NO861117L - Maaleanordning. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en måleanordning for bestemmelse

av størrelse og størrelsesfordeling av partikler i en produkt-strøm.

Ved mange produksjonsprosesser er det nødvendig å foreta

en måling av partikkelstørrelsesfordelingen for kvalitetskon-troll. Optimale resultater blir oppnådd når målingen av stør-relsesf ordelingen kan skje raskt og ved kontinuerlig prøve-tagning fra produktstrømmen. Det er i det vesentlige fire måleprinsipper som er kjent:

- sikting og vindsikting

- sedimentasjon

- telleprosesser

- optiske fremgangsmåter.

Valget av hvilke målemetoder som skal anvendes avhenger av størrelse og beskaffenhet av de produkter som skal analyseres. De enkelte metoder adskiller seg fra hverandre ved deres bruks-område såvel som ved de nødvendige installasjoner av teknisk art og tilhørende omkostninger.

Geometrisk adskillelse av partiklene ved hjelp av sikting tillater i stor utstrekning bestemmelse av partikkelstørrelses-fordelinger. Metoden har følgende ulemper: - målefeil på grunn av foretrukne retninger hvis ikke partiklene har kuleform

- tilstopning av maskene i sikten

- slitasje av siktbelegg og av produktet

- siktdukens toleranser

- bare få målepunkter for den totale fordeling

- omfattende tekniske installasjoner for kontinuerlige målinger.

Vindsikting er som fysikalsk adskillelsesmetode avhengig

av tetthet, gasstemperatur og partikkelform. En kontinuerlig metode vil også her være meget kostbar når den totale fordeling skal beskrives.

Sedimentasjonsmetoder blir fortrinnsvis anvendt for partik-kelanalyse i størrelsesområdet < 50 ym. Sedimentasjonen brukes f.eks. i malm-, kull- og kisindustrien for klassifisering i

stor skala, imidlertid ikke for analyse av resulterende produkter .

Tellemetoder og optiske metoder, f.eks. fotonkorrelasjons-

spektroskopi eller billedanalyse er egnet for partikkelstørrel-ser fra 0,05 ym til større dimensjoner. Disse metoder har imidlertid følgende ulemper: - et sterkt begrenset måleområde for det aktuelle anvendte apparat - omstendelig preparering, henholdsvis strenge krav til prøveforberedelsen

- dispergering i en væske

- høye tekniske isolasjonsomkostninger for kontinuerlige målinger.

For å unngå de foran omtalte ulemper ved de hittil vanlige målemetoder er det en oppgave for denne oppfinnelse å angi en teknisk mest mulig enkel måleanordning for bestemmelse av størrelse og størrelsesfordeling av partikler, anvendbar for en kontinuerlig prøvetagning fra en produktstrøm. Den nye måleanordning skal spesielt tilfredsstille følgende fordringer:

- berøringsfri og slitasjefri måling

- ingen feil som følge av foretrukne retninger ved ikke-kuleformige partikler

- høyt prøvegjennomløp

- hurtig datamaskinassistert beregning

- ikke ømfintlig for rystelser og tilstøving.

For løsning av oppgaven blir det foreslått en måleanordning som ifølge foreliggende oppfinnelse erkarakterisert veden enkeltskilleinnretning for partiklene og efter denne en målecelle bestående av en målekanal med en til siden anordnet optoelektronisk sensor samt en beregningsinnretning tilkoblet sensoren for å bestemme partikkelstørrelse og størrelsesfor-deling.

<y>tterligere detaljer og fordelaktige utførelsesformer av måleanordningen ifølge oppfinnelsen skal beskrives i det følgen-de under henvisning til et eksempel vist på tegningen.

Fra en produktstrøm 2 som fremføres ved hjelp av en tran-sportinnretning 1 og som består av kornformig gods blir det kontinuerlig eller med regelmessig gjentatte tidsintervaller tatt ut en prøve 3. Uttak av prøven skjer f.eks. ved hjelp av et rør 4 med en langsgående sliss som periodisk blir beveget gjennom produktstrømmen. Prøven føres over en transportvei 5 og en trakt 6 som slutter seg til denne, til to efter hverandre anordnede vibrasjonsrenner 7 og 8 for enkeltvis adskillelse og transport av partiklene i prøven. Opptellingen til enkelt-partikler kan selvsagt også foretas ved hjelp av andre egnede innretninger, f.eks. en dreierør-prøvedeler. De to vibrasjonsrenner drives med ulik fremføringshastighet, for å avstedkomme en avstand mellom de enkelte partikler i transportretningen.

Efter skilleinnretningen 7, 8 følger en målecelle 9 som består av en vertikal målekanal 10 i form av et rør, en optoelektronisk sensor 12 anordnet til siden og på høyde med en gjennomgående åpning 11 i røret, og en lyskilde 13 som gjennomlyser kanalen i retning mot sensoren. Som sensor blir det fortrinnsvis anvendt en billedbearbeidende CCD-linjesensor eller et linjekamera, ved hvilke det i det vesentlige ved monolittisk integrasjon er anordnet et flertall fotoelementer, f.eks. 2048, hver med en overflate på 13 x 13 ym i linjeform. Elektriske ladninger som genereres i disse ved optisk stråling kan for-skyves i styretakter fra en lagringssone til den neste. Nærmere angivelser om slike sensorer kan finnes i faglitteraturen eller i tekniske datablad fra produsentene.

De partikler 15 som fra den annen vibrasjonsrenne 8 gjennom et V-formet utløp 14 enkeltvis og efter hverandre faller fritt gjennom målekanalen 10, blir avbildet ved gjennomlysnings-belysningen mot sensoren. En beregningselektronikkenhet 16 som står i forbindelsen med sensoren avtaster de linjer som består av fotoelementene (de såkalte pixels) med en frekvens på f.eks. 5 kHz, slik at partikkelen under sin bevegelse blir detektert flere ganger. Herunder blir antallet av ikke-belyste pixels tellet og det høyeste antall som svarer til det høyeste partik-kelklaremål registreres. Beregningselektronikken vil på dette grunnlag sammen med antallet av målte partikler angi partikkel-størrelsesfordelingen. Egnede beregningsinnretninger kan være kommersielt tilgjengelige datamaskiner eller prosessregnemas-kiner. Til beregningsinnretningen 16 er det koblet en utgangs-enhet 17, f.eks. en skriver.

Som lyskilde 13 er spesielt slike egnet som frembringer kvasiparallelt likerettet lys (Gleichlicht). Målingen kan imidlertid også gjennomføres med divergerende eller konvergeren-de lys. For å hindre innvirkning av uvedkommende lys kan man også arbeide med infrarødt lys, monokromatisk lys eller vekslende lys som fordelaktig er synkronisert med avtastnings-frekvensen. Efter omstendighetene kan lyskilden utelates når de partikler som skal analyseres har en egen stråling. Like-ledes kan refleksjon fra partiklene utnyttes. For de to sist-nevnte tilfeller må det imidlertid mellom målekarialen 10 og sensoren 12 anordnes en optikk som avstedkommer et skarpt bilde av partikkelen på sensoren.

I bestemte tilfeller kan det være nødvendig ytterligere å avstedkomme en finere klassifisering av de partikler som skal analyseres, ved hjelp av en formfaktor. For dette formål blir det anordnet to eller flere linjesensorer eller linjekameraer i en definert vinkel, fortrinnsvis i rett vinkel til hverandre.

Forsøk i teknisk målestokk har vist at man med måleanordningen ifølge oppfinnelsen oppnår nøyaktige og reproduserbare analyseresultater ved høyt produktprøvegjennomløp, ikke bare med kuleformige partikler, men også med partikler som har uregelmessig form, såsom gjødnings- eller plastgranulat.

Claims (6)

1. Måleanordning for bestemmelse av størrelse og størrelses-fordeling av partikler i en produktstrøm, karakterisert ved en enkeltvis-skilleinnretning (7, 8) for partiklene og efter denne en målecelle (9) bestående av en målekanal (10) med en til siden anordnet optoelektronisk sensor (12) samt en beregningsinnretning (16) tilkoblet sensoren for bestemmelse av partikkelstørrelse og størrelsesfordeling.

2. Måleanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det til sensoren (12) er tilforordnet en lyskilde (13) som gjennomlyser målekanalen (10).

3. Måleanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at med sikte på lysreflekteren-de eller lysemitterende partikler er det mellom målekanalen og sensoren (12) anordnet en optikk.

4. Måleanordning ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at enkeltvis-skilleinnretningen består av en eller flere efter hverandre anbragte vibrasjonsrenner (7, 8).

5. Måleanordning ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at sensoren (12) er en billedbearbeidende CCD-linjesensor eller et linjekamera hvis avtast-ningsfrekvens er valgt slik at en partikkel (15) som beveger seg i fritt fall foran sensorlinjen blir detektert i på hverandre følgende avsnitt.

6. Måleanordning ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at det for bestemmelse av en formfaktor for de partikler (15) som skal detekteres, er anordnet to eller flere linjesensorer eller linjekameraer (12) i en definert vinkel, fortrinnsvis en rett vinkel til hverandre.