DE4436792C2 - Vorrichtung zum Überprüfen des physikalischen Zustandes von partikelförmigem Material während eines Granulierens oder Beschichtens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen des physikalischen Zustandes von partikelförmigem Mate­ rial gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, wie sie aus JP 4-265142 A bekannt ist, werden während des Granulierens oder Beschichtens Proben gezogen und überprüft. Diese Proben befinden sich jedoch während des Überprüfens nicht mehr in dem Granulier- oder Beschichtungsprozeß und werden auch in diesen nicht wieder zurückgegeben.

Bei einer anderen Vorrichtung, wie sie aus JP 60-15541 A bekannt ist, werden Bilder der Partikel nach dem Granulieren aufgenommen, um Auskunft über den Granulierprozeß zu erhal­ ten.

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 Hauptmisch­ elementes 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 fotografischer Mittel sind beisielsweise in 54-92389 A, JP 59-81535 A, JP 63-266339 A, JP 60-15541 A, JP 57-59143 A, und JP 4-265142 A offenbart. Die ersten drei dieser Schriften offenbaren Verfahren zum Fotografieren von Granulaten, die von einem Bandförderer fal­ len, wobei eine Belichtung von einer Richtung entgegen oder quer zur fotografischen 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 fotografische Analyse von Granulaten während des Granulie­ rens eingesetzt werden kann.

In JP 57-59143 A 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 einer weiteren Anordnung 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 eingangs genannte JP 4-265142 A 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 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 durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Die Gasstrahlen haben die Funktion, die Belichtungseinrich­ tung und/oder die Kamera von Ablagerungen des partikelförmi­ gen Materials freizuhalten und gleichzeitig dieses Parti­ kelmaterial in dem Aufnahmebereich zu verteilen, um das Foto­ grafieren individueller Partikel zu fördern. Die Kamera und die Belichtungseinrichtung sind zu einer sensorförmigen Bau­ einheit zusammengefaßt. Diese Baueinheit kann als solche in die Granulierkammer eingeführt werden. Durch die Erfindung ist es möglich, die Bilder des in der Granulationskammer auf­ genommenen partikelförmigen Materials zu verwenden, um den augenblicklichen Zustand des Granuliervorgangs in der Granu­ lierkammer 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.

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.

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

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

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

Fig. 4A bis 4H sind Fotografien von pulverförmigem und granulatförmigem Material, die während des Granulierpro­ zesses mittels der fotografi­ 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 fotografischen 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 fotografischen 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 einer 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 fotografische Vorrichtung 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 fotografischen Sonde in Kombination mit einem Bildverarbeitungs- und Analysesystem besteht, wie dies nachstehend noch weiter beschrieben wird. Die Granuliervor­ richtung weist eine Granulier- und Beschichtungskammer, im folgenden als Kammer (1) bezeichnet, 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 Kameralinse (L) enthält, die einer CCD-Kamera (13) (Ladungsspeicherelement) von dem Typ zugeordnet ist, der in Videoaufnahmegeräten verwendet wird, um ein Bild von der Kameralin­ 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 fotografischen 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 CRT 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, im folgenden als Stroboskop (21) bezeichnet, 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 fotografischen 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 Analysiereinrichtung (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 CCD-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 fotografischen Sonde (10) sind in Fig. 5 bis 10 dargestellt. Fig. 11 zeigt eine Anbringung der fotografischen 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 fotografischen 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 Ringe­ spalt (44) zwischen dem Linsenbehälter (42) und dem optischen Gehäuse (43) be­ lassen ist. In dem Belichtungssondenkopf (45) ist eine Licht­ leiteroptik (46) aus Lichtleiterfasern in einem Leitergehäuse (48) angeordnet. Ein Ende der Lichtleiteroptik (46) liegt dem Lichterzeuger (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 Lichtleitergehäuse (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 (53) 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 stroboskopischen Lichterzeuger produzierte Momentlicht wird durch die Lichtleiteroptik (46) übertragen und durch die schlitzförmige Öffnung (47) im wesentlichen als ein flacher Strahl ausgestrahlt, der von der schlitzförmigen 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 im Linsenbehälter (42) angeordneten Linse, 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, 53) sauberhält und Materialhaftungsproble­ me verhindert, sowie zusätzlich ein klares Bild der Granulate während des Betriebes fördert. Da die Achsen der Öffnungen (47, 53) 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, fotografische 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 ausgeblase­ 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 fotografischen Vorrichtung 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. 4H, in welcher die Granulate ihre gewünschte Größe und Form erreicht haben.

Die beschriebene fotografische Vorrichtung 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 kreuzenden 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 beschriebene 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 fotografische 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 tigkeitsfühler (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 Gaszuleitung (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 zuweilen 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 beschriebenen Vorrichtung, wie nachfolgend beschrieben, erhalten werden. Die Partikelgröße des pulverförmigen Rohmaterials wird mittels der fotografischen Vorrichtung 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 Feuchtigkeitsfühler (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 Gaszulei­ 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 fischen 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 beschriebenen Vorrichtung 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 beschriebene Vorrichtung 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 beschriebene Vorrichtung bei einem Beschichtungsprozeß angewandt wird, so gibt sie während des Prozesses Informationen bezüglich Größenverteilung der Parti­ kel, Filmdicke, Homogenität der Filmqualität, Sekundäragglo­ meration 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 meration, 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 Sekundäragglomeration auftritt, können Gegenmaßnahmen unverzüglich eingeleitet wer­ den, indem die Gasmenge der Gaszuleitung (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 Sekundäragglome­ ration abhängig ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Überprüfen des physikalischen Zustandes von partikelförmigem Material, das in einer Kammer einer Einrichtung granuliert oder beschichtet wird, mit einer Bilder des partikelförmigen Materials während des Granu­ lierprozesses oder Beschichtungsprozesses aufnehmenden Anordnung bestehend aus einer Kamera und einer Beleuch­ tungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß als Anord­ nung eine sensorförmige Baueinheit vorgesehen ist, die auf das im Granulierprozeß oder Beschichtungsprozeß in der Kammer befindliche partikelförmige Material gerichtet ist, wobei die Baueinheit eine Eingangsoptik (Linsen­ behälter 42, Kameralinse L) für die Kamera (CCD-Kamera 13) und eine quer dazu ausgerichtete Ausgangsoptik (Lichtleiteroptik 46) für die Beleuchtungseinrichtung (Stroboskop 21) zum Aussenden eines Lichtstrahles zu dem Bereich des Fokus der Eingangsoptik (Linsenbehälter 42, Kameralinse L) der Kamera (CCD-Kamera 13) aufweist und daß Mittel zum Erzeugen von Gasstrahlen im Bereich der Eingangsoptik (Linsenbehälter 42, Kameralinse L) und im Bereich der Ausgangsoptik (Lichtleiteroptik 46) mit Aus­ blasöffnungen (Öffnungen 18; 47, 53) für die Gasstrahlen vorgesehen sind, derart, daß sich die Gasstrahlen im Be­ reich vor der Eingangsoptik (Linsenbehälter 42, Kamera­ linse L) der Kamera (CCD-Kamera 13) und der Ausgangsoptik (Lichtleiteroptik 46) für die Beleuchtungseinrichtung (Stroboskop 21) kreuzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Gasstrahlen die Ausgangsoptik (Lichtleiteroptik 46) der Beleuchtungseinrichtung und/oder die Eingangsoptik (Kameralinse L) der Kamera (CCD-Kamera 13) umgebende Ausblasöffnung (Öffnungen 18; 47, 53) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein Mittel zum Erzeugen der Gasstrah­ len eine Heizeinrichtung (17) enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Kamera eine kontinuierlich aufneh­ mende CCD-Kamera (13) vorgesehen ist, daß die Beleuch­ tungseinrichtung ein Stroboskop (21) enthält und daß an die CCD-Kamera (13) Mittel (25 bis 31) zum Wiedergeben einzelner Bilder angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (Stroboskop 21) eine einen streifenförmigen Lichtstrahl mit im we­ sentlichen rechteckigen Querschnitt aussendende Optik enthält, wobei die Schmalseite des streifenförmigen Lichtstrahls in Aufnahmerichtung der Kamera verläuft.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung eine Licht­ leiteroptik (46) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter oder Lichtleiteroptik (46) am Ausgang der Beleuchtungseinrichtung zu einem rechteckigen Querschnitt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel (Analysiereinrichtung 26) zum Analysieren der aufgenommenen Bilder bezüglich Größe und/oder Form der sich bildenden Granulate vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel (Feuchtigkeitsfühler 7) zum Er­ fassen des Feuchtigkeitsgehaltes des zu granulierenden oder zu beschichtenden Materials vorgesehen sind.