NO834016L - Fremgangsmaate og innretning for bestemmelse og eventuell innvirkning paa stroemningsegenskapene til kornformede materialer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning ved hjelp av hvilken strømningsegenskapene til kornformede materialer kan bestemmes på en mer allsidig og pålitelig måte sammenliknet med den kjente teknikk, enten i løpet av produksjonen av materialene eller ved behandling av disse. I det sistnevnte tilfelle kan henholdsvis produksjon og behandling godt påvirkes på grunnlag av de tekniske konstitusjonsdata som bestemmes ved hjelp av fremgangsmåten.

Oppfinnelsen ble tilveiebragt for bestemmelse av strømningsegenskapene til finkornede, faste materialer, pulvere, og skal i det følgende beskrives i forbindelse med dette anvendelsesområde. Oppfinnelsen er imidlertid på ingen måte begrenset til kornformede materialer som er finere enn den angitte grenseverdi, og for fagfolk på området vil det være helt åpenbart at oppfinnelsen også er velegnet for undersøkelse av gro- ■ vere, kornformede materialer dersom det kan tilveiebringes en sampelholder i hvilken materialer kan passere under de samme forhold som i tekniske anordninger som tradisjonelt benyttes for passering av materialer med grovere korn.

På alle fagområder som er interesserte i pulvertekno-logi, særlig innen den farmasøytiske industri og blant annet under produksjon av plantebeskyttelsesmidler, for, matvarer, kosmetikk og husholdningsvarer, er bestemmelse av strømnings-egenskapene til kornformede pulvere og påvirkning av disse ved hjelp av tekniske midler, av meget stor viktighet for å optimalisere transport, lasting og komprimering av pulvere og liknende operasjoner og prosesser, basert på beregninger, og også for å sikre riktig produktkvalitet.

Muligheter for fordelaktige løsninger er ofte blitt undersøkt, og flere metoder er kjente. Det er imidlertid ikke kjent hverken en prøvemetode eller en utrustning som ville mulig-gjøre bestemmelse av alle parametre som påvirker strømningsegen-skaper, og en prosesskontroll (teknisk optimalisering) basert på de nevnte egenskaper. De kjente løsninger er egnet for bestemmelse av bare en del av de viktige egenskaper som tilsammen bestemmer prosessen, og bare denne del kan tas i betraktning for de styrende parametre. Ved benyttelse av anordningene ifølge den kjente teknikk kan følgelig tilfredsstillende optimalisering oppnås bare på grunnlag av empiriske informasjoner.

Strømningshastigheten av visse pulverprodukter som uttappes fra en gitt beholder, er blitt grundig undersøkt, men imidlertid bare i avhengighet av noen vesentlige parametre. R.L. Brown og J.C. Richards (Trans. Inst. Chem. Eng. 38, 243/ 1960) undersøkte rollen til pulverets kornstørrelse og utløps-åpningens diameter idet man også tok i betraktning korntettheten, men den empiriske, matematiske korrelasjon som ble undersøkt, ..inneholdt flere konstanter av ukjent art enn de betraktede, kjente parametre. Denne korrelasjon kan benyttes i praksis bare med strenge begrensninger.

Av de parametre som påvirker utstrømningshastigheten av pulveret, ble virkningene av forskjellige parametre undersøkt: virkningen av høyden av pulversøylen og kornstørrelsen, F.Q.

Danish og E.L. Parrot (J. Pharm. Sei. 60, 548,1971),

virkningen av fuktighetsinnhold, D.J. Craik og B.F. Miller

(J. Pharm. Pharmac. 10, 136T/1958),

- virkningen av kornstørrelsesfordeling og åpningsdiameter, T.M. Jones og N. Pilpel (J. Pharm. Pharmac. 18, 429/1966),

den minimale diameter som er nødvendig for utstrømning,

virkningen av kornstørrelse, korntetthet og kornformgeometri, K. Kurihara og I. Ichikawa (Chem.Pharm. Bull. 21, 394/1973).

Alle disse undersøkelser ble utført med utrustninger som var forsynt med en pulverbeholder med en utløpsåpning med foranderlig diameter. Generelt betyr ikke endringen noen valg-fri endring av åpningsdiameteren innenfor et fast område, men omkopling mellom lukket og åpen tilstand. Uavhengig av om lukning og åpning kan utføres for én eneste verdi av diameteren eller med utskiftbarhet av et konstruksjonselement som inneholder utløpsåpningen i overensstemmelse med en størrelsesorden, kan den innsatte utstrømningsåpning valgfritt lukkes eller åpnes. I det etterfølgende vil følgelig definisjonen "kan åpnes og lukkes" bli benyttet i stedet for egenskapen "foranderlig". På denne måte ble massen av det pulver som ble uttappet i et lengre tidsintervall, bestemt. Under målingen ble det benyttet et såkalt "Flowometer" som var forsynt både med en agitator og med et instrument som var egnet for måling av skjær-kraften. Alle disse anordninger er egnet for å bestemme bare én gruppe av de parametre som skal betraktes, og for å definere de empiriske korrelasjoner mellom de nevnte preferanseparametre.

Fra ungarsk patentskrift nr. 174 116 er det kjent en løsning som sikrer fordelaktige apparattekniske betingelser for bestemmelse av strømningsegenskaper til kornformede materialer med samtidig overholdelse av forskjellige egenskaper. Denne løsning muliggjør anvendelse av en prosess som består i alltid å holde to egenskaper av tre på en konstant verdi og måle den tredje parameter som en uavhengig variabel. De data som oppnås ut fra faktamengden ..ved matematisk, analyse på undersøkelses-stedet, er egnet for bestemmelse av de data som tjener som utgangspunkt for optimaliseringen av operasjonsprosesser under produksjon eller behandling. Ut fra det foregående blir det åpenbart at den nevnte løsning bare muliggjør en analyse som går ut fra variable av et begrenset antall.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse var å utvikle en målemetode hvor man ikke på empirisk måte skal komme frem til lovmessighetene ved endring av strømningsegenskaper, men hvor det ved hjelp av én eneste matematisk formel kan tilveiebringes en kvantitativ sammenheng eller korrelasjon mellom alle viktige parametre som påvirker de nevnte egenskaper til kornformede pulvere.

Den tidligere oppfinnelse ifølge det nevnte ungarske patentskrift ble utviklet videre. Den modifiserte utrustning ble komplettert med ytterligere elementer, og den faktamengde som tjener som startparametre for analysen, ble bestemt ved hjelp av en ny metode, ved hjelp av denne nye utrustning, og i overensstemmelse med dette ble den matematiske korrelasjon ut-arbeidet ifølge hvilken databehandlingsteknikk kan utføres ved hjelp av en kjent metode. Ved å kople anordningene i overensstemmelse med den nevnte korrelasjon kan det imidlertid direkte ut fra faktamengden frembringes elektriske signaler som tjener til styring av prosessen (åpenbarer virkelige data og produk-sjonsprosess-styresignaler). Signalene kan lagres i i og for seg kjente hukommelser eller tilføres til prosess-styreanord-ninger.

Slik det ble gjort ved den tidligere løsning, ble prøven eller sampelet plassert i en sampelholder, fortrinnsvis med form som en trakt, hvor sampelholderens utløpsåpning kunne åpnes og lukkes, og holderen kunne styres på to driftsmåter (masseproporsjonal eller tidsproporsjonal). Ved deretter å endre noen parametre for materialets utstrømning (åpningsstør-relse, varighet osv.) i de enkelte sykluser, frembrakte man - gjennom settet av sykluser - de signaler som representerer den eller de konstante parametre, henholdsvis verdiene av de parametre som endrer seg i de enkelte sykluser. Signalene ble tilført til den eller de riktige innganger til en beregnings- eller vurderingsenhet, mens resultatsignalene som ble frembrakt av beregningsenheten, ble fremvist og/eller registrert og/eller avlest.

Under fremgangsmåten - som representerer en ytterligere utviklet form for den tidligere løsning - er de foran oppsum-merte, generelle egenskaper blitt opprettholdt, hvilket kan betraktes som felles familieegenskaper ved den tidligere løsning og den foreliggende oppfinnelse.

Forskjellen mellom den tidligere fremgangsmåte og fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse ligger i at mens samplene, tillates å passere gjennom.sampelmottakeren, frembringes datasignaler ut fra hvilke - idet man tar hensyn til den tilveiebrakte korrelasjon - det direkte kan utledes ytterligere datasignaler som representerer alle viktige parametre. Med det formål å utføre den forbedrede fremgangsmåte ble både den struk-turelle utforming av prøveinnr^etningen og operasjonsstyringen modifisert.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes det utskiftbare sett av sampelholdere med forskjellige geometriske parametr-e (som opptar like sampelmengder ved forskjellige søyle-høyder), og før starten av hver målesyklus fylles sampelmaterialet i sampelholderen, hvoretter det frembringes et signal som representerer typen av sampelholder (geometriske egenskaper), og et signal som representerer størrelsen av utløpsåpningen. Deretter tilføres signalene til de riktige innganger til signalbehandlingsenheten, den ønskede driftsmodus innstilles og det signal som representerer den valgte driftsmodus, tilføres også til de riktige innganger til signalbehandlingsenheten. I tilfelle av en masseproporsjonal driftsmodus blir det signal som representerer en på forhånd valgt mengde av sampelmaterialet, også tilkoplet til den tilhørende inngang til signalbehandlingsenheten .

I tilfelle av en tidsproporsjonal driftsmodus blir, ifølge én versjon, et signal som representerer et på forhånd valgt tidsintervall eller tidsrom, tilkoplet til den riktige inngang til signalbehandlingsenheten, mens referanse-tidsintervallet ifølge en forbedret versjon ikke signaleres på forhånd til signalbehandlingsenheten. I hver målesyklus blir imidlertid det virkelige tidsintervall - som ligger nær det valgte tidsintervall, men er noe forskjellig fra tid til tid - styrt, og det signal som representerer dette, tilføres til de riktige innganger til signalbehandlingsenheten.

Deretter åpnes utløpsåpningen, og i avhengighet av driftsmodusen fortsetter man som følger: I tilfelle av masseproporsjonal driftsmodus overvåkes utstrøm- ningen av sampelet fra sampelholderen, og ved det tidspunkt da sampelholderen er tom, frembringes det signal som representerer hele uttappings-tidsintervallet, og tilføres til den

tilsvarende inngang til signalbehandlingsenheten.

- I tilfelle av tidspropors.jonal driftsmodus lukkes åpningen etter utløpet av det tidsrom som er foreskrevet for den gitte målesyklus, og det signal som representerer massen av det uttappede sampelmateriale, frembringes og tilføres til den

riktige inngang til signalbehandlingsenheten.

Deretter programmeres signalbehandlingsenheten i overensstemmelse med den likning som er tilveiebrakt for den avhengige variable som man søker, det signal som fremkommer på resultat-utgangen, fremvises og/eller registreres og/eller avleses, og dersom det ønskes, tilkoples resultatsignalet eller det signal som er blitt utledet av dette på kjent måte, til styreinngangen eller styreinngangene til den eller de mellomliggende anordninger som modifiserer parameteren eller parametrene for den teknologiske fremgangsmåte.

Signalbehandlingen styres hensiktsmessig i overensstemmelse med den ene av de korrelasjoner som er utledet nedenfor: Innretningen ifølge oppfinnelsen kan fortrinnsvis benyttes for realisering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Når man tar i betraktning de forskjellige anordninger som er tilgjengelige på området moderne måleteknikk og automatikk, og særlig på området prosess-styring og elektronisk, digital data-behandling, sier det seg selv at fremgangsmåten kan realiseres ved hjelp av forskjellig konstruerte eller koplede, mellomlig gende anordninger.' Måletekniske systemer og prosess-styresys-temer av generell bestemmelse kan benyttes dersom anvendelsesområdet omfatter oppfyllelse av oppgaver av den nevnte type eller anordninger som er utviklet uttrykkelig for formålet ifølge oppfinnelsen og som kan innsettes i kjente aktiverings-og signalbehandlingssystemer som samtidig tjener flere andre fremgangsmåter på det tilsvarende sted. Selv når man benytter sådanne anordninger av mer generell bestemmelse, vil anordnings-systemet som forberedes for det nevnte formål forut for utfø-relse av fremgangsmåten, ha de generelle egenskaper som skal beskrives nedenfor.

De felles egenskaper for innretningen ifølge den tidligere løsning og innretningen ifølge oppfinnelsen er som følger: Innretningen er forsynt med en sampelopptagende mottaker hvis uttappings- eller utløpsåpning kan lukkes og åpnes, med et blok-kerings- eller lukkeorgan som er montert til sampelholderens utløpsåpning, og et mellomliggende organ for påvirkning av dette, såvel som med en styreenhet og en beregningsenhet.

Innretningen ifølge oppfinnelsen er forsynt med et sett sampelholdere bestående av utskiftbare sampelholdere som reali-serer identiske volumetriske målinger med forskjellige geometriske parametre (selv om verdien av "tverrsnitt x høyde" er konstant, varieres faktorverdiene), eller den er forsynt med én eneste sampelholder med et sett utskiftbare, sampelopptagende innsatser eller innlegg som passer til denne, eller videre med en sampelholder med utskiftbar geometri. Til tilsvarende punk-ter på sampelholderen er det tilkoplet en type-signalsender og en åpnings-signalsender, under sampelholderens utløpsåpning er det anordnet en masse-signalsender, fortrinnsvis en vekt, mens beregningsenheten er representert ved en elektronisk signalbehandlingsenhet til hvis inngang eller innganger type-signalsenderen, åpnings-signalsenderen, periode-signalsenderen, massesignalsenderen og en anordning for observasjon av banen er tilkoplet.

Signalsenderne som er forbundet med den eller de tilsvarende innganger til beregningsenheten, er elementer som kan være konstruert ved hjelp av en kjent metode, og ut fra det foregående blir funksjonen av disse åpenbar, dvs. hvordan refe-ransesignalkildene - som er dannet på den vanlige måte - utfører sine funksjoner ved å utelate de valgfrie sendere.

Utgangssignalet fra typesignalsenderen er typesignalet for den aktuelle sampelholder (innsats) av de utskiftbare sampelholdere (innsatser) som benyttes i den gitte målefase, og som gir informasjon til signalbehandlingsenheten om søylehøyden og den volumetriske måling som skal realiseres ved hjelp av denne.

Åpningssignalsenderen gir et utgangssignal som representerer det effektive tverrsnitt av utløpsåpningen.

Periodesignalsenderen gir et signal som representerer den øyeblikkelige posisjon (åpen, lukket) av det åpningslukkende organ hvis tilstandsendringer avgir henholdsvis start- og stopp-signalene for utførelse av tidmåling i periodesignalsenderen eller i signalbehandlingsenheten.

Den baneobserverende anordning som er forsynt med passende valgte detektorer (optiske, kapasitive, etc.) for observasjon av banen, observerer fremmatningen av materialet i utløps-kanalen, dvs. den avgir de tilstandsendrende fasetider som er nødvendige for utledning av den mengde som skal måles (strøm-ningsperiode) for den masseproporsjonale driftsmodus.

Massesignalsenderen - som også benyttes i den nevnte, tidligere løsning - er fortrinnsvis en vekt hvis utgangssignal representerer massen av det sampelmateriale som har strømmet i løpet av den referanseperiode som er valgt i den tidsproporsjonale driftsmodus, og har samlet seg på vekten. Også i tilfelle av en på forhånd valgt referanseperiode kan den nevnte periode sendes til signalbehandlingsenheten på forskjellige måter. Ved visse målemetoder kan det være tilstrekkelig å gi signalbehandlingsenheten den nominelle periode som en valgt parameter. I dette tilfelle benyttes en periodesignalsender som er innstilt på en konstant verdi som ikke skal koples til noen datafølgende signalinngang på signalbehandlingsenheten. Dersom den imidlertid ikke er beregnet å utføre behandling som er relatert til den nominelle periode, slik at den ønskede nøyaktighet ikke kan oppnås (dette forhold vil bli omtalt nærmere senere), vil perio-den bli avgitt av den tidligere omtalte, valgfrie periodesignalsender som direkte observerer tidsrommet for den åpne tilstand. Dersom eventuelt referanse til den nominelle verdi ikke er tilstrekkelig, kan effektivverdien av sampelmassen like gjerne observeres.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegnin-gene, der fig. 1 viser et blokkskjerna av en utførelse av innretningen ifølge oppfinnelsen, redusert til en størrelse som letter forståelsen, og fig. 2 viser et flytskjema av en foretrukket

utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Slik det fremgår av fig. 1, kan settet av anordninger som utgjør innretningen eller utrustningen, inndeles i tre hovedfunksjonsdeler. Den første hoveddel I omfatter sampelholderen 101 med den foranderlige geometri og anordningene - som er konstruert på kjent måte - som delvis observerer og delvis påvirker sampelholderens tilstand, nemlig typesignalsenderen 102, åpningssignalsenderen 103, det første utøvelseselement 104, det andre utøvelseselement 105, det åpningslukkende organ 106, periodesignalsenderen 107 og den baneobserverende anordning 108. Den andre hoveddel II er dannet av massesignalsenderen 109, vanligvis en vekt. Den tredje hoveddel III er dannet av signalbehandlingsenheten 111 og en til denne tilkoplet tilpasnings-enhet 110. I det viste utførelseseksempel benyttes en sampelholder - også anbefalt i forskriftene - med en konusvinkel på 4 0° og med en åpning som med fordel kan endres i området mellom

0,3 og 1,5 cm og som kan økes i høyde ved benyttelse av en sylindrisk innsats. Åpningssignalsenderen 103 informerer om åpningens størrelse mens typesignalsenderen 102 angir den type sampelholder 101 som benyttes for prøven. Den baneobserverende anordning 108 observerer utløpsåpningen og gir informasjon om sampelmaterialet passerer gjennom denne eller ikke.

De første og andre utøvelseselementer 104 hhv. 105 sørger for åpning eller lukning av det åpningslukkende organ 106. Massesignalsenderen 109 er fortrinnsvis en elektronisk vekt som avgir et utgangssignal som representerer den veide masse. Signalene fra de forskjellige signalsendere og de signaler som representerer de forskjellige referanseverdier, behand-les i signalbehandlingsenheten 111, og det resulterende utgangssignal - som allerede er nevnt i forbindelse med fremgangsmåten - er representert ved tilpasningsenheten 110.

Virkemåten av innretningen er illustrert ved flytskje-maet ifølge fig. 2. Prøven eller sampelet av det materiale som skal undersøkes, innføres i sampelholderen 101. De tilsvarende signalsendere tilfører en informasjon til signalbehandlingsenheten 111 angående typen av den benyttede sampelholder og høyden av sampelsøylen avhengig av bruken av innsatser, såvel som størrelsen av utløpsåpningen. Deretter velges driftsmodusen. I tilfelle av en masseproporsjonal driftsmodus informerer den baneobserverende anordning 108 signalbehandlingsenheten 111 om det tidsrom eller tidsintervall under hvilket sampelmaterialets nominelle masse har passert gjennom utløpsåpningen. Dette kan også gjøres på den måte at den baneobserverende anordning 108

er et enkelt to-tilstands-konstruksjonselement, og ved å benytte signaler som representerer endringen i tilstand i den ene eller den andre retning som signaler som angir start- og sluttfasen, bestemmer den signalbehandlende enhet 111 selv gjennomstrømnings-varigheten, slik at anordningen 108 ikke angir tilstandsendringen, men avgir et signal som representerer tidsintervallet mellom de to tilstandsendringer. I tilfelle av tidsproporsjonal driftsmodus avgir -massesignalsenderen 109 et signal som representerer massen som passerer gjennom tidsenheten, ved hjelp av en i og for seg kjent metode.

Signalbehandlingsenheten 111 behandler de datasignaler som mottas fra de forskjellige signalsendere i avhengighet av den valgte driftsmodus og i overensstemmelse med virkemåten av den handlingsrekke som er tilknyttet ifølge den algoritme som sikrer frembringelsen av den søkte størrelse, og deretter frem-viser og/eller registrerer den resultatsignalet eller resultatsignalene og tilfører disse signaler eller de som er avledet ut fra resultatsignalene, til den tilsvarende inngang til det frem-gangsmåtestyrende instrument.

De på fig. 2 viste trinn har følgende betydning:

201: Start av målemetoden

202: Signalgenerering angående trakttypen og høyden av sampel-søylen

203: Signalgenerering angående utløpsåpningens størrelse 204: Valg av driftsmodus

205: Masseproporsjonal driftsmodus

206: Tidsproporsjonal driftsmodus

207: Bestemmelse av varigheten av utstrømningen i driftsmodusen

205

208: Bestemmelse av varigheten av den åpne tilstand i drifts-

modusen 206

209: Veiing

210: Mottagning av data, styring, beregning

211: Påvirkning av det åpningslukkende organ

212: Videreføring av resultatsignalene (fremvisninger, regist-rering, intervensjon).

Fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen muliggjør undersøkelse av faste, kornformede materialer, fortrinnsvis ved veining av den masse som passerer gjennom tverrsnit-tet i løpet av tidsenheten, uttrykt ved formelen m/t (g-s _ i), eller ved veining av tettheten av massestrømmen, dvs. den masse som passerer gjennom tverrsnittsenheten i løpet av tidsenheten, uttrykt ved formelen m/t«<A>(g-s — 1 -cm —<2>).

Utstrømningshastigheten av et sampel med en nominell masse kan måles i den masseproporsjonale driftsmodus, idet man ved å benytte de mellomliggende signaler som utledes ut fra datasignalene som representerer måleresultatet (eller ved hjelp av manuell intervensjon), kan optimalisere systemegenskaper innenfor vide grenser, således f.eks. størrelser som er relatert til masse og/eller tid på grunn av åpningsstørrelsen, på grunn av kornstørrelsen, korntettheten eller kornstørrelsesfordelingen (tilsynelatende tetthet av kornmassen), eller på grunn av fakto-rer som er relatert til formen på kornene.

Tidsproporsjonal driftsmodus kan hensiktsmessig benyttes for prøving av de fysiske egenskaper til faste, kornformede pressematerialer eller kornsammensetninger, og/eller regulering og optimalisering av produksjonen av pressematerialer. Som et ytterligere, fordelaktig anvendelsesområde må ferdiggjørings-teknologi innen den farmasøytiske industri nevnes.

Slik som allerede foran nevnt, er undersøkelser med den samme bestemmelse blitt utført - ifølge den kjente teknikk - på sampler hvis vesentlige egenskaper (korndiameter, korntetthet, kornstørrelsesfordeling, etc.) var forskjellige bare i en liten grad. Som et resultat av dette muliggjorde ikke undersøkelsene en samtidig, omfattende, matematisk analyse av de karakteristiske parametre. Anvendelsesområdet for fremgangsmåten og innretningen ifølge oppfinnelsen bekreftes av resultatene av de prøver som er blitt utført på samplene ifølge Tabell 1.

I tabellen står d sfor den midlere korndiameter i cm, P står for korntettheten veid ved benyttelse av den pyknomet-

S -3

riske metode, uttrykt i g*cm , P står for den tilsynelatende tetthet av kornmassen uttryJ kt i g^ *cm _3, 1og - 2 d omi. n refererer seg3 til den minimale åpningsdiameter. Dersom åpningen er mindre,

kan d . -massestrømmen ikke måles i cm.

omxn

Laktosekorn ble produsert i en anleggsutrustning med stivelse og polyvinyl-pyrrolidon som tilsetningsstoffer. Korn-fraksjonene som ble separert i en sikt, falt i områdene 1,0-0,9, 0,7-0,63 og 0,63-0,5 mm, mens den midlere korndiameter dg ble bestemt på basis av masseproporsjon. For utførelse av undersø-kelse i tidsproporsjonal driftsmodus anbringes et materialsampel med en masse på 40-100 g i sampelholderen 101, hvoretter massen av det utstrømmende sampelmateriale, som strømmer gjennom utløpsåpninger med forskjellige diametre (dg = 0,3 til 1,5 cm)

i hver syklus veies i ti forskjellige tidsintervaller. Serien ble gjentatt tre ganger, og standardavviket (iS%) på 30 målinger karakteriserte nøyaktigheten av prøvemetoden.

Den således bestemte massestrøm Q og massestrømtetthet Q/A er oppsummert i Tabell 2.

Ved å analysere de således oppnådde data fant man at det ved hjelp av verdiene av massestrøm Q og massestrømtetthet Q/A kan oppstilles nye funksjonskorrelasjoner, og noen av de fordrede egenskaper kan utledes ut fra de nevnte størrelser. Således kan f.eks. korrelasjonen eller sammenhengen mellom massestrøm Q, midlere korndiameter dg og åpningsdiameter dg uttrykkes ved hjelp av følgende n1 te grads uttrykk:

hvor k^, k2og k^er konstanter som karakteriserer materialkva-liteten. D m begrenser forholdet mellom d^og dg. En nyttig

praktisk verdi er D > 3d ; D = minimal åpningsdiameter.

m - s mri

Samtidig kan massestrømtettheten Q/A korreleres til det parameterspektrum som bestemmer strømningsoppførselen av kornformede pulvere, i overensstemmelse med følgende generelle uttrykk:

hvor definisjonen av de nye symboler er som følger: g = gravita-sjonskonstanten eller tyngdeakselerasjonen, j = faktor for rul-lende/glidende motstand, G = en konstant som karakteriserer materialkvalitet og samtidig representerer en geometrisk faktor.

Et eksempel på optimalisering av teknologien for et granulat, som skal presses til tabletter, skal beskrives i det følgende.

Ifølge en empirisk løsning av funksjonen (2) får man:

Ved hjelp av funksjonen (3) kan konstantene j og G utledes ut fra de målte data, og ved å ta disse i betraktning kan optimale parametre for granulatet beregnes innenfor rimelige grenser.

Relativ sammenlikning demonstreres ved hjelp av prøve-resultatdataene for samplene i Tabell 1.

I ovenstående tabell står r 2 for en regresjonskoeffi-sient. Dataene viser at koeffisienten j øker i hovedsaken ved økende korntetthet (særlig i tilfelle av blyhagl), ujevnhet av kornoverflaten (særlig i tilfelle av valmue og sennepsfrø), dvs. den rullende/glidende motstand øker, og konstanten G øker både på grunn av den tilsynelatende tetthet av kornmassen (iberegnet kornstørrelsesfordeling) og på grunn av korntettheten (særlig i tilfelle av blyhagl, men også i tilfelle av sennepsfrø). Geometrien av valmuefrø er elipsoideformet og ikke kulesymmetrisk, og verdien av konstanten G er følsom også for denne geometri.

En granulatsammensetning som skal optimaliseres, fremstilles følgelig med forskjellig sammensetning og fuktighetsinnhold og eventuelt ved å benytte forskjellige teknologiske prosesser. Deretter måles verdiene av massestrøm Q og masse-strømtetthet Q/A for de eksperimentelle sampelserier i overensstemmelse med oppfinnelsen.

For de tabletter som skal fremstilles med diameter d^ og masse m, kan man - ved benyttelse av formelen m = Q-t -

oppnå den tid t som er nødvendig for fylling av pressformen.

Den beste tablettfremstillingsinnretning kan velges tilsvarende.

Dersom ikke noe granulat med passende massestrøm kan finnes i sampelserien, kan man ved hjelp av massestrømtetthets-verdiene Q/A som er beregnet for de forskjellige åpningsdiametre, på grunnlag av formelen (3) bestemme de parametre dn, d , P sog

uss

P som er tilpasset til de optimalt laveste konstanter j og G.

De optimale parametre sikres da under granulatproduk- sjonen ved benyttelse av kjente teknologiske metoder, og ikke empirisk.

Slik som allerede foran nevnt, er tidsignalsenderen ikke nødvendigvis tidsignalsenderen 107 som avføler direkte det virkelige tidsintervall for den åpne tilstand. Dersom målenøyak-tigheten er tilfredsstillende ved å ta i betraktning det valgte, nominelle tidsintervall, kan tidsignalsenderen eventuelt være en signalkilde som er innstilt på den nominelle verdi, og innretningen vil således være forsynt bare med en sådan anordning (signalkilden kan også utgjøre en del av signalbehandlingsenheten, enten i form av programvare eller maskinvare). Det kan forekomme at periodesignalsenderen 107 som er vist på fig. 1, er i stand til å sikre den ønskede nøyaktighet bare med en kor-rigeringsanordning eller retter. Periodesignalsenderen 107 har en posisjonssignalsender som er følsom for de to sluttstillinger av det åpningslukkende organ 106 som - etter å ha oppnådd den ene eller den andre sluttstilling - avgir en utgangspuls som representerer tilstandsendringen (tilstandsendring i retningen for lukning eller åpning). Dersom signalbehandlingsenheten 111 benyttes for frembringelse av det signal som representerer tidsintervallet mellom tidspunktene for de to tilstandsendringer, består periodesignalsenderen 107 bare av posisjonssignalsenderen som avgir de to tilstandssignaler som er nødvendige for utledning av tidsintervallet. I en annen utførelse er periodesignalsenderen 107 konstruert slik at den avgir et utgangssignal•som representerer direkte tidsintervallet.

I begge utførelser vil imidlertid denne type av signal-dannelse gi en nøyaktig verdi bare dersom transientene av for-skyvningen mellom de to ytterstillinger av det åpningslukkende organ 106 er de samme i begge retninger (dersom materialet tillates å passere ved den gradvise utvidelse eller innsnevring av åpningen). Dersom de spesielle overføringsverdier av transienten i henholdsvis den lukkende og den åpnende retning ikke er ekvivalente verdier, må en transientprosess følges med følerne. Dette kan utføres slik at periodesignalsenderen 107 består bare av følere som observerer transienten, og signalbehandlingsenheten 111 genererer det periodesignal som legger til grunn signalene for de to ytterstillinger og transientsignalet, eller på grunnlag av de to tilstandssignaler og transientsignalet genererer periodesignalsenderen 107 det signal som direkte representerer tidsperiodene og som deretter tilføres til signalbehandlingsenheten 111.

Endring av sampelholderens 101 geometri kan realiseres på flere måter. Fra et konstruksjonssynspunkt synes det å være den enkleste løsning å fremstille et sett sampelholdere med forskjellige søylehøyder og utløpsåpninger, og disse kan innfø-res på et passende sted i innretningen. Det foranderlige sett av elementer opptar imidlertid et stort volum. Et mindre volum kan oppnås dersom det i én felles trakt anbringes innsatselemen-ter som modifiserer geometrien.

I en ytterligere foretrukket utførelse er det under traktens nedre åpning anordnet en skive som roterer i en trinn-driftsmodus og er utformet med et sett gjennomtrengelige åpninger med forskjellige tverrsnitt. I denne utførelse er sampelholderen utformet som et traktformet legeme under hvis nedre •åpning det er anordnet en skive som kan roteres eksentrisk i forhold til traktens senterakse, og langs en omkretsbue av skiven som skjærer traktens senterakse, er det dannet gjennomtrengelige åpninger med forskjellige tverrsnitt den ene etter den andre, mens det element av skiven som muliggjør trinnbeve-gelsen, er forsynt med et blokkeringsorgan. Blokkeringsstillin-gene opptar en vinkelstilling i hvilken den ene av åpningene som tillater passering av sampelmaterialetdekker traktens nedre åpning. • Ved angivelse av noen spesielle utførelser av oppfinnelsen er de foregående eksempler ment å illustrere at for å realisere de grunnleggende egenskaper ved fremgangsmåten, må bare noen grunnleggende egenskaper realiseres på liknende måte, mens den konstruktive utførelse kan være høyst forskjellig.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for bestemmelse og eventuelt innvirkning på strømningsegenskapene til kornformede materialer, ved hvilken et sampel av det materiale som skal prøves, anbringes i en fortrinnsvis traktformet sampelholder med en utløpsåpning for åpning og lukning, og som kan styres i to forskjellige drifts-modi (masseproporsjonal eller tidsproporsjonal), og deretter, ved endring av en eller flere parametre for materialets utstrøm-ning (åpningsstørrelse, varighet osv.) innenfor måleserien for hver syklus - gjennom et sett av sykluser -, de signaler som representerer verdiene av konstante parametre og verdiene av den parameter som endres i hver syklus, genereres og tilføres til en eller flere passende innganger til en beregningsenhet, mens resultatsignalene avgis av beregningsenheten og fremvises og/eller registreres og/eller avleses, karakterisert ved at ved benyttelse av en sampelholder (et sett sampelholdere) hvis geometri kan endres ved utskiftning av elementer (opptar identiske sampelmengder i overensstemmelse med forskjellige søylehøyder og tillater passering i overensstemmelse med forskjellige åpningsstørrelser), før begynnelsen av hver målesyklus, fortrinnsvis når sampelet fylles i sampelholderen, genereres et signal som representerer den type sampelholder som benyttes i den gitte syklus, og et signal som representerer størrelsen av den utlø psåpning som benyttes i syklusen, og de nevnte signaler tilføres til passende innganger til en signalbehandlingsenhet som også inneholder en funksjonsgenerator, deretter innstilles den ønskede driftsmodus og et signal som representerer den konstante parameter i den valgte driftsmodus, genereres (ved masseproporsjonal driftsmodus sampelmaterialets nominelle masse, ved tidsproporsjonal driftsmodus den nominelle varighet av utløpsåpningens åpentilstand) , det nevnte signal tilføres til én passende inngang til signalbehandlingsenheten og avhengig av driftsmodusen åpnes utløpsåpningen, ved masseproporsjonal driftsmodus skjer overføring av sampel materialet gjennom utløpsåpningen og i øyeblikket for tøm-ming av sampelholderen genereres et signal som representerer hele utstrømningsperioden, ved tidsproporsjonal driftsmodus etter utløp av den periode som er foreskrevet i målesyklusen, genereres et signal som representerer massen av det utstrømmede sampelmateriale, og tilføres til den passende inngang til signalbehandlingsenheten, deretter koples signalbehandlingsenheten i overensstemmelse med det eller de programmer som svarer til likningen eller liknin-gene som er oppstilt for den eller de søkte, avhengige variable, resultatsignalene fremvises og/eller registreres og/eller avleses, og resultatsignalet eller et signal som på kjent måte avledes fra dette, tilføres til styreinngangene til én eller flere mellomliggende anordninger som modifiserer parameteren eller parametrene i den tekniske prosess.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den aktuelle varighet av utløpsåpningens åpne tilstand i den tidsproporsjonale driftsmodus overvåkes, og det signal som representerer denne effektive verdi, foruten eller i stedet for det signal som representerer den nominelle varighet av den åpne tilstand, tilføres til inngangen for mottagning av det signal som representerer den nevnte periode, av signalbehandlingsenheten .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at massesignalet som genereres i løpet av den aktuelle målesyklus (representerer den nominelle eller virkelige masse av sampelmaterialet som tillates å passere gjennom utløpsåpningen) og periodesignalet (representerer den nominelle eller virkelige varighet av utløpsåpningens åpne tilstand) tilkoples til signalinngangen til en kvotientdannende krets i signalbehandlingsenheten, og det således oppnådde kvotientsignal tilføres til signalinngangen til funksjonsgeneratoren i signalbehandlingsenheten .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kvotientsignalet tilføres til signalinngangen til en funksjonsgenerator med funksjonen

hvor Dm står for åpningens minimale diameter, og funksjonsgeneratoren tillates å operere i den søkte, anord- nede driftsmodus og Q = m/t = massestrømmen, k^ , k_ og k^ er konstanter som karakteriserer materialkvalitet, dg angir den midlere kornstø rrelse, ^ 3dg, d n U er utløpsåpningens størrelse og representerer spesielt dennes diameterverdi, og pg står for korntettheten.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kvotientsignalet tilføres til signalinngangen til en funksjonsgenerator med funksjonen

fortrinnsvis

og funksjonsgeneratoren tillates å operere i den driftsmodus som er anordnet for den søkte variable/ og hvor Q = massestrø mmen, dg = den midlere kornstørrelse, dg = utløpsåpningens størrelse, g = tyngdeakselerasjonen, j = koeffisient for rullende/glidende motstand, G = materialkvalitetskonstant som samtidig representerer en geometrisk koeffisient, Ps = tettheten av de prøvede korn, og p = tilsynelatende tetthet av kornmassen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at ved hjelp av utgangssignalet fra signalbehandlingsenheten som drives i overensstemmelse med formelen (3) eller ved hjelp av det signal som utledes fra denne på den vanlige måte, styres kjøringen av en granuleringsinnretning - hvis type velges i overensstemmelse med de optimale verdier som er representert ved resultatsignalet, mens den periode som er nødvendig for fylling av pressformen, innstilles ved benyttelse av det nevnte signal.

7. Innretning for bestemmelse og eventuelt innvirkning på strømningsegenskapene til kornformede materialer, omfattende en sampelholder med en utløpsåpning for henholdsvis åpning og lukning, en anordning for opptagelse av sampelet, et organ for lukning av åpningen og som er tilpasset til utløpsåpningen, og et mellomliggende organ (utøvelseselement) for påvirkning av lukningsorganet, med en styreanordning og en beregningsenhet, karakterisert ved at det som sampelholder benyttes en holder eller et sett av holdere hvis geometri kan endres ved utskiftning av elementer (for opptagelse av identiske sampelmengder med forskjellige sø ylehøyder og for passering i overensstemmelse med forskjellige størrelser av utløpsåpningen), og som på passende steder er forbundet med en typesignalsender og en åpningssignalsender, og at det under sampelholderen er anordnet en massesignalsender (109), fortrinnsvis en vekt, mens beregningsenheten er en elektronisk signalbehandlingsenhet (111) som inneholder én eller flere funksjonsgeneratorer og hvis passende inngang eller innganger er koplet til utgangene av typesignalsenderen (102), åpningssignalsenderen (103), en periodesignalsender (107) en anordning (108) som observerer banen, og massesignalsenderen (109).

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at sampelholderen (101) er et traktformet legeme, og at det under dennes nedre åpning er anordnet en skive som kan roteres eksentrisk i forhold til traktens senterakse i en trinn-driftsmodus, idet det langs en omkretsbue av skiven som skjærer traktens senterakse, er dannet gjennomtrengelige åpninger med forskjellige tverrsnitt - den ene etter den andre -, og skivens trinnfremmatingselement er utformet med et blokkeringsorgan som opptar en vinkelstilling i hvilken den ene av de forskjellige gjennomstrømningsåpninger dekker traktens nedre åpning.

9. Innretning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at periodesignalsenderen (1 07) er forsynt med en stillingssignalsender som er følsom for de to ytterstillinger av det åpningslukkende organ (1 06) og har et pulsutgangssignal, og at den videre fortrinnsvis er forsynt med et kronometer til hvis inngang eller innganger posisjonssignalsenderens utgang eller utganger er tilkoplet.

10. Innretning ifølge krav 9, karakterisert ved at periodesignalsenderen (107) har et trinn for korrigering av transienter.