungsrate übersteigt, wird minimiert oder stark reduziert, indem das Verhältnis von agglomerierten Partikeln zu vereinzelten Partikeln überwacht wird. Wenn festgestellt wird, daß eine Sekundäragglomaration auftritt, können Gegenmaßnahmen unverzüglich eingeleitet wer­ den, indem die Gasmenge der Leitung (4) erhöht wird, um die Granulattrocknung zu erhöhen, und/oder die Flüssigkeitszu­ führrate durch den Sprühkopf hindurch kann verringert werden, was jeweils von dem Grad der festgestellten Sekundäraggloma­ ration abhängig ist.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Überprüfen des physischen Zustandes von partikelförmigem Material, das in einer Kammer einer Ein­ richtung granuliert oder beschichtet wird, mit einer Bil­ der des partikelförmigen Materials während des Granulier­ prozesses oder Beschichtungsprozesses aufnehmenden Kame­ ra, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (13) auf im Granulierprozeß oder Beschichtungsprozeß befindliche und verbleibende Partikel gerichtet ist, daß eine ein Licht im Bereich des Fokus der Kamera aussendende Belichtungs­ einrichtung (23, 24) vorgesehen ist, und daß Mittel (18; 51, 52, 47, 53) zum Erzeugen wenigstens eines auf den von der Belichtungseinrichtung beleuchteten Bereich vor der Kamera gerichteten Gasstrahls vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Gasstrahl in Richtung der Aufnahme­ richtung der Kamera (13) ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (47, 53) zum Erzeugen von zwei sich im Bereich vor der Eingangsoptik der Kamera (13) kreuzenden Gasstrahlen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen eines Gasstrahls eine die Ausgangsoptik (46) der Belichtungs­ einrichtung und/oder die Eingangsoptik (L) der Kamera (13) umgebende Ausblasöffnung (18; 47, 53) enthalten.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen des wenigstens einen Gasstrahls eine Heizeinrichtung (17) enthalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine kontinuierlich aufnehmende Video­ kamera (13) vorgesehen ist, daß die Belichtungseinrich­ tung (23, 24) ein Stroboskop enthält und daß an die Vi­ deokamera Mittel (25 bis 31) zum Wiedergeben einzelner Bilder angeschlossen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Richtung des Lichtstrahls der Be­ lichtungsoptik (46) im wesentlichen quer zur Aufnahme­ richtung der Kamera (13) gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung (46) eine einen streifenförmi­ gen Lichtstrahl mit im wesentlichen rechteckigen Quer­ schnitt aussendende Optik enthält, wobei die Schmalseite des streifenförmigen Lichtstrahls in Aufnahmerichtung der Kamera verläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung eine Lichtleiteroptik (46) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (46) am Ausgang der Belichtungseinrich­ tung zu einem rechteckigen Querschnitt angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (46) der Kamera und die Op­ tik der Belichtungseinrichtung zu einer sensorförmigen Baueinheit zusammengefaßt sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit wenigstens eine Zuleitung (51, 52) für ein Reinigungsgas und wenigstens eine Ausblasöffnung (47, 53) enthält.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (26) zum Analysieren der auf­ genommenen Bilder bezüglich Größe und/oder Form o. dgl. der sich bildenden Granulate vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7) zum Erfassen des Feuchtig­ keitsgehaltes des zu granulierenden oder zu beschichten­ den Materials vorgesehen sind.

15. Verfahren zum Überprüfen des physischen Zustandes von partikelförmigen Material, das in einer Kammer einer Ein­ richtung granuliert oder beschichtet wird, wobei das Ma­ terial während des Granulierprozesses oder Beschichtungs­ prozesses fotographisch aufgenommen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kamera auf in Granulierprozeß oder Be­ schichtungsprozeß befindliche und verbleibende Partikel gerichtet wird, das Belichtungslicht auf den Bereich des Fokus der Kamera ausgesandt wird und daß wenigstens ein Gasstrahl in den Bereich von Belichtungslicht und Fokus geblasen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die fotografierten Bilder des Materials bezüglich Größe und/oder Form analysiert werden.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feuchtigkeitsgehalt des in der Granulierkam­ mer befindliche Material gemessen wird und daß, wenn mit­ tels der fotographischen Erfassung eine vorbestimmte Grö­ ße und/oder Form o. dgl. der Granulate festgestellt wird, der Feuchtigkeitsgehalt konstant auf dem gemessenen Wert gehalten wird, der Granulierprozeß oder Beschichtungspro­ zeß fortgesetzt und danach beendet wird, wenn mittels der fotographischen Erfassung eine vorbestimmte Größe und/oder Form und/oder Verteilung der Granulate festge­ stellt wird.