DE2152499A1

DE2152499A1 - Probennahmevorrichtung

Info

Publication number: DE2152499A1
Application number: DE19712152499
Authority: DE
Inventors: Jackson Meryl R
Original assignee: Freeman Laboratories Inc
Current assignee: Freeman Laboratories Inc
Priority date: 1970-10-21
Filing date: 1971-10-21
Publication date: 1972-06-08
Also published as: US3667512A; GB1309887A; CA941193A

Description

Patentanwälte

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München^ Sieinsdorfrtw« 2152499

OI6-17.690P(17.691H) 21.IO.I971

Freeman Laboratories, Inc.

Probennahmevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Probennahmevorrichtung zum Erhalt von repräsentativen Materialproben aus einer größeren Materialmenge.

Aus granulierten oder körnigen Materialien müssen während ihres Behandlungsverfahrens häufig zu verschiedenen Zeiten oder Stellen Proben aus der großen Materialmenge gezogen werden. Diese gezogenen Proben können innerhalb des Verfahrens weiter verwendet oder zur Kontrolle des Verfahrensablaufes analysiert werden. Wo immer siehergestellt sein muß, daß die Probe der Zusammensetzung des Materials entspricht, ist es notwendig, sie in einer statistisch auswertbaren Weise zu ziehen.

Besonders schwierig gestaltet sich die Entnahme einer repräsentativen Materialprobe aus einer unbestimmten Menge einer Körnermischung in einem Pluidstrom. Falls diese Mischung frei fließt, wie beispielsweise trockener Sand in Luft, tritt eine Klassierung des Grobkornes gegenüber dem Peinkorn ein, die mit einer mehr oder weniger großen Entmischung innerhalb

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des Gemisches verbunden ist. Im Falle von zähen oder klebrigen Materialien, wie beispielsweise Maisstärke oder viskose Pasten, ist es außerordentlich schwierig, den Materialfluß aufrechtzuerhalten, so daß eine Probennahme von der Gesamtmischung unmöglich wird.

Verschiedene Techniken sind vorgeschlagen worden und werden zur Probennahme von Pulvern und/oder Suspensionen verwendet. Bei dem einfachsten Verfahren wird eine Probe des Pulvers oder der Suspension von einer bestimmten Fläche der Materialmenge genommen, wobei ein Rahmen oder ein ähnlicher Aufnahmebehälter Verwendung findet. Die nach diesem Verfahren gezogenen Proben enthalten nur Material aus dem Oberfläehenbereioh und sind daher nicht repräsentativ für die Gesamtzusammensetzung. Diese Technik wird häufig verwendet, da sie schnell und billig ist; sie kann jedoch nicht bei einem frei fließenden Pulver durchgeführt werden, da dieses durch das Sieb hindurchläuft.

Eine andere Methode umfaßt das Einführen eines Probenrohres oder eines Stehrohres in das Innere des Gemisches, dem die Probe entnommen werden soll. Eine konzentrische öffnung kann geöffnet und geschlossen werden, um eine Probe aus einem besonderen Bereich zu nehmen und danach das die Probe enthaltende Rohr herauszuziehen. Diese Technik wird vielfach in Eisenbahnwaggons oder anderen Haufen verwendet; sie ist jedoch von außerordentlich geringer Leistungsfähigkeit. Die gezogenen Proben sind nur für den eng begrenzten Bereich repräsentativ und geben keine zuverlässigen Aufschlüsse über die Zusammensetzung der Gesamtmenge. Sehr zäher Staub bleibt häufig an der Außenseite des Rohres bei geöffne-

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ter TUrklappe haften und fließt nicht in den Probenbehälter.

Bei einem unter der Bezeichnung "Kegeln und Vierteln" bekannten weiteren Verfahren wird die Materialmenge zu einem Kegel oder Konus gehäufelt. Ein großes messerähnliches Blatt wird vertikal in den Kegel eingesetzt und teilt diesen in zwei spiegelgleiche Fraktionen. Eine Fraktion wird entfernt und das schneidenförmige Blatt oder Blech danach vertikal in die verbleibende Fraktion so eingesetzt, daß nochmals zwei spiegelgleiche Fraktionen entstehen. Eine von ihnen wird dann weggenommen und bildet ein Viertel eines Kegels von angenähert einem Viertel Volumen der Originalmenge. Diese Technik verringert Fehler, die sich als Folge von Materialentmischungen einstellen, sie setzt jedoch theoretisch einen um seine Vertikalachse absolut symmetrischen Kegel voraus. In der Praxis kann diese Forderung nicht erfüllt werden, so daß auch bei diesem Verfahren Fehler auftreten. Außerdem ist diese Technik relativ langsam, sie erfordert Handarbeit, führt zu Probenverunreinigungen und schließt die Gefahr eines Verlustes von Feinkorn durch Ausblasen ein.

Bei einer anderen Technik wird ein Tisch mit einer geneigten Schlitzfläche verwendet. Das die Neigung herabgleitende Material wird durch Führungselemente in zwei Fraktionen zerlegt. Eine Hälfte wird in einen Schlitz abgeschieden, während die andere Hälfte zu einem zweiten Satz von Führungen gelangt und wiederum in zwei Teile zerlegt wird. Drei Teilungsstufen sind gewöhnlich an einem Tisch vorgesehen. Diese Technik ist unergiebig und ergibt Proben mit einem weiten Zusammensetzungsbereich. Die Probenausbeute wird vom Einfüllen :

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des Materials bestimmt und hängt in hohem Maße von der Sorgfalt des Arbeiters ab.

Eine weitere Probennahmetechnik umfaßt die Verwendung eines Gerätes, das einen V-förmigen Trog enthält, welcher wiederum aus zehn oder mehr Förderrutschen besteht und bei dem zwei Rinnen an jeder Seite des Troges vorgesehen sind. Die Güte der Probennahme hängt bei der Verwendung dieses Gerätes von der Anzahl der Förderrutschen, ihrer Größe relativ zur Größe des gröbsten Kornes der Mischung, der Art des Materialeinfüllens und der exakten Geometrie des Systems ab. Das Verfahren ist lediglich zur Zweiteilung der Probe bestimmt und im allgemeinen zur Erzeugung von repräsentativen Proben sehr geringer Gemischvolumina ungeeignet. Bei einer ähnlichen Ausführung befindet sieh das Material in einem Fülltrichter und kann frei durch die Auslaßöffnung des Trichters in eine Vielzahl von drehbaren Rinnen fließen. Sehr zäher Staub und viskose Massen neigen jedoch zum Verstopen oder Zusetzen der Förderrutschen oder des Auslasses des Fülltrichters und fließen nicht frei aus. Frei ausfließende Materialien dagegen neigen zu Entmischungen.

Es besteht somit ein außerordentliches Bedürfnis für ein Gerät zum Erhalt einer repräsentativen Materialprobe aus einem großen Haufen oder einer Charge des Materials, das bei extrem strömenden Materialien ebenso wie bei sehr zähen Materialien eingesetzt werden kann und Proben ergibt, die statistisch ausgewertet werden können und eine identische Zusammensetzung der Originalcharge aufweisen.

Zur Befriedigung dieses Bedürfnisses enthält die Probennahme vor richtung gemäß der Erfindung einen Aufnehmer, welcher

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in einer Anzahl von radial ausgerichteten Probenbehältern aufgeteilt ist. Ein trichterähnlicher Behälter oder Einfüllstutzen ist über dem Aufnehmer angeordnet und mit dem Probenmaterial, aus dem die Probe gezogen werden soll, gefüllt. Dieser Behälter besitzt eine Bodenauslaßöffnung, die mit einem Abmeßsystem in Verbindung steht, durch welches eine kontinuierliche Geschwindigkeit des Materialflusses vom Behälter in die Probenabteile des rotierenden Aufnehmers aufrechterhalten wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht dieses Abmessungssystem im wesentlichen aus einer Förderschnecke, die koaxial in einem Förderrohr montiert ist. Durch Veränderung des Spieles zwischen dem Förderrohr und der Förderschnecke können repräsentative Proben aus allen Arten von feuchten oder trockenen Gemischen gezogen werden, die eine statistische Auswertung erlauben.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Probennahmevorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Prοbennahmevorrichtung mit den Probenbehältern des Aufnehmers.

Die in der Zeichnung dargestellte Probennahmevorrichtung 10 besteht aus einem Mischungsaufnehmer 3 2, der in einer Anzahl von Probenbehälters 14 aufgeteilt und von einem durch einen Motor ;.0 und oii,e Welle 1S angetriebenen Drehtisch

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drehbar getragen ist. Das Schüttgut oder die Mischung, von der Proben gezogen werden sollen, befindet sich in einem Einfüllstutzen oder Trichter 22, der von einem oberhalb des Aufnehmers 12 angeordneten, zweckmäßigen Tragrahmen 24 gehalten ist. Ein die Pließgeschwindigkeit steuernder Mechanismus 26 wird mit Schüttgut beaufschlagt und fördert es mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit von der Übergabe J52 des Einfüllstutzens 22 horizontal in eine Abwurf st ellung J>k über dem Aufnehmer 12.

Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Probenbehälter 14 kreissegmentförmig ausgebildet und so angeordnet, daß, wenn der Aufnehmer sich auf dem Drehtisch 16 befindet, das vom Mechanismus 26 mit gesteuerter Fließgeschwindigkeit geförderte Material nacheinander in jeden der Probenbehälter fällt, wenn dieser unter dem Auslaß ~$K hindurchläuft. Die Drehgeschwindigkeit des Aufnehmers 12 ist so gewählt, daß nur minimale Feinstkornverluste durch Luftströmungen auftreten, und daß, wie weiter unten im einzelnen erläutert, jeder Behälter 14 eine ausreichend große Zeitspanne dem Materialfluß ausgesetzt ist, um einen statistischen Mittelwert sicherzustellen«

Wie oben bereits ausgeführt, liegt die Funktion des die Fördergeschwindigkeit des Schüttgutes regelnden Mechanismus 26 darin, daß die Behälter 14 repräsentative Proben des Schüttgutflusses aufnehmen sowie in einer derartigen Steuerung der Fließgeschwindigkeit, daß die Behälter dem Materialfluß eine ausreichende Anzahl von Zeitperioden ausgesetzt sind, um statistisch auszuwertende, von den Fließcharakteristiken der Mischung oder des Schüttgutes unabhängige Proben zu er-

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halten. Da sich die Zusammensetzung des Fließmateriales mit der Zeit ändert, muß sich die in jedem Segment gesammelte Probe aus einer Anzahl von zu verschiedenen Zeitpunkten gesammelten Kleinproben zusammensetzen, um in Jedem der Behälter ]4 eine repräsentative Probe zu erhalten. Auf diese Weise werden Strömungsschwankungen ausgeglichen.

In diesem Zusammenhang wird festgestellt, daß bei einer Begrenzung der Drehgeschwindigkeit des Aufnehmers 12 auch die Fließgeschwindigkeit begrenzt werden muß, da jeder der Behälter 14 eine bestimmte Anzahl von Malen oder Takten dem Strom ausgesetzt werden muß. Der Fülltrichter 22 sollte daher in einer Zeitspanne nicht leerlaufen, die gleich oder geringer ist als die Dauer zur Rotation des Tisches 16. In einem solchen Fall würden die Probenbehälter l4 mit einer Mischung beschickt, deren Qualität von der Charakteristik von der Strömung als Funktion der Zeit bestimmt würde. Der die Fließgeschwindigkeit des Materials steuernde Mechanismus 26 muß daher so ausgelegt und betätigt werden, daß eine Materialförderung auf dem Einfüllstutzen zumindest eine bestimmte Zeitdauer aufrechterhalten wird, die der Zeit von mindestens 30 Umdrehungen des Tisches 16 entspricht.

In dieser bevorzugten Ausführungsform enthält der die Fließgeschwindigkeit der Mischung steuernde Mechanismus eine Förderschnecke, deren sie umschließendes Horizontal-Rohr 30 eine Material-Aufnahme-Öffnung 32, die mit dem Auslaß 32' des Einfüllstutzens verbunden ist, und eine Materialabwurföffnung 3SV enthält, aus welcher das Schüttgut in die Behälter l4 gelangt. Eine zwischen den Öffnungen 32' und 34' liegende Sehnecke 28 wird von einem geeigneten Motor 36 in Dreh-

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bewegung versetzt und fördert durch diese Rotation das Schüttgut von der öffnung 32^f zum Abwurf "54^f. ist das Material feucht oder hat es stark klebrige Eigenschaften, dann soll der Außendurchmesser der Schnecke 28 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Schneckenrohres sein, um ein Anbacken der klebrigen Materialien und Pasten an der Innenwand des Förderrohres zu verhindern. Besteht dagegen das Schüttgut aus relativ groben Partikeln, dann sollte ein Spiel zwischen der Schnecke und dem Förderrohr eingehalten werden, um eine unerwünschte Zerkleinerung der Grobkörner durch die Schnecke zu verhindern. Ein jeweils passendes Spiel zwischen der Förderschnecke und dem Rohr kann entweder durch Auswechseln der Schnecke selbst oder durch Einsetzen einer geeigneten Buchse (nicht gezeigt) in das Rohr zur Verringerung seines wirksamen Innendurchmessers erfolgen.

Die Ganghöhe, der Durchmesser und die Drehzahl der Schnecke werden so gewählt, daß eine vorbestimmte Fördergeschwindigkeit eingehalten wird, wobei dadurch der Mechanismus auch als Meßvorrichtung angesehen werden kann. Die hier beschriebene, für Laborversuche geei gnete Ausführung arbeitet mit einer Drehzahl von 25 Upm bei einem Schneckendurchmesser von 2,54 cm und einer Ganghöhe zwischen 1, 3 und 2,7 cm und führt zu ausgezeichneten Ergebnissen für nasse und trockene Materialien.

Der Speicher-Einfülltrichter 22 ist mit einem elektromagnetisch oder anderweitig betriebenen Vibrator 40 versehen, der die Wand oder die Wände des Einführstutzens im Bereich der Ausflußöffnung in Schwingung versetzt. Dadurch werden

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Brücken, die sich insbesondere bei kohäsiven feinkörnigen Materialien im Trichter aufbauen können, zerstört und ein kontinuierlicher Materialstrom vom Trichter in den Förderer 26 aufrechterhalten. Zur weiteren Regulierung der Fließgeschwindigkeit der frei fließenden Mischungen und zum Erhalt der statistischen Wertigkeit der Probennahme durch Sicherstellung, daß die Behälter eine ausreichende Anzahl von Malen dem Mischungsstrom ausgesetzt werden, kann die Größe der öffnung 32 des Einfülltrichters 22 geändert werden. Hierzu kann beispielsweise eine abnehmbare "Hilfswand" 38 verwendet werden, wie sie in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnet ist.

Während die bevorzugten konstruktiven Vorteile der Erfindung aus dem gezeigten Ausführungsbeispiel entnehmbar sind, liegt es auf der Hand, daß Änderungen der erfindungsgemäßen Prinzipien im Rahmen der Ansprüche vorgenommen werden können.

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Claims

Patent ansprüche

( \y Probennahmevorrichtung zum Erhalt von repräsentativen Materialproben aus einer Materialmenge, bestehend aus einem ersten Förderer zur Erzeugung eines Materialflusses, einer Vielzahl von Probenbehältern, einer Vorrichtung zur wiederholten und aufeinanderfolgenden Bewegung der einzelnen Probenbehälter in den Materialstrom, wobei sich die Probenbehälter mit jeweils einer bestimmten Materialmenge füllen, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Förderer einen Mechanismus (26) zur Erzielung einer kontinuierlichen Fördergeschwindigkeit des Materialflusses enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fließgeschwindigkeit des Materials mit der Folgegeschwindigkeit der Probenbehälter (14) derart abgestimmt ist, daß sich jeder Probenbehälter (14) mindestens 30 mal durch den Materialstrom hindurchbewegt, bevor die Materialmenge erschöpft 1st.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus (26) ein Förderrohr (30) mit einer Einlauföffnung (32) und einem Abwurf (34) enthält, in welchem eine drehbare, motorgetriebene Förderschnecke (28) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Förderrohres (30), die Ganghöhe

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der Schnecke (28) und ihrer Rotationsgeschwindigkeit so bemessen sind« daß die axiale Fördergeschwindigkelt relativ zur Füllfrequenz der Probenbehälter (14) abgestimmt ist, so daß sich die einzelnen Behälter (14) mindestens 30 mal durch den Materialstrom bewegen, bevor die Materialmenge erschöpft ist.

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