DE19504019C2 - Vorrichtung zum Bilden einer Pulverprobe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits bei Spektroskopen, Farbtonmeßgeräten und dergleichen bekannt, Licht auf die Oberfläche eines pulverförmigen Stoffes, z. B. Mehl, zu strahlen und dann das von diesem Stoff reflektierte oder durchgelassene Licht zu empfangen und zu messen, so daß die Eigenschaften des Stoffs, z. B. sein Wassergehalt, analysiert wer­ den können. Für eine derartige Messung ist es wichtig, daß die Pulverprobe den Ge­ räten stets mit der gleichen Dichte und mit der gleichen Oberflächenbeschaffenheit präsentiert wird.

Bei der herkömmlichen Formung der pulverförmigen Probe, die für die Spektral­ messung verwendet wird, wird zur Erzielung einer gleichmäßigen Oberfläche der Probe diese Probe in einen flachen, pfannenartigen Behälter gegeben, der auch Zelle genannt wird und ein Glasfenster auf seinem Boden aufweist. Die obere Oberfläche der Probe wird hierbei durch Einebnung vergleichmäßigt, wobei die Probe gegen den Boden der Zelle gepreßt wird, so daß der Oberflächenzustand desjenigen Bereichs der Probe, der dem Glasfenster gegenüberliegt, vergleichmäßigt wird.

Im allgemeinen werden die Vergleichmäßigungsvorgänge mit der Hand ausgeführt. Auf diese Weise ergeben sich individuelle Unterschiede bei diesen Vorgängen, die einen Unterschied von einer Probe zur anderen hinsichtlich der Oberflächenbe­ schaffenheit bewirken, was wiederum in Meßfehlern resultiert. Selbst wenn der Vor­ gang der spektroskopischen Messung automatisiert werden kann, ist es schwierig, den gesamten Vorgang der Vergleichmäßigung zu automatisieren.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Testen der Eigenschaften von Schüttgut bekannt, bei der eine Probe des Schüttguts bei geregeltem Druck in eine Testzelle eingeschlos­ sen ist (US 4 715 212). Die Testzelle hat hierbei eine ringförmige Wand, deren Durchmesser von oben nach unten kleiner wird. Der Druck an einem Ende wird ver­ ändert, bis das Verhältnis zweier Drücke konstant ist. Die bekannte Vorrichtung ist indessen für die Messung optischer Eigenschaften des Schüttguts nicht geeignet. Vielmehr sollen mit ihr die Fließeigenschaften von Pulvern und Granulaten ermittelt werden.

Aus der US 3 869 213 ist eine Vorrichtung für die Darbietung von faserförmigem Material für eine spektrofotometrische Analyse bekannt. Hierbei ist eine zylindrische Kammer vorgesehen, die an einem Ende geöffnet ist und die eine konvexe, transpa­ rente Wand hat, die das andere Ende bildet. Diese Wand wird in die Eingangsöffnung eines Spektrometers gegeben. Für Pulverproben ist die Vorrichtung jedoch nicht ge­ eignet, weil sich Pulver - anders als locker aufgewickelte Fasern - nicht stark zusam­ menpressen lässt.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zum Testen einer aus Partikeln bestehenden Probe, beispielsweise Mehl, mittels eines Spektrometers bekannt (US 4 640 614). Hierbei wirkt jedoch kein Druck auf die Probe ein.

Ferner ist ein Infrarot-Analysator, der insbesondere für Nahrungsmittel wie Mehl ein­ gesetzt wird, bekannt (US 4 479 055). Dieser Analysator weist einen Behälter für eine Probe auf sowie ein lichtdurchlässiges Fenster mit einem ersten Wandbereich um das Fenster herum sowie einen zweiten Wandbereich, der einen veränderbaren Abstand von dem ersten Wandbereich besitzt. Auch bei dieser Vorrichtung wird kein Druck auf die Probe ausgeübt.

Schließlich ist auch noch eine Vorrichtung zum Bilden von Pulverproben bekannt, bei welcher während des Messens eine Pulverprobe gegen eine Glasplatte gedrückt wird (DE 44 43 268 A1). Diese bekannte Vorrichtung ist indessen sehr aufwändig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bilden von auf ihre Eigenschaften zu prüfenden pulverförmigen Proben zu schaffen, die kosten­ günstig herstellbar ist und mit der alle Vorgänge, von der Zuführung bis zur Abfüh­ rung der Probe, automatisiert sind.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann direkt mit einer Ausweichleitung verbunden werden, wenn eine Pulverprobe aus einem Bereich einer Pulverbeförderungsleitung entnommen werden soll; und sie kann die entnommene Probe aufnehmen und bear­ beiten.

Die oberen und unteren Bereiche des Raums mit der Klappe können identische Quer­ schnitte aufweisen. Es ist jedoch vorzuziehen, daß der Querschnitt des unteren Teils des Raums geringfügig größer als der des oberen Teils ist, weil dann das Pulver leichter entnommen werden kann.

Der Durchmesser der Poren einer porösen Platte oder der Löcher eines Siebblechs, die vorgesehenen Abstände dieser Poren oder Löcher sowie das Material und die Form der porösen Platte oder des Siebblechs werden entsprechend dem Pulver be­ stimmt, das eingegeben wird, wobei es keine besonderen Einschränkungen gibt.

Der Mechanismus bzw. das Verfahren zum Öffnen und Schließen der Klappe sind ebenfalls nicht eingeschränkt. Vorzugsweise kann der ganze Raum offen sein, wenn die Klappe geöffnet ist. Als Vorrichtung zum Öffnen und Schließen der Klappe kann ein Drehelement außerhalb des Raums vorgesehen sein oder die Kombination aus ei­ ner Zylinderverbindung und einem Hebel. Als Alternative kann auch ein anderes Verfahren zur Anwendung kommen, bei dem ein Verriegelungsmechanismus geöff­ net wird, wenn die Klappe geöffnet werden soll, und bei dem die Klappe durch ihr ei­ genes Gewicht oder eine Kraft, z. B. eine Feder, geöffnet und in die entgegengesetzte Richtung durch ihr Eigengewicht gedreht wird, wodurch die Klappe geschlossen wird.

Ein Druckelement kann jede beliebige Form haben, wenn es nur das Pulver gleich­ mäßig zusammenpressen kann. Das Druckelement weist eine Luftanblasdüse für die Reinigung des Fensters auf. Das Fenster kann indessen auch durch Absaugen statt durch Anblasen gereinigt werden. In diesem Fall können auch ein Reiniger und eine Bürste vorgesehen sein.

Vorzugsweise hat die Klappe eine solche Struktur, daß sie unverriegelt ist, damit sie automatisch geöffnet wird, wenn sich die pulverförmige Probe, die sich in dem Raum mit der Klappe befindet, sehr stark zusammengepreßt wird, um einen anderen Meß­ wert anzuzeigen, oder wenn die Kraft, die auf die Klappenoberfläche einwirkt, einen bestimmten Wert übersteigt, so daß verhindert wird, daß das Pulver nach der Mes­ sung nicht mehr ausgegeben werden kann.

Die Pulverprobe, die in den unterteilten Raum gegeben wird, füllt der Raum, dessen Klappe geschlossen ist, und ein zusätzliches Pulver fließt aus der oberen Öffnung des Raums heraus und fällt nach unten. Wenn eine bestimmte Menge der Probe, die in den Arbeitsraum eingegeben wurde, mit dem Druckelement nach unten gedrückt wurde, wird die Probe gepreßt, um eine einheitliche Schicht zu bilden, während ein Teil der Luft, die sich in der Probe befindet, sowie ein Teil der Probe durch die Poren der porösen Platte bzw. des Lochblechs abgegeben werden, so daß eine gleichmäßige Probenoberfläche auf der Innenseite eines durchsichtigen Fensters, z. B. eines Glas­ fensters, gebildet wird. Wenn eine vorgegebene Menge der Probe auf diese Weise mittels eines bestimmten Drucks zusammengepreßt wird, kann stets eine stabile Messung durchgeführt werden. Somit ist es möglich, eine genaue spektroskopische Analyse der Probe, z. B. das Feststellen des Wassergehalts, durchzuführen, indem Licht von dem Spektroskop auf die Probenoberfläche gestrahlt wird und indem das von der Probenoberfläche reflektierte Licht empfangen wird. Das durchsichtige Fenster, z. B. ein Glasfenster, kann mittels angeblasener komprimierter Luft aus der Druckkammer oder durch Luftabsaugen gereinigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, welche die innere Struktur einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung von Pulver­ proben zeigt;

Fig. 2A bis 2F Darstellungen, welche die Konditionierungsvorgänge der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung von Pulverproben als Schritte zeigt.

Im folgenden wird eine erfindungsgemäße Behandlungsvorrichtung für Pulverproben unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der inneren Struktur einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum Formen von Pulverproben.

Das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen oder Konditionieren von Pulverproben weist ein sich vertikal erstreckendes Gehäuse 1 auf, das an seinem oberen Ende einen Einlaß 2 für Proben sowie an seinem unteren Ende einen Auslaß 3 für diese Proben aufweist. Das Innere des Gehäuses 1 ist mittels einer porösen Platte bzw. einer Lochplatte 4 in langgestreckte Abteilungen oder Räume unterteilt. Bei der in der Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist das Innere des Gehäuses 1 in zwei Räume unterteilt, d. h. in einen Arbeitsraum 5a und in einen Überlaufraum 5b. Die poröse Platte oder Lochplatte 4 erstreckt sich nicht über die ganze Höhe des Inneren des Ge­ häuses 1, vielmehr sind oberhalb und unterhalb der porösen Platte 4 Abstände gehal­ ten, um Bewegungen einer Klappe 6 und eines Druckelements 7 zu ermöglichen, die weiter unten noch beschrieben werden.

Die Klappe 6 ist so angeordnet, daß sie die untere Öffnung des langgestreckten Arbeitsraums 5a öffnet oder schließt, der von der porösen Platte oder Lochplatte 4 und der äußeren Wand des Gehäuses 1 umgeben ist. Der obere Bereich des Arbeits­ raums 5a ist offen. Sowohl der obere als auch der untere Teil des Überlaufraums 5b sind offen. Das Druckelement 7, das mittels eines Stabs 10 mit einer nicht dargestell­ ten Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt ist, die sich an der oberen Außenseite des Ge­ häuses 1 befindet, ist so angeordnet, daß es im Arbeitsraum 5a vertikal beweglich ist. Ein Fenster 8, das mit synthetischem Quarzglas ausgerüstet ist, ist in die äußere Wand der Betriebskammer 5a eingelassen. Von außen fließt Druckluft durch das Innere des hohlen Stabs 10 und wird von der Ausblasöffnung 7a, die sich in der Sei­ tenwand des Druckelements 7 befindet, gegen die innere Oberfläche des Fensters ge­ blasen. Ein Spektroskop 9 ist außerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen und liegt dem Fenster 8 gegenüber, wie es die Fig. 2A bis 2F zeigen.

Die Klappe 6 ist im unteren Bereich des Arbeitsraums 5a angeordnet. Sie ist offen, wenn eine Probenmessung durchgeführt worden ist. Die Klappe 6 wird durch ein nicht dargestelltes externes Drehelement bewegt.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von Pulverproben, wie sie oben beschrieben wurde, wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F zeigen den schrittweisen Ablauf des Verfah­ rens, das mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen von Pulverproben re­ alisiert wird.

Die Fig. 2A zeigt den Schritt des Auffüllens mit einer Pulverprobe. Hierbei ist die Klappe 6 geschlossen, während das Druckelement 7 über die obere Öffnung des Be­ triebsraums 5a bewegt wurde. Die Pulverprobe, die über eine Zweigleitung von einer beliebigen Herstellungslinie kommen kann, wird von der Probeneinlaßöffnung 2 des Gehäuses 1 auf die obere Öffnung des Arbeitsraums 5a gegeben. Die Probe schlägt sich auf der Klappe 6 nieder.

Die Fig. 2B zeigt den Schritt der Vervollständigung des Beladungsvorgangs, bei dem die Probe den Arbeitsraums 5a auffüllt und den Beschickungsvorgang beendet. Eine besondere Probe läuft von der oberen Öffnung des Arbeitsraums 5a über und fällt in die Überlaufkammer Sb. Sie wird über die Probenausgabeöffnung 3 des Gehäuses 1 auf die Herstellungslinie gegeben.

Die Fig. 2C zeigt den Schritt des Zusammenpressens. Die Kolben-Zylinder-Einheit wird so betätigt, daß sie das Druckelement 7 nach unten bewegt. Das Druckelement 7 bewegt sich stetig nach unten, wobei es die Probe in der Arbeitskammer 5a zusam­ mendrückt. Ein Teil der zusammengedrückten Probe gelangt durch die Poren oder Löcher der Platte 4 und fällt in die Überlaufkammer 5b. Das Druckelement 7 wird angehalten, wenn es die Probe bis auf eine bestimmte Höhe zusammengedrückt hat.

Die Fig. 2D zeigt einen Meßvorgang. Das Druckelement 7 wird bei einer bestimmten Position gestoppt, die höher als das Fenster 8 liegt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Spektroskop 9 in Betrieb genommen, um die Oberfläche der Probe zu messen, die an der inneren Oberfläche des Fensters 8 anliegt. Das Spektroskop 9 berechnet den Wassergehalt der Probe und zeigt ihn an.

Die Fig. 2E zeigt den Ausgabeschritt. Wenn die Klappe 6 geöffnet wird, wird die Probe in die Arbeitskammer 5a ausgegeben. Wird das Druckelement 7 weiter nach unten bewegt, wird die verbleibende Pulverprobe in der Arbeitskammer 5 vollständig ausgestoßen.

Die Fig. 2F zeigt den Reinigungsschritt. Wenn sich das Druckelement 7 nach unten bewegt, bläst es Druckluft gegen die innere Oberfläche des Fensters 8, wodurch das Fenster 8 gereinigt wird. Wenn die Reinigung des Fensters 8 beendet ist, wird das Druckelement 7 nach oben bis in die höchste Position gebracht und die Mappe 6 ge­ schlossen, wodurch der nächste Arbeitszyklus vorbereitet ist.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Pul­ verprobe einer beliebigen Herstellungslinie entnommen und durch die obere Öffnung der Arbeitskammer gegeben, um diese zu füllen. Eine Extraprobe wird gezwungen, in eine Überlaufabteilung zu fließen. Während die Probe mittels des Druckelements zu­ sammengepreßt wird, wird die Extraprobe durch die Löcher der Lochplatte gegeben. Hierdurch ergibt sich eine einheitliche Probenschicht, die bei einem vorgegebenen Druck in natürlichem Zustand gefestigt ist. Es wird also stets eine gleichmäßige und eingeebnete Oberfläche auf der Innenseite des Fensters gebildet und durch ein Spek­ troskop gemessen. Nach der Messung wird das Fenster stets gereinigt, um die Rein­ heit der Probe zu erhalten. Nach der Messung wird die Probe vollständig entnommen. Somit können folgende Vorteile erzielt werden:

• 1. Da die Dichte und Oberflächenbeschaffenheit der Probe immer konstant sind, kann die Probe durch ein Spektroskop genau gemessen werden.
• 2. Alle Arbeitsvorgänge von der Probenbeladung über die Messung bis zur Ausgabe der Probe können automatisch ausgeführt werden, ohne daß es einer Handbetätigung bedarf.
• 3. Proben können beliebig einer großen Zahl von Pulver herstellenden Werken oder Produktionslinien entnommen und an einem Platz verschiedenen Schritten wie Ein­ stellung, Prüfung etc. unterworfen werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Bilden einer Pulverprobe, mit einem Gehäuse, das einen Einlass und einen Auslass für die Pulverprobe sowie ein Druckelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

• a) eine Lochplatte (4) vertikal in dem Gehäuse angeordnet ist,
• b) eine Klappe (6) zwischen einer Wand des Gehäuses (1) und der Lochplatte (4) angeordnet ist,
• c) das Druckelement (7) oberhalb der Klappe (6) angeordnet ist und
• d) ein Fenster (8) in einer Wand des Gehäuses (1) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) quaderförmig ausgebildet ist und eine Höhe aufweist, die größer als seine Breite oder seine Tiefe ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) an seinem unteren Ende einen trichterförmigen Auslaß (3) hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (4) den mittleren Bereich des Gehäuses (1) in etwa zwei gleich große Hälften unterteilt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (6) im unteren Bereich der Lochplatte (4) schwenkbar an dieser Lochplatte (4) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lochplatte (4) nicht über die ganze Höhe des Gehäuses (1) erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (7) über einer Stange (10) mit einem Druckzylinder verbunden und vertikal beweg­ lich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (8) aus synthetischem Quarzglas besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (10) hohl ist und mit dem Druckelement (7) in Verbindung steht, das ebenfalls hohl ist und einen Luftauslaß (7a) aufweist, der gegen die Wand des Gehäuses (1) gerichtet ist, in dem sich das Fenster (8) befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die Druckluft durch die hohle Stange (10) und durch den Luftauslaß (7a) auf das Fenster (8) preßt oder von diesem absaugt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spektroskop (9) vorgesehen ist, dessen Sensorteil auf das Fenster (8) gerichtet ist.