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Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung der Röntgenanalyse = =1
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zur Vorbereitung
von Probematerialien zur Einführung in röntgenanalytische Instrumente.
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Bis jetzt war die Vorbereitung von Proben besonders von Festmaterialien
für Röntgenanalyse ein zeitraubender und beträchtliche Sorgfalt beanspruchender
Prezeß. Das Material wurde für gewöhnlich in Pulver Abgerieben und anschließend
durch Einpressen in eine handgefilllte Gußform in ein Brikett geformt oder sorgfältig
mit einem Bindematerial
vermischt und über die Oberflächeyiner
Unterlage ausgebreitet.
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Sowohl das Brikett oder die Pulverschicht auf der Unterlage konnten
dann im Röntgeninstrument zur Analyse bestrahlt werden.
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Demgemäß besteht ein wichtiger Zweck der Erfindung darin, die Vorbereitung
von Proben besonders von gepulverten Feststoffen, Fliissigkeiten, Pasten und anderen
fließbaren Materialien für die Röntgenanalyse zu erleichtern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Vorbereitung von Proben fließbarer Materialien für Röntgeninstrumente vorzusehen;
den zur Vorbereitung von Proben für die Röntgenanalyse benötigten Arbeitsaufwand
zu vereinfachen und den Zeitaufwand zu reduzieren; und eine neuartige Vorrichtung
zur Formung von Briketts aus gepulvertem Material, das sich für die Röntgenanalyse
eigent, zu schaffen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung hervor.
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Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
einer Vorrichtung gemäß einer ersten ,Ausführungsform der Erfindung;
Figur
2 ist eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen, brikett formenden Vorrichtung;
Figur 3 ist eine teilweise Seitenansicht in Richtung des Pfeiles 3 der in Figur
2 dargestellten Vorrichtung; Figuren 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind teilweise Seitenansichten
eines Abschnittes der in Figuren 2 und 3 dargestellten Vorrichtung, die den schrittweisen
Betrieb derselben illustrieren; Figur 10 ist eine Draufsicht eines Ausschnittes
der in Figuren 2 bis 9 dargestellten Vorrichtung; Figur 11 ist eine Seitenansicht
des in Figur 10 dargestellten Ausschnittes.
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Nach der Erfindung wird das zianalysierende Material zur Bestrahlung
durch ein Röntgeninstrument einfach in Beutel aus Folienmaterial eingefüllt. Das
Material der Folie wird vorzugsweise aus jenen Werkstoffen gewählt, die minimalen
Einfluß und geringste Wechselwirkung bei Röntgenstrahlen in dem Gebiet des Spektrums
besitzen, das in der analytischen Arbeit von Interesse ist. Z. B. ist Polyäthylenteraphtalatfilm,
das auch unter dem Markennamen Mylar bekannt ist, das bevorzugte Material, das gegenwärtig
bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung für die meisten analytischen Arbeiten
von Interesse ist. Die Verwendung von Materialfolie, die bezüglich Röntgenstrahlen
höchst
inertist, verringert die Notwendigkeit des Ausgleichs der
Wirkung des Folienmaterials bei den analytischen Ergebnissen durch Rechenkorrektur
oder dergleichen. Mylar wird auch aufgrund seiner großen Festigkeit bevorzugt, die
es ermöglicht, daß sogar ein dünnes Blatt verhältnismäßig hohe Drucke aushalten
und sehr viel Abnützung und Abrieb ertragen kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung bestehen aus einem Fließbandsystem
zur Anlieferung von gebeutelten Proben für das Röntgeninstrument und einer Brikettiervorrichtung
zur Formung von gepulvertem Material in Briketts ohne Zuhilfenahme von manuellen
Schritten.
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In den Zeichnungen stellt Figur 1 schematisch ein erfindungsgemäßes
Beutelfüll- und Vorschubsystem dar. In einem Trichter 12 wird eine Masse 10 fließbaren
Materials, das analysiert werden soll, eingebracht, das von dort zu einer Beutelfüll-Vorrichtung
14 beliebigen Typs gelangt. Das Material 10 kann ein Pulver, eine Paste oder eine
Flüssigkeit sein und kann mittels Schwerkraft oder mittels Strangvorrichtungen für
Pulver vom Trichter 12 ausgeführt werden. Die Beutelfüll-Vorrichtung füllt periodisch
eine vorherbestimmte Materialmenge 10 in einen Beutel 16 und liefert diesen bei
einer Verschluß- und Markiereinrichtung 18 ab, die den Beutel verschließt und darauf
eine Kennzeichnung anbringt, um die zukünftige Bezugnahme auf das spezielle Muster
im Beutel zu erleichtern. Die Verschlußeinrichtung 18 befördert
den
verschlossenen und markierten Beutel 16 auf ein Fließband 20, das in zeitlicher
Beziehung zum Betrieb der Beutelfüll-Vorrichtung 14 und die Einrichtung 18 vorrückt
und den Beutel 16 in Position unterhalb eines Röntgenanalyseinstruments 22 anliefert.
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Das dargestellte Instrument 22 eignet sich zur Messung von weichen
Röntgenstrahlen und enthält eine Vakuumkammer 24 mit einer Luftschleuse 26 an ihrem
unteren Ende. Ein Fenster 28 im Boden der Luftschleuse 26 liegt dem : Fließband
20 gegenüber. Das Instrument 22 befindet sich ausreichend genug oberhalb des Fließbandes,
so daß der freie Vorlauf des Beutels 16 unterhalb gewährleistet wird, sogar wenn
er klumpig oder fehlgeformtist. Das Fenster 28 ist vorzugsweise mit einem Geflecht
29 bedeckt, das den Beutel 16 daran verhindert, in die Vakuumkammer 24 vorzustehen
und bei der Verflachung des Beutels 16 mithilfe, wenn dieser gegen das Fenster 28
gedrückt wird. Das Geflecht 29 ist ähnlich dem Beutel 16 aus einem Material hergestellt,
das im wesentlichen von der Röntgenstrahlung nicht beeinfluß wird und ein Mindestmaß
von Röntgenstrahlempfindlichkeit in jenen Abschnitten des Röntgenstrahlenspektrums
aufweist, die in der analytischen Arbeit verwendet werden. Es kann z. B. aus Mylar,
Aluminium oder Platin gefertigt sein.
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Nachdem der Beutel 16 sich in Position unterhalb des Fensters 28 befindet,
hält das Fließband 20 an und ein von unterhalb des Fließbandes
20
wirkender Stoßheber oder anderweitiges Hebemittel 30 hebt den Beutel 16 in Druckberührung
mit dem Fenster 28 an, worauf die Luftschleuse 26 evakuiert, das Schieke ventil
32 zwischen der Luftschleuse 26 und dem Hauptabschnitt der Vakuumkammer geöffnet
und die Röntgenanalyse durchgeführt wird. Nach vollendeter Analyse wird das Schieberventil
32 geschlossen, die Luftschleuse 26 komtnt auf atmosphärischen Druck zurück, der
Stoßheber 30 wird abgesehkt und das Fließband 20 schaltet auf seinen nächsten Schritt.
Dann wird der Sack 16 vom Fließbandende in irgendeine geeignete Aufnahmevorrichtung
(nicht dargestellt) weiterbefördert. Der Vorgang kann entweder von Hand oder automatisch
von einer Endausschalteranordnung geregelt werden.
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Die Einfüllung der Proben in die Mylarbeutel 16 gewährleistet einen
sauberen Analyseraum und -ausrüstung, da sowohl der Trichter 12 und die Beutelfüll-Vorrichtung
14 als auch die Verschließ-Einrichtung 18 sich außerhalb des Analyseraums befinden
können. Überdies wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung eine verhältnis
-mäßig flache und kompakte Probe am Analysefenster 28 angeliefert, wodurch eine
verhältnismäßige Gleichförmigkeit der Rontgenstrahl -empfindlichkeit bei aufeinanderfolgenden
Proben gewährleistet ist. Wenil außerdem gegebenenfalls verschiedene Materialien
der Reihe nach analysiert werden sollen, wie z. B Materialien von verschiedenen
Punkten
in einem Herstellungsverfähren, können mehrere Beut elfüll
- Vorrichtun -gen 14 und Verschlußeinrichtungen 18 zum gleichzeitigen Betrieb längs
des Fließbardes 20 angebracht werden. Die Muster können zwecks zukiinftiger Bezugnahme
oder für Probeanalysen durch nasse chemische Mittel in ihren Beuteln ß 16 verbleiben,
oder sie können ach dem Verbraucher als Qualitätsbeweis mit dem Massenprodukt zugestellt
werden.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der hier beschriebenen Erfindung
wird das zu analysierende, feste Material gepulvert und dann -durch die in Figuren
2 bis 11 dargestellte, neuartige Vorrichtung brikettiert. Die Briketts können als
gewöhnliche feste Körper vom Röntgenstrahlemnstrument analysiert werden.
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Gemäß Figuren 2 bis 9 besteht die Brikettiervorrichtung der Erfindung
aus einer Zentrumsnabe 40, die zwecks Drehung in einer waagerechten Ebene gelagert
ist. Sechs Betriebsarme 44, 45, 46, 47, 48 bzw. 49 mit einen winkligen Abstand voneinander
sind an der Nabe 40 befestigt und verlaufen wie die Speichen eines Rades radial
von ihr nach außen. Nächst dem äußeren Ende verläuft eine senkrechte Bohrung 50
durch-jeden der Arme 44 bis 49. Jeder der Arme 44 bis 49 trägt ein Paar Kolben 52
und 54, die wahlweise in und aus der Bohrung 50 sowie in und aus der koaxialen Ausrichtung
mit der Bohrung beweglich sind.
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Die Kolben 52 und 54 werden durch eine Nocken- und Schubstangenkonstruktion
betätigt, die hier noch in Verbindung mit Figuren 10 und 11 beschrieben werden soll.
Der Betriebsablauf der Kolben 52 und 54 ist in Figuren 4 bis 9 dargestellt und wird
in Bezug auf den ersten Arm 44 beschrieben, wobei zu verstehen ist, daß die Arme
44 bis 49 von identischer Konstruktion sind und der Reihe nach den gleichen Arbeitsablauf
durchlaufen.
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Die Kolben 52 und 54 sind an oberen und unteren Hebeln 56 bzw. 58
befestigt, die längs der Oberseite bzw. Unterseite des Arms 44 verlaufen und an
diesem drehen. Die Kolben 52 und 54 drehen an den äußeren Enden der Hebel 56 und
58 und die Hebel 56 und 58 werden von getrennten Schubstangenpaaren 61 und 62 bzw.
63 und 64 gesteuert, die Teil der noch zu beschreibenden Anordnung sind. An dieser
Stelle genügt es zu verstehen, daß die Hebel 56 und 58 von ihren betreffenden Schubstangen
61 und 63 längs des Armes 44 verschoben und ihre inneren Enden von den betreffenden
Stift- im -langloch Schubstangen 62 bzw. 64 angehoben und abgesenkt werden können.
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Wenn sich der Arm 44 am ersten Punkt A befindet, befindet sich der
untere Kolben 54 in seinem Punkt der größten Voreilung innerhalb der Bohrung 50
und füllt ungefähr 3/4 der Bohrung. Der obere Kolben 52 ist von der Bohrung 50 zurückgezogen
und läßt das obere Ende derselben
offen. In dieser Stellung kann
eine Bohrung gereinigt und eine Brikettier-Unerlagplatte 66 eingesetzt werden. Während
der Bewegung des Betriebsarmes 44 von Punkt A nach Punkt B bleibt der obere Kolben
52 in seiner radial inneren, zurückgezogenen Stellung, und der nntere Kolben 54
wird etwas abgesenkt, um so den Raum ftir eine Ladung gepulverten Materials 68 im
oberen Abschnitt der Bohrung vorzusehen. Dann wird die Materialladung 68 bei Punkt
B in die Bohrung 50 eingeführt. Während des Wegs zwischen Punkt B und Punkt C wird
der untre Kolben 54 festgehalten und der obere Kolben 52 radial nach außen vorgeschoben
und mit ziemlicher Kraft, die von dem Stift-im-Langloch-Schubstangen 62 und 64 erzeugt
wird, in die Bohrung 50 abgesenkt.
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Während dieses und des darauf folgenden Schaltschritts wird die Kraft
zur Anlegung eines vorläufigen Brikettierdrucks auf das gepulverte Material 68 aufrechterhalten.
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Wenn der Arm 44 den Punkt D erreicht, kommt er zwischen die Bakken
70 und 71 einer Presse, die zur Komprimierung des gepulverten Materials 68 betätigt
wird, um so ein festes Brikett 68'zu zu formen, wobei die komprimierende Kraft,
die dur ch Betätigung der Schubstangen und Nockenkonstruktion zur Verfügung stehende
Kraft weit Liberschreitet. Die Presse wird gelöst und die Backen 70 und 71 zurückgezogen,
bevor der Arm 44 weitergeschaltet wird.
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Während der nächsten beiden Schaltschritte, d. h. zwischen Punkten
D
und E und Punkten E und F wird der untere Kolben 54 aus der B-rung 50 zurückgezogen
und einwärts bewegt, so daß er von der Bohrung absteht und der obere Kolben 52 wird
in die Bohrung abgesenkt um das Brikett 68'auszustoßen. Bei Annäherung des Armes
44 zum letzten Punkt F wird der untere Kolben 54 nach außen getrieben, um das Brikett
68'richtig vom Arm zu eisen und dieses in einen Behälter (nicht dargestellt) oder
auf ein Fließband 74 zur Anlieferung für den Analyseraum abzulegen. Sowie die Nabe
40 ihre Drehung vollendet und den Arm 44 zum ersten Punkt A zurückbringt, wird der
obere Kolben 52 aus der Bohrung 50 angehoben und nach innen zurtickgezogen, während
der untere Kolben @4 4 gleichzeitig nach oben in die Bohrung 50 angehoben wird,
um die nächste Unterlagplatte 66 aufzunehmen und diese zu lagern.
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Der beXchriebene Betriebsablauf besteht aus sechs Schritten und aus
Gründen eines maximalen Nutzeffektes in Verbindung mit Konstruktionsersparnissen
besteht eine bevorzugte Vorrichtung aus sechs Armen 44 bis 49, welches die Mindestzahl
darstellt, mittels der alle sechs Vorgänge gleichzeitig durchgeführt werden könne,
wobei jeder Vorgang eine verschiedene, reihenfolgliche Probe bearbeitet. Die Erfindung
ist jedoch nicht auf eine sechsarmige Vorrichtung beschrä nkt.
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Je nach Wunsch des Konstrukteurs kann eine beliebige Anzahl von Armen
verwendet werden.
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Gegebenenfalls kann auch eine beliebige Anzahl von Abfülltrichtern
76 am Punkt B zur aufeinanderfolgenden Ausfluchtung mit der Bohrung 50 in den Armen
angeordnet werden, wenn laufende Materialbriketts von verschiedenen Quellen wie
z B. den verschiedenartigen Flüssen einer Schmelzhütte oder Raffinerie gemacht werden
sollen. Eine derartige Anordnung wird in Figuren 2 und 3 dargestellt, bei der eine
Reihe von sechs Abfülltrichtern 76 auf einer Führungsschiene 78 fest miteinander
verbunden und synchron schaltbar mit der Schrittdrehung der -Nabe 40 ist Die Konstruktion
der Nabe 40 und der Arme 44 bis 49 gemäß dieser Ausführnngsform der-Erfindung wird
im einzelnen in Figuren und 11 dargestellt. Da die Arme 44 bis 49 alle identisch
sind, ist nur einer dargestellt. Die Nabe 40 ist zwischen den oberen und unteren
exzentrischen Nocken 84 bzw. 86, die gegen Drehung fixiert sind, gelagert.
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Ein oberer Nockenzylinder 88 mit einer Nockennute 90 ist in koaxialer
Ausfluchtung mit der Nabe 40 an der oberen exzentrischen Nocke 84 befestigt. In
ähnlicher Weise ist ein unterer Nockenzylinder 92 mit einer unteren Nockennute 94
in koaxialer Ausfluchtung mit der Nabe 40 an der unteren exzentrischen Nocke 86
befestigt.
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Die Nabe 40 wird drehbar zwischen den oberen und unteren Drucklagern
97 und 99 abgesichert, die ihrerseits zwischen der Nabe 40 und
der
oberen exzentrischen Nocke 84 bzw. zwischen der Nabe 40 und der unteren exzentrischen
Nocke 86 eingepaßt sind. Die Nabe 40 wird mittels einer hohlen Antriebswelle 101
gedreht, die koaxial an der Nabe befestigt ist und durch die unteren Nocken 86 und
92 verläuft. Die Konstruktion der Nocken 84, 86, 88 und 92 und der Nabe 40 wird
durch eine Zugstange 103 abgesichert, die in die Antriebswelle 101 paßt und mit
ihrem oberen Ende am oberen Nockenzylinder 88 befestigt ist. Das untere Ende der
Zugstange 103 steht über das untere Ende der Antriebswelle 101 vor und ist an einem
feststehendem Rahmenteil (nicht dargestellt) fixiert. Die Zugstange 103 dient dem
zweifachen Zweck des Fixierens der Konstruktion und des Festlegens der oberen Nocken
84 und 88 gegen Drehung.
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Die Arme 44 bis 49 sind am Rand der Nabe 40 befestigt und verlaufen
radial von dieser nach außen. Die Bohrungen 50 am äußeren Ende der Arme 44 bis 49
sind vorzugshalber aus Haltbarkeitsgründen mit gehärteten Stahlfuttern 96 versehen
g und die Oberflächen am Ende der Futter 96 sind zur Erleichterung der Einführung
der Kolben 52 und 54 in die Bohrung vorzugsweise angeschrägt.
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Die Hebel 56 und 58 lagern an ihren Drehpunkten die Roller 98, die
innerhalb von Führungsschienen 100 bzw. 102 auf und unterhalb der Arme 44 bis 49
verlaufen. Die Zug-Schubpleuelstangen 61 und 63 sind an den Gelenkpunkten der Hebel
56 bzw. 58 drehbar befestigt und
tragen die Nockenstößel 106, die
gegen die betreffenden oberen und unteren exzentrischen Nocken 84 bzw. 86 anlaufen.
Die Schubstangen 61 und 63 werden durch irgendeine geeignete Vorrichtung wie z.
B. die dargestellten Federn 108 nach innen in Druckberührung mit den Nokken 84 und
86 gehalten. Die Schubstangen 61 und 63 dienen abwechselnd dazu, die Hebel 56 und
58 gemäß dem Anstieg bzw. Abfall der Nocken 84 und 86 vorzurücken oder zurückzuziehen.
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Zum Anheben und Absenken der Kolben 52 und 54 sind die weiteren Schubstangen
62 und 64 drehbar an Lagern befestigt, die ihrerseits an den Armen 44 bis 49 festliegen,
und mit den radialen inneren Enden der Hebel 56 und 58 Stift- im - Langloch verbunden
und tragen die Leitbacken 112, die in den betreffenden Nockennuten 90 und 94 verlaufen.
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Wenn die Nockennut 90 oder 94 abfällt, d. h. wenn die Leitbacke einen
Abschnitt der Nockennut 90 oder 94 betritt, der der Nabe 40 verhältnismäßig naheliegt,
bewegt die Schubstange 62 oder 64 das innere Ende des Hebels 56 oder 58, an dem
sie befestigt ist, vom Arm 44 weg und verlagert das äußere Ende des Hebels gegen
den Arm 44, um den Kolben 52 Oder 54 in die Bohrung 50 einzuschieben. Um die Kolben
52 und 54 zu führen und sie am Verkanten zu verhindern, wenn sie aus der Bohrung
50 gezogen werden, sind sowohl an den oberen als auch unteren Oberflächen der Arme
44 bis 49 nächst den Bohrungen 50 Führungsanschläge 120 befestigt. Die Lager 124,
mittels derer die Kolben
52 und 54 an den Hebel@n 56 und 58 befestigt
sind, werden vorzugs halber fest angezogen, so daß die Kolben 52 und 54 nicht frei
rotieren, sondern dazu neigen, in den Winkelstellungen in Bezug auf die Hebel 56
und 58 zu verbleiben, in die sie durch ilr e gleitende Berührung mit der Oberfläche
der Bohrung 50 getrieben werden.
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Patentansprüche