DE1598253A1

DE1598253A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Probenahme und Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Schuettgutstroemen

Info

Publication number: DE1598253A1
Application number: DE19661598253
Authority: DE
Inventors: Gerard Charbonnier; Jacques Juillet
Original assignee: CIE D ENTPR S ELECTR; CIE GENERALE D AUTOMATISME NOZ; Metallgesellschaft AG
Current assignee: CIE D ENTPR S ELECTR; CIE GENERALE D AUTOMATISME NOZ; GEA Group AG
Priority date: 1965-03-25
Filing date: 1966-03-25
Publication date: 1970-06-18
Also published as: US3499144A; DE1598253B2; BE677897A; FR1462973A; GB1107665A

Description

METALLGESELLSCHAPT Frankfurt, den 22. März 1966 Aktiengesellschaft Schr/MHl
6 Prankfurt (Main)
Reuterweg 14- und

Compagnie Generale D'Automatisme und Compagnie d* Enterprises Electriques

prov. Nr. 4971

"Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Probenahme und Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Schüttgutströmen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen und kontinuierlichen Probenahme, Probevorbereitung und schnellen Bestimmung der chemischen'Zusammensetzung von Schüttgutströmen. Sie ist grundsätzlich für die Probenahme aus allen Schüttgutströmen möglich, wenn für die chemische Bestimmung ein Preßling hergestellt wird. So können z.B. Zement, Rohmehlmischungen, Material für die anschließende Pelletisierung, Erze und Hochofenmöller nach c³em erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden. Insbesondere ist sie jedoch für die Probenahme und chemische Bestimmung der Zusammensetzung von Sintermischungen geeignet.

Im allgemeinen werden in Sinteranlagen gleichzeitig mehrere und zeitlich wechselnde Erzsorten mit veränderlicher chemischer Zusammensetzung eingesetzt, so daß es schwierig ist, eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung der Sinberlniachung und damit eine gleichbleibende Sinteranalyse zu

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erhalten. Weiterhin kann auch die chemische Zusammensetzung unterschiedlicher Körnungen des gleichen Erzes voneinander abweichen, so daß Entmischungserscheinungen, z. B. im Bunker, ebenfalls Analysenschwankungen der Sintermischung verursachen können. Schließlich bewirken Dosierfehler Abweichung der Mischungszusammensetzung vom gewünschten Wert.

Die Herstellung von Sinter/gleichbleibender chemischer Zusammensetzung kommt jedoch bei den oft hohen Sinteranteilen im Hochofenmöller eine große Bedeutung zu, da wechselnde Analysen die Hochofenführung erschweren und die Roheisenerzeugung verteuern. So werden beispielsweise in vielen Hüttenwerken der Sintermischung iwar basische Zuschläge zur Erzeugung eines Sinters mit höherem Basengrad zugegeben, jedoch nicht vollständig selbstgehender Sinter erzeugt, d.h.

ein Aglomerat, das bereits sämtliche für die Bildung der geeigneten Schlacke einschließlich der Verschlackung der Koksasche notwendigen Zuschläge enthält, sondern ein, wenn auch oft geringer, Restbetrag an Zuschlagstoffen - meitt Kalkstein - unmittelbar dem Hochofen zugeführt, um Berichtigungen des Schlackenbasengrades bei Bedarf mit möglichst geringer Zeitverzögerung durchführen zukönnen. Dieser Einsatz von Kalkstein bedingt jedoch infolge der erforderlichen y Schachtarbeit einen erhöhten spezifischen Koksverbrauch. Weiterhin kann auch eine ungleichmäßige Hochοfenführung nicht ganz vermieden werden.

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Zur Erzielung einer Durchsohnittsprobe und Durchsohnittsanalyse sowie zur Einhaltung einer gleichmäßigen chemischen Zusaramenaetzung des Sintergutes werden in verschiedenem Pällen sogenannte Erzmischbetten angewendet. Diese Erzmischbetten erbringen awar gute Ergebnisse im Hinblick auf eine Gleichmäßigkeit der chemischen Zusammensetzung der in einem Mieohbett hergestellten Mischung, verursachen jedoch zusätzliche. Investitions- und Betriebskosten und verhindern auch nicht, daß von Mischbett zu Mischbett abweichende chemische Eusaitmensetzungen der angelieferten Erze eintreten. Weiterhin lassen sich bei diesem Verfahren gewisse Schwankungen nicht vermeiden» da die chemische Zusammensetzung von Pein- und Stückerz oft unterschiedlich ist und weiterhin in den Bunkern und bej.» Iraneport Entmisohungsvorgänge eintreten.

Es wurde auch schon vorgeschlagen den Basizitätsgrad von selbstgängigen Eisenerzmiachungen in der Weise zu bestimmen und zu regeln, daß von dem aus Erzen und Koks bestehenden Bunkerabzug nach einem Mischvorgang vor der Zugabe von Kalkstein eine Prcbe entnommen und ihre Basizität bestimmt wird. Aufgrund dieser Analyse wird dann die Kalksteinzugabe zu dem mittlerweile in einem Zwischenbunker angelangten analysierten Material berechnet und gesteuert. Bei diesem Verfahren wird ohne nähere Angaben die Verwendung einer PluorβBzensan^lyse erwähnt, (franz. Patentschrift 1 544 525)

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, die

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es erstmalig ermöglichen eine repräsentative, kontinuierliche und automatische Probeentnahme sowie Probevorbereitung aus Schüttgutströmen durchzuführen und deren chemische Zusammensetzung in kurzen Zeitabständen und mit kurzer Totzeit zu bestimmen. Zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung eignet sich besonders aber nicht ausschließlich ein Röntgenfluoreszenzgerät.

Die Probenahme kann an ein<r Stelle des Transportweges dee Schüttgutstromes erfolgen, die so früh liegt, daß eine wirkungsvolle Regelung der Zusammensetzung der Sintermischung anhand der durchgeführten Bestimmung der chemischen Zusammensetzung möglich ist. Die Probenahme erfolgt vorzugsweise vor der Riickgutzugabe und der ersten Mischstation, Wenn e3 die Anordnung des Koksbunkers gestattet, wird die Probe vor der Kokszugabe entnommen. Der Vorteil dieses Probenahmeortes liegt in der Zeitersparnis und in der Vermeidung der Verdünnung de3 Probematerials durch das Rückgut sowie den Koks.

Das erfindungsgeinäße Verfahren arbeitet in der Weise, daß an einer Abwurfstelle des Schüttgutstrom3S von einem Transportband auf ein anderes Transportband ein mit einem Spalt versehener trichterförmiger Probenehmer mit konstanter Geschwindigkeit quer durch den freifallenden Materialstrom hin und herbewegt wird. Durch den Spalt des Trichters wird dabei eine bestimmte Probemenge kontinuierlich entnommen, die eiaen repräsentativen Durchschnitt des Schüttgutstroines darstellt.

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Die Spaltbreite des trichterförmigen Probenehmers beträgt vorzugsweise etwa 25 ami. Die Geschwindigkeit mit der der Probenehmer im Schüttgutstrom hin- und herbewegt wird beträgt 10-50 cm/sec. , vorzugsweise 20-50 cm/sec. Der Probestrom wir-d auf eine Korngröße unter 6 mm, vorzugsweise unter 3 nun, zerkleinert. Diese Zerkleinerung erfolgt vorzugsweise in einem Walzenbrecher, dessen eine Walze flexibel gelagert ist. Auf diese Weise wird ein Produkt erhalten, das für die weitere Aufmahlung eine optimale Granulometrie aufweist. Der zerkleinerte Probestrom wird anschließend an zwei hintereinanderliegenden Übergabestellen von Transportbändern mit Probenehmern des oben beschriebenen Typs und der oben beschriebenen Arbeitsweise verkleinert. Die Verkleinerung des Probestromes erfolgt vorzugsweise auf eine Materialmenge, die etwa das Hundertfache der notwendigen Probemenge beträgt jedoch mindestens 100 kg/h. Dieser Probestrom wird bei der Anwendung der Jluoreszenzanalyse anschließend in einer Mahltrocknung auf eine Korngröße von mindestens 90 $ von 1-20 /U, vorzugsweise 1-6 /U , aufgemahlen. Vorzugsweise erfolgt die Mahltrocknung in einer Ringwalzenmühle, wobei der Austrag des auf die oben genannte Korngröße verkleinerten Materials selektiv, pneumatisch mittels Heißluft erfolgt, die Hauptmenge des ausgetragengen Materials in einem Zyklon abgeschieden wird und das Feinstkorn, das aus dem Zyklon austritt, anschliessend in einem Vibrationsfilter abgeschieden wird. Der Austrag des Zyklons und des Vibrationsfilters wird in einem

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Mischgefäß vereinigt und aue diesem Miichgefäß wird i* bestimmten Zeitabetänden eine Menge entnommen» die aur Herstellung des Analysenpreßlings dient.

Der Preßling wird unter Vakuum in einer Matrize zunächst vorgepreßt und anschließend unter beidseitigem Druck von 1-5 t/cm fertig gepreßt. Anschließend wird der Preßling höhengleich zu einer Kante der Matrize verschoben und die Matrize von einer mechanishen Vorrichtung in das Analysengerät befördert.

Das erfinduig sgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden an Hand der Zeichnungen näher und beispielsweise für die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung eines Schüttgutstromes einer Eisenerzsintermischung beschrieben.

Figur 1a zeigt einen Querschnitt und Figur 1b einen Längsschnitt durch den Probenahmeteil der Vorrichtung.

Figuren 2a und 2b zeigen in Seitenansicht und Figur 2c in Draufsicht den Probenzerkleinerungsteil der Vorrichtung. ·

Figuren 2d und 2e zeigen in Seitenansicht und Draufsicht den Teil der Vorrichtung, in dem die Formung der Preßlinge und ihr Transport zum Analysengerät erfolgt.

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Figuren 3« bis 3h zeigtη die verschiedenen Stadien des PreflVorganges.

Auf den Iraneportband 1 (Figuren 1a und 1b) wird der zu analyeitrende Schüttgutstrom allgeliefert,- der vom Ende de· Transportbandes 1 auf das Transportband 2 fällt, das Ihn su seinem Yerwendungsort transportiert. Der Probenehmer sol aus de« freifallenden Schüttgutstrom eine gleichmäßige und von allen Einflüssen wie Korngröße, Feuchtigkeit und Heterogenität, unabhänge Probe entnehmen. Der Probenehmer besteht aus eines Trichter 3, der mit konstanter Geschwindigkeit quer «um freifallenden Schüttgutstrom über dessen gange Breite hin- und herbewegt wird« Die Bewegung erfolgt durch das Organ 5** · Der von dem Trichter 3 entnommene Probestrom wird Über Schurre 4 auf das Transportband 5 und in den Walsallbrecher 6 geleitet. Das gebrochene Material wird über Transportband 7 in eine zweite Probenahme geführt. Der Probenehmer 8 entspricht dem ersten Probenehmer 3, 4. Der zweite Probestrom fällt auf das Transportband 9 und von dort in einen dritten Probenehmer 10. Über Transportband 11 wird der Probestrom in die Zerkleinerungsanlage befördert. Der Teil des Schüttgutstromes, der nicht zur Probenahme ver~ wendet wird, fällt auf das Transportband 2.

Bei einer Hutzbreite des Bandes 1 von 1 m und einer Geschwindigkeit von 1,5 m/seo. werden etwa 150 t/h eines Schüttguts tr ome. s mit einer Korngröße bis zu 10 mm trans-

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portiert, wobei ein kleiner Anteil auch größer sein kann* Der Trichter 3 des ersten Probenehmers hat eine Breit· von vorzugsweise 25 mm und wird mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 50 cm/eec, vorzugsweise 20 bis 30 cm/sec», hin- und herbewegt, so daß das Verhältnis des entnommenen irobestromes 173 · f$§§- = 4f33 beträgt, wenn das Verhält·* nie von Breite des !Transportbandes 1 zur Breite des ÜJriohters 3 wie 25 : 1000 ist. Der Walzenbrecher 6 zerkleinert das Probenmaterial auf eine Korngröße unter 6 mm, Vorzüge· weise auf unter 3 mm.

Die Breite des Transportbandes 7 beträgt 250 mm. Der zweite Probenehmer 8 und der dritte Probenehmer 10 entnehmen aus der gebrochenen Probemenge eine Menge von etwa 120 kg/h. Diese Menge wird in zwei gleichartigen Probeteilern entnommen werden, da erstens diese Gewichtsverminderung 120 1

£etwa s ) und die Beibehaltung einer aus-

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reichenden Trichteröffnung im Hinblick auf die größten Körner wichtig ist.

Der Koks kann mit in die zu analysierende Mischung gehen oder aber ausgeschlossen werden.

σι Die entnommene Probemenge gelangt über Transportband 12 ° (Figuren 2a, 2b, 2c) , Aufgabevorrichtung 13» Zellenradschleu-¹^ . se 14 in eine Ringwalzenmühle 15. Durch die Zellenradschleuse' 14 wird ein Unterdruck in diesen ermöglicht. Der Antrieb erfolgt über Motor 16 und Getriebe 16'. Der Austrag erfolgt

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pneumatisch mittels eines Ventilators 17, der durch den Motor 18 angetrieben wird, und mittels Warmluft , die durch einen Brenner 19 erzeugt und durch Ventilator 20 geliefert wird. Der Ventilator wird durch Motor 21 angetrieben.

Der am Ausgang der Ringwalzenmühle 15 angeordnete Ventilator 17 fördert die das zerkleinerte Material enthaltende Luft über Rohr 22 in den Zyklon 23. Die gereinigte Luft geht über Rohr 24 wieder in den Ventilator 2b.- Der Ventilator-17 arbeitet als pneumatischer Selekteur, da er Partikel unterhalb einer bestimmten Korngröße in Leitung 22 fördert und Partikel oberhalb dieser Korngröße in die Ringwalzenmühle 15 durohläßt. Der Korngrößenschnitt liegt bei 10 Vu. Der Brenner 19 heizt die Luft am Eingang der Ringwalzenmühle 15 auf etwa 300 ⁰O, Dadurch wird eine Trocknung während der Zerkleinerung bewirkt, die die Bildung von Ansätzen und dergleichen in Ringwalzenmühle 15 und in Ventilator 17 verhindert. Aus der über Leitung 24 und Ventilator 20 · rückgeführten Luft, die sehr feinkörniges Material enthält, wird ein Teilstrom über Regelorgan 26 und Leitung in ein Vibrationsfilter 27 geleitet, wo der Staubanteil abgeschieden wird. Hur dieser Teil der Vorrichtung steht unter Brück. Das im Zyklon 23 und filter 27 abgeschiedene Material wird über Zellenradephleueen 28 und 29 in dett Sammelbunker 30 ausgetragen um4gelangt in den Mischer 31_r. der von einem Motor 31* angetrieben wird (figuren 2d und \ " < 2e). Auf diese Weise entspricht die Zusammensetzung der gesammelten Probe stets genau der Zusammenaetaung der Probe'

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vor der Zerkleinerung, '

Das Probematerial tritt aus dem Mischer 31 über einen, flexiblen Schlauch 32, dessen Kopfstück 33 auf einer horizontalen Platte 34 gleiten kann, aus. Diese Platte 34 gehört zu einer hydraulischen Presse mit zwei Preßzylindern 35, drei Stützen, die einen Druck von 1-5 t/cm ausüben kann. Wenn kein Material für einen Preßling abgezogen werden soll, befindet sich der Kopf 33 auf einer öffnung 36 in der Platte 34 und das überschüssige Material fließt über Schurre 37 auf ein Transportband 38. An die Platte 34 ist /in derselben Ebene ein Tisch 39 angeschlossen, der um eine vertikale Achse 40 drehbar ist, die von einer der Stütze gebildet wird. Auf dem Tisch 39 sind die Matrizen 41 so angeordnet, daß sie s-ich bei der Drehbewegung zwischen die Druckstempel 42 und 43 bewegen. Die. mit Preßlingen versehenen Matrizen 41 werden von einem um eine Achse 46 in horizontaler Ebene drehbar angeordneten Arm 44 mittel« Halterungen 45 erfaßt und in den Fluoreszenzapparat 47 transportiert.

Der Kopf 33 wird in bestimmten Zeitabständen von einer nicht ^; dargestelltefc Vorrichtung über die Platte 34 uhä den flfieafe /■ 39 auf eine leere Matrize geführt, die sieh in , und füllt 4iee# Bit Pr^ejrtateriaJ. 3jb&.iti$4~ · i f

der Eqpf zurückgeführt. Bei der Hin- und Herbewegung tritt kein Material aus dem Kopf aus.

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flfur ^ Äiijrf die Kfttri*» auf d.m ii»oh "39 In dir Ache· dee Ρτ·Ι·ΐβΒφ·1* 4^ der fiatitrten und atidichtenden Auf«etxetelle 41*. _ ι ■ y\

Jigax 36 zeigt däe Aütechlebeft dee Preßlinge mittels Stempel 42 ^ der mittels eines aue einer Dliee 49 auetretenden Luftetro*et ifeicgeblasen ^iid. Der obere Stempel 43 wird »ta. gXeloker Äeit aach olien und der untere Stempel 42 in Aufnähaeetellur« nach Oaten bewegt (Figur 3d).

Figur 3* aeigt'den PüllTorean« der Matrize*

2ur Teraetduni von ItofteiÄScnlüsBen während des PreSvorganges wird die Preßsung unter Vakuum durchgeführt, weshalb beide Ireßstempel mit Diohtglooken 50 bzw. 55 verbunden Bind, die mittels Sichtungen 51 gegenüber den Stempeln abgedichtet sind. Leitung 52 ist an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Der obere &(&f Stempel 43 enthält einen Kanal mit zwei öffnungen 53 und 54 in verschiedenen Höhen.

Figur 3f zeigt den festgestellten unteren Stempel 42, und das Vorpressen durch den oberen Stempel 43. Die Vakuumglocke ist dichtend auf die Dichtungen 57 aufgesetzt, wobei die obere Öffnung 53 im Innern der Glocke 50 mündet.

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- 12 Figur 3g zeigt das beidseitige Pressen des Preßlings 56.

Figur 3h zeigt das Absenken beider Stempel 42 und 43 unter Beibehaltung des beidseitigen Druckes bis der Preßling in Analysenstellung steht.

Anschließend wird der obere Stempel 43 hochgefahren , der Tisch 39 um. 120 ° gedreht, die Matrize 41 von der Halterung 45 des Dreharmes 44 ergriffen und in das Analysengerät 47 transportiert. Gleichzeitig wird eine analysierte Probe auf den Tisch 39 gestellt.

A3.1e Bewegungen sind synchronisiert.

Als Analysenapparat 47 wird vorzugsweise ein Röntgenfluoreszenzapparat verwendet, es ist jedoch auch jeder andere geeignete Analysator zu verwenden.

Gemäß der Effindung ist eine Analyse in 2 bis 3 min. möglich. Es ist deshalb zu jeder Zeit eine Analyse der mittleren Basizität des auranlaufenden Schüttgustromes mit einer Genauigkeit von etwa 3 i° möglich, wobei eine Verzögerungszeit · von nur 7 min. zwischen Probenahme und Analyse eintritt.

Die Analysenergebnisse können dazu benutzt werden, mit Hilfe eines Rechen- und Regelkreises Mischungen konstant zu halten oder deren Zusammensetzungen zu regeln. Besonders geeignet ist die Erfindung zur Tendenzregelung.

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Dieselbe Analvseneinrichtung kann auch gleichzeitig

von mehreren Proben beschickt werden, die an verschiedene Stellen desselben oder verschiedener Materialströme entmommen werden.

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Claims

Patentansprüche

1· Verfahren zur automatischen und kontinuierlichen Probenahme, Probevorbereitung und Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Schüttgutströmen, insbesondere von Sintermischungen,dadurch gekennzeichnet, daß an einer Abwurfstelle des Schüttgutstromes ein mit einem Spalt versehener trichterförmiger Probenehmer mit konstanter Geschwindigkeit quer durch den freifallenden Materialstrom hin- und herbewegt wird, der entnommene Probestrom auf eine Korngröße unter 6 mm, vorzugsweise unter 3 mm, zerkleinert wird, der zerkleinerte Probestrom an zwei hintereinanderliegenden Übergabestellen von Transportbändern mittels im freifallenden Materialstrom mit konstanter Geschwindigkeit hin- und herbewegten mit Spalten versehenen trichterförmigen Probenehmern verkleinert wird, der verkleinerte Probestrom in einer Mahltrocknung auf eine Korngröße von mindestens 90 # von 1 bis 20 /U , vorzugsweise 1 bis 6 /u aufgemahlen wird, aus diesem Probestrom eine Durchschnitteprobe gesammelt wird und in bestimmten Zeitabständen Einzelproben entnommen und zu Preßlingen geformt werden und ihre chemische Zusammensetzung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite des trichterförmigen Probenehmers etwa 25 mm beträgt.

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3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenehmer mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 50 cm/sec, vorzugsweise 20 bis 30 cm/sec, bewegt wird.
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Probestrom auf eine Menge verkleinert wird, die etwa das 100-fache der notwendigen Probemenge beträgt, jedoch mindestens 100 kg/h.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerkleinerung in einem Walzenbrecher mit flexibel gelagerter Walze erfdgt.'
6) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahltroeknung in einer Ringwalzenmühle erfolgt.
7) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrag des aufgemahlenen Probematerials selektiv pneumatisch mittels Heißluft erfolgt, die Hauptmenge des ausgetragenen Materials in einem Zyklon und das Feinstkorn anschließend in einem Vibrationsfilter abgeschieden wird.
8) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Preßlinge in Matrize unter Vakuum vorgepreßt und an-

schließend beidseitig unter einem Druck von 1 bis 5 t/cm fertig gepreßt werden.

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9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggepreßten Preßlinge unter beidseitigem Druck in der " Matrize auf Analysenebene verschoben werden und in der Matrize analysiert werden.
10) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch eine aus zwei Preßzylindern (33) mit zwei senkrecht und zentral zwischen drei Stutzen (4o) angeordneten Preßstempeln (42, 43)» einer horizontal angeordneten Platte (54), einem horizontal in der gleichen Ebene drehbar um eine Stütze (40) unmittelbar an die Platte (34) angrenzenden Tisch (39) mit drei auf einem Kreis angeordneten fixierten und abdichtenden Aufsetzstellen (41¹) zur Aufnahme der Matrizen (4l) und mit jeweils einer zentral angeordneten Durchlaßöffnung für den unteren Preßstempel (42), einen um eine Achse (46) drehbaren Ann (44) mit Halterung (4^,) zur Aufnahme der Matrizen (4l), dessen Drehkreis durch den Drehkreis der Matrizen (4l) auf den Ti"ch (39) und den Analysenort im Analysengerät (47) geht, Dichtglocken (^O) um die Pressstempel (42, 43) zur Dichtung gegen die Unterseite dor Platte (39) und die Oberseite der Matrize (4l),.einem Vakuumanschluß (i;2) in der oberen Dichtglocke (^lj0) und einer Durchbohrung dec oberen Preßstempeis (43), deren eine öffnung (53) in der oberen Dlohtglocke (50) endet und deren obere öffnung (54) beim Pressen in der Matrize (4l) endet.

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