EP2027454A1 - Vorrichtung zur ermittlung bestimmter eigenschaften eines schüttfähigen guts - Google Patents

Vorrichtung zur ermittlung bestimmter eigenschaften eines schüttfähigen guts

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EP2027454A1
EP2027454A1 EP07723599A EP07723599A EP2027454A1 EP 2027454 A1 EP2027454 A1 EP 2027454A1 EP 07723599 A EP07723599 A EP 07723599A EP 07723599 A EP07723599 A EP 07723599A EP 2027454 A1 EP2027454 A1 EP 2027454A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cone
optical
container
pourable
fiber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07723599A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Mannhardt
Franz Faehler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
J & M Analytik AG
Pharma Test Apparatebau GmbH
Original Assignee
J & M Analytische Mess & Regeltechnik GmbH
J & M Analytische Mess- und Regeltechnik GmbH
Pharma Test Apparatebau GmbH
PHARMA TEST APPBAU GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J & M Analytische Mess & Regeltechnik GmbH, J & M Analytische Mess- und Regeltechnik GmbH, Pharma Test Apparatebau GmbH, PHARMA TEST APPBAU GmbH filed Critical J & M Analytische Mess & Regeltechnik GmbH
Publication of EP2027454A1 publication Critical patent/EP2027454A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0091—Powders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1006—Dispersed solids

Definitions

  • the invention relates to a device for determining certain properties of a pourable Guts after further defined in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a system for determining certain properties of a pourable Guts, with a plate for receiving the pourable Guts in the form of a cone ,
  • Devices according to the invention are known from the general state of the art.
  • a fixed amount of pourable material in particular powder
  • the powder can flow or fall on a plate located below the container and collects there in the form of a cone.
  • the plate has a fixed diameter and is mounted on a weighing device to determine the mass and density of the pourable material.
  • the excess material falls at the edge of the plate down into a collecting container.
  • suitable sensors can be used, whereby the parameters recorded by them are displayed and logged. After the measurement, the plate with the cone located on it is removed, emptied and cleaned. The device can after the Inserting the empty plate can be used for the next measurement.
  • the at least one optical waveguide with the at least one illumination fiber and the at least one detection fiber it is possible to determine not only the known purely physical properties of the free-flowing material, but also its chemical and morphological properties, such as moisture content, specific concentrations or concentrations. and / or mixing ratios, in particular active substance concentrations, the particle size or the identity of the pourable material and information on the homogeneity of the free-flowing material.
  • this is no separate device necessary, but the properties mentioned can be determined during the determination of the general physical parameters, such as flow time, flow volume, cone volume, cone height, mass or density.
  • the at least one optical light guide is arranged so that the illumination fiber transmits the optical radiation from the container to the pourable material during flow of the sch ⁇ ttflowere Guts.
  • a particularly advantageous embodiment consists in that the container has an opening which can be closed with a flap, which can be brought into a position in which the optical radiation emitted by the illumination fiber of the at least one optical waveguide for the purpose of white balance on a Reference surface of the flap hits.
  • Such a white balance is particularly useful for obtaining accurate measurement data, with no additional expense being required by the described embodiment, since the flap closing the opening of the container is used to dispense the bulk material. enabled Guts must be opened anyway, which can be dispensed with additional drive devices. Before the start of a measurement, such an automatic white balance can therefore be carried out in a particularly simple manner.
  • the at least one optical light guide is arranged such that the illumination fiber transmits the optical radiation to the free-flowing material located in the container. In this way, the pourable material can thus be measured while it is still in the container.
  • the at least one optical light guide is arranged so that the illumination fiber transmits the optical radiation to the cone located on the plate. In this way, the pourable material is thus measured while it is in the form of a cone on the plate.
  • a particularly accurate measurement associated with a simple structure of the light guide results when, in an advantageous development of the invention, the at least one optical light guide is arranged so that the optical radiation impinges at least approximately perpendicularly on the cone.
  • a plurality of light guides are attached to the holding device in such a way that they at least partially surround the cone.
  • a plurality of points can be measured at the same time over the lateral surface of the cone, so that averaged information regarding the chemical and / or morphological data can be obtained.
  • the holding device is adjustable in the vertical direction, an optimum distance of the same from the free-flowing material can always be ensured even if the arrangement of the at least one light guide is rigid in the horizontal direction.
  • From claim 13 results in a system for determining certain properties of a pourable Guts, with a plate for receiving the pourable Guts in the form of a cone, with at least one means for determining a physical parameter, such as flow time, flow volume, cone volume, cone height, mass and / or bulk density, and with the apparatus described above for determining certain properties of the bulk material.
  • a physical parameter such as flow time, flow volume, cone volume, cone height, mass and / or bulk density
  • Such a device can thus physical properties, such as flow time, flow volume, cone volume, cone height, mass or density, as well as optically determinable variables, such as moisture content, concentrations, concentration or mixing ratios, particle size or identity of the pourable Guts in one and the same device determine.
  • a holding device for receiving the pourable Guts and outputting the same is provided on the plate, wherein in particular the holding device for the at least one optical fiber is attached to the holding device for the free-flowing material.
  • Fig. 1 is a side view of the device according to the invention.
  • Fig. 2 is a more detailed view of the device of Fig. 1;
  • Fig. 3 is an enlarged view according to the detail III of Fig. 2;
  • FIG. 4 is a plan view of the holding device of the device according to the invention.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the device according to the invention in a first view
  • Fig. 6 is a view of the device according to the arrow VI of Fig. 5;
  • Fig. 7 shows the device of Fig. 5 in a different position.
  • the container 1 shows a plant 1 for determining certain properties of a pourable material 3, in particular a powder, located in a container 2.
  • the container 2 is located on a holding device 4 and has a closable opening 5, through which the free-flowing material 3 can fall or flow onto a plate 6 located below the container 2.
  • the plate 6 is arranged on a connecting rod 7 on a collecting container 8, wherein in the present If there is a weighing device 9 between the collecting container 8 and the connecting rod 7.
  • pourable material 3 When the pourable material 3 falls through the opening 5 of the container 2 on the plate 6, it forms a cone 3a, wherein the excess flowable Good 3 falls over the edge of the plate 6 into the receptacle 8.
  • certain physical parameters of the pourable Guts 3 such. B. flow time, flow volume, cone volume, cone height, mass or density of the pourable Guts 3, are determined. These parameters determine the properties of the free-flowing material 3 and its behavior during further processing.
  • One of the sensors for example, the weighing device 9.
  • the detected parameters can be displayed on a display, not shown, and logged in a storage device, also not shown.
  • a further device 10 which has a holding device 11 and at least one mounted on the holding device 11 optical light guide 12 ,
  • the optical waveguide 12 in turn has, as can be seen in FIG. 3, at least one illumination fiber 13 and at least one detection fiber 14.
  • the illumination fiber 13 emits optical radiation to the cone 3a of the pourable material 3 forming on the plate 6 or already located thereon, which cone is reflected by the cone 3a.
  • the detection fiber 14 is arranged so that it receives the optical radiation reflected by the cone 3a and transmits it to an evaluation device 15, which is indicated very schematically in FIG. 1, where the measured values are preferably further processed by software.
  • the methods for measuring the respective properties of the free-flowing material 3 are known per se and are therefore not explained in detail below.
  • the light guide 12 is arranged so that the optical radiation impinges at least approximately perpendicular to the lateral surface of the cone 3a.
  • optical radiation is not just about visible light. Rather, depending on the property to be measured or determined, the light guide 12 may be suitable for UV-VIS (visible UV light), NIR (near infrared), fluorescence or Raman spectroscopy or photometry.
  • the material of the respective light guide 12 is thus optimized for the respectively selected measurement method or the respective spectral range.
  • a plurality of optical light guides 12 are provided around the circumference of the cone 3 a, they can optionally operate according to different principles in each case, resulting in a device 10 which can be used very universally.
  • differently configured light guides 12 can be attached to one and the same holding device 11 in order to use different measuring methods.
  • FIG. 4 by way of example, seven light guides 12 distributed around the circumference of the cone 3a are shown, but of course any other suitable number is conceivable.
  • the holding device 11 which holds the at least one light guide 12, in the present case in the vertical direction, ie in the direction of the vertical extent of the cone 3a, adjustable, so that on the one hand several points in the longitudinal direction of the cone 3a can be measured and on the other hand always an optimal distance of the light guide 12 to the sch ⁇ ttrichen Good 3 is adjustable.
  • the holding device 11 could also be rotatable about a substantially vertical axis, so that with only one light guide 12 still different points on the circumference of the cone 3a could be measured. Furthermore, a tiltable around a substantially horizontal axis holding device 11 is possible.
  • a plurality of optical fibers 12 arranged one above the other in the vertical direction could also be provided so that a different distance to the cone 3a results for each of the optical fibers 12.
  • a further preferred embodiment of the holding device 11 includes a semi-circular design thereof, of course, other geometries can be used. Combinations of the different embodiments of the holding device 11 are possible.
  • the light guide 12 shown enlarged in Fig. 3 it could also be a fiber bundle, i. a plurality of illumination fibers 13 and / or a plurality of detection fibers 14, wherein in particular an embodiment with an illumination fiber 13 and a plurality of detection fibers 14 is to be preferred, since in this way a greater flexibility in terms of emitting the optical radiation is given.
  • FIGS. 5, 6 and 7 show a particularly preferred, alternative embodiment of the plant 1 and of the device 10 for determining the properties of the free-flowing material 3 present in the container 2.
  • various parts of the system 1 have been dispensed with in FIGS. 6 and 7, since they are essentially identical to the holding device 4 for the container 2 in the above-described exemplary embodiments.
  • the container is ter 2 also on the holding device 4 and has the closable opening 5, wherein in this case also a pivotable about an axis of rotation 16a, depending on its pivotal position, the opening 5 of the container 2 occlusive or releasing flap 16 is shown.
  • the plate 6, which is arranged on the connecting rod 7 on the collecting container 8.
  • the arranged between the collecting container 8 and the connecting rod 7 weighing device 9 is provided.
  • the device 10 shown in FIG. 5 furthermore has the at least one optical light guide 12, which in turn has the at least one illumination fiber 13 and the at least one detection fiber 14, which however can not be seen in FIGS. 5, 6 and 7. In that regard, it is therefore an essentially identical to the above-described systems 1 and devices 10 embodiment.
  • the optical waveguide 12 is arranged so that the illumination fiber 13, the optical radiation during the flow of the bulk material 3 from the container 2 on the plate 6 to the free-flowing material 3 sends, which by an arrangement of optical fiber 12 is achieved in the immediate vicinity of the opening 5 of the container 2.
  • the optical light guide 12 is attached to the holder 2 provided for the container 2 and thus in the immediate vicinity of the container 2.
  • the holding device 11 for the optical waveguide 12 corresponds to the holding device 4 for the container 2.
  • a reference surface 17 indicated in FIG. 5 only by means of a dashed line is mounted on the flap 16 for a white balance. stood the flap 16 is located directly in front of the optical light guide 12.
  • the flap 16 is in its closed position in a position in which emitted from the illumination fiber 13 of the optical waveguide 12 optical radiation meets the reference surface 17 of the flap 16, which can be used to perform a white balance.
  • a white balance can thus be carried out in a very simple manner, if appropriate before each measurement, in order to ensure the accuracy of the measured data.
  • flap 16 and reference surface 17 are coated to prevent particle adhesion and facilitate cleaning.
  • the free-flowing material 3 can flow out of the container 2 and thus flows past the optical fiber 12, which can thereby perform the measurements described above.
  • the optical waveguide 12 immediately after the opening 5 of the container 2, in addition to the measured values described above, a large part of the total quantity and thus a representative part of the total amount of free-flowing material 3 present in the container 2 can be determined.
  • the pourable material 3 is analyzed essentially only on its surface, since there is no radiation through the entire product beam.
  • FIG. 7 also shows a dust protection device 18 into which the reference surface 17 of the flap 16 is opened. Neten state of the flap 16 moves.
  • this dust protection device 18 which may be embodied for example in the form of a bag or the like, preferably a dust seal or the like and may be attached to the holding device 4, contamination of the reference surface 17 is prevented, so in the open state of the flap 16 in a protected position.
  • the optical waveguide 12 could also be attached to the container 2 in order to transmit the optical radiation to the free-flowing material 3 located in the container 2.
  • the wall of the container 2 could for example be provided with a window for the optical light guide 12.
  • optical light guide 12 is arranged on the underside of the flap 16 to measure in the closed state of the flap 16 located in the container 2 pourable Good 3, and in the pivoted, ie open state of Flap 16 to measure the flowing out of the opening 5 of the container 2 pourable Good 3. It is only necessary to ensure that the optical waveguide 12 does not hinder the movement of the flap 16.

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Abstract

Eine Vorrichtung (10) zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts (3) , welches aus einem Behälter (5) auf einen im wesentlichen ebenen Teller (6) fließt und sich in Form eines Kegels (3a) auf dem Teller (6) ansammelt, weist wenigstens einen an einer Halteeinrichtung (11) angebrachten optischen Lichtleiter (12) auf, welcher wenigstens eine Beleuchtungsfaser (13) und wenigstens eine Detektionsfaser (14) aufweist. Die Beleuchtungsfaser (13) sendet optische Strahlung zu dem schüttfähigen Gut (3). Die Detektionsfaser (14) ist so angeordnet, dass sie die von schüttfähigen Gut (3) reflektierte optische Strahlung empfängt.

Description

Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähiqen Guts
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Anlage zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts, mit einem Teller zur Aufnahme des schüttfähigen Guts in Form eines Kegels.
Erfindungsgemäße Vorrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Dabei wird eine festgelegte Menge an schüttfähigem Gut, insbesondere Pulver, in einen Behälter eingebracht. Durch eine festgelegte Öffnung in dem Behälter kann das Pulver auf einen sich unterhalb des Behälters befindlichen Teller fließen bzw. fallen und sammelt sich dort in Form eines Kegels. Um konstante Ergebnisse zu erhalten, weist der Teller einen festgelegten Durchmesser auf und ist zur Ermittlung der Masse und der Dichte des schüttfähigen Guts auf einer Wiegeeinrichtung angebracht. In Abhängigkeit der Fließeigenschaften und des Gesamtzustands des schüttfähigen Guts ergibt sich ein Kegel mit einer bestimmten Kegelhöhe, wobei das überschüssige Material am Rand des Tellers nach unten in einen Auffangbehälter fällt. Zur Ermittlung von physikalischen Parametern, wie Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse oder Dichte, können geeignete Sensoren eingesetzt werden, wobei die von denselben er- fassten Parameter angezeigt und protokolliert werden. Nach der Messung wird der Teller mit dem sich darauf befindlichen Kegel entnommen, entleert und gereinigt. Die Vorrichtung kann nach dem Einsetzen des leeren Tellers für die nächste Messung verwendet werden.
Allerdings lassen sich mit den bekannten Vorrichtungen verschiedene Eigenschaften des schüttfähigen Guts nicht ermitteln, weshalb hierfür zusätzliche Messeinrichtungen eingesetzt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts zu schaffen, welche in der Lage ist, eine größere Anzahl solcher Eigenschaften zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst .
Durch den wenigstens einen Lichtleiter mit der wenigstens einen Beleuchtungs- und der wenigstens einen Detektionsfaser ist es möglich, neben den bekannten, rein physikalischen Eigenschaften des schüttfähigen Guts auch chemische und morphologische Eigenschaften desselben zu bestimmen, wie zum Beispiel Feuchtigkeitsgehalt, bestimmte Konzentrationen bzw. Konzentrations- und/oder Mischungsverhältnisse, insbesondere Wirkstoffkonzentrationen, die Partikelgröße oder die Identität des schüttfähigen Guts sowie Informationen zur Homogenität des schüttfähigen Guts. Vorteilhafterweise ist hierfür keine separate Vorrichtung notwendig, sondern die genannten Eigenschaften lassen sich während der Bestimmung der allgemeinen physikalischen Parameter, wie Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse oder Dichte bestimmen.
Neben dieser simultanen Erfassung der optischen und physikalischen Daten ist selbstverständlich auch eine sequenzielle Erfassung möglich, wobei dies stets innerhalb eines Versuchsdurch- gangs und Versuchsaufbaus zu bewerkstelligen ist. Dadurch kann auf eine zusätzliche Analyse der genannten Parameter in einem optischen Messgerät verzichtet werden, so dass sich nicht nur eine erhebliche Zeit-, sondern auch eine entsprechende Kostenersparnis ergibt.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Lichtleiter so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser die optische Strahlung während des Fließens des schϋttfähigen Guts aus dem Behälter auf den Teller zu dem schüttfähigen Gut sendet.
Durch eine solche Messung während des Fließens bzw. Schlittens des schüttfähigen Guts wird also der zur Bildung des Kegels auf dem Teller führende Materialstrom gemessen, wodurch auch ein Großteil der Gesamtmenge und damit ein repräsentativer Teil der Gesamtmenge des sich in dem Behälter befindlichen schüttfähigen Guts ermittelt werden kann. Hierbei spielt es eine untergeordnete Rolle, an welcher Position im Materialstrom die Messung durchgeführt wird, wobei eine nahe Anordnung des optischen Lichtleiters an dem Behälter zu bevorzugen ist.
Hierbei kann eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung darin bestehen, dass der Behälter eine Öffnung aufweist, die mit einer Klappe verschließbar ist, welche in eine Position bringbar ist, in welcher die von der Beleuchtungsfaser des wenigstens einen optischen Lichtleiters ausgesandte optische Strahlung zum Zwecke eines Weißabgleichs auf eine Referenzfläche der Klappe trifft.
Ein derartiger Weißabgleich ist zum Erhalt genauer Messdaten besonders nützlich, wobei durch die beschriebene Ausgestaltung kein zusätzlicher Aufwand erforderlich ist, da die die Öffnung des Behälters verschließende Klappe zum Ausschütten des schütt- fähigen Guts sowieso geöffnet werden muss, wodurch auf zusätzliche Antriebseinrichtungen verzichtet werden kann. Vor dem Beginn einer Messung kann also besonders einfach ein solcher automatischer Weißabgleich durchgeführt werden.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine optische Lichtleiter so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser die optische Strahlung auf das sich in dem Behälter befindliche schüttfähige Gut sendet. Auf diese Weise kann das schüttfähige Gut also gemessen werden, während es sich noch in dem Behälter befindet.
Schließlich besteht noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung darin, dass der wenigstens eine optische Lichtleiter so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser die optische Strahlung auf den sich auf dem Teller befindlichen Kegel sendet. Auf diese Weise wird das schüttfähige Gut also gemessen, während es sich in Form eines Kegels auf dem Teller befindet.
Eine besonders genaue Messung verbunden mit einem einfachen Aufbau des Lichtleiters ergibt sich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der wenigstens eine optische Lichtleiter so angeordnet ist, dass die optische Strahlung wenigstens annähernd senkrecht auf den Kegel auftrifft.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass an der Halteeinrichtung mehrere Lichtleiter derart angebracht sind, dass sie den Kegel zumindest teilweise umgeben. Durch eine solche Anordnung mehrerer Lichtleiter können gleichzeitig mehrere Punkte über der Mantelfläche des Kegels gemessen werden, so dass gemittelte Informationen hinsichtlich der chemischen und/oder morphologischen Daten erhalten werden können. Wenn die Halteeinrichtung in vertikaler Richtung verstellbar ist, so kann auch bei einer in horizontaler Richtung starren Anordnung des wenigstens einen Lichtleiters stets ein optimaler Abstand desselben von dem schüttfähigen Gut gewährleistet werden.
Aus Anspruch 13 ergibt sich eine Anlage zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts, mit einem Teller zur Aufnahme des schüttfähigen Guts in Form eines Kegels, mit wenigstens einer Einrichtung zur Ermittlung eines physikalischen Parameters, wie Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse und/oder Dichte des schüttfähigen Guts, und mit der oben beschriebenen Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften des schüttfähigen Guts.
Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich also physikalische Eigenschaften, wie Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse oder Dichte, sowie optisch ermittelbare Größen, wie Feuchtigkeitsgehalt, Konzentrationen, Konzentrations- bzw. Mischungsverhältnisse, Partikelgröße oder Identität des schüttfähigen Guts in ein und derselben Vorrichtung bestimmen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Anlage kann vorgesehen sein, dass oberhalb des Tellers eine Halteeinrichtung zum Aufnehmen des schüttfähigen Guts und zum Ausgeben desselben auf den Teller vorgesehen ist, wobei insbesondere die Halteeinrichtung für die wenigstens eine Lichtleitfaser an der Halteeinrichtung für das schüttfähige Gut angebracht ist.
Auf diese Weise ergibt sich eine optimale Integration der Vorrichtung zur Ermittlung der optisch bestimmbaren Größen in die Anlage zur Ermittlung der physikalisch bestimmbaren Größen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 eine detailliertere Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung gemäß dem Ausschnitt III aus Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf die Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 5 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ansicht;
Fig. 6 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß dem Pfeil VI aus Fig. 5 ; und
Fig. 7 die Vorrichtung aus Fig. 5 in einer anderen Position.
Fig. 1 zeigt eine Anlage 1 zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines sich in einem Behälter 2 befindlichen schüttfähigen Guts 3, insbesondere eines Pulvers. Der Behälter 2 befindet sich auf einer Halteeinrichtung 4 und weist eine verschließbare Öffnung 5 auf, durch welche das schüttfähige Gut 3 auf einen sich unterhalb des Behälters 2 befindlichen Teller 6 fallen bzw. fließen kann. Der Teller 6 ist über einen Verbindungsstab 7 auf einem Auffangbehälter 8 angeordnet, wobei sich im vorliegenden FaIl zwischen dem Auffangbehälter 8 und dem Verbindungsstab 7 eine Wiegeeinrichtung 9 befindet.
Wenn das schüttfähige Gut 3 durch die Öffnung 5 des Behälters 2 auf den Teller 6 fällt, bildet es einen Kegel 3a aus, wobei das überschüssige schüttfähige Gut 3 über den Rand des Tellers 6 in den Auffangbehälter 8 fällt. Mittels nicht dargestellter, jedoch an sich bekannter Sensoren können bestimmte physikalische Parameter des schüttfähigen Guts 3, wie z. B. Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse oder Dichte des schüttfähigen Guts 3, bestimmt werden. Diese Parameter bestimmen die Eigenschaften des schüttfähigen Guts 3 und dessen Verhalten bei der Weiterverarbeitung. Einer der Sensoren ist beispielsweise die Wiegeeinrichtung 9. Die erfassten Parameter können auf einer nicht dargestellten Anzeige angezeigt und in einer ebenfalls nicht dargestellten Speichereinrichtung protokolliert werden.
Um chemische bzw. morphologische Daten des schüttfähigen Guts 3, die durch optische Messungen bestimmt werden können, wie z. B. dessen Feuchtigkeitsgehalt, bestimmte Konzentrationen, bestimmte Konzentrations- und/oder Mischungsverhältnisse, Partikelgröße oder die Identität des schüttfähigen Guts 3 zu bestimmen, ist eine weitere Vorrichtung 10 vorgesehen, die eine Halteeinrichtung 11 und wenigstens einen an der Halteeinrichtung 11 angebrachten optischen Lichtleiter 12 aufweist. Der Lichtleiter 12 wiederum weist, wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wenigstens eine Beleuchtungsfaser 13 und wenigstens eine Detektionsfaser 14 auf.
Zur Messung der genannten optisch bestimmbaren Daten sendet die Beleuchtungsfaser 13 optische Strahlung zu dem sich auf dem Teller 6 bildenden bzw. sich bereits darauf befindlichen Kegel 3a des schüttfähigen Guts 3 aus, welche von dem Kegel 3a reflektiert wird. Die Detektionsfaser 14 ist dabei so angeordnet, dass sie die von dem Kegel 3a reflektierte optische Strahlung empfängt und an eine in Fig. 1 sehr schematisch angedeutete Auswerteeinrichtung 15 weitergibt, wo die Messwerte vorzugsweise softwaremäßig weiterverarbeitet werden. Die Verfahren zur Messung der jeweiligen Eigenschaften des schüttfähigen Guts 3 sind an sich bekannt und werden daher nachfolgend nicht näher erläutert.
In Fig. 1 ist zu erkennen, dass der Lichtleiter 12 so angeordnet ist, dass die optische Strahlung wenigstens annähernd senkrecht auf die Mantelfläche des Kegels 3a auftrifft. In diesem Zusammenhang sollte klargestellt werden, dass mit optischer Strahlung nicht nur sichtbares Licht gemeint ist. Vielmehr kann der Lichtleiter 12 je nach zu messender bzw. zu bestimmender Eigenschaft für eine UV-VIS- (sichtbares UV-Licht), NIR- (nahes Infrarot), Fluoreszenz- oder Raman-Spektroskopie bzw. -Photometrie geeignet sein. Das Material des jeweiligen Lichtleiters 12 ist also auf die jeweils ausgewählte Messmethode bzw. den jeweiligen Spektralbereich optimiert.
Wenn, wie in Fig. 2 und Fig. 4 dargestellt, um den Umfang des Kegels 3a mehrere optische Lichtleiter 12 vorgesehen sind, so können diese gegebenenfalls nach jeweils unterschiedlichen Prinzipien arbeiten, so dass sich eine sehr universell einsetzbare Vorrichtung 10 ergibt. Mit anderen Worten, an ein und derselben Halteeinrichtung 11 können unterschiedlich ausgebildete Lichtleiter 12 angebracht werden, um unterschiedliche Messmethoden einzusetzen. In Fig. 4 sind rein beispielhaft sieben um den Umfang des Kegels 3a verteilte Lichtleiter 12 dargestellt, es ist jedoch selbstverständlich jede andere geeignete Anzahl denkbar. Die Halteeinrichtung 11, die den wenigstens einen Lichtleiter 12 hält, ist im vorliegenden Fall in vertikaler Richtung, also in der Richtung der Höhenausdehnung des Kegels 3a, verstellbar, so dass zum Einen mehrere Stellen in Längsrichtung des Kegels 3a gemessen werden können und zum Anderen stets ein optimaler Abstand des Lichtleiters 12 zu dem schϋttfähigen Gut 3 einstellbar ist. In nicht dargestellter Weise könnte die Halteeinrichtung 11 auch um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar sein, so dass mit lediglich einem Lichtleiter 12 dennoch verschiedene Punkte am Umfang des Kegels 3a gemessen werden könnten. Des weiteren ist auch ein um eine im wesentlichen horizontale Achse kippbare Halteeinrichtung 11 möglich. In einer weiteren Ausführungsform könnten auch mehrere in vertikaler Richtung übereinander angeordnete Lichtleiter 12 vorgesehen sein, sodass sich für jeden der Lichtleiter 12 ein unterschiedlicher Abstand zu dem Kegel 3a ergibt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Halteeinrichtung 11 schließt eine halbkreisförmige Ausbildung derselben ein, wobei selbstverständlich auch andere Geometrien zum Einsatz kommen können. Auch Kombinationen der unterschiedlichen Ausführungsformen der Halteeinrichtung 11 sind möglich.
Im Unterschied zu dem in Fig. 3 vergrößert dargestellten Lichtleiter 12 könnte dieser auch ein Faserbündel, d.h. mehrere Beleuchtungsfasern 13 und/oder mehrere Detektionsfasern 14 aufweisen, wobei insbesondere eine Ausführungsform mit einer Beleuchtungsfaser 13 und mehrerer Detektionsfasern 14 zu bevorzugen ist, da auf diese Weise eine größere Flexibilität hinsichtlich des Aussendens der optischen Strahlung gegeben ist.
In den Figuren 5, 6 und 7 ist eine besonders bevorzugte, alternative Ausführungsform der Anlage 1 und der Vorrichtung 10 zur Ermittlung der Eigenschaften des sich in dem Behälter 2 befindlichen schüttfähigen Guts 3 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung wurde in den Figuren 6 und 7 auf verschiedene Teile der Anlage 1 verzichtet, da diese zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen auf die Halteeinrichtung 4 für den Behälter 2 im wesentlichen identisch sind. Hierbei befindet sich der Behäl- ter 2 ebenfalls auf der Halteeinrichtung 4 und weist die verschließbare Öffnung 5 auf, wobei in diesem Fall auch eine um eine Drehachse 16a schwenkbare, je nach ihrer Schwenklage die Öffnung 5 des Behälters 2 verschließende oder freigebende Klappe 16 dargestellt ist. Unterhalb des Behälters 2 befindet sich wiederum der Teller 6, der über den Verbindungsstab 7 auf dem Auffangbehälter 8 angeordnet ist. Auch die zwischen dem Auffangbehälter 8 und dem Verbindungsstab 7 angeordnete Wiegeeinrichtung 9 ist dabei vorgesehen. Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung 10 weist des weiteren den wenigstens einen optischen Lichtleiter 12 auf, der wiederum die wenigstens eine Beleuchtungsfaser 13 und die wenigstens eine Detektionsfaser 14 aufweist, die in den Figuren 5, 6 und 7 jedoch nicht zu erkennen sind. Insoweit handelt es sich also um eine zu den oben beschriebenen Anlagen 1 und Vorrichtungen 10 im wesentlichen identische Ausführungsform.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der optische Lichtleiter 12 allerdings so angeordnet, dass die Beleuchtungsfaser 13 die optische Strahlung während des Fließens des schüttfähigen Guts 3 aus dem Behälter 2 auf den Teller 6 zu dem schüttfähigen Gut 3 sendet, was durch eine Anordnung des optischen Lichtleiters 12 in unmittelbarer Nähe der Öffnung 5 des Behälters 2 erreicht wird. Im vorliegenden Fall ist der optische Lichtleiter 12 an der für den Behälter 2 vorgesehenen Halteeinrichtung 4 und damit in unmittelbarer Nähe des Behälters 2 angebracht. Mit anderen Worten, die Halteeinrichtung 11 für den optischen Lichtleiter 12 entspricht der Halteeinrichtung 4 für den Behälter 2.
In der gegenüber Fig. 5 um 90° verdrehten Ansicht gemäß Fig. 6 ist zu erkennen, dass an der Klappe 16 eine in Fig. 5 nur mittels einer gestrichelten Linie angedeutete Referenzfläche 17 für einen Weißabgleich angebracht ist, die sich im geschlossenen Zu- stand der Klappe 16 unmittelbar vor dem optischen Lichtleiter 12 befindet. Durch diese Referenzfläche 17 und aufgrund der oben beschriebenen Anordnung des optischen Lichtleiters 12 in der Nähe der Öffnung 5 des Behälters 2 befindet sich die Klappe 16 in ihrer geschlossenen Stellung in einer Position, in der die von der Beleuchtungsfaser 13 des optischen Lichtleiters 12 ausgesandte optische Strahlung auf die Referenzfläche 17 der Klappe 16 trifft, was zur Durchführung eines Weißabgleichs verwendet werden kann. Ein solcher Weißabgleich ist damit auf sehr einfache Art und Weise gegebenenfalls vor jeder Messung durchführbar, um die Genauigkeit der Messdaten sicherzustellen. Vorzugsweise sind die Klappe 16 und die Referenzfläche 17 beschichtet, um die Anhaftung von Partikel zu verhindern und die Reinigung zu erleichtern. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen Weißabgleich mit einer von der Klappe 16 unabhängigen Referenzfläche durchzuführen, die beschriebenen Anordnung ermöglicht jedoch den Verzicht auf zusätzliche Antriebe.
Durch das Öffnen der Klappe 16, die in Fig. 7 in ihrer geöffneten Stellung dargestellt ist, kann das schüttfähige Gut 3 aus dem Behälter 2 ausströmen und fließt somit an dem optischen Lichtleiter 12 vorbei, der dadurch die oben beschriebenen Messungen durchführen kann. Durch diese Anordnung des optischen Lichtleiters 12 unmittelbar nach der Öffnung 5 des Behälters 2 kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Messwerten auch ein Großteil der Gesamtmenge und damit ein repräsentativer Teil der Gesamtmenge des sich in dem Behälter 2 befindlichen schüttfähigen Guts 3 ermittelt werden. Das schüttfähige Gut 3 wird dabei im wesentlichen nur an seiner Oberfläche analysiert, da es zu keiner Durchstrahlung des gesamten Produktstrahls kommt.
In Fig. 7 ist außerdem eine Staubschutzeinrichtung 18 dargestellt, in welche die Referenzfläche 17 der Klappe 16 im geöff- neten Zustand der Klappe 16 fährt. Durch diese Staubschutzeinrichtung 18, die beispielsweise in Form einer Tasche oder dergleichen ausgeführt sein kann, vorzugsweise eine Staubdichtung oder ähnliches aufweist und an der Halteeinrichtung 4 angebracht sein kann, wird eine Verschmutzung der Referenzfläche 17 verhindert, die sich also im geöffneten Zustand der Klappe 16 in einer geschützten Position befindet.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Anlage 1 und der Vorrichtung 10 könnte der optische Lichtleiter 12 auch an dem Behälter 2 angebracht sein, um die optische Strahlung auf das sich in dem Behälter 2 befindliche schüttfähige Gut 3 zu senden. Dabei könnte die Wandung des Behälters 2 beispielsweise mit einem Fenster für den optischen Lichtleiter 12 versehen sein.
Hierbei ist auch eine Ausführungsform denkbar, bei welcher der optische Lichtleiter 12 an der Unterseite der Klappe 16 angeordnet ist, um im geschlossenen Zustand der Klappe 16 das sich in dem Behälter 2 befindliche schüttfähige Gut 3 zu messen, und im verschwenkten, also geöffneten Zustand der Klappe 16 das aus der Öffnung 5 des Behälters 2 ausströmende schüttfähige Gut 3 zu messen. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, dass der optische Lichtleiter 12 die Bewegung der Klappe 16 nicht behindert.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts, welches aus einem Behälter auf einen im wesentlichen ebenen Teller fließt und sich in Form eines Kegels auf dem Teller ansammelt, g e k e n n z e i c h n e t du r c h wenigstens einen an einer Halteeinrichtung (4,11) angebrachten optischen Lichtleiter (12), welcher wenigstens eine Beleuchtungsfaser (13) und wenigstens eine Detektionsfaser (14) aufweist, wobei die Beleuchtungsfaser (13) optische Strahlung zu dem schüttfähigen Gut (3) sendet, und wobei die Detektionsfaser (14) so angeordnet ist, dass sie die von dem schüttfähigen Gut (3) reflektierte optische Strahlung empfängt .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wenigstens eine optische Lichtleiter (12) so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser (13) die optische Strahlung während des Fließens des schüttfähigen Guts (3) aus dem Behälter (2) auf den Teller (6) zu dem schüttfähigen Gut (3) sendet .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Behälter (2) eine Öffnung (5) aufweist, die mit einer Klappe (16) verschließbar ist, welche in eine Position bringbar ist, in welcher die von der Beleuchtungsfaser (13) des wenigstens einen optischen Lichtleiters (12) ausgesandte optische Strahlung zum Zwecke eines Weißabgleichs auf eine Referenzfläche (17) der Klappe (16) trifft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass der wenigstens eine optische Lichtleiter (12) so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser (13) die optische Strahlung auf das sich in dem Behälter (2) befindliche schϋttfähige Gut (3) sendet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i chn e t , dass der wenigstens eine optische Lichtleiter (12) so angeordnet ist, dass die Beleuchtungsfaser (13) die optische Strahlung auf den sich auf dem Teller (6) befindlichen Kegel (3a) sendet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wenigstens eine optische Lichtleiter (12) so angeordnet ist, dass die optische Strahlung wenigstens annähernd senkrecht auf den Kegel (3a) auftrifft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der Halteeinrichtung (11) mehrere Lichtleiter (12) derart angebracht sind, dass sie den Kegel (3a) zumindest teilweise umgeben.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung (11) in vertikaler Richtung verstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung (11) um eine im wesentlichen vertikale Achse drehbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung (11) um eine im wesentlichen horizontale Achse kippbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der wenigstens eine Lichtleiter (12) so ausgebildet ist, dass mit demselben eine UV-VIS-Spektroskopie, eine NIR- Spektroskopie, eine Fluoreszenz-Spektroskopie oder eine Ra- man-Spektroskopie durchführbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Lichtleiter (12) mehrere Beleuchtungsfasern (13) und/oder mehrere Detektionsfasern (14) aufweist.
13. Anlage zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften eines schüttfähigen Guts, mit einem Teller zur Aufnahme des schüttfähigen Guts in Form eines Kegels, mit wenigstens einer Einrichtung zur Ermittlung eines physikalischen Parameters, wie Fließzeit, Fließvolumen, Kegelvolumen, Kegelhöhe, Masse und/oder Dichte des schüttfähigen Guts, und mit einer Vorrichtung zur Ermittlung bestimmter Eigenschaften des schüttfähigen Guts nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
14. Anlage nach Anspruch 13, d a du r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass oberhalb des Tellers (6) eine Halteeinrichtung (4) zum Aufnehmen des Behälters (2) für das schüttfähige Gut (3) vorgesehen ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Halteeinrichtung (11) für die wenigstens eine Lichtleitfaser (12) an der Halteeinrichtung (4) zum Aufnehmen des Behälters (2) für das schüttfähige Gut (3) angebracht ist.
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