TWI441691B - 用於粉末之粒度測量之特徵的裝置及其使用方法 - Google Patents

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Description

用於粉末之粒度測量之特徵的裝置及其使用方法
本發明有關裝置及設備之允許決定粉末的粒度測量之區段，在此尤其能夠線上地、亦即在該等粉末的製造過程之進展中進行該特徵記述。
該等有關之粉末更特別地是乾燥粉末，亦即具有低於5質量百分比之水含量的粉末，如藉由該等粉末之乾燥前後的差別稱重之測量所決定。
該等有關之粉末係亦具有一寬廣之粒度測量範圍的粉末，亦即該粉末之平均直徑係於0.05及10毫米之間。
該等有關之粉末係甚至在該食物生產方面中所使用之更特別的粉末，諸如以糖結晶為基礎之粉末、鹽粉、麵粉、奶粉、由脫水食品材料所構成之粉末、洗衣粉、陶瓷粉末、塑膠粉末、金屬粉末、油漆粉末、藥物粉末、用於印刷之碳粉、肥料、或再次由礦物物質所組成之粉末、與甚至更特別地是天然及/或沉澱之以碳酸鈣為基礎及/或以白雲石為基礎及/或以滑石為基礎之礦物物質粉末、且甚至更特別地是具有一以天然碳酸鈣為基礎之礦物物質的粉末，該礦物物質係大理石、白堊、石灰岩、或其混合物。
本發明之第一目的係一用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，該裝置設有一進給機構、一排空機構、一稱重機構、一連續震動機構、一篩選機構、及可能一控制機構，且其特徵為：－其中該篩選機構係一繞著水平軸心轉動之機構，具有用於一未被佔用的空間或一用於粉末之釋放及導入的空間之至少1位置、用於一抗衝擊板件之1位置、用於不同篩孔之2篩網的至少2位置；－及其中該裝置具有一清潔機構，該清潔機構由至少一噴嘴及/或一位在該篩選機構的周邊上之超音波發生器所組成；－及其中該裝置具有一彈性耦接機構，其位在該篩選機構的水平軸心與該連續震動機構之間。
本發明之另一目的係為粉末之粒度測量的特徵、且尤其是其線上、亦即其製程的進展中之特徵使用此一裝置。
這尤其有關乾燥粉末、亦即具有低於5質量百分比之水含量的粉末，如藉由該等粉末之乾燥前後的差別稱重之測量所決定。
其亦有關具有一寬廣之粒度測量範圍的粉末，亦即該粉末之平均直徑係於0.05及10毫米之間。
最後，其有關在該食物生產方面中所使用之粉末，諸如以糖結晶為基礎之粉末、鹽粉、麵粉、奶粉、由脫水食品材料所構成之粉末、洗衣粉、陶瓷粉末、塑膠粉末、金屬粉末、油漆粉末、藥物粉末、用於印刷之碳粉、肥料、或再次由礦物物質所組成之粉末、與甚至更特別地是天然及/或沉澱之以碳酸鈣為基礎及/或以白雲石為基礎之礦物物質粉末、且甚至更特別地是具有一以天然碳酸鈣為基礎之礦物物質的粉末，該礦物物質係大理石、白堊、石灰岩、或其混合物。
本發明之第一目的係一能夠使各種粉末之盡可能線上地粒度測量的特徵記述成為可能之裝置，該等粉末尤其諸如乾燥粉末，如上面所界定者，並具有一寬廣之粒度測量，亦如上面所界定，及尤其不同類別之粉末，如在該先前章節中所界定者。
藉著該粒度測量之線上特徵記述，當這有關由礦物物質所組成之粉末時，該申請人意指於該等粉末之製造過程期間、及尤其於該粉末之粒度測量減少的過程期間之粒度測量的控制。
本發明之另一目的係提供一能夠在一用於該等上述粉末之操作中記述不同粒度測量類別的特徵之裝置。
本發明之另一目的產生以下事實，即以此方式所製成之裝置在該等粉末的製造場所中之使用係簡單的，並與此一場所之工業限制條件相容的。
本發明之另一目的係提供一能夠使該等粉末於其製造過程期間之粒度測量的特徵記述成為可能之裝置，而不會改變該等粉末或損壞該裝置：該微粒材料之用於分析的完整性係藉著此機制所維持，且維持該裝置隨著時間之消逝的使用壽命。
本發明之另一目的係提供該裝置之自動清洗作用(而沒有在一操作員方面之操縱)，既促成減少該維修成本，又促成維持該裝置之完整性及其結果之完整性。
本發明之一最後目的係提供一允許記述該等粉末之粒度測量的特徵之裝置，在此該稱重系統不會被源自該連續震動機構之震動所損壞。
應注意的是本發明必定實現這些最後的三個目標(該等粉末及裝置之保存、自動清洗、震動之消除)，其中有助於實現這些目標之特徵係強制性的及非選擇性的。與法國專利第0504917號作比較，這是一基本差異。
於粉末之領域中，粒度測量之控制對於熟諳此技藝者、一通曉數門知識之工業製程工程師、一專門從事於有關粉狀材料之技術者係一基本要素。實際上，就礦物物質粉末之情況而言，此控制能夠使他了解在粒度測量減少之不同階段的進程中所製成之產品的品質。於乾燥粉末之更一般性領域中，及尤其是礦物物質粉末、塑膠粉末、金屬粉末、陶瓷粉末、或洗衣粉、與糖之領域中，此一控制亦能夠使熟諳此技藝者對他之製造過程的有效性具有自信，同時以該等微粒之細度及尺寸的觀點對該最終客戶保證精密之規格。
於該糖之領域中，其實已熟知的是該等個別結晶體之尺寸分佈影響由該等結晶體所形成的糖塊在水中之溶化，如於“糖之溶化”(1990年Zuckerindustrie Berlin、115(4)、第250－60頁)中所敘述者。
除了別的以外，該相同原理可應用於清洗粉蠟筆，其在水中之溶解性係藉著構成它們之個別微粒的尺寸分佈所影響，且該相同之因素亦影響該等粉末之流動性，如藉由該文件“使用氣壓噴嘴的顆粒狀洗衣清潔劑之生產”(Inzynieria i Aparatura Chemiczna(1996年)，35(3)，第15－18頁)所教導者。
於陶瓷之領域中，其亦熟知的是一碳酸鈣粉末之粒度測量分佈能在該等粉末之流動能力性質上、或在包含該粉末的陶瓷材料之乾燥上具有一影響，如在“碳酸鈣片條熔煉本體的乾燥收縮率行為上之平均微粒尺寸的影響”(1998年(1999年)十月31日至十一月3日於中國北京市的高性能陶瓷上之第一屆中國國際會議的活動記錄，會議日期1998年第181－184頁)中所指示者。
於該塑膠工業中所使用之粉末領域，其亦已熟知此粒度測量分佈對該等粉末之流動性扮演一很重要之角色。該相同之原理可應用於金屬粉末。
最後，於該礦物工業中，其熟知的是粉末之此相同的粒度測量分佈係一根本因素，其能夠影響包含該等粉末、尤其以碳酸鈣為基礎之粉末的最終產品之很多性質。實際上，很多工作將微粒之尺寸的此分佈連結至碳酸鈣之溶化(“呈粉末形式的CaCO3 之溶化動力學及在溶化進程上之微粒尺寸及預處理的影響”，工業及工程化學研究，(1996年)，35(2)，第465－74頁)、連結至包含碳酸鈣的塑膠成份之機械性質(“在聚丙烯的流動學性質上之CaCO3 微粒尺寸分級的效果”，Feijinshukuang，(2001年)，24(2)，第13－14頁)、連結至以包含碳酸鈣的紙張塗層所製成之紙片的光學性質(“經研磨碳酸鈣之微粒尺寸應用在色彩流變學之效果及經塗附紙張之性質”，Kami Pa Gikyoshi，(1999年)，53(9)，第1174－1178頁)、或再次連結至包含碳酸鈣的塗料薄膜之結構(“使用水銀孔隙度測定法之塗料薄膜的結構上之天然碳酸鈣的微粒尺寸分佈之影響”，Double Liaison－Chimie des Peintures[Chemistry of Paints]，(1986年)，33(372)，第25－37頁，VIII－XVIII)。
為了控制該等粉末的粒度測量之目的，尤其於該礦物工業中，熟練於該技藝者必需因此具有一裝置：－其係在它之製造過程中易於安裝，且使用簡單；－其能於該礦物物質之粒度測量減少的製程中被線上地使用(以便在此製程中之一給定點控制其細度－典型在一研磨及/或選擇裝置之輸出)；－其係與一生產場所之工業限制條件相容的(諸如有關研磨機之使用的震動、設備之各種項目的移動中所固有之衝擊、通常具有一高粉狀微粒含量之大氣等)。
為了記述各種粉末之粒度測量的特徵，其在一實驗室階段規模上係熟知使用諸如藉著傳送、藉著擴散之電子顯微鏡的技術、基於該氣體吸附之方法、基於愛克斯光繞射之光學資源、傳統之光學顯微鏡、或真正地雷射技術。如此，為了於該陶瓷領域中測量氧化鋁粉末之有特色的尺寸，該文件“各種微粒大小分級技術之比較”(武漢大學技術期刊，材料科學版本，2000年，第7－14頁)報告這些技術之使用。
當作用於決定粉末之粒度測量分佈的商業設備之範例，並使用一些該先前論及之技術，該申請人能引用藉由MalvernTM 公司所製成之MastersizerTM 實驗室雷射粒度測量儀的範圍、藉由相同公司所製成之InsitecTM 線上雷射粒度測量儀的範圍、及藉由該Micromeritics公司所製成之SedigraphTM 型裝置，其技術係基於愛克斯光繞射。
如此，為了決定糖結晶體之尺寸，於藉由本發明所關心之領域中，該文件“蔗糖之酒精性結晶作用”(昆士蘭大學，化工科系之論文，1E0406/7，2000年)報告一MastersizerTM 粒度測量儀之使用。此相同之裝置已順利地被使用，以決定塑膠材料之粒度測量，如“一般使用之直接壓縮接合劑的物理性質及簡潔之分析”(AAPS PharmSciTech。2003年、4(4)，第62條)中所敘述者。相同地，“氫氧基磷灰石之膠態處理”(生醫材料，22、2001、第1847－1852頁)有關一SedigraphTM 5100型裝置之使用，以決定該等陶瓷材料的製造中所使用之氫氧基磷灰石粉末的粒度測量分佈。
其係亦已知基於使用照相機所進行之影像的分析在粉末粒度測量的一般領域中使用測量裝置。熟練於該技藝者係熟悉此領域，並具有藉由該Retsch TechnologyTM 公司所銷售之名稱為CamsizerTM 的設備、藉由Haver及BoeckerTM 公司所銷售之CPATM 、或又藉由Norske HydroTM 公司所銷售之Part AnTM 。
然而，此等裝置具有許多缺點。視該等裝置而定，其粒度測量之測量範圍係狹窄的。這些裝置專攻一測量範圍。它們不能立刻測量遍及數十微米至數毫米之範圍。經過諸如雷射、照相機等技術之使用，該等結果係由統計之計算所推得：它們需要藉著相互關係作調整，這花費相當可觀之時間以計算。該統計方法不能夠給與該乘積之百分率，其對於所運送產品之品質係必要的。此外，這些精確裝置係難以順應某些項目之設備、諸如研磨機的存在所固有之震動，該等研磨機在該礦物工業中係時常發現。這些震動亦干擾該等裝置，其粒度測量之測量範圍係較寬廣的，諸如藉著影像分析之光學系統，由於其景深過度淺之結果，其不能夠獲得一需要之影像品質，以充分記述所產生粉末之特徵，除了藉著使用顯微測量之影像細化技術以外，其於一受限制之工業環境(震動等)中係不穩定的。
此外，若干裝置係相當昂貴的；它們在嚴苛之清潔條件之下，使用需要供分析之樣本的通常係冗長及過分精細之調整的技術，在一礦物物質製造單元之情形(大氣中存在有粉狀物質)中，其有時候係難以獲得。再者，某些技術能夠記述僅只極少量(數公克)之粉末的特徵，這造成該等樣本相對大部分工業設備的實際生產能力之代表性的問題。最後，這為著該等已製成粉末之粒度測量的線上測量之目的，些測量裝置－本身－將必需遭受很多修改，以便在該製造過程中之一精確地點使用，其對於該等熟練於該技藝者構成該主要之需求。
因此，基於其尺寸、使用機械裝置、基於篩子、篩網、網織品、或彈簧之任一種，熟練於該技藝者寧願基於微粒之選擇而選擇涉及特徵記述之設備。於這些類別之每一種中，該申請人將現在回顧熟練於該技藝者可取得之文件。
基於篩子、篩網及網織品的裝置之類別係非常大的。如此，該申請人指示該國際專利分類(第八修訂版)之B07B級在本申請案之存檔日期包含超過17，789文件，其有關篩子、篩網、及使用網織品、格柵的固體材料之分類或可比較之系統。
然而，在它們之中，其係可能使用不同幾何形狀之轉動及/或震動篩網區別裝置。如此，美國專利文件第US 4 184 944號敘述一圓柱形篩網裝置，其連續地繞著其水平軸心轉動，且能夠使粉末乾燥或潮濕至經過圍繞該圓柱體之篩網篩選。同時，歐洲專利文件EP1 163 958號呈現一圓柱形裝置，其在其水平軸心連續地轉動，在此該水平移動係藉著一施加至形成該圓柱體的篩網之振動性移動所完成：此裝置係特別意欲用於篩選以泥土為基礎之材料。
大致上，該申請人指示該圓柱形罐籠之使用，該罐籠覆蓋著一篩網，隨著一旋轉式及/或振動性移動而移動，如此能夠篩選礦物之微粒，且係熟諳此技藝者所熟知之機構。其次，除了該等上述裝置以外，其常見的是以此方式稱重該等已篩選之材料，該方式係能夠獲得諸微粒的一質量比率，該等微粒之直徑係少於所使用之篩網的篩孔。然而，這些裝置不會讓熟諳此技藝者滿意，因為它們被工業地用於分開不同本質之材料及/或清洗藉由非常不同的粒度測量之微粒所污染的材料。因此，它們不欲用於記述粉末之特徵。此外，這些裝置係裝配有覆蓋其整個圓周的單一型式之篩網，並僅只能夠記述單一粒度測量等級之微粒的特徵。此外，這些裝置沒有任一個顯露出能夠線上地測量粉末之粒度測量的系統。
在基於篩子、篩網或其他格柵的裝置之類別中，該申請人最後係熟悉美國專利文件第US 4 487 323號，其敘述一裝置，以基於一繞著其水平軸心轉動之鼓輪記述粉末之粒度測量的特徵，其具有一開口及不同之篩網。該鼓輪環繞著其軸心移至不同位置，且係藉著一震動馬達所攪動，其允許該粉末之篩選，該粉末包含經過該篩網之粉末，該粉末係往下引導。一位於該鼓輪下方及由該系統分開之天平能夠使已通過每一篩網的微粒之質量被量化。然而，此一裝置不能夠線上地記述粉末之粒度測量的特徵，因為該操作員必需手動地放置該粉末供在該鼓輪內之測試。
該等熟諳此技藝者因此轉向用於測量粉末之粒度測量的裝置之類別，尤其經過彈簧之使用。
此技術其實近來比在上方所論及者(且其係基於格柵、篩網或篩子)出現更多。因此，其包含的文件之數目係遠較小，且其對於熟諳此技藝者迅速地認知諸裝置係更容易的，於其製造過程期間，該等裝置盡可能地使他能夠解決線上地記述不同粉末之粒度測量的特徵之問題。
如此，熟諳此技藝者迅速地認知該近來之美國專利文件第US 6 829 955 B1號(2004年12月14日發表之美國專利)。此文件敘述一允許線上地、及以一相當簡單之方式決定各種粉末的粒度測量之裝置。此一裝置係裝配有一彈簧，該彈簧的諸線圈之間隔將能夠使微粒之不同粒度測量類別通過，該間隔根據該彈簧之振動的振幅而變化。然而，此一裝置對於熟諳此技藝者仍然造成新的問題，雖然其確實已能夠線上地記述各種粉末之粒度測量的特徵。實際上，如該文件之封面頁的概要圖所指示，當待分析粉末之微粒落入位在該彈簧上方之承接室時，它們造成一雙重之缺點：其能量可為充分大，使得當它們與該彈簧撞擊時改變它們(不再保證供測試之材料的完整性)，及/或藉著損壞該等線圈或藉著改變其間隔使得它們損壞該彈簧(不再保證該裝置的完整性，且因此不再保證該測量的完整性)。
因此，為了解決他之最初技術問題，在於開發一用於線上地記述粉末之粒度測量的特徵之裝置，該裝置係在工業中係安裝簡單，且與該等工業之限制條件、諸如震動相容，該申請人已經開發一裝置，其同時滿足這些條件，克服關於構成該最近之先前技藝的美國專利文件第US 6 829 955號之缺點，因為其已經解決該最初之技術問題，這些缺點係用於分析的材料之改變及對該測量裝置之損壞。
根據本發明的裝置之發展顯現為特別有創造力的，因為其絕未依賴構成該技術之最近狀態的文件，而該等熟諳此技藝者將已必需尋求該文件，以用一明顯及天然之方式作改善。
反之，以一完全有創造力的方式，該申請人已在一很大組文件之中順利地認知一更加老舊之文件，即美國專利文件第4 487 323號，因為此專利文件有關一包括基於篩子、篩網或格柵之裝置的文件(國際專利分類的B07B級中之在2006年5月8日存檔的17，789文件)，其所具有之操作已經大幅地轉變，以便解決其技術問題。
此文件之選擇對於該等熟諳此技藝者係較不正常/明顯的，因為如先前已敘述者，該美國專利文件第4 487 323號未解決在本申請案中所造成的最初之技術問題。實際上，該申請人係渴望強調使用美國專利文件第4 487 323號中所敘述之裝置不能達成線上地記述粉末之粒度測量的特徵。實際上，為了記述粉末之粒度測量的特徵，在該文件中需要數項人類之介入：將該粉末導入該篩選鼓輪，尤其是在此導入之過程期間冒著該等篩網將被損壞(且因此手動地改變該等篩網)或阻塞(且因此手動地清洗該等篩網)之風險，及/或該粉末當其與該等篩網造成接觸(與接著該粉末之移除、該等篩網之手動清潔、及該粉末之新的導入以重新開始測量)時將被改變之風險、及該裝置、且尤其該等篩網之清潔/一般維護。反之，形成本發明之主題的裝置於該篩選循環期間不需要任何手動介入(然而，不會損壞/阻塞該等篩網、或修改該粉末)，也不用清洗該等篩網。此外，其係裝配有一進給機構，該進給機構能夠使其直接由其製造過程收集(譬如由一給料斗，或由圓筒形密閉貯倉收集)用於分析之粉末：使得該裝置可與該粉末之製造的實際過程完美地同步化。
在已順利地認知此文件之後，該申請人亦順利地修改藉著該文件所涵蓋之裝置，以便：－解決其最初之技術問題(亦即使線上地決定粉末之粒度測量成為可能，並以一與該等工業限制條件、諸如震動相容之簡單的方式)；－同時解決此最初之技術問題，避免有關用於測試的材料之改變及對該測量裝置之損壞的缺點，即在美國專利文件第US 6 829 955號中所顯示之缺點。
因此，為了解決其最初之技術問題，亦即以一與工業限制條件相容之簡單方式使線上地決定粉末之粒度測量成為可能，該申請人已經導入一進給機構，其能夠使用於測試之粉末被直接導入該水平篩選機構；一機構，其未包含於美國專利文件第4 487 323號中。此一選擇將不可避免地導致用於分析的粉末之突然抵達該等篩網上，導致該粉末將被改變及/或該等篩網將被損壞之可能性：因此發現在美國專利文件第US 6 829 955號中所造成之問題，示範此選擇不是正常的。因此，該申請人功績之一有關該方式，其中其能夠解決該後面之缺點：其裝配有該水平篩選機構，該水平篩選機構設有一抗撞擊板件，該抗撞擊板件未包含於美國專利文件第4 487 323號中，該板件具有一抗衝擊特性，因為其在該測量循環之最初係定位在該最低位置，以承接用於測試之粉末。使得該等篩網不再被損壞及用於測試之粉末不再被改變，確保兩者之完整性。該抗衝擊板件其實係一裝配有墊子之不銹鋼機架，該墊子係由一天然橡膠(高耐磨性)及一聚矽氧膠化體所製成。膠化體之特別的特色係其藉著吸收該衝擊之能量防止該產品之任何彈回作用，而不會使其返回。
因此，經過本發明，該等熟諳此技藝者具有一裝置，其能夠線上地記述粉末之特徵，該裝置之使用係簡單的，並與一工業生產單元中所存在之震動相容，其不會改變用於分析的粉末，且其在與該粉末接觸時不會造成損壞：這構成用於該等熟諳此技藝者之主要需求。
最後，在此有藉由本發明所獲得之二項其他次要優點，該等優點係未被美國專利文件第4 487 323號所提供。該申請人強調這些2其他優點未與該新的技術問題有關，因為它們能被連結至該最初之技術問題，如先前所呈現者。就其解決方法僅只構成本發明之選擇性特徵的意義來說，該申請人已僅只選擇呈現它們當作次要之技術問題。
就該測量機構係一由該裝置之其餘部份分開的零件之意義來說，該第一項係在美國專利文件第4 487 323號中所敘述之裝置係不易於使用：如果吾人想要移動該裝置，該測量機構必需因此被移動，這需要一成對的操作。並將該測量機構緊繫至該裝置之其餘部份將使得其與藉由該連續震動機構所造成之震動相依，且因此未能提供一可靠之測量。在此該申請人之另一功績係基於其已經施行之解決方法，及其在於將該測量機構有效地緊繫至該裝置之其餘部份，但其亦在於在該馬達及該篩選機構的水平軸心之間安裝一彈性耦接機構。以此方式，此組合能夠供給形成單一零件之裝置(在該工廠中不須多數操作供移動之)，且延長該裝置之震動機構的使用壽命。實際上，因為該震動系統能夠藉著施加震動至耦接至該震動系統之軸心而使該轉動罐籠震動，該申請人順利觀察到以下之事實，即藉著一彈性耦接機構打斷該軸心/馬達連結，該彈性耦接機構能夠避免將該震動傳送至該馬達：藉著此機構，該馬達之使用壽命係增加。此彈性耦接機構尤其可為一以彈性體為基礎之機構，其對於該等熟諳此技藝者係熟知的。
該第二項有關使用之簡化的需求，及有關該裝置之清洗。在此，該申請人之功績係基於以下之事實，即其已能夠觀察到一包括至少一噴嘴及/或一超音波發生器之自動清洗機構，該超音波發生器位於該篩選機構之周邊上，且將壓縮空氣投射在該篩網上將能夠與該等篩網之一或更多旋轉操作結合，以在一很短之時間內完全及完美地清潔該整個裝置。
最後，該申請人係渴望指示其以該先前技藝之觀點係對該法國專利第05 04917號熟悉的，且因此僅只關於新穎之事物來至該技術之狀態內(根據知識產權守則之L611－14條款及亦根據歐洲專利公約之54(2)條款)。然而，除了別的以外，在此於該申請案及本發明之間有一基本之差異，於該旋轉機構之4位置中，在本發明之情況中，該等位置之一係一抗衝擊板件。因此，本發明之第一目的係一用於記述粉末之粒度測量的特徵之裝置，其具有一進給機構、一排空機構、一稱重機構、一連續震動機構、一篩選機構、及一可能有之控制機構，且其特徵為：－其中該篩選機構係一繞著水平軸心轉動之機構，具有用於一未被佔用的空間或一用於粉末之釋放及導入的空間之至少1位置、用於一抗衝擊板件之1位置、用於不同篩孔之2篩網的至少2位置；－及其中該裝置具有一清潔機構，該清潔機構由至少一噴嘴及/或一位在該篩選機構的周邊上之超音波發生器所組成；－及其中該裝置具有一彈性耦接機構，其位在該篩選機構的水平軸心與該連續震動機構之間。
該裝置係因此裝配有一進給機構(1)，用於分析之粉末經過該進給機構進入該篩選機構(2)。該等熟諳此技藝者將能夠設計該進給機構，以便將其連結至一圓筒形密閉貯倉、一給料斗、或用於測試之粉末的製造過程中之任何其他地點，以便在該地點對該粉末抽樣，為了將其運送進入形成本發明之主題的裝置。
藉著此方法，其係可能線上地決定用於測試的粉末之粒度測量，其係本發明的優點之一。
該篩選機構係一繞著其水平軸心(3)轉動之機構，且於此圖面中，既未示出該自由空間、該等不同篩網，也未示出該抗衝擊板件，該抗衝擊板件形成該篩選機構的特徵之一部份(將參考圖2，在上面已詳細地敘述)。該連續震動機構(4)將其震動賦予至該軸心(3)，並將震動傳送至該篩選機構。該彈性耦接機構(5)限制該篩選機構的震動之傳播至該連續震動機構：該連續震動機構之使用壽命係藉著此方式所增加。
藉著此方式，吾人具有一形成單一部件之裝置，亦即一使用簡單及尤其在一製造廠移動簡單之裝置，且該裝置之連續震動機構的使用壽命係延長：這構成本發明的諸優點之一。
用於分析之不同粒度測量等級的微粒經過該篩選機構之篩網、經過該排空機構(6)流出，且其重量最後係於該稱重機構(7)中量化。
圖2概要地說明該圓柱形篩選機構，事實上其尤其可能根據圖1之剖面AA作觀察。
在記述該粉末之特徵的循環期間，配置該篩選機構，使得該抗衝擊板件(a)係定位在該最低位置。以此方式，用於測試之粉末直接經過開口(e)抵達在此板件(a)上：該等材料不會被改變(尤其它們在與硬式篩網接觸時不會被打斷，如於該先前技藝之案例中)，也不會讓它們損壞該等篩網(於該先前技藝之案例中)：藉著此方法，用於分析的粉末之完整性、及該測量裝置之完整性、及尤其該等篩網尤其被保存。這是由本發明所提供之主要優點。
實際上，該裝置保存用於分析的粉末之完整性，且不會藉著該粉末所損壞。在用於分析之材料的繼續完整性之主題上，該申請人係渴望強調這是一本質上之需求，以便不會扭曲該稱重測量。但盡可能地(及這亦是本發明之次要優點)，該粉末抵達該抗衝擊板件、而不會損壞該抗衝擊板件之事實可譬如能夠於存在該板件上之該粉末造成另一非破壞性測量，諸如及不會希望為限制性的，一光學測量、諸如一彩色測量，其於諸如碳酸鈣的礦物物質之案例中有點特別重要。此外，本裝置不會具有先前論及的實驗室方法之缺點，因為其製造係不貴的，安裝及使用簡單，且因為其使用條件係完全與其被使用之工業環境相容的(大氣富含粉狀材料、衝擊、震動等)。
此外，不像該先前技藝之其他機械裝置，其能夠於單一操作(不會改變篩網或中斷該測量循環)中，記述微粒之數個粒度測量等級的特徵。最後，其簡化性使得其完美地被設計成適用於該礦物物質的製造過程中之任何地點，藉著此機制允許該等微粒之粒度測量的線上地控制，這對於該等熟諳此技藝者係基本之目標。
該特徵記述循環能接著開始。一旦所有用於分析之粉末已被自動地放置在該抗衝擊板件上，該篩選機構係旋轉，直至緊接坐落位於相鄰該抗衝擊板件之最細篩孔篩網(b)係在該最低位置：接著篩選粉末微粒之第一粒度測量等級。對於緊接坐落相鄰該篩網(b)之篩網(c)重複該操作，且該篩網(c)具有一比該篩網(b)較大之篩孔，並接著對於篩網(d)重複該操作，該篩網(d)緊接坐落相鄰該篩網(c)，且該篩網(d)具有一比該篩網(c)較大之篩孔。最後，在一最後的旋轉之後，該旋轉機構被定位，使得該沒有利用的空間係定位在該最低位置：停留於該圓柱體中之微粒係因此往下排空，且在該天平上稱重。
此圖面因此代表根據本發明之裝置，其裝配有不同篩孔(b、c及d)之3個篩網；此數目係非限制性的，且其已回想形成本發明之主題的裝置必需具有不同篩孔之至少2篩網。該裝置被設計成可管理數個位置，且因此數個篩網適合用於控制分析用之粉末的製造過程。
藉著此機制，由於藉由該篩選機構環繞著其水平軸心所採用之連續位置，該等微粒被傳送至具有逐漸大的篩孔之篩網上：藉著此機制完成以尺寸分類該等微粒。與該裝置相連之稱重系統能夠測量該等微粒之質量，該等微粒之直徑係少於該等篩網的每一個之篩孔：藉著此機制，藉著報告微粒之每一質量，如該樣本之總重量的一函數，獲得該等微粒之粒度測量分佈。所獲得之結果能被表達為“通過”(橫越該篩網的微粒之百分比)，表達為“拒絕”(停留於該篩網中之百分比，亦即與該“通過”相反)，或根據此型式之結果的表達之任何其他機制。
在用於記述該樣本之特徵的循環之尾端，該樣本於本發明之自動清洗操作(一已知為“逆流洗滌”之操作)期間被送回進入該製造循環。此清洗階段之目標係排空存在於該稱重機構中之粉末，以清潔該篩選機構之篩網，由該整個裝置移去灰塵，及重新恢復該裝置(隨著本發明的一可能故障之後用於啟動及/或恢復之開始位置，或在本發明之使用期間用於開始一新的循環之備用位置)。
其包括：－打開該稱重機構，以排空該樣本。
－將該篩選機構旋轉經過一或多圈。
－將壓縮空氣投射在該等旋轉篩網上，尤其經過位於該篩選機構的任一側面上之噴嘴，如在圖2(f)中所表示，或將藉著位於該篩選機構的任一側面上之發生器所產生的超音波投射在該等旋轉篩網上。
－抽吸藉著該壓縮空氣所揚起之灰塵。
－將該裝置放置於其最初之位置。
藉由該壓縮空氣所揚起之灰塵能因此藉著一真空壓力系統(圖1中之8)所吸起，該真空壓力系統係在所有工業粉末製造場所中發現。
如果這不是該實際情況，該系統可輕易地裝配有一獨立之真空壓力系統。
篩網之數目、在每一篩網上藉由該等微粒所花費之時間、及最初導入該篩選機構的微粒之總質量係所有參數，該等熟諳此技藝者將能夠改造他所想要記述特徵之產品的本質。
除了該等微粒之分佈為其粒度測量的一函數以外，本發明允許於一簡化循環期間僅只使用該最大篩孔之篩網，與釋放該最粗糙的微粒之位置，已分析粉末藉著過大直徑微粒之一可能的污染之認知，該污染不可以存在於該粉末中。這些過大直徑之微粒大致上係小量地存在；因此需要使用一簡化之循環，而於一完整循環期間所分析之樣本的質量相比較，能夠採用一高質量之樣本。
因此，本發明之第一目的係一用於記述粉末之粒度測量的特徵之裝置，並設有一進給機構、一排空機構、一稱重機構、一連續震動機構、一篩選機構、及一可能有之控制機構，且其特徵為：－其中該篩選機構係一繞著水平軸心轉動之機構，具有用於一未被佔用的空間或一用於粉末之釋放及導入的空間之至少1位置、用於一抗衝擊板件之1位置、用於不同篩孔之2篩網的至少2位置；－及其中該裝置具有一清潔機構，該清潔機構由至少一噴嘴及/或一位在該篩選機構的周邊上之超音波發生器所組成；－及其中該裝置具有一彈性耦接機構，其位在該篩選機構的水平軸心與該連續震動機構之間。
該進給、排空、稱重、及連續震動機構能以該等熟諳此技藝者早已熟知之所有形式與所有機構製成。
該相同原則應用於該篩選機構，倘若其繞著一水平軸心旋轉，及具有對應於不同篩孔之2篩網的至少4位置、用於該粉末之導入及最粗糙的微粒之釋放的1沒有利用的空間、及1抗衝擊板件。
該裝置之特徵亦為其中該抗衝擊板件係由不銹鋼所製成，且係裝配有一使用天然橡膠及聚矽氧膠化體所製成之墊子。
該裝置之特徵亦為其中該彈性耦接機構係以彈性體為基礎的。
根據本發明之裝置的特徵亦為其中該篩選機構係在不同形狀中生產，及尤其係圓柱形或多邊形的。
如果可適用，形成本發明之主題的裝置能夠因此包含一控制機構，其功能係控制其他機構。該控制機構可為機械安裝式或偏置式。其可為一電腦、一可程式化之控制器、或該等熟諳此技藝者所早已熟知之任何其他控制機構。
本發明之另一目的係使用該先前所述裝置，以決定粉末之粒度測量。
根據本發明的裝置之使用的特徵亦為其中該裝置能夠藉著不同之連續位置決定粉末之粒度測量，該等位置係藉由該篩選機構環繞著其水平軸心所取得，該篩選機構之最初位置係在該抗衝擊板件定位在該最低點之處。
此應用之特徵亦為其中該等微粒之粒度測量的決定線上地發生、亦即在該等微粒之製造過程的進展中發生。
此應用之特徵為其中該等粉末係乾燥粉末，亦即其水含量係少於5質量百分比、及較佳地是少於2質量百分比、與極佳地是少於1質量百分比之粉末，如藉著該粉末的乾燥之前及之後的差別稱重操作所決定者。
此應用之特徵亦為其中該等粉末具有一粒度測量範圍，使得該等粉末之平均直徑係於0.05及10毫米之間、較佳地是於0.1及5毫米之間、且極佳地是於0.2及2毫米之間。
此應用之特徵亦為其中該等粉末係用於該食物生產領域之粉末，諸如以糖結晶為基礎之粉末、鹽粉、麵粉、奶粉、由脫水食品材料所構成之粉末、洗衣粉、陶瓷粉末、塑膠粉末、金屬粉末、油漆粉末、藥物粉末、用於印刷之碳粉、肥料、或再者由礦物物質所組成之粉末、與甚至更特別地是天然及/或沉澱之以碳酸鈣為基礎及/或以白雲石為基礎及/或以滑石為基礎之礦物物質粉末、且甚至更特別地是具有一以天然碳酸鈣為基礎之礦物物質的粉末，該礦物物質係大理石、白堊、石灰岩、或其混合物。
以下之範例說明本發明，然而不會限制其範圍。
範例 範例1
此範例說明本發明對於一粉末之粒度測量的特徵記述之使用，該粉末係藉由該OMYATM 公司於其薩勒斯(法國)製造廠中所製成，且隨後在DurcalTM 130的名稱之下銷售的碳酸鈣。
為完成此，根據本發明之裝置係裝配有4個篩網，其篩孔係等於100微米、250微米、355微米及500微米，滿足上述粉末之分析要求(顧客品質規格等)。在用於該等最粗糙的微粒之釋放的位置，在每一篩網上藉由該粉末所花費之時間分別係等於06：00分鐘、07：30分鐘、04：00分鐘、00：30分鐘、及最後00：25分鐘。
在表1中指示該等對應之結果，其表示為微粒的一百分比，該等微粒之直徑係大於每一篩網之篩孔(稱為一項拒絕)。
因此表1示範其係可能使用根據本發明之裝置獲得諸如碳酸鈣的粉末之粒度測量分佈。
範例2
此範例之目的係藉著說明在該等相同樣本上用該裝置所作成之測量及於該實驗室中手動地作成的測量間之相互關係，以示範根據本發明的裝置之可靠性。
此範例使用一粉末，該粉末係藉由該OMYATM 公司於其薩勒斯(法國)製造廠中所製成，且隨後在DurcalTM 130的名稱之下銷售的碳酸鈣。
該粉末之不同樣本係藉著在與範例1所敘述者相同之條件下，根據本發明之裝置所分析。
同時，這些樣本經過一100微米篩網、及另一250微米篩網被手動地篩選。
在此文件之尾端，圖3及圖4分別代表根據該實驗室手動測試之測量拒絕值(縱座標軸、或y軸)，如一根據本發明所測量之拒絕值(橫座標軸、或x軸)的一函數：－在100微米(表示在圖3，在此方程式之線性迴歸的直線係y＝1.0018x，且其迴歸係數等於0.9751)；－在250微米(表示在圖4，在此方程式之線性迴歸的直線係y＝1.1437x，且其迴歸係數等於0.9856)。
圖3及圖4之讀數示範在100微米與250微米手動地作成測量間之優異的相互關係，且那些測量藉由根據本發明之裝置在該等相同之樣本上所直接地獲得(此相互關係自然地係可能用在異於DurcalTM 130之產品、及用於其他粒度測量點，諸如63微米、80微米、355微米等)。
範例3
此範例說明本發明對於一粉末之粒度測量的特徵記述之應用，該粉末係呈粉末形式之結晶化的白糖，並藉由該Cristal UnionTM 公司於其Corbeilles(法國)製造廠中所製成，且隨後以糖粉之形式銷售。
為達成此，根據本發明之裝置係裝配有5個篩網，其篩孔係等於125微米、250微米、500微米、630微米、及800微米，滿足上述粉末之分析要求(顧客品質規格等)。在用於該等最粗糙的微粒之釋放的位置，在每一篩網上藉由該粉末所花費之時間分別係等於06：30分鐘、06：00分鐘、06：00分鐘、05：00分鐘、03：30分鐘、及最後02：30分鐘。
在表2中指示該等對應之結果，其表示為微粒的一百分比，該等微粒之直徑係大於每一篩網之篩孔(稱為一項拒絕)。
因此表2示範其係可能使用根據本發明之裝置獲得諸如糖的粉末之粒度測量分佈。
範例4
此範例之目的係藉著說明在該等相同樣本上用該裝置所作成之測量及於該實驗室中手動地作成的測量間之相互關係，以示範根據本發明的裝置之可靠性。此範例使用一粉末，該粉末係藉由該Cristal UnionTM 公司於其Corbeilles(法國)製造廠中所製成，且隨後以CandyTM 之名稱所銷售的結晶化糖。
該等粉末之不同樣本係藉著在與範例3所敘述者相同之條件下，根據本發明之裝置所分析。同時，這些樣本經過一250微米篩網、及另一630微米篩網被手動地篩選。
在此文件之尾端，圖5及圖6分別代表根據該實驗室手動測試之測量拒絕值(縱座標軸、或y軸)，如一根據本發明所測量之拒絕值(橫座標軸、或x軸)的一函數：－在250微米(表示在圖5，在此方程式之線性迴歸的直線係y＝1.0175x－1.51，且其迴歸係數等於0.986)；－在630微米(表示在圖6，在此方程式之線性迴歸的直線係y＝0.9773x－0.6，且其迴歸係數等於0.988)。
圖5及圖6之讀數示範在250微米與630微米手動地作成測量間之優異的相互關係，且那些測量藉由根據本發明之裝置在該等相同之樣本上所直接地獲得(此相互關係自然地係可能用在不同型式之結晶化糖、及用於其他粒度測量點，諸如125微米、500微米、800微米等)。
1．．．進給機構
2．．．篩選機構
3．．．水平軸心
4．．．連續震動機構
5．．．彈性耦接機構
6．．．排空機構
7．．．稱重機構
8．．．真空壓力系統
a．．．抗衝擊板件
b．．．篩網
c．．．篩網
d．．．篩網
e．．．開口
圖1代表形成本發明之主題的裝置之極概要的面朝上視圖；該畫有陰影線的部份代表該機架，形成本發明之主題的裝置係緊繫至該機架上，以便在該裝置的不同機構之間形成一接合。
圖2示意地顯示圓柱形篩選機構。
圖3顯示根據本發明所測量之拒絕值。
圖4顯示根據本發明所測量之拒絕值。
圖5顯示根據本發明所測量之拒絕值。
圖6顯示根據本發明所測量之拒絕值。
1．．．進給機構
2．．．篩選機構
3．．．水平軸心
4．．．連續震動機構
5．．．彈性耦接機構
6．．．排空機構
7．．．稱重機構
8．．．真空壓力系統

Claims (19)

  1. 一種用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，該裝置設有一進給機構、一排空機構、一稱重機構、一連續震動機構、一篩選機構、及可能有一控制機構，且其特徵為：-其中該篩選機構係一繞著水平軸心轉動之機構，具有用於一未被佔用的空間或一用於粉末之釋放及導入的空間之至少1位置、用於具有一衝擊吸收墊子之一抗衝擊板件之1位置、以及用於不同篩孔之2篩網的至少2位置；-及其中該裝置具有一清潔機構，該清潔機構由至少一噴嘴及/或一位在該篩選機構的周邊上之超音波發生器所組成；-及其中該裝置具有一彈性耦接機構，其位在該篩選機構的水平軸心與該連續震動機構之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，其中該篩選機構之形狀係圓柱形或多邊形的。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，其中該抗衝擊板件係由不銹鋼所製成，且係裝配有一使用天然橡膠及聚矽氧膠化體所製成之墊子。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，其中該彈性耦接機構係以彈性體為基礎的。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置，其中該裝置具有一機械安裝式或偏置式控制機構，該控制機構較佳地是一電腦或一可程式化之控制器。
  6. 一種使用如申請專利範圍第1至5項中任一項的用於 粉末之粒度測量的特徵之裝置的方法，其用於粉末之粒度測量的決定，其中該使用方法能夠藉著不同之連續位置決定粉末之粒度測量，該等位置係藉由該篩選機構環繞著其水平軸心所取得，該篩選機構之最初位置係在該抗衝擊板件定位在該最低點之處。
  7. 如申請專利範圍第6項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末之粒度測量的決定線上地發生、亦即在該等粉末之製造過程的進展中發生。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係乾燥粉末，其水含量係少於5質量百分比、較佳地是少於2質量百分比、極佳地是少於1質量百分比，如藉著該粉末的乾燥之前及之後的差別稱重操作所決定者。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末具有一粒度測量範圍，使得該等粉末之平均直徑係於0.05及10毫米之間、較佳地是於0.1及5毫米之間、且極佳地是於0.2及2毫米之間。
  10. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係用於該食物生產領域之粉末，且較佳地是以糖結晶為基礎之粉末、鹽粉、麵粉、奶粉、或由脫水食品材料所構成之粉末。
  11. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係洗衣粉。
  12. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係陶瓷粉末。
  13. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係塑膠粉末。
  14. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係金屬粉末。
  15. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係油漆粉末。
  16. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係藥物粉末。
  17. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係用於印刷之碳粉。
  18. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係肥料。
  19. 如申請專利範圍第6或7項之用於粉末之粒度測量的特徵之裝置的使用方法，其中該等粉末係由礦物物質所組成之粉末、與甚至更特別地是具有天然及/或沉澱之碳酸鈣及/或白雲石及/或滑石的基質之礦物物質粉末、且甚至更特別地是具有天然碳酸鈣的基質之礦物物質粉末，該礦物物質係大理石、白堊、石灰岩、或其混合物。
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