DE2741321A1

DE2741321A1 - Verfahren zur analytischen bestimmung der granulometrie disperser feststoffe bzw. der groessen von fallenden fluessigkeitstropfen

Info

Publication number: DE2741321A1
Application number: DE19772741321
Authority: DE
Inventors: Heinz Gehrmann; Georg Merz
Original assignee: WIBAU; Wibau GmbH
Current assignee: MERZ, GEORG, 6045 GEDERN, DE
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1979-03-22
Also published as: FR2403553B1; DE2741321B2; FI782810A; US4205384A; DE2741321C3; JPS5498698A; IT7827523A0; IT1099033B; FR2403553A1; GB2005010B; DK404178A; NL7808982A; GB2005010A

Description

PATENTANWALT PAUL M UN D E R I C K

G RO N DAU-

ROTHENBERGEN

FRANKFURTER STRASSE β« TELEFON Οβ0 61'37Ο3

KREI£»SPARKA8»C GELNHAUSEN KTO. 2C6B

POtTSCHICK-KTO FFM. 33β72β-6Ο9

12.9.77 Mu/I
1/221/77

Patentanmeldung

WIBAU (Westdeutsche Industrie- und Straßenbau-Maschinen-Gesellschaft m.b.H.) Wibaustr.1
64 66 Gründau-Rothenbergen

"Verfahren zur analytischen Bestimmung der Granulometrie disperser Feststoffe bzw. der Größen von fallenden Flüssigkeitstropfen"

909812/0392

1/221/77 -JiT-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur analytischen Bestimmung der Granulometrie eines fließenden oder fallenden dispersen Gutstromes aus vorzugsweise trockenen Feststoffen bzw. zur Bestimmung der Größen von fallenden Flüssigkeitstropfen zwischen einer Abgabe- und Aufnahmestelle und zur gegebenenfalls weiteren Auswertung der ermittelten Ergebnisse.

Durch die DT-PS 1 140 355 wird eine Überwachungseinrichtung zur gewichtsmäßigen Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Mischungsverhältnisses der Trockenkomponente einer Mischung beschrieben, bei der aus einem fließenden Gutstrom absatzweise eine vorbestimmte Teilmenge entnommen und klassiert wird, wobei das Ergebnis dieser Klassierung regelnd die Steuerung der Abgabe aus den einzelnen Vorratsbehältern beeinflußt.

Hierbei war der Klassiervorrichtung für jede Komponente eine Auffangtasche nachgeordnet, deren Ausläufe in eine gemeinsame Wiegevorrichtung führten. Der Inhalt der Taschen wurde hintereinander verwogen und das Wiegeergebnis jeweils als Regelgröße für die Steuerung des Auslaufes aus den Worratsbehältern verwendet.

Diese Konzeption hat eine Reihe von gravierenden Nachteilen. So ist die Zeit für das Klassieren, Verwiegen und Auswerten durch die Aufgabekorrektur relativ lang, so daß die Abgabe aus den Vorratsbehältern aufgrund des Klassierergebnisses erst nach mehreren Minuten stattfinden kann, wobei meist ein Gutstrom geregelt wird, der bereits erheblich von dem Klassierergebnis aus der Probenahme abweicht.

909812/0392

1/221/77 - 3" -

Besonders kritisch wird der Einsatz dieser Vorrichtung bei deren Zuordnung zu einer Aufbereitungsanlage zur Herstellung eines bituminösen Mischgutes. Da lediglich getrocknete Mineralstoffe für die Erstellung einer einigermaßen exakten Siebanalyse herangezogen werden können, d.h. erst nach dem Durchgang der Mineralstoffe durch den Trommeltrockner die Probe gezogen werden kann, ergibt sich oft eine Nachkorrekturzeit von etwa 10 Minuten, mit anderen Worten: es wird ein Zustand geändert und beeinflußt, der sich bereits 10 Minuten früher eingestellt hat und im allgemeinen nicht mehr gegeben ist. Die Vorrichtung ist für diesen Zweck nicht brauchbar.

Des weiteren ist eine echte Kontrolle der Komponente 0 bis 2 mm nicht möglich. Nimmt man beispielsweise die Mittelwerte der Komponente 0/2 für den splittreichen Asphaltfeinbeton nach TVbit 3/72, so setzt sich nach Abzug des Füllers eine mittlere Sieblinie für die Sandkomponente wie folgt zusammen:

größer als 0,09 bis O,25 mm = 12 %

" O,25 " O,71 mm = 13,5 % 0,71 " 2 mm = 13,5 %

Gesamtsandanteil an der Mischung = 39 %

Beim splittarmen Asphaltfeinbeton 0/8 mm ergibt sich folgendes Bild für die Sandkomponente - ebenfalls nach Abzug der Füllerkomponente -■ :

größer als 0,09 bis 0,25 mm = 25,5 % ' 0,25 " 0,71 mm = 18,5 % 0,71 " 2 mm 17 %

Gesamtsandanteil an der Mischung = 61 %

909812/0392

1/221/77 - { -

Dies bedeutet, daß die Zusammensetzung von 40 bis 60 % des Mischgutanteiles auf dem Weg der Schnellsiebanalyse praktisch nicht kontrollierbar ist, wobei bei Aufbereitung splittreicher Mischungen das Problem noch etwas einfacher ist, da sich dieser Sand aus drei etwa gleichen Anteilen aufbaut.

Bei splittarmen Asphaltmischungen wird das Problem noch kritischer, da die Feinsande von O,09 bis 0,25 mm gegenüber den beiden anderen Anteilen in der Gesamtsandkomponente wesentlich stärker vertreten sind.

Berücksichtigt man alle den Siebgütegrad beeinflussenden Faktoren, d.h. Arbeitsweise der Siebmaschine, Art der Körnung, die Maschenweite, die Siebdauer und insbesondere die Menge des Siebgutes bzw. die Siebdurchgangsleistung, so wird die überwachung eines zu klassierenden Gutstromes aus körnigen Feststoffen hinsichtlich seiner Sollgranulometrie,und insbesondere bei schwankenden Durchgangsleistungen, noch problematischer.

Die beispielsweise Heranziehung der Zusammensetzung bituminöser Mischgüter für diese Betrachtung ist in ihrer Aussage für die Aufbereitung bzw. die Zusammenführung aller Baustoffmischungen und darüber hinausgehend grundsätzlich für die Zusammenführung von Feststoffen in verschiedenen bestimmten Kornklassen charakteristisch.

Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zur analytischen Bestimmung der Granulometrie eines fließenden oder fallenden dispersen Gutstromes zu nennen, das die Verzögerung durch die absatzweise Entnahme einer Probe und deren Siebklassierung sowie die unbefriedigende

und der weiter gegebenen Klassifizierung

909812/0392

1/221/77 - β -

Auswertung des Siebergebnisses durch die zu spät erfolgende aufgabenseitige Beeinflussung des Gutstromes, die keinen echten Soll-Ist-Wert-Vergleich gestattet, vermeidet und eine praktisch momentane Ergebnisfeststellung zuläßt.

Des weiteren sollen material-, konstruktions- und leistungsbedingte Einflüsse, die insbesondere hinsichtlich der Trennschärfe wirksam sein können, das Ergebnis der Analyse nicht beeinflussen.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach der eingangs genannten Klassifizierung zur Lösung dieser Aufgabe sieht vor, daß die fallenden bzw. fließenden bzw. stationär verteilten Teilchen während ihres Aufenthaltes in einem Meßfeld bzw. einem Meßraum hinsichtlich ihrer Größe und/oder Masse, und/oder ihres Wärmeinhaltes, und/oder eventueller weiterer Charakteristiken momentan durch ein oder mehrere, gegebenenfalls aus· verschiedenen Richtungen ansetzendes bzw. ansetzende Aufnahmegerät(e) erfaßt, die Meßwerte in einzelne, vorbestimmte Bereiche klassiert, innerhalb der Bereiche summiert, die summierten Werte gespeichert und einzeln - oder in Addition mit weiteren Meßwerten des jeweiligen Bereiches zur Darstellung und/oder Auswertung abrufbar gespeichert werden.

Eine zweckmäßige Ausübungsform ist dann gegeben, wenn durch eine Wärmebildkamera als Aufnahmegerät der Durchtritt der Teilchen durch das Meßfeld bzw. den Meßraum während der Zeitdauer der Analyse in fortwährender Wiederholung aufgenommen, auf einen Bildschirmspeicher übertragen, durch Auszählen der jeweils zusammenhängenden Bildzeilen ausgewertet und das Ergebnis klassiert und abrufbar gespeichert wird.

909812/0392

1/221/77 - i -

Mit Hilfe dieses Verfahrens läßt sich die Granulometrie von in der Ebene oder im Raum dispergierten Feststoffkörper, d.h. Teilchen, innerhalb eines Meßfeldes oder -raumes im Sinne der Aufgabenstellung momentan und während einer kurzen Zeitspanne vielfach wiederholbar bestimmen, darstellen und auswerten. Hierbei muß das Gut nicht unbedingt fließen oder fallen; eine stationäre Verteilung ist ebenso auswertbar, lediglich ihre Wiederholung bringt keine ergänzenden Aussagen.

Die Klassierung erfolgt dabei üblicherweise nach den ermittelten Abmessungen. Selbstverständlich können auch weitere Kriterien für die Klassierung herangezogen werden. So ist z.B. die spezifische Wärme und die Temperatur der Teilchen während einer Aufnahme und bei vorliegendem einheitlichen Stoff als konstante Größe anzusetzen, so daß die aus dem Wärmeinhalt der Teilchen resultierenden Strahlungsintensität ebenfalls ein Hilfsmittel für die Klassierung sein kann. Doch dies nur als Beispiel zur Erläuterung der Möglichkeiten.

Die mögliche Aufnahme- und Auswertungsfolge von etwa zehn Wärmebildern pro Sekunde ist so kurz, daß es in manchen Fällen nicht notwendig ist, die volle Leistung dieses Verfahrens zu erschöpfen. Mechanische oder leistungsabhängige Einschränkungen hinsichtlich der Qualität der analytischen Bestimmung bei Ausübung dieses Verfahrens sind nicht gegeben. Das Verfahren ist selbstverständlich auch in vollem Umfang für die Bestimmung der Größe von fallenden Flüssigkeitströpfchen geeignet.

909812/0392

1/221/77 - f-

Da die Aufnahmen jeweils flächig sind und die räumliche Komponente als Erfahrungsfaktor einzustufen ist, kann es zweckmäßig sein, wenn die die Flächengrößen der Teilchen in einer Ebene des Meßfeldes bzw. des Meßraumes ermittelten charakterisierenden Meßwerte mit vorgegebenen, den festgestellten Häufigkeitsverlauf berücksichtigenden, die Tiefenmaße charakterisierenden Größen zu einem räumlichen Meßwort kompensiert und nach diesem Wert klassiert werden.

Der Umfang der möglichen Imponderabilien ist dabei als äußerst gering anzusetzen und läßt sich dadurch noch wesentlich einschränken, wenn durch mehrere in verschiedenen Ebenen angeordnete, synchronauslösende Wärmebildkameras der Durchtritt der Teilchen durch einen Meßraum während der Durchführung der Analyse in fortwährender Wiederholung aufgenommen, auf den jeder Kamera zugeordneten Bildschirmspeicher übertragen und die Ergebnisse der Auszählung der Bildzeilen mit denen aus den korrespondierenden Aufnahmen der gleichen Teilchen aus den anderen Ebenen rechnerisch kompensiert und das Ergebnis klassiert abrufbar gespeichert wird.

Diese vorgeschlagene Weiterbildung erlaubt eine nahezu eindeutige Klassierung nach dem Volumen. In der überwiegenden Anzahl der Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens wird jedoch eine Weiterbildung dieser Art nicht erforderlich sein.

Wird das Verfahren im Rahmen der Steuerung von Aufbereitungsprozessen verwendet, ist es zweckmäßig, das dem oder den Bildschirmspeicher(n) parallel über ein Interface ein Prozeßrechner zuordnungsbar ist, durch den das ermittelte Ergebnis mit einer vorgegebenen Solleinstellung

909812/0392 - 8 -

274132

1/221/77 - V-

/74

verglichen und die Größe der Abweichung als Führungsgröße für die Steuerung einer momentanen Veränderung der Zuführungsleistung zum Meßfeld bzw. zum Meßraum zur Anpassung des Istwertes an den Sollwert verwendet wird.

Unabhängig davon kann der Speicherinhalt zyklisch über jeweils einen Monitor ausggeben werden.

Das Verfahren erfüllt die Forderungen der Aufgabenstellung in vollem Umfang.

909812/0392

1/221/77 - Jf-

Die Erfindung wird durch eine schematische Darstellung mehrerer Abgabesilos, die über einen ihnen zugeordneten Trichter in einen Wiegebehälter abwerfen und des unter dem Trichterauslauf zwischen diesem und dem Wiegebehälter sich bildenden, durch eine Wärmebildkamera kontrollierten Meßraum und dem nachfolgenden Blockschema über die weiteren Verfahrensschritte in einer beispielsweisen Ausführung erläutert.

Die Abgabesilos 1 bis 3 sind zu einer Silogruppe 4 zusammengefaßt. Die Silogruppe 4 ist in einem nicht gezeichneten Gerüst fest gelagert. Dasselbe gilt für den Sammeltrichter 5 und die Drehpunkte 6 der mit dem Behälter 7 verbundenen Waage 8. Die Teile 4-6 stehen somit alle in fester Anordnung zueinander.

Das Meßfeld bzw. der Meßraum 9 entsteht zwischen dem Auslauf des Trichters 5 und dem Eintritt in den Wiegebehälter 7. Die Wärmebildkamera 10 ist in fester einstellbarer Verbindung mit der Silogruppe 4.

Die Wärmebildkamera 10 tastet das Meßfeld bzw. den Meßraum 9 ab und wandelt die Wärmesignale in elektrische Signale, die sich im Monitor als Kombination von Lichtsignalen bildlich darstellen. Gleichzeitig können die im Bildschirmspeicher 11 abgelegten elektrischen Signale von einem nachgeschalteten Prozeßrechner 13 übernommen werden. Der Prozeßrechner 13 hat beispielsweise die Funktion, das vermittelte Ergebnis mit einer Solleinstellung zu vergleichen, wobei - wie erwähnt - die Größe der Abweichung Führungsgröße für die Betätigung der Steuerung 14 ist.

- 10 -

909812/0392

1/221/77 - IBT-

Diese führt zu einer praktisch momentanen Veränderung der Zuführungsleistung im Meßfeld bzw. Meßraum 9.

Im Falle des Beispiels ist die Steuerung der Verschlußklappe 15 durch einen Antriebszylinder vorgesehen.

009812/03^2

- li -

Leerseite

Claims

2· 7 « Ί ü 2 1 1/221/77 Γ Patentansprüche

1. Verfahren zur analytischen Bestimmung der Granulometrie eines fließenden oder fallenden dispersen Gutstromes aus vorzugsweise trockenen Feststoffen bzw. zur Bestimmung der Größen von fallenden Flüssigkeitstropfen zwischen einer Abgabe- und Aufnuhmestelle und gegebenenfalls weiteren Auswertung der ermittelten Ergebnisse, dadurch gekennzeichnet,

daß die fallenden oder fließenden bzw. stationär verteilten Teilchen während ihres Aufenthaltes in einem Meßfeld bzw. einen Meßraum (9) hinsichtlich ihrer Größe und/oder Masse, und/oder ihres Wärmeinhaltes, und/oder eventueller weiterer Charakteristiken momentan durch ein oder mehrere, gegebenenfalls aus verschiedenen Richtungen ansetzendes bzw. ansetzende Aufnahmegerät (e) erfaßt, die Meßwerte in einzelne, vorbestimmte Bereiche klassiert, innerhalb der Bereiche summiert, die summierten Werte gespeichert und einzeln - oder in Addition mit weiteren Meßwerten des jeweiligen Bereiches - zur Darstellung und/oder Auswertung abrufbar gespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß durch eine Wärmebildkamera (10) als Aufnahmegerät der Durchtritt der Teilchen durch das Meßfeld bzw. den Meßraum (9) während der Zeitdauer der Analyse in fortwährender Wiederholung aufgenommen, auf einen Bildschirmspeicher (11) übertragen, durch Auszählen der jeweils zusammenhängenden liildzeilcn ausgewertet und das Ergebnis klassiert abrufbar gespeichert wird.

90981 2/0392

- 12 -ORIGINAL INSPECTED

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die die Flächengrößen der Teilchen in einer Ebene des Meßfeldes bzw. Meßraumes (9) ermittelten charakterisierenden Meßwerte mit vorgegebenen, den festgestellten Häufigkeitsverlauf berücksichtigenden, die Tiefenmaße charakterisierenden Größen zu einem räumlichen Meßwert kompensiert und nach diesem Wert klassiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß durch mehrere in verschiedenen Ebenen angeordnete, synchronauslösende Wärmebildkameras (10) der Durchtritt der Teilchen durch einen Meßraum (9) während der Durchführung der Analyse in fortwährender Wiederholung aufgenommen, auf den jeder Kamera zugeordneten Bildschirmspeicher (11) übertragen und die Ergebnisse der Auszählung der Bildzeilen mit denen aus den korrespondierenden Aufnahmen der gleichen Teilchen aus den anderen Ebenen rechnerisch kompensiert und das Ergebnis klassiert abrufbar gespeichert wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn-2Etchent,

daß dem oder den Bildschirmspeicher(n) (li) parallel über ein Interface ein Prozeßrechner (13) zuordnungsbar ist, durch den das ermittelte Ergebnis mit einer

- 13 -

909812/0392

1/221/77

vorgegebenen Solleinstellung verglichen und die Größe der Abweichung als Führungsgröße für die Steuerung einer momentanen Veränderung der Zuführungsleistung zum Meßfeld bzw. zum Meßraum (9] zur Anpassung des Istwertes an den Sollwert verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß der Speicherinhalt zyklisch über jeweils einen Monitor (12) ausgebbar ist.

909812/0 3 92