DE644869C - Vorrichtung zum Einteilen fein gekoernter fester Koerper nach der Groesse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einteilen fein gekörnter fester Körper nach der Größe mittels mehrerer aufrecht stehend hintereinandergeschalteter Ablagerungsröhren von zunehmendem Durchmesser, durch die hindurch ein die Teilchen mitführendes und in der Schwebe haltendes strömendes Mittel getrieben wird. Wenn auch solche Ablagerungsröhren bereits verwendet worden sind, so sind doch mit den bekannten Röhren bisher keine befriedigenden Ergebnisse erzielt worden, weil häufig große Teilchen durch Zusammenballung von kleinen Teilchen entstanden und weil Teilchen durch die in den Röhren herrschende Strömung über die Röhre hinausgeführt wurden, in der sie sich absetzen sollten.

Demgemäß bezweckt die Erfindung, eine einfache Vorrichtung zum Trennen solcher Teilchen oder Körper in mehrere genau abgestufte Fraktionen zu schaffen, die frei von zusammengeballten Teilchen sind. Ferner bezweckt die Erfindung, eine Vorrichtung dieser Art so zu gestalten, daß in einem Prüfgang eine größere Menge von Teilchen behandelt vverden kann, als im gleichen Zeitraum in irgendeiner einzelnen Ablagerungsröhre des Satzes behandelt werden könnte. Die Erfindung findet hauptsächlich für Laboratoriumszwecke Anwendung, was jedoch nicht ausschließt, daß eine beträchtliche Menge von Teilchen in einem Prüfgang auf einmal eingeteilt werden kann.

Das Ziel der Erfindung wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit mehreren aufrecht stehend hintereinandergeschalteten Ablagerungsröhren von zunehmendem Durchmesser dadurch erreicht, daß über der am Unterende jeder Röhre angeordneten Einlaßöffnung ein durch die Strömung in Vibration versetzbares Ventilglied gelagert ist, das durch seine Bewegung zur Trennung der Teilchen voneinander beiträgt und beim Aufhören der Strömung die Einlaßöffnung, eine Rückströmung unterbindend, schließt. +5

Eine Zuführungsröhre, die als Behälter für die festen Körper dient, ist vor der kleinsten bzw. ersten der in Reihe geschalteten Ablagerungsröhren angeordnet. Diese Zuführungsröhre besitzt gemäß der Erfindung Vorzugs- weise sowohl oberhalb als auch unterhalb der in ihr befindlichen festen Teilchen Einlaßöffnungen für das strömende Mittel. Diese Einlaßöffnungen sind zweckmäßig durch einen Dreiwegehahn abwechselnd zu öffnen und zu schließen, wodurch das Mittel den Ablagerungsröhren beständig zugeführt wird, aber stets nur eine kleine Menge der Körper auf einmal eingeführt wird.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. ι zeigt eine schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung und gibt drei miteinander in Serie verbundene Röhren wieder.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit in senkrechtem Schnitt durch die benachbarten Enden zweier

Röhren; sie gibt die Verbindung zwischen ihnen in" der nicht verbundenen Stellung wieder.

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer Zuführungsröhre, die mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung verbunden werden kati% und

Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht des Fingerhutgehäuses, das benutzt wird, wenn ίο ein Saugorgan Verwendung tindet.

In den Zeichnungen sind in den verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Teile gewählt.

ι ist eine Röhre, die als Behälter zur Auf-'5 nähme des fein verteilten, zu analysierenden Stoffes dienen kann. Das untere Ende der Röhre ist mit einem im wesentlichen konischen Einlaß 2 versehen, in den eine Kugel 3 eingesetzt ist. Das untere Ende des Einlasses 2 ist bei 4 mit einer Gegenbohrung zwecks Aufnahme eines Endes eines Rohrwerkstükkes 5 versehen, dessen anderes Ende mittels biegsamen Röhrenwerkes 6 mit irgendeiner geeigneten Art von Zuführungsorganen für »5 ein Mittel, beispielsweise einer Leitung 7 für komprimierte Luft, verbunden ist. Um den durch die Röhre 1 gehenden Luftstrom zu regulieren, ist in der Leitung 7 ein Ventil 8, weiterhin ein beliebiger Strömungsmesser, beispielsweise ein Meßrohr 9 und ein Manometer 10, vorgesehen, das die Druckdifferenz auf gegenüberliegenden Seiten des Staurandes 9" anzeigt.

Die Röhre ι ist in Serie mit zwei Röhren i", i* verbunden, und diese Röhren werden auf irgendeine Weise gestützt oder getragen, so daß sie in Vibration versetzt werden können, ' wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht.

Die Röhre i" hat einen größeren Durchmesser als die Röhre 1, und die Röhre i* hat einen größeren Durchmesser als die Röhre i^a, so daß die Geschwindigkeit des durch die Röhren gehenden Stromes fortschreitend ver- *5 mindert wird, wodurch in den Röhren verschiedener Größe Teilchen verschiedener Größe niedergeschlagen werden. Die Röhren i", i'° sind mit konischen Enden und mit konischen Einlassen 2", 2^b versehen, in die Kugeln 3^a, 2>^b eingesetzt sind. Die unteren Enden dieser Einlasse sind bei 4", 4* zwecks Aufnahme von Rohrwerkstücken 5", 5⁶ mit Gegenbohrungen versehen. Auf das Auslaßende der Röhre 1 ist ein Gummistöpsel 12 aufgepaßt, in dem das Rohr 5° gleiten kann, so daß es in axialer Richtung nach und von der Gegenbohrung 4" in dem Einlaß 2" der Röhre 1" bewegt werden kann, damit es von ihm getrennt werden kann. Gewünschtenfalls können dann das gesenkte Rohr und der Stöpsel von dem Auslaßende der Röhre 1 angehoben werden. Auf ähnliche Weise sind die Auslaßenden der Röhren i", 1* mit Stöpseln 12", 12* versehen, wobei das Rohr 5* in den Stöpsel 12" gleiten kann, damit es aus der Gegenbohrung 4^k in ₍iden Einlaß 2^b der Röhre i⁶ herausgenommen viwerden kann. In den Stöpsel 12* ist ein einen .porösen Fingerhut 13 tragendes gebogenes Rohrstück 5^C eingeführt. Dieser Fingerhut kann die festen Teilchen aus der durch die Poren des Fingerhutes weichenden Luft filtrieren.

Falls es gewünscht wird, die Luft durch die Röhren 1, i" und i^b zu saugen, kann der Fingerhut 13 wegfallen; in diesem Falle wird das Rohr 5^C mit irgendwelchen geeigneten Saugorganen, z. B. einem Aspirator oder (nicht dargestellten) Injektor, verbunden. Wenn mit Saugwirkung gearbeitet wird, ist die vorzugsweise Anordnung die, den Finger- ·β hut 13 in einem Gehäuse 13° mit einem Auslaß 5^d zur Verbindung mit den Saugorganen anzuordnen.

Jede der Röhren kann einzeln oder gleichzeitig durch irgendwelche geeigneten Organe >5 vibriert werden. Die vorzugsweise Anordnung ist die, die Röhre oder die Röhren aufzuhängen, so daß sie durch eine den Aufhängeorganen erteilte Rüttel- oder Erschütterungsbewegung vibriert werden. Dieses kann da- durch erreicht werden, daß ein Rahmen Ii mit einer Querstange 11« vorgesehen ist, auf der sich ein geeignet geführter Querkopf 14 befindet, welcher nach der Stange oder von ihr weg bewegt werden kann. An dem Quer- W kopf sind die Röhren 1, i^a, i^b aufgehängt, denen mittels eines rotierenden Schneckenoder Spiralnockens 15 eine Erschütterungsbewegung in Längsrichtung erteilt wird. Dieser Nocken ist auf einer auf der Quer- «oo stange 1 i^a gelagerten Triebwelle 16 befestigt und greift an einem einstellbaren Wider-Iageri4^a auf dem Querkopf 14 an. Das Widerlager wird in Berührung mit dem Nokken mittels der Schwerkraft und mittels Federn 19 bewegt, deren jede an einem Ende mit dem unteren Ende einer Aufhängestange oder eines Drahtes 17 verbunden ist, während das andere Ende mit dem Boden oder irgendeinem anderen festen Teile verbunden ist, auf i»o dem der Rahmen 11 ruht. Durch Vergrößern der Spannung der Federn, z. B. durch Einstellen des Widerlagers 14° oder durch Verwendung von Federn verschiedener Spannungen, kann die vom Querkopf 14 aufgenommene Kraft des Stoßes verändert werden. Das Ergebnis dieser Schüttelbewegung ist, ■ daß die Teilchen von den Seiten der Röhren weggeschüttelt und weiterhin, daß die Kugeln 3, 3^a, 3* gemäß nachfolgender eingehen- »ao der Beschreibung vibriert werden.

Die oberen Enden der Stangen oder Drähte

ij sind mit dem Querkopf 14 fest verbunden, und die Drähte tragen die Röhren 1,1« und i* entweder durch unmittelbare Verbindung 17" mit ihnen oder durch konische Lager 17^s, die zwischen den Enden der Drähte 17 angeordnet sind. Die unteren konischen Enden der Röhren können in den Lagern Aufnahme rinden, so daß irgendeine beliebige Röhre durch Anheben leicht aus einem Lager herausgenommen werden kann, nachdem das sie mit der benachbarten Röhre oder den Röhren verbindende Rohrstück 5 abgenommen worden ist. Um die oberen Enden der Röhren zu versteifen, sind diese mit seitlichen Vorsprün-

•5 gen i/'' versehen, die paarweise an gegenüberliegenden Seiten der Röhren angeordnet sind; die Drähte 17 werden durch die Vorsprünge hindurchgeführt.

Angenommen, eine Probe eines fein verteilten Produktes, die Zement sein kann, sei in der Röhre 1 angeordnet, das Ventil 8 zwecks Herstellung des gewünschten Luftstromes geöffnet und der Schüttelmechanismus angelassen worden. Die Vorrichtung arbeitet dann

²S wie folgt: Die durch das Rohrstück 5 hindurchgehende Luft bewegt die Kugel 3 zwangsweise von ihrem Sitz in dem Einlaß 2, geht durch das in der Röhre 1 befindliche Produkt hindurch und nimmt auf diese Weise die Teilchen kleiner Größe oder Bruchstücke mit sich. Diese Teilchen, die verschiedene Größe haben, werden auf diese Weise schwebend in der Luft gehalten und gehen mit der Luft durch das Rohrstück 5°, um die Kugel 3" zwangsweise von ihrem Sitz in dem Einlaß 2" der Röhre i⁸ zu bewegen. Da die Röhre τ" einen größeren Durchmesser hat als die Röhre 1, vermindert sich die Geschwindigkeit der Luft mit den schwebend in ihr gehaltenen Bestandteilen während des Durchganges durch die Röhre i^a; die schwereren von der Luft getragenen Teilchen bleiben in der Röhre i". Die Luft und die noch in der Schwebe gehaltenen Teilchen gehen durch das Rohrstück 5*, und die schwereren dieser Teilchen bleiben in dem Rohre i⁶. Die leichtesten Teilchen werden von der Lvift durch das Rohrstück S^c hindurch mitgenommen und in dem Fingerhut 13 abgelegt. Der Röhre 1 wird dauernd Luft zugeführt, und der Nokken 15 vibriert die Röhren während einer im voraus bestimmten Zeitdauer kontinuierlich, so daß die Teilchen verschiedener Größen vollständig voneinander getrennt werden.
Dieses Trennen wird durch die Wirkung des Ventilgliedes 3 erleichtert, das eine Kugel oder ein Bolzen geeigneter Form und geeigneten Gewichts sein kann. Eine Stahlkugel hat sich als befriedigend erwiesen. Die Kugel wird nicht nur durch den Luftstrom und durch die durch den Einlaß hindurchgehenden Teilchen dauernd vibriert, sondern auch durch die ihr durch die Schüttelbewegung einer jeden Röhre erteilte Bewegung. Irgendwelche Scharen feiner Teilchen und die gröberen Teilchen mit feineren ihnen anhängenden Teilchen, die das Bestreben haben, an der Seitenwandung der Röhre anzuhaften, werden von dieser durch die Erschütterungsbewegung abgeschüttelt und fallen auf die Kugel zurück, gleiten an ihrer Oberfläche nach unten und gelangen in den Wirkungsbereich der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft, sobald sie unregelmäßig längs der Seiten der Kugel vorbeistreicht, oder in den Wirkungsbereich der Kugel, wenn sie auf ihren Sitz schlägt. Daraus ergibt sich, daß die Teilchen in dem unteren Ende jeder Röhre bewegt oder zirkuliert werden. Diejenigen Teilchen, deren Ablagefähigkeit geringer ist als die Aufwärtswanderung der Luft in dem mittleren Teile der Röhre, gehen nach der nächsten Röhre weiter. Es haften viele Teilchen aneinander und wirken auf diese Weise wie große Teilchen, die gemäß vorstehender Beschreibung an den Seiten der Röhre herunterfallen und dann wieder nach oben geblasen werden. Auf diese Weise befindet sich in jeder Röhre eine Anzahl von sich kontinuierlich aneinander reibenden Teilchen, und .auf diese Weise befreien sie sich selbst von anhaftenden Teilchen. Das Arbeiten wird so lange fortgesetzt, bis die Teilchen voneinander getrennt worden sind und die Teilchen kleinerer Größe aus der Röhre herausgeblasen worden sind.

Es ist einleuchtend, daß irgendeine gewünschte Anzahl Röhren benutzt werden kann und daß, je größer die Zahl der im Gebrauch befindlichen Röhren ist, eine immer größere Zahl von diesen Teilchen mit verschiedener Größe voneinander getrennt werden. Die Anzahl der in einer Untersuchung benutzten Röhren ist natürlich durch die Anzahl der erforderlichen Trennvorgänge des zu prüfenden Produktes bestimmt. Es ist äugen- i°5 scheinlich, daß das Rohrstück 5^C mit seinem Fingerhut 13 mit der Röhre 1 oder i^a verbunden und daß zwischen der Röhre i^b und dem Rohrstück 5^C irgendeine beliebige Anzahl von Röhren benutzt werden kann. no

Wenn die Teilchen sorgfältig voneinander getrennt worden sind, wird der Nocken 15 angehalten und das Ventil 8 geschlossen. Nachdem eine genügende Zeit verstrichen ist, damit die Teilchen sich absetzen, wird der Fingerhut 13 entfernt und die Menge des Inhaltes bestimmt, so daß das Verhältnis dieser Teilchengröße bestimmt werden kann. Der Inhalt jeder der Röhren i, i", i^b wird aus ihnen dadurch entfernt, daß das Rohrstück 5 durch axiale Bewegung aus den Gegenbohrungen 4, 4^U und 4* durch die Stöpsel 12 und

12" hindurch von den Gegenbohrungen 4^a und 4* wegbewegt wird, so daß Behälter unterhalb letzterer angeordnet werden können. Dadurch, daß man ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise ein steifes Drahtstück, durch eine Gegenbohrung und das untere Ende des Einlasses hindurchführt, wird die darin befindliche Kugel zwangsläufig nach aufwärts bewegt, so daß die in der Röhre befindlichen ίο Teilchen durch Schwerkraft in den Behälter unterhalb der Röhre fallen. Vorzugsweise sind die Sitze 2, 2", 2* aus Gummi hergestellt, so daß sie an dem Ende jeder Untersuchung leicht abgenommen werden können, um die >5 Entnahme der Teilchen aus den Röhren zu erleichtern. Dann werden sie wieder eingeführt, um eine luftdichte Verbindung mit den Röhren vor der nächsten Unterbrechung zu bilden. Die Menge der Teilchen aus jeder ίο Röhre kann dann auf gleiche Weise wie die der Teilchen aus dem Eingerhut bestimmt werden.

Anstatt das Probeprodukt in der Röhre ι anzuordnen, kann die Probe in kleinen Men- »5 gen jeweils aus einer Hilfszuführungsröhre oder einem Behälter i8 zugeführt werden, der durch den Rahmen 11 getragen und mit dem Einlaß 2 der Röhre ι verbunden werden kann, so daß die Röhrp ι mit Bezug auf die Zuführungsröhre bewegbar ist. Vorzugsweise wird die Zuführungsröhre durch Aufhängeorgane 17 getragen und das Abgabeende der Zuführungsröhre mit dem Rohrstück 5 verbunden. Die Zuführungsröhre ist vorzugsweise über ihre ganze Länge konisch und mit einem konischen Einlaß 2^X und einer Kugel 3* versehen, entsprechend den Teilen 2 bzw. 3 gemäß der vorstehenden Beschreibung. Die Zuführungsröhre besitzt weiterhin einen zweiten Einlaß i8". Der Einlaß 2^X ist durch geeignete Verbindungen 6" mit einem Auslaß eines Ventils 18⁶ mit zwei Auslassen verbunden, und der Einlaß i8" ist mit dem anderen Auslaß des Ventils durch geeignete Verbindungen 18^l verbunden. Der Einlaß i8^a befindet sich oberhalb des in der Zuführungsröhre 18 angeordneten Produktes, so daß, wenn das Ventil 18⁶ gedreht wird, um Luft durch den Einlaß i8" und damit durch die Röhren 1, i", i⁶ zu leiten, die Luft im Nebenschluß um die Probe in der Zuführungsröhre herumgeführt wird.

Bei dem Arbeiten wird die Luft zuerst durch den Einlaß 2* geführt, um zwangsweise eine kleine Menge von Teilchen in die Röhre 1 zu bewegen. Die Luft wird dann durch den Einlaß 18« geführt, damit diese Teilchen in den Röhren 1, 1", 1* und dem Fingerhut 13 voneinander getrennt werden. Diese Arbeitsvorgänge werden dann wiederholt, bis das gesamte in der Zuführungsröhre befindliche Produkt getrennt worden ist. Der Vorteil dieses Zuführungssystems besteht, darin, daß zu keiner Zeit in keiner der Röhren ι, ι", 1* eine große Materialmenge vorhanden ist. Aus diesem Grunde wird die Gefahr, daß übergroße Teilchen aus der Röhre geführt werden, in der sie sich absetzen sollen, vermieden.

Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß das Produkt in die gewünschte Anzahl von Bruchteilen während eines einzigen Arbeitsganges getrennt werden kann und daß die Teilmengen leicht aus der Röhre oder den Röhren entfernt werden können, ohne daß man die letzteren von ihren Aufhängeorganen trennen muß.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Einteilen fein gekörnter fester Körper nach der Größe mittels mehrerer aufrecht stehend hintereinandergeschalteter Ablagerungsröhren von zunehmendem Durchmesser, durch die hindurch ein die Teilchen mitführendes und in der Schwebe haltendes, strömendes Mittel getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß über der am Unterende jeder Röhre (1, i°, 1*) angeordneten Einlaßöffnung (4, 4", 4⁶) ein durch die Strömung in Vibration versetzbares Ventilglied (3, 3", 3*) gelagert ist, das durch seine Bewegung zur Trennung der Teilchen voneinander beiträgt und beim Aufhören der Strömung die Einlaßöffnung schließt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventüglied aus einer Kugel (3, y, 3^b) von einem Durchmesser besteht, der größer als der kleinste Durchmesser des Einlasses (2, 2", 2*) ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (2, 2°, 2^b) sich nach oben kegelförmig erweitert und das Ventilglied (3, 3°, 3*) innerhalb dieser Erweiterung gelagert ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem ■ der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ersten Ablagerungsröhre (i) vorgeschaltete, als Behälter der festen feilchen dienende Zuführungsröhre (18) sowohl oberhalb als auch unterhalb der in ihr befindlichen festen Teilchen Einlaßöffnungen (2* und 18") für das strömende Mittel besitzt, die z. B. durch einen Dreiwegehahn (i8^fc) abwechselnd zu öffnen und zu schließen sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen