Die Erfindung betrifft eine Wirbelschicht-Einrichtung. Diese besitzt einen Wirbelraum und Gasleitmittel, um Gas, beispielsweise Luft, aufwärts durch den Wirbelraum hindurch zu leiten und in diesem enthaltene Teilchen zu verwirbeln.
Die Teilchen können im Wirbelraum behandelt, beispielsweise chargenweise durch eine Aufbau-Granulation bzw. Agglomeration granuliert und anschliessend getrocknet werden. Die Teilchen werden beim Agglomerieren grösser sowie schwerer und beim anschliessenden Trocknen wieder leichter. Die Wirbelschicht-Einrichtung kann statt zum Granulieren oder zusätzlich dazu eventuell zum Überziehen sowie Trocknen oder nur zum Trocknen von Teilchen verwendet werden. Dabei wird das Gewicht der Teilchen im Verlauf der Behandlung ebenfalls etwas verändert. Die Durchflussrate des durch die Wirbelkammer geleiteten Gases sollte während des Behandlungsprozesses derart eingestellt werden, dass die Teilchen - oder mindestens die meisten davon - trotz ihrer Gewichts- bzw.
Massenänderung während der vorgesehenen Verwirbelungsdauer tatsächlich verwirbelt werden und sich dabei ungefähr im vorgesehenen Höhenbereich des Wirbelraums befinden.
Bekannte Wirbelschicht-Einrichtungen besitzen eine den Wirbelraum umschliessende Wandung mit einem Fenster, einen am unteren Ende des Wirbelraums angeordneten Siebboden und eine am oberen Ende des Wirbelraums angeordnete Filtriervorrichtung mit mindestens einem Filter. Ferner ist ein Durchfluss-Steuerorgan mit einer Klappe oder dergleichen vorhanden. Beim Betrieb einer derartigen Einrichtung kann eine Bedienungsper son die verwirbelten Teilchen durch das Fenster hindurch beobachten und die Durchflussrate des Gases auf Grund dieser visuellen Beobachtung einstellen.
Bei einer derartigen Durchflusseinstellung besteht jedoch eine grosse Gefahr, dass viele Teilchen wegen zu kleiner Durchflussrate auf den Siebboden absinken und dort Klumpen bilden oder dass sehr viele oder sogar mehr oder weniger alle Teilchen wegen zu grosser Durchflussrate in kurzer Zeit zur Filtriervorrichtung hinauf geblasen werden und dort hängen bleiben. Zudem erhöht die für eine derartige Regelung erforderliche Bedienungsperson die Kosten für die Herstellung eines Produkts.
Eine aus der DE 3 424 842 A bekannte Wirbelschicht-Einrichtung zum kontinuierlichen Agglomerieren von Teilchen besitzt einen im Wirbelraum angeordneten Rührer, einen Boden, einen vom Zentrum des Bodens weg nach unten verlaufenden Abzug mit einer Zellenradschleuse und eine oberhalb dieser in den Abzug mündende, ein Durchfluss-Steuerorgan aufweisenden Gaszufuhrleitung. Ferner ist wahrscheinlich noch eine andere Gaszufuhrleitung vorhanden, um Gas durch den den Abzug umschliessenden Bereich des Bodens hindurch zu leiten. Des Weiteren sind zwei in verschiedenen Höhen in den Wirbelraum hineinragende Sensoren vorhanden. Jeder von diesen hat einen horizontal auslenkbaren Hohlkörper, ein an diesem befestigtes Prallblech und einen im Hohlkörper angeordneten, mit diesem zusammen einen elektrischen Schaltkontakt bildenden Stab.
Wenn verwirbelte und durch den Rührer in Drehung versetzte Teilchen auf das Prallblech eines Sensors auftreffen, können sie den Hohlkörper in horizontaler Richtung biegen und - bei genügender Auslenkung - den Schaltkontakt schliessen, sodass dieser einer Steuervorrichtung ein elektrisches Signal zuführt.
Diese aus der DE 3 424 842 A bekannte Einrichtung hat unter anderem den Nachteil, dass der Schaltkontakt der Sensoren nur offen oder geschlossen sein kann, sodass jeder Sensor nur eine ungenaue Information über die Höhe der Wirbelschicht gibt, die ja oben keine scharfen Grenzen hat. Ferner sind diese Sensoren nur für eine Einrichtung verwendbar, bei der die Wirbelschicht mit einem Rührer um eine vertikale Achse herum gedreht wird. Dies bringt wiederum die Nachteile mit sich, dass eben ein Rührer mit einer Wellendurchführung vorgesehen, angetrieben und von Zeit zu Zeit gereinigt sowie sonst gewartet werden muss. Zudem werden die rotierenden Teilchen durch die Zentrifugalkraft nach aussen bewegt und können dann leicht an der den Wirbelraum umschliessenden Wand festkleben.
Im Übrigen ist in der DE 3 424 842 A nicht näher beschrieben, wie die Steuervorrichtung den Gas-Durchfluss steuert. Da nur die Durchflussrate des dem Abzug zugeführten Gases, nicht aber die Durchflussrate von wahrscheinlich um den Abzug herum durch den wahrscheinlich gasdurchlässigen Boden hindurch in den Wirbelraum eingeleiteten Gases geregelt wird, wäre es zudem vermutlich gar nicht möglich, den Gas-Durchfluss bei einem chargenweisen Betrieb derart zu regeln, dass die Wirbelschicht in allen Behandlungsphasen in einem ungefähr konstanten Höhenbereich bleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Nachteile der bekannten Wirbelschicht-Einrichtungen zu beheben. Dabei wird insbesondere ausgehend von der DE 3 424 842 A angestrebt, eine Wirbelschicht-Einrichtung zu schaffen, die eine möglichst genaue Ermittlung der Höhe einer von den Teilchen gebildeten Wirbelschicht ermöglicht, keinen in der Wirbelkammer angeordneten Rührer benötigt und auch für einen chargenweisen Betrieb geeignet ist. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch eine Wirbelschicht-Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Wirbelschicht-Einrichtung gemäss Anspruch 1, wobei das Verfahren zum Behandeln, insbesondere Agglomerieren, von Teilchen in einem Wirbelraum dient. Das Verfahren besitzt gemäss der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wirbelschicht-Einrichtung und des Verfahrens gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Gemäss der Erfindung erzeugt der bzw. jeder Sensor beim Behandeln eines teilchenförmigen Gutes ein Signal, das ein Mass für ein von auf die Sensorfläche auftreffendes Teilchen erzeugtes Geräusch und/oder für eine von den auftreffenden Teilchen auf die Sensorfläche ausgeübte Kraft und/oder Kraftänderung und/oder für die Anzahl und/oder die Masse von in einer Zeiteinheit auf die Sensorfläche auftreffenden Teilchen gibt. Während jeder Sensor der aus der DE 3 424 842 A bekannten Einrichtung nur die Informationen ja oder nein durch ein Signal darstellen kann, erzeugt der bzw. jeder Sensor gemäss der Erfindung vorhandene Sensor ein Signal, das ein Mass für eine gemessene, variable Grösse gibt und mehr als zwei Messwerte der gemessenen, variablen Grösse, nämlich eine Vielzahl von Messwerten darstellen kann.
Das von einem Sensor erzeugte Signal und/oder ein durch eine elektronische Weiterverarbeitung aus diesem gebildetes Signal kann die Messwerte in analoger oder digitaler Form darstellen und einen Bereich von Messwerten der gemessenen, variablen Grösse lückenlos, kontinuierlich sowie stetig und/oder mindestens quasi-lückenlos bzw. quasi-kontinuierlich bzw. quasi-stetig abdecken. Der bzw. jeder Sensor ermöglicht, beispielsweise die Intensität eines von den auf die Sensorfläche auftreffenden Teilchen erzeugten Geräusches und damit den ungefähren Wert der Dichte und/oder der Teilchen-Dichte des verwirbelten, sich in der Höhe des Sensor befindenden Gutes zu messen.
Da eine Wirbelschicht normalerweise oben keine scharfe Grenze hat, ergibt ein erfindungsgemässer Sensor eine viel bessere Information über die Höhe der Wirbelschicht als die aus der DE 3 424 842 A bekannte Sensoren. Ein und derselbe erfin dungsgemässe Sensor gestattet insbesondere auch Messungen bei beliebig grossen Mengen des insgesamt im Wirbelraum vorhandenen Gutes, bei beliebigen Arten des Gutes und bei beliebigen Teilchengrössen.
Die Wirbelschicht-Einrichtung und das Verfahren gemäss der Erfindung ermöglichen insbesondere auch, die Höhe einer Wirbelschicht zu ermitteln, ohne dass die verwirbelten Teilchen mit einem Rührer um eine vertikale Mittelachse des Wirbelraums bewegt werden. In einem keinen Rührer enthaltenden Wirbelraum bewegen sich die verwirbelten Teilchen im Allgemeinen entlang von Bahnen, die ungefähr in durch die vertikale Mittelachse des Wirbelraums verlaufenden Ebenen liegen. Die Sensorfläche des bzw. jedes Sensors wird daher vorzugsweise derart angeordnet, dass sie mit einer durch die vertikale Mittelachse des Wirbelraums und die Sensorfläche selbst verlaufenden, vertikalen Ebene einen Winkel bildet, der vorzugsweise ungefähr 60 DEG bis 120 DEG und zum Beispiel ungefähr 90 DEG beträgt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Einrichtung sind zwei oder noch mehr Sensoren vorhanden, die in verschiedenen Höhen angeordnete Sensorflächen haben. Die Durchflussrate des von unten nach oben durch den Wirbelraum geleiteten Gases kann dann beispielsweise derart eingestellt werden, dass die von verschiedenen Sensoren gemessenen Messwerte sich gemäss einem vorgegebenen Kriterium voneinander unterscheiden. Das Kriterium kann dabei für die ganze Behandlung fest vorgegeben sein oder im Verlauf der Behandlung in einer bestimmten Weise, beispielsweise gemäss einem zeitabhängigen Programm, geändert werden.
Die Durchflussrate kann zum Beispiel derart geregelt werden, dass deutlich mehr Teilchen zum unteren Sensor gelangen als zum oberen Sensor und dass der mit dem unteren Sensor gemessene Messwert mindestens um einen bestimmten Differenzbetrag und/oder um eine bestimmte Pro zentzahl grösser ist als der vom oberen Sensor gemessene Messwert.
Die Wirbelschicht-Einrichtung und das Verfahren gemäss der Erfindung können beispielsweise zur Herstellung von teilchenförmigen Produkten verwendet werden, die mindestens einen pharmazeutischen Wirkstoff enthalten und zur Bildung von Arzneimitteln dienen. Der Wirkstoff kann beispielsweise in den ursprünglich in den Wirbelraum eingebrachten Teilchen oder, wenn das ursprünglich in den Wirbelraum eingebrachte, teilchenförmige Gut aus einer Mischung besteht, in mindestens einer Art der gemischten Teilchen enthalten sein. Wenn die Teilchen im Wirbelraum für eine Aufbau-Granulation oder zum Überziehen mit einer Flüssigkeit besprüht werden, kann eventuell die zersprühte Flüssigkeit den bzw. mindestens einen Wirkstoff enthalten.
Statt Arzneimittel können bei der Behandlung im Wirbelraum ferner zum Beispiel teilchenförmige, wasserlösliche Nahrungsmittel oder irgendwelche chemischen Zwischen- oder Endprodukte hergestellt werden.
Die Teilchen können für eine Behandlung im Wirbelraum kontinuierlich oder eventuell mindestens zeitweise und intermittierend verwirbelt werden. Wenn die Teilchen bei der Behandlung im Wirbelraum agglomeriert und dadurch granuliert werden, wird beispielsweise während einer gewissen Zeitdauer kontinuierlich oder intermittierend eine ein Bindemittel enthaltende, aus einer Lösung und/oder Dispersion bestehende Flüssigkeit auf die verwirbelten Teilchen aufgesprüht. Es ist jedoch auch möglich, dass die ursprünglich in den Wirbelraum eingebrachten Teilchen ein sich in festem Zustand befindendes, lösliches Bindemittel enthalten, sodass zum Agglomerieren der Teilchen dann eine selbst kein Bindemittel enthaltende Flüssigkeit auf die Teilchen aufgesprüht werden kann.
Ferner können die Teilchen im Wirbelraum zuerst agglomeriert und danach mit Überzügen versehen werden oder umgekehrt.
Eventuell können die festen Teilchen sogar erst im Wirbelraum durch Zersprühen einer Lösung und durch Trocknen der beim Zersprühen entstehenden Tröpfchen gebildet werden.
Der Erfindungsgegenstand wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wirbelschicht-Einrichtung,
Fig. 2 einen in Fig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt aus der Einrichtung mit einem der Sensoren in grösserem Massstab,
Fig. 3 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf eines Sensor-Signals bei kleiner Gas-Durchflussrate,
Fig. 4 ein zur Fig. 3 analoges Diagramm bei einer grösseren Gas-Durchflussrate und
Fig. 5 ein Diagramm mit der Abhängigkeit der Stärke eines Sensor-Signals von der Durchflussrate.
Die in Fig. 1 dargestellte Wirbelschicht-Einrichtung 1 besitzt einen Behälter 2. Dieser ist im Allgemeinen rotationssymmetrisch zu einer vertikalen Mittelachse 3 und hat eine Wandung 4. Diese weist einen unteren, im Allgemeinen zylindrischen Wandungsteil 4a mit einem Boden, einen mittleren sich nach oben erweiternden, konischen Wandungsteil 4b und einen oberen, im Allgemeinen zylindrischen Wandungsteil 4c mit einer Decke auf. Die Wandungsteile 4a, 4b, 4c, sind lösbar sowie dicht miteinander verbunden und können eventuell noch aus lösbar miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt sein. Der Behälter enthält einen ungefähr beim oberen Ende des unteren Wandungsteils angeordneten, horizontalen, gasdurchlässigen, siebartigen Boden 5, der beispielsweise ein Drahtgeflecht oder einen feinen Rost oder dergleichen aufweist.
Im oberen Wandungsteil 4c ist eine Filtriervorrichtung 7 angeordnet.
Die Filtriervorrichtung 7 besitzt mindestens ein Filter 9, vorzugsweise mindestens zwei Filter 9 und zum Beispiel zwei Filter-Gruppen, von denen jede gleich viele Filter aufweist. Die Filter 9 sind beispielsweise durch längliche, ungefähr vertikale, unten offene, oben geschlossene Beutel aus einem textilen Gewebe gebildet. Die Filter 9 sind mit Haltemitteln lösbar im Behälter 2 gehalten. Die Haltemittel weisen eine ebene, horizontale Halteplatte 11 auf, die für jedes Filter ein Loch hat, in dem das untere, offene Ende des betreffenden Filters lösbar befestigt ist. Die Haltemittel weisen ferner Halter 12 auf, von denen jeder das obere, geschlossene Ende eines Filters 9 hält. Die Filtriervorrichtung 7 weist ferner Filter-Reinigungsmittel 13 mit zwei im Behälter 2 angeordneten Rüttelvorrichtungen 14 auf.
Jede von diesen ist einer der beiden Filter-Gruppen zugeordnet und durch die Halter 12 mit den Filtern 9 der betreffenden Filter-Gruppe verbunden. Eine vertikale Trennwand 17 erstreckt sich von der Halteplatte 1 zwischen den beiden Filter-Gruppen hindurch bis zur Decke des oberen Wandungsteils 4c.
Die Wandung 4 des Behälters 2 grenzt einen Innenraum 19 gasdicht gegen die Umgebung ab. Der sich unterhalb des gasdurchlässigen Bodens 5 befindende Innenraumbereich dient als Gasverteilungsraum 19a. Der sich zwischen dem Boden 5 und der Filtriervorrichtung 7 befindende Innenraumbereich dient als Wirbelraum 19b. Der sich über der Halteplatte 11 befindende Bereich des Innenraums 19 wird durch die Trennwand 17 in zwei Filterräume 19c unterteilt. Der untere Wandungsteil 4a ist mit einem in den Gasverteilungsraum 19a mündenden Gaseinlass 21 versehen. Der obere Wandungsteil 4c weist zwei Gasauslässe 22 auf, von denen jeder mit einem der Filterräume 19c verbunden ist.
Die Wirbelschicht-Einrichtung 1 besitzt Gasleitmittel 23, um ein Prozess-Gas, nämlich Luft, von unten nach oben durch den Behälter 2 und insbesondere dessen Wirbelraum 19b zu leiten. Die Gasleitmittel 23 weisen zum Beispiel einen Lufteinlass 24 auf, der über eine Leitung, ein Filter 25, eine Konditionierungsvorrichtung 26 und ein Durchfluss-Steuerorgan 27 mit dem Gaseinlass 21 verbunden ist. Die Gasleitmittel 23 weisen ferner zwei Absperrorgane 29 auf, von denen jedes einen mit einem der Gasauslässe 22 verbundenen Eingang hat. Die Ausgänge der beiden Absperrorgane 29 sind miteinander und mit dem Eingang einer beispielsweise ein Flügelrad und einen Elektromotor aufweisenden Pumpvorrichtung 30 verbunden. Der Ausgang der Pumpvorrichtung 30 ist über ein Filter 31 mit einem in die Umgebung mündenden Luftauslass 32 verbunden.
Das Durchfluss-Steuerorgan 27 und die beiden Absperrorgane 29 besitzen ein verstellbares Element, zum Beispiel eine Klappe, und eine elektrisch oder eventuell pneumatisch oder hydraulisch fernsteuerbare Stellvorrichtung zum Verstellen des verstellbaren Elements.
Die Wirbelschicht-Einrichtung 1 besitzt ferner eine Sprühvorrichtung 35 mit mindestens einer im Wirbelraum 19b angeordneten Sprühdüse 36, die beispielsweise eine nach unten gerichtete Auslassöffnung hat und mit einem Halter an einem nicht gezeichneten, lösbar am Wandungsteil 4b befestigten Flansch befestigt ist. Die bzw. jede Sprühdüse 36 ist beispielsweise als Einstoff-Düse ausgebildet und über eine Leitung mit einer Flüssigkeits-Zufuhrvorrichtung verbunden, die beispielsweise ein Reservoir 37, ein fernsteuerbares Ventil 38 und eine Pumpe 39 aufweist. Die bzw. jede Sprühdüse kann jedoch auch als Zweistoff-Düse ausgebildet und noch über ein fernsteuerbares Ventil mit einer Druckluftquelle oder sonstigen Druckgasquelle verbunden sein.
Der Wirbelraum 19b enthält mindestens einen Sensor und nämlich zum Beispiel zwei in verschiedenen Höhen angeordnete, gleich oder ähnlich ausgebildete Sensoren 41, 42. Der untere Sensor 41 befindet sich ein wenig oberhalb der bzw. jeder Sprühdüse 36 und also insbesondere auch oberhalb der Auslassöffnung der Sprühdüse 36. Der obere Sensor 42 befindet sich oberhalb des Sensors 41. Die beiden Sensoren 41, 42 sind in Abstand von der vertikalen Mittelachse 3 in der Nähe des die Mittelachse 3 in horizontalen Querschnitten umschliessenden Wandungsteils 4b angeordnet und mit nicht gezeichneten Haltemitteln aus dem Wirbelraum herausnehmbar befestigt. Dabei kann mindestens einer der Sensoren höhenverstellbar und/oder radial zur Mittelachse 3 verstellbar sein.
Die Haltemittel können beispielsweise einen für beide Sensoren gemeinsamen Flansch oder für jeden Sensor einen separaten Flansch aufweisen, der lösbar und dicht am Wandungsteil 4b befestigt ist. Jeder Sensor kann dann mit einem Halter am Flansch befestigt sein.
Der untere Sensor 41 ist besonders deutlich in Fig. 2 ersichtlich und weist eine mit geneigter Achse im Wirbelraum 19 angeordnete, beispielsweise metallische Hülse 45 und ein metallisches, am oberen, sich näher bei der Mittelachse 3 befindenden Ende der Hülse 45 befestigtes, etwa angelötetes oder angeschweisstes Plättchen 46 auf. Das Plättchen 46 deckt das genannte Ende der Hülse 45 ab und schliesst den Innenraum der Hülse an diesem Ende dicht ab. Das Plättchen 46 ist beispielsweise ungefähr rechteckförmig, wobei die längeren Rechteckseiten geneigt von unten nach oben verlaufen.
Das Plättchen 46 ragt mindestens bei der höchsten Stelle des oberen, inneren Endes der Hülse über diese hinaus gegen den sich am nächsten bei der Hülse befindenden Umfangsbereich des Wan dungsteils 4b, ist aber von diesem überall durch einen schmalen, mindestens etwa 1 mm breiten Spalt getrennt. Der untere Rand des Plättchens 46 befindet sich beispielsweise ungefähr bei der untersten Stelle des oberen, inneren Hülsenendes. Die Breite des Plättchens 46 ist beispielsweise ungefähr gleich dem Aussendurchmesser der Hülse oder etwas grösser als dieser. Die ebene, obere Fläche des Plättchens 46 wird im Folgenden als Sensorfläche 46a bezeichnet. Die Hülse 46 enthält einen kapazitiven Aufnehmer 47, der zum Beispiel aus einem im Handel erhältlichen Kondensatormikrofon besteht.
Dieses weist zum Beispiel eine Dose auf, die zwei zusammen einen Kondensator bildenden Elektroden enthält, von denen die eine in der Nähe der zur Schallaufnahme vorgesehenen Stirnseite der Dose angeordnet ist und aus einer elastisch deformierbaren Membran besteht. Der Sensor kann eventuell noch eine elektronische Impedanzwandler-Schaltung mit einem Niederfrequenzverstärker und/oder einem Hochfrequenzoszillator sowie einem Demodulator aufweisen. Das Kondensatormikrofon 47 ist zum Beispiel derart in der Hülse angeordnet, dass eine die Membran abdeckende Schutzfolie oder sogar direkt die Membran mindestens bei einer Stelle unmittelbar am Plättchen 46 anliegt. Es kann jedoch auch vorgesehen werden, dass zwischen dem Plättchen 46 sowie der allfälligen Schutzfolie und/oder der Membran überall ein kleiner, Luft oder ein anderes Gas enthaltender Zwischenraum vorhanden ist.
Die Aufnehmer 47 und/oder elektronischen Schaltungsmittel der zwei Sensoren 41, 42 sind mit einer elektrischen Leitung 48 bzw. 50 verbunden, die beispielsweise ein abgeschirmtes Kabel mit mindestens zwei Adern aufweist und bei dem dem Plättchen abgewandten Ende der Hülse 45 aus dieser heraus und durch eine dichte Durchführung des erwähnten, nicht gezeichneten Flanschs hindurch aus dem Wirbelraum 19b heraus geführt ist. Der Innenraum der Hülse 45 ist auf der dem Plättchen 46 abgewandten Seite des Aufnehmers 47 beispielsweise mit einer Vergussmasse 49 dicht abgeschlossen. Der Wandungsteil 4b kann übrigens noch mindestens ein Fenster aufweisen, durch das eine Person in den Wirbelraum hineinsehen kann.
Die Wirbelschicht-Einrichtung weist noch Steuermittel 55 mit einer Steuervorrichtung 56 auf. Diese besitzt zum Beispiel einen Kasten, elektrische, elektronische sowie eventuell pneumatische und/oder hydraulische Bauteile, manuell betätigbare Bedienungselemente, Schaltungsmittel für die automatische Steuerung der Behandlung eines teilchenförmigen Gutes, optische Signalgeber sowie analoge und/oder digitale Anzeigegeräte sowie Registrier- und/oder Speichergeräte. Die Aufnehmer bzw. Kondensatormikrofone der Sensoren 41, 42 sind durch die elektrischen Leitungen 48, 50 mit der Steuervorrichtung 56 verbunden. Diese ist ferner durch elektrische Leitungen sowie eventuell durch Fluidleitungen, d.h.
Druckluft- und/oder Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit steuerbaren Motoren und/oder sonstigen Antriebs- und/oder Stellvorrichtungen der Rüttelvorrichtungen 14, des Durchfluss-Steuerorgans 27 der Absperrorgane 29, der Pumpvorrichtung 30, des Ventils 38, der Pumpe 39 sowie eventuell mit der Konditionierungsvorrichtung 26 und anderen Sensoren und Vorrichtungen verbunden.
Für die Benutzung der Wirbelschicht-Einrichtung 1 wird zum Beispiel eine Charge eines aus feinen, trockenen Teilchen 61 bestehenden Gutes durch einen nicht gezeichneten, verschliessbaren Einlass oder durch vorübergehendes Trennen von Wandungsteilen des Behälters 2 in dessen Wirbelraum 19b eingebracht. Danach wird mittels der Steuervorrichtung 56 die Pumpvorrichtung 30 eingeschaltet und als Verwirbelungs- und/oder Prozess-Gas dienende Luft aus der Umgebung angesaugt, mit dem Filter 25 filtriert, mit der Konditionierungsvorrichtung 26 konditioniert, beispielsweise entfeuchtet und mindestens zeitweise erwärmt, durch den gasdurchlässigen Boden 5 hindurch in den Wirbelraum 19b hinein, von unten nach oben durch diesen hindurch und durch Filter 9 der Filtriervorrichtung 7 hindurch wieder aus dem Wirbelraum 19c hinaus geleitet.
Während des grössten Teils der Behandlungsdauer des Gutes sind jeweils beide Absperrorgane 29 offen, sodass Luft aus dem Wirbelraum 19b gleichzeitig durch alle Filter 9 hindurch in beide Filterräume 19c und über die Absperrorgane 29 aus diesen hinaus durch die Pumpvorrichtung 30 und das Filter 31 in die Umgebung strömt. Während dieser im Folgenden als normaler Filtrations-Betrieb bezeichneten Betriebsart sind die beiden Rüttelvorrichtungen 14 ausser Betrieb.
Die Teilchen 61 des Gutes werden bei geeigneter Festlegung der Durchflussrate der von unten nach oben durch den Wirbelraum 19b strömenden Luft verwirbelt und fluidisiert, sodass die Teilchen im Wirbelraum eine Wirbelschicht 63 bilden. Die verwirbelten Teilchen werden während einer gewissen Zeitdauer mittels der Sprühvorrichtung 35 kontinuierlich oder intermittierend mit einer Flüssigkeit besprüht, damit die ursprünglich vorhandenen Teilchen zu grösseren Teilchen agglomerieren. Wenn die Teilchen ungefähr die vorgesehenen Grössen haben, werden die Teilchen noch während einer gewissen Zeitdauer ohne Besprühung verwirbelt und getrocknet, wobei die dem Wirbelraum beim Trocknen zugeführte Luft eventuell erwärmt werden kann.
Die Teilchen 61 werden beim Verwirbeln im Allgemeinen im mittleren Querschnittsbereich des Wirbelraums 19b, d.h. in der näheren Umgebung der Mittelachse 3, angehoben, bewegen sich dann von der Mittelachse weg nach aussen und sinken danach in der Nähe des Wandungsteils 4b wieder nach unten, wie es in den Fig. 1 und 2 durch Pfeile 67 angedeutet ist. Wenn Teilchen bis mindestens in die Höhe des unteren Sensors 41 oder sogar bis mindestens in die Höhe des oberen Sensors 42 angehoben werden, können solche Teilchen von der Mittelachse 3 her und/oder von oben her auf die geneigte Sensor fläche 46a des betreffenden Sensors auftreffen, gleiten und/oder kollern dann eventuell entlang der Sensorfläche 46a nach unten und gelangen wieder in den freien Bereich des Wirbelraums zurück.
Beim Verwirbeln von Teilchen gelangen normalerweise auch bei günstig eingestellter Luft-Durchflussrate Teilchen 61 des Gutes und insbesondere durch Bruch und Abrieb aus ursprünglich vorhandenen und/oder aus bereits agglomerierten Teilchen gebildete, kleine, staubartige Teilchen bis zu den Filtern 9 hinauf und bleiben dann häufig an diesen hängen. Die Filter werden daher mit den Filter-Reinigungsmitteln 13 intermittierend und abwechselnd gereinigt. Dabei wird jeweils eines der Absperrorgane 29 vorübergehend geschlossen, sodass keine Luft durch den zugeordneten Filterraum 19c strömt. Ferner werden die dem betreffenden Filterraum zugeordneten, in diesen hineinragenden Filter 9 durch die mit diesen verbundene Rüttelvorrichtung 14 gerüttelt.
Die an diesen Filtern haftenden Teilchen fallen beim Rütteln mindestens zum Teil in den freien Bereich des Wirbelraums zurück und gelangen dabei wieder in die Wirbelschicht 63. Während der Reinigung einer Gruppe von Filtern kann Luft aus dem Wirbelraum durch die Filter der anderen Gruppe hindurch strömen. Nach dem Reinigen einer Filter-Gruppe wird das dieser zugeordnete Absperrorgan 29 geöffnet, wonach wieder Gas durch die Filter beider Filter-Gruppen strömen kann, bis die Filter der anderen Gruppe gereinigt werden.
Wenn die Behandlung einer Charge des teilchenförmigen Gutes beendet ist, wird die Pumpvorrichtung 30 ausgeschaltet. Die vorher verwirbelten Teilchen sinken dann nach unten. Das bei der Behandlung erzeugte Produkt, d.h. Granulat, kann dann - abhängig von der Ausbildung des Behälters 2 - durch vorübergehendes Trennen von Wandungsteilen oder durch vorübergehendes Verschwenken des Bodens 5 und \ffnen eines nicht gezeichneten, unter dem Boden angeordneten Auslasses aus dem Behälter entnommen werden. Danach kann wieder eine neue Charge von Teilchen behandelt werden.
Wenn Teilchen auf die Sensorfläche 46a von einem der Sensoren 41, 42 auftreffen, üben diese Teilchen eine Druckkraft auf die Sensorfläche aus und erzeugen ein Geräusch. Jeder Sensor 41, 42 erzeugt beim Auftreffen von Teilchen 61 auf seine Sensorfläche 46a ein in den Fig. 3 und 4 dargestelltes elektrische Signal 71 und führt dieses der Steuervorrichtung 56 zu. Die Aufnehmer 47 bzw. Kondensatormikrofone 47 der Sensoren 41, 42 sind beispielsweise derart ausgebildet, dass sie als Signal 71 eine elektrische Spannung U, nämlich eine Wechselspannung oder eventuell eine um einen Mittelwert schwankende Gleichspannung erzeugen.
Der momentane Betrag der Wechselspannung bzw. der vom Mittelwert der pulsierenden Gleichspannung aus gemessene momentane Spannungswert ist dann beispielsweise ungefähr proportional zu der auf die Sensorfläche ausgeübten Druckkraft oder zur zeitlichen Änderung dieser Druckkraft und/oder zu dem auf die Membran einwirkenden Schalldruck oder zu dessen zeitlicher Änderung. Der zeitliche Verlauf des von einem Sensor, beispielsweise dem unteren Sensor 41 erzeugten, elektrischen Signals 71 wurde bei Versuchen für verschiedene Durchflussraten der von unten nach oben durch den Behälter 2 geleiteten Luft mit einem Lichtstrahl-Schreiber registriert. Die Fig. 3 und 4 zeigen Ausschnitte aus registrierten Kurven bzw. Signalverläufen, die mit einem Papiervorschub von 0,5 mm/s aufgezeichnet wurden. Dabei sind auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Spannung U aufgetragen.
Bei den Messungen wurde die Einrichtung jeweils während einer Zeitdauer T1 im normalen Filtrations-Betrieb betrieben, bei dem beide Absperrorgane 29 offen und die Rüttelvorrichtungen ausser Betrieb waren. Dann wurde jeweils während einer Zeitdauer T2 eines der Absperr organe 29 geschlossen und die diesem Absperrorgan zugeordneten Filter 9 gerüttelt.
Das in Fig. 3 dargestellte Signal 71 wurde bei einer sehr kleinen Durchflussrate registriert, bei welcher der grösste Teil des teilchenförmigen Gutes auf dem gasdurchlässigen Boden 5 aufliegt und nur relativ wenige Teilchen bis zum Sensor hinauf gelangen, dessen Signal registriert wurde. Das in Fig. 4 dargestellte Signal 71 wurde dagegen bei einer Durchflussrate aufgezeichnet, bei welcher das teilchenförmige Gut mindestens zum grössten Teil und beispielsweise mehr oder weniger vollständig vom Boden 5 abgehoben sowie optimal verwirbelt war und die Wirbelschicht bis mindestens zum Sensor hinauf reichte, sodass dessen Sensorfläche sich innerhalb des oberen Endbereichs der Wirbelschicht befand.
Die momentane Dichte der Teilchen einer Wirbelschicht ist üblicherweise räumlich ziemlich inhomogen und zeitlich schnell ändernd. Eine Wirbelschicht enthält nämlich meistens Raumbereiche mit Teilchenschwärmen sowie hohen Teilchendichten und dazwischen mehr oder weniger leere Blasen, d.h. teilchenlose Raumbereiche. Ferner können die Richtungen und Geschwindigkeiten der sich an einer bestimmten Stelle des Wirbelraums befindenden Teilchen eventuell mehr oder weniger ähnlich wie bei einer turbulenten Flüssigkeitsströmung im Verlauf der Zeit ändern. Die verwirbelten Teilchen treffen daher nicht kontinuierlich und gleichmässig, sondern meistens schwarmweise auf eine Sensorfläche auf. Die bei konstanter Luft-Durchflussrate auf eine Sensorfläche auftreffenden Teilchen erzeugen daher kein kontinuierliches Geräusch, sondern eher eine Folge von Geräuschimpulsen.
Diese Geräuschimpulse erzeugen beim Signal eine Folge von elektrischen Signal- bzw. Spannungsimpulsen 71a, die auf den registrierten Schreiberstreifen strichförmig und mehr oder weniger symmetrisch zur Null-Linie bzw. Mittel-Linie der Spannung sind. Die Höhen bzw. Maximalspannungen der elektrischen Spannungsimpulse sind proportional zur momentanen Intensität des von den auf die Sensorfläche 46a auftreffenden Teilchen erzeugten Geräusches und/oder der von den Teilchen momentan auf die Sensorfläche ausgeübten Kraft und/oder Kraftänderung. Das Signal 71 gibt auch ein Mass für die Anzahl und/oder Masse der pro Zeiteinheit auf die Sensorfläche auftreffenden Teilchen.
Das sich in den Fig. 3, 4, in der Nähe des Spannungs-Nullwerts entlang der Zeitachse erstreckende, mehr oder weniger volle, schwarze Band wird zu einem grossen Teil durch Störgeräusche erzeugt, die durch die Pumpvorrichtung 30 und vielleicht auch noch durch die Luftströmung verursacht werden. Die insbesondere in der Fig. 3 sehr deutlich erkennbaren Impulspakete während der Zeitintervalle T2 werden zu einem grossen Teil durch die von einer Rüttelvorrichtung erzeugten Vibrationen bzw. Störgeräusche und die von den gerüttelten Filtern herunterfallende Teilchen verursacht.
Es sei zu den von der Pumpvorrichtung 30 und den Rüttelvorrichtungen 14 erzeugten Störgeräuschen angemerkt, dass der Sensor beim Registrieren der in den Fig. 3 und 4 aufgezeichneten Signale durch metallische Teile ohne irgendwelche Schwingungsdämpfer mit der Wandung 4 des Behälters verbunden war und dass die Wandung 4 ihrerseits durch metallische Teile mit der Pumpvorrichtung 30 verbunden war.
Bei den Versuchen wurden die Höhen bzw. Spannungen der registrierten Impulse 71a von Spitze zu Spitze gemessen. Dann wurden beispielsweise die in einem vorgesehenen Mess-Zeitintervall liegenden Werte der Impulsspannungen summiert und die ein Mass für die Signalstärke und Messgrösse gebende Summe S dieser Impulsspannungen ermittelt. Das Mess-Zeitintervall betrug dabei einige Sekunden, beispielsweise mindestens oder ungefähr 5 Sekunden. Im Übrigen wurde jedes Mess-Zeitintervall derart festgelegt, dass es vollständig innerhalb eines normalen Filtrations-Betriebs-Intervalls der Zeitdauer T1 liegt, dementsprechend höchstens die Dauer T1 hat und also keinen Filter-Reinigungsvorgang einschliesst.
Bei den Versuchen wurde unter anderem die Grösse der Summe S in Abhängigkeit von der Durchflussrate q der durch den Wirbelraum geleiteten Luft beim Verwirbeln eines trockenen, teilchenförmigen Gutes ohne Besprühung gemessen. In Fig. 5 sind Ergebnisse solcher für ein relativ feinkörniges Gut durchgeführter Messungen dargestellt. Auf der Abszisse ist die Durchflussrate q in m<3>/h aufgetragen. Auf der Ordinate ist der Wert der Summe S in relativen, dimensionslosen Einheiten aufgetragen. Die Kurve 81 zeigt die beim schrittweisen Erhöhen der Durchflussrate q von 0 auf 200 m<3>/h ermittelten Werte der Summe S. Die Kurve 82 zeigt die bei schrittweiser Verkleinerung der Durchflussrate q ermittelten Werte der Summe S.
Die beim Wert Null der Durchflussrate aufgezeichneten Werte der Summe S wurden bei laufender Pumpvorrichtung 30 ermittelt und werden vermutlich zum grössten Teil durch die Störgeräusche der Pumpvorrichtung erzeugt. Beim Einsetzen des Luft-Durchflusses werden die Teilchen verwirbelt und die Summe S steigt beim Erhöhen der Durchflussrate steil an, bis die Wirbelschicht ungefähr bei der Durchflussrate q1 den Sensor erreicht. Beim Vergrössern der Durchflussrate auf den Wert q2 dehnt sich die Wirbelschicht weiter nach oben aus, sodass die Summe S noch etwas grösser wird. Wenn die Durchflussrate über den Wert q2 erhöht wird, werden viele Teilchen zu den Filtern hinauf geblasen und bleiben an diesen hängen, sodass die Summe S beim Erhöhen der Durchflussrate steil absinkt.
Bei noch stärkerer Erhöhung der Durchflussrate werden die Teilchen nach dem Rütteln der Filter jeweils in sehr kurzer Zeit wieder zu den Filtern hinauf geblasen, sodass sich im Wirbelraum praktisch keine Wirbelschicht mehr ausbildet. Es gelangen dann fast keine Teilchen mehr auf die Sensorfläche, sodass der Wert der Summe S wieder ungefähr auf die durch Störgeräusche verursachte Grösse absinkt. Die bei abnehmender Durchflussrate gemessene Kurve 82 hat eine ähnliche Form wie die Kurve 81, liegt jedoch zum grössten Teil etwas unterhalb der Kurve 81. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, dass die Anzahl der die ursprüngliche Grösse aufweisenden Teilchen im Verlauf des Versuchs infolge des Bruchs von Teilchen und von Abrieb abnahm und dass bei der Messreihe mit abnehmendem Durchfluss ein grösserer Teil des teilchenförmigen Gutes an den Filtern hängen blieb.
Beide Kurven haben jedoch zwischen den Durchflussraten q1 und q2 einen mehr oder weniger plateauförmigen Bereich. Es wurden auch Auswertungen gemacht, bei denen als Messgrösse statt der Summe S die mittlere Höhe bzw. der Mittelwert der von Spitze zu Spitze gemessenen Spannungen der in einem Messzeitintervall liegenden Impulse ermittelt wurde. Dies ergab Kurven, die ähnliche Formen wie die Kurven 81, 82 hatten. Des Weiteren wurden Messreihen durchgeführt, bei denen die Teilchen besprüht und agglomeriert wurden.
Für die Steuerung der Behandlung von Teilchen werden die von den Sensoren 41, 42 erzeugten, elektrischen Signale vorzugsweise elektronisch weiterverarbeitet. Die Spannungswerte der in einem Messzeitintervall liegenden Impulse werden zum Beispiel von elektronischen Schaltungsmitteln der Steuervorrichtung 56 digital summiert oder gemittelt, wobei in jedem normalen Filtrations-Betriebs-Zeitintervall der Länge T1 mindestens eine Summe bzw. ein Mittelwert gebildet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Betrag der Spannung U mindestens während eines Teils jedes normalen Filtrations-Betriebs-Zeitintervalls mit einer analogen Integrierschaltung zu integrieren und/oder zu mitteln, wobei die Integrationszeitkonstante vorzugsweise deutlich kleiner als T1 ist.
Das dabei gebildete "analoge" Signal kann dann beispielsweise noch einem Analog/Digital-Wandler zugeführt werden, der ein "digitales" Signal erzeugt. Dadurch werden aufbereitete, elektrische Signale erzeugt, die in analoger und/oder digi taler Form einen Wert darstellen, der ein Mass für die während der Zeitintervalle T1 oder während Teilen von diesen gemessene Geräusch-Intensität und damit für die Anzahl und/oder die Masse der pro Zeiteinheit auf die Sensorfläche des betreffenden Sensors auftreffenden Teilchen gibt.
Die auf die eine oder andere Weise aus den Signalen der beiden Sensoren ermittelten Messwerte werden dann beispielsweise quasi-kontinuierlich oder kontinuierlich von Anzeigevorrichtungen der Steuervorrichtung 56 angezeigt. Die aufbereiteten Signale werden zudem einer elektronischen Regelschaltung der Steuervorrichtung zugeführt.
Wie schon erwähnt, werden die Teilchen 61 beim Agglomerieren grösser sowie schwerer und nach der Beendigung der Agglomeration beim Trocknen wieder leichter. Die Durchflussrate der vom Boden 5 durch den Wirbelraum nach oben zu den Filtern 9 strömende Luft kann auf Grund der mit den Sensoren 41, 42 gemessenen Messwerte wahlweise durch eine Person mithilfe von manuell betätigbaren Bedienungselementen der Steuervorrichtung 56 oder automatisch durch die elektronische Regelschaltung der Steuervorrichtung 56 mithilfe des Durchfluss-Steuerorgans 27 derart eingestellt werden, dass die Wirbelschicht 63 während der ganzen vorgesehenen Verwirbelungszeit nach oben bis ungefähr in den Höhenbereich zwischen den Sensorflächen der beiden Sensoren 41, 42 reicht.
Dadurch kann erreicht werden, dass in jeder Phase der Behandlung mindestens die meisten Teilchen optimal verwirbelt werden und nur wenig Teilchen zu den Filtern gelangen und an diesen anhaften.
Die Einrichtung und das Verfahren können auf verschiedene Arten modifiziert werden. Beispielsweise kann im Wirbelraum in kleinem Abstand über dem gasdurchlässigen Boden 5 noch eine zylindrische, zur Mittelachse 3 koaxiale, an beiden En den offene Hülse, ein so genanntes "Wurster"-Rohr angeordnet werden. Des Weiteren können die ein Stoffgewebe aufweisenden Filter durch Patronenfilter mit einem metallischen, aus einem mehrlagigen Drahtgewebe gebildeten Mantel ersetzt werden. Die Filter-Reinigungsmittel können dann an Stelle von Rüttelvorrichtungen Vorrichtungen zum Ausblasen der Filter aufweisen. Ferner können die Filter in mehr als zwei Gruppen gleichzeitig gereinigter Filter aufgeteilt oder statt gruppenweise abwechselnd einzeln oder eventuell alle gleichzeitig gereinigt werden. Eventuell kann sogar nur ein einziges Filter vorgesehen werden.
Des Weiteren kann die Durchflussrate statt mit dem stromaufwärts vom Gaseinlass angeordneten Durchfluss-Steuerorgan 27 mit den auch als Durchfluss-Steuerorgan dienenden Absperrorganen 29 und/oder durch Verändern der Förderleistung der Pumpvorrichtung 30 eingestellt werden. Zudem kann an Stelle von Luft ein anderes Gas, beispielsweise Stickstoff, zum Verwirbeln der Teilchen durch den Behälter geleitet werden, wobei dieses Gas dann beispielsweise in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird. Des Weiteren kann die Einrichtung für eine kontinuierliche, d.h. nicht-chargenweise Behandlung von Teilchen ausgebildet werden.
Die zum Halten der Sensoren 41, 42 dienenden Halter können beispielsweise aus Gummi oder dergleichen bestehende Schwingungsdämpfer aufweisen, welche die Sensoren schwingungsmässig von der metallischen Wandung 4 des Behälters 2 entkoppeln. Des Weiteren kann auch die Verbindung des Behälters 2 mit der Pumpvorrichtung 30 ein schwingungsdämpfendes, beispielsweise aus Gummi oder dergleichen bestehendes Verbindungselement aufweisen. Die Sensoren können an Stelle von kapazitiven Aufnehmern 47 bzw. Kondensatormikrofonen eventuell andere Aufnehmer aufweisen, die ermöglichen, ein Geräusch und/oder eine Kraft und/oder eine Kraftänderung in ein elektrisches Signal umzuwandeln.
Jeder Sensor könnte beispielsweise einen piezoelektrischen Aufnehmer bzw. ein piezoelek trisches Mikrofon oder einen induktiven Aufnehmer bzw. ein elektrodynamisches Mikrofon oder einen Aufnehmer aufweisen, der mindestens einen Dehnungsmess-Streifen oder eine schwingende Saite besitzt. Die zum Kontakt mit den Teilchen bestimmter Sensorfläche eines bzw. jedes Sensors kann zudem beispielsweise durch ein längliches, sehr dünnes, elastisch biegbares und federndes, nur an einem Ende befestigtes Plättchen oder eine runde oder eckige, beispielsweise entlang ihrem ganzen Rand befestigte, elastisch deformierbare Membran gebildet werden.
Der Sensor kann dabei derart angeordnet werden, dass die auf die Sensorfläche auftreffenden und zum Beispiel vorübergehend auf dieser aufliegenden Teilchen infolge der auf die Sensorfläche ausgeübten Stösse und/oder infolge des Gewichts der Teilchen eine Kraft auf die Sensorfläche ausüben. Der Aufnehmer kann dann ausgebildet und angeordnet werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das ein Mass für die durch die Teilchen verursachte Biegung und/oder sonstige Auslenkung des Plättchens bzw. der Membran gibt.
Ferner können in die Sensoren eingebaute oder mit diesen verbundene, elektronische Schaltungsmittel ausgebildet sein, um gewisse Frequenzen oder Frequenzbereiche aus den von den kapazitiven oder sonstigen Aufnehmern erzeugten Signalen herauszufiltern und für die Ermittlung von Messwerten zu verwerten. Eine solche Frequenzauswahl kann ermöglichen, das Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignalen zu verbessern.
Des Weiteren kann die Einrichtung mehr als zwei in verschiedenen Höhen angeordnete Sensoren oder eventuell nur einen einzigen Sensor aufweisen.
The invention relates to a fluidized bed device. This has a swirl chamber and gas guide means for guiding gas, for example air, upwards through the swirl chamber and swirling particles contained therein.
The particles can be treated in the vortex space, for example in batches by build-up granulation or Agglomeration are granulated and then dried. The particles become larger and heavier when agglomerated and lighter when they are subsequently dried. The fluidized bed device can be used instead of for granulation or additionally for coating and drying or only for drying particles. The weight of the particles is also changed somewhat in the course of the treatment. The flow rate of the gas passed through the swirl chamber should be adjusted during the treatment process so that the particles - or at least most of them - despite their weight or
Mass changes are actually swirled during the intended swirling period and are approximately in the intended height range of the swirl space.
Known fluidized bed devices have a wall enclosing the vortex chamber with a window, a sieve bottom arranged at the lower end of the vortex chamber and a filtering device with at least one filter arranged at the upper end of the vortex chamber. There is also a flow control device with a flap or the like. When operating such a device, an operator can observe the swirled particles through the window and adjust the flow rate of the gas based on this visual observation.
With such a flow setting, however, there is a great risk that many particles will sink to the sieve tray due to the flow rate being too low and form lumps there, or that very many or even more or less all particles will be blown up to the filtering device in a short time and there get stuck. In addition, the operator required for such a regulation increases the cost of manufacturing a product.
A fluidized bed device known from DE 3 424 842 A for the continuous agglomeration of particles has a stirrer arranged in the fluidized space, a bottom, a fume cupboard with a cellular wheel sluice and a mouth opening above the fume cupboard Flow control device having gas supply line. Another gas supply line is also likely to be used to direct gas through the area of the floor surrounding the exhaust. There are also two sensors protruding into the vertebral space at different heights. Each of these has a horizontally deflectable hollow body, a baffle plate attached to it and a rod arranged in the hollow body and forming an electrical switch contact therewith.
If swirled particles that are set in rotation by the stirrer hit the baffle plate of a sensor, they can bend the hollow body in a horizontal direction and - with sufficient deflection - close the switch contact so that it supplies an electrical signal to a control device.
This device known from DE 3 424 842 A has the disadvantage, among other things, that the switching contact of the sensors can only be open or closed, so that each sensor only gives inaccurate information about the height of the fluidized bed, which does not have any strict limits above. Furthermore, these sensors can only be used for a device in which the fluidized bed is rotated about a vertical axis with a stirrer. This in turn has the disadvantages that a stirrer with a shaft bushing has to be provided, driven and cleaned from time to time and otherwise has to be maintained. In addition, the rotating particles are moved outwards by the centrifugal force and can then easily stick to the wall surrounding the vortex chamber.
Moreover, DE 3 424 842 A does not describe in more detail how the control device controls the gas flow. In addition, since only the flow rate of the gas fed to the fume cupboard is regulated, but not the flow rate of gas that is likely to be introduced around the fume cupboard through the likely gas-permeable bottom into the swirl chamber, it would probably not be possible to control the gas flow in a batch operation to be regulated in such a way that the fluidized bed remains in an approximately constant height range in all treatment phases.
The invention is based on the object of eliminating disadvantages of the known fluidized bed devices. In particular, starting from DE 3 424 842 A, the aim is to create a fluidized bed device which enables the height of a fluidized bed formed by the particles to be determined as precisely as possible, does not require a stirrer arranged in the vortex chamber and is also suitable for batch operation , This object is achieved according to the invention by a fluidized bed device with the features of claim 1.
The invention further relates to a method for operating a fluidized bed device according to claim 1, wherein the method is used to treat, in particular agglomerate, particles in a fluidized bed. According to the invention, the method has the features of claim 9. Advantageous configurations of the fluidized bed device and of the method emerge from the dependent claims.
According to the invention, the or each sensor, when treating a particulate material, a signal which is a measure of a noise generated by particles hitting the sensor surface and / or of a force and / or change in force exerted by the particles hitting the sensor surface and / or of the number and / or is the mass of particles hitting the sensor surface in one time unit. While each sensor of the device known from DE 3 424 842 A can only represent the information yes or no by means of a signal, the or each sensor according to the invention has a signal which gives a measure of a measured variable size and can represent more than two measured values of the measured variable size, namely a large number of measured values.
The signal generated by a sensor and / or a signal formed from it by electronic further processing can represent the measured values in analog or digital form and a range of measured values of the measured, variable size without gaps, continuously and continuously and / or at least virtually without gaps or respectively , quasi-continuously or cover almost continuously. The or each sensor makes it possible, for example, to measure the intensity of a noise generated by the particles hitting the sensor surface and thus the approximate value of the density and / or the particle density of the swirled material located at the level of the sensor.
Since a fluidized bed normally has no sharp boundary at the top, a sensor according to the invention provides much better information about the height of the fluidized bed than the sensors known from DE 3 424 842 A. One and the same sensor according to the invention in particular also permits measurements with any large amounts of the total good in the swirl chamber, with any type of the good and with any particle sizes.
The fluidized bed device and the method according to the invention in particular also enable the height of a fluidized bed to be determined without the fluidized particles being moved with a stirrer about a vertical central axis of the fluidized bed. In a vortex chamber containing no stirrer, the vortexed particles generally move along paths that lie approximately in planes running through the vertical central axis of the vortex chamber. The sensor surface of the or each sensor is therefore preferably arranged such that it forms an angle with a vertical plane running through the vertical central axis of the swirl space and the sensor surface itself, which is preferably approximately 60 ° to 120 ° and for example approximately 90 °.
In a particularly advantageous embodiment of the device, there are two or even more sensors which have sensor surfaces arranged at different heights. The flow rate of the gas passed through the swirl chamber from bottom to top can then be set, for example, in such a way that the measured values measured by different sensors differ from one another according to a predetermined criterion. The criterion can be predefined for the entire treatment or can be changed in the course of the treatment in a certain way, for example according to a time-dependent program.
The flow rate can be regulated, for example, in such a way that significantly more particles reach the lower sensor than the upper sensor and that the measured value measured with the lower sensor is at least a certain difference and / or a certain percentage greater than that from the upper sensor measured value.
The fluidized bed device and the method according to the invention can be used, for example, for the production of particulate products which contain at least one active pharmaceutical ingredient and are used to form medicaments. The active ingredient can be contained, for example, in the particles originally introduced into the vortex chamber or, if the particulate material originally introduced into the vortex chamber consists of a mixture, in at least one type of the mixed particles. If the particles in the vortex are sprayed with a liquid for build-up granulation or for coating, the sprayed liquid may possibly contain at least one active ingredient.
Instead of medicinal products, the treatment in the vertebral space can also be used, for example, to produce particulate, water-soluble foods or any chemical intermediates or end products.
The particles can be swirled continuously or possibly at least temporarily and intermittently for treatment in the vertebral space. If the particles are agglomerated during the treatment in the fluidized bed and thereby granulated, a liquid containing a binder and consisting of a solution and / or dispersion, for example, is sprayed onto the fluidized particles continuously or intermittently for a certain period of time. However, it is also possible for the particles originally introduced into the vortex space to contain a soluble binder which is in a solid state, so that a liquid which does not itself contain any binder can then be sprayed onto the particles in order to agglomerate the particles.
Furthermore, the particles in the vortex can first be agglomerated and then coated, or vice versa.
It is possible that the solid particles can only be formed in the vortex space by spraying a solution and drying the droplets formed during spraying.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows:
FIG. 1 shows a schematic representation of a fluidized bed device,
FIG. 2 one in Fig. 1 with II designated section of the device with one of the sensors on a larger scale,
FIG. 3 shows a diagram with the time profile of a sensor signal at a low gas flow rate,
FIG. 4 a to Fig. 3 analog diagram for a larger gas flow rate and
FIG. 5 shows a diagram with the dependence of the strength of a sensor signal on the flow rate.
The in Fig. The fluidized bed device 1 shown has a container 2. This is generally rotationally symmetrical to a vertical central axis 3 and has a wall 4. This has a lower, generally cylindrical wall part 4a with a bottom, a central, upwardly widening, conical wall part 4b and an upper, generally cylindrical wall part 4c with a ceiling. The wall parts 4a, 4b, 4c are detachably and tightly connected to one another and can possibly also be composed of parts detachably connected to one another. The container contains a horizontal, gas-permeable, sieve-like base 5 which is arranged approximately at the upper end of the lower wall part and which, for example, has a wire mesh or a fine grate or the like.
A filtering device 7 is arranged in the upper wall part 4c.
The filtering device 7 has at least one filter 9, preferably at least two filters 9 and for example two filter groups, each of which has the same number of filters. The filters 9 are formed, for example, by elongated, approximately vertical, open at the bottom, closed at the top from a textile fabric. The filters 9 are detachably held in the container 2 with holding means. The holding means have a flat, horizontal holding plate 11, which has a hole for each filter, in which the lower, open end of the filter in question is detachably fastened. The holding means also have holders 12, each of which holds the upper, closed end of a filter 9. The filtering device 7 also has filter cleaning means 13 with two vibrating devices 14 arranged in the container 2.
Each of these is assigned to one of the two filter groups and connected by the holder 12 to the filters 9 of the filter group in question. A vertical partition 17 extends from the holding plate 1 between the two filter groups through to the ceiling of the upper wall part 4c.
The wall 4 of the container 2 delimits an interior space 19 in a gastight manner from the surroundings. The interior area located below the gas-permeable floor 5 serves as a gas distribution space 19a. The interior area located between the floor 5 and the filtering device 7 serves as a swirl space 19b. The area of the interior 19 located above the holding plate 11 is divided into two filter spaces 19c by the partition 17. The lower wall part 4a is provided with a gas inlet 21 opening into the gas distribution space 19a. The upper wall part 4c has two gas outlets 22, each of which is connected to one of the filter spaces 19c.
The fluidized bed device 1 has gas guide means 23 for guiding a process gas, namely air, from bottom to top through the container 2 and in particular its vortex chamber 19b. The gas guide means 23 have, for example, an air inlet 24 which is connected to the gas inlet 21 via a line, a filter 25, a conditioning device 26 and a flow control element 27. The gas guide means 23 furthermore have two shut-off elements 29, each of which has an inlet connected to one of the gas outlets 22. The outputs of the two shut-off elements 29 are connected to one another and to the input of a pump device 30, which has an impeller and an electric motor, for example. The output of the pump device 30 is connected via a filter 31 to an air outlet 32 opening into the surroundings.
The flow control member 27 and the two shut-off members 29 have an adjustable element, for example a flap, and an electrically or possibly pneumatically or hydraulically remote-controlled actuating device for adjusting the adjustable element.
The fluidized bed device 1 also has a spray device 35 with at least one spray nozzle 36 arranged in the swirl chamber 19b, which has, for example, a downward outlet opening and is fastened with a holder to a flange, not shown, releasably attached to the wall part 4b. The or each spray nozzle 36 is designed, for example, as a single-substance nozzle and is connected via a line to a liquid supply device which has, for example, a reservoir 37, a remotely controllable valve 38 and a pump 39. The or however, each spray nozzle can also be designed as a two-substance nozzle and still be connected to a compressed air source or other compressed gas source via a remote-controllable valve.
The swirl space 19b contains at least one sensor, namely, for example, two sensors 41, 42 which are arranged at different heights and have the same or similar design. The lower sensor 41 is located a little above the or each spray nozzle 36 and therefore in particular also above the outlet opening of the spray nozzle 36. The upper sensor 42 is located above the sensor 41. The two sensors 41, 42 are arranged at a distance from the vertical central axis 3 in the vicinity of the wall part 4b which encloses the central axis 3 in horizontal cross sections and are fastened removably from the vertebral space with holding means not shown. At least one of the sensors can be height-adjustable and / or radially adjustable to the central axis 3.
The holding means can have, for example, a flange common to both sensors or a separate flange for each sensor, which flange is detachably and tightly attached to the wall part 4b. Each sensor can then be attached to the flange with a holder.
The lower sensor 41 is particularly clear in FIG. 2 can be seen and has an, for example, metallic sleeve 45 arranged with an inclined axis in the swirl chamber 19 and a metallic plate 46 fastened, for example soldered or welded, to the upper end of the sleeve 45, which is closer to the central axis 3. The plate 46 covers the said end of the sleeve 45 and seals the interior of the sleeve at this end. The plate 46 is, for example, approximately rectangular, the longer sides of the rectangle being inclined from bottom to top.
The plate 46 protrudes at least at the highest point of the upper, inner end of the sleeve beyond this against the closest peripheral area of the wall portion 4b, but is separated from it by a narrow, at least about 1 mm wide gap , The lower edge of the plate 46 is, for example, approximately at the lowest point of the upper, inner sleeve end. The width of the plate 46 is, for example, approximately equal to or slightly larger than the outer diameter of the sleeve. The flat, upper surface of the plate 46 is referred to below as the sensor surface 46a. The sleeve 46 contains a capacitive pickup 47, which consists for example of a commercially available condenser microphone.
This has, for example, a can which contains two electrodes which together form a capacitor, one of which is arranged in the vicinity of the end of the can which is intended for sound absorption and which consists of an elastically deformable membrane. The sensor may also have an electronic impedance converter circuit with a low-frequency amplifier and / or a high-frequency oscillator and a demodulator. The condenser microphone 47 is arranged in the sleeve, for example, in such a way that a protective film covering the membrane or even directly the membrane bears directly against the plate 46 at least at one point. However, it can also be provided that a small space containing air or another gas is present everywhere between the plate 46 and the possible protective film and / or the membrane.
The sensors 47 and / or electronic circuit means of the two sensors 41, 42 are connected to an electrical line 48 or 50 connected, which has, for example, a shielded cable with at least two cores and is guided out of the sleeve 45 at the end facing away from the plate and out of the swirl space 19b through a sealed bushing of the aforementioned flange, not shown. The interior of the sleeve 45 is sealed off on the side of the receiver 47 facing away from the plate 46, for example with a sealing compound 49. Incidentally, the wall part 4b can also have at least one window through which a person can look into the whirling space.
The fluidized bed device also has control means 55 with a control device 56. This has, for example, a box, electrical, electronic and possibly pneumatic and / or hydraulic components, manually operable operating elements, switching means for the automatic control of the treatment of a particulate material, optical signal transmitters and analog and / or digital display devices as well as registration and / or storage devices , The transducers or Condenser microphones of the sensors 41, 42 are connected to the control device 56 through the electrical lines 48, 50. This is also by electrical lines and possibly by fluid lines, i. H.
Compressed air and / or hydraulic fluid lines with controllable motors and / or other drive and / or adjusting devices of the vibrating devices 14, the flow control member 27, the shut-off devices 29, the pump device 30, the valve 38, the pump 39 and possibly with the conditioning device 26 and connected to other sensors and devices.
For the use of the fluidized bed device 1, for example, a batch of a good consisting of fine, dry particles 61 is introduced through a non-illustrated, closable inlet or by temporarily separating wall parts of the container 2 into its fluidized space 19b. Thereafter, the pump device 30 is switched on by means of the control device 56 and air serving as swirling and / or process gas is sucked in from the environment, filtered with the filter 25, conditioned with the conditioning device 26, for example dehumidified and at least temporarily heated, through the gas-permeable floor 5 into the swirl chamber 19b, from bottom to top through it and through filters 9 of the filtering device 7 again out of the swirl chamber 19c.
During the majority of the treatment time of the material, both shut-off devices 29 are open, so that air from the swirl chamber 19b simultaneously through all filters 9 into both filter rooms 19c and via the shut-off devices 29 from them through the pumping device 30 and the filter 31 into the environment flows. During this operating mode, referred to below as normal filtration operation, the two vibrating devices 14 are out of operation.
The particles 61 of the material are swirled and fluidized with a suitable determination of the flow rate of the air flowing from bottom to top through the vortex chamber 19b, so that the particles form a fluidized bed 63 in the vortex chamber. The fluidized particles are sprayed continuously or intermittently with a liquid for a certain period of time by means of the spray device 35, so that the originally present particles agglomerate into larger particles. If the particles have approximately the intended sizes, the particles are swirled and dried for a certain period of time without spraying, and the air supplied to the swirling space during drying can possibly be heated.
When swirled, the particles 61 are generally in the middle cross-sectional area of the swirl space 19b, i. H. in the vicinity of the central axis 3, raised, then move outward from the central axis and then sink down again near the wall part 4b, as is shown in FIGS. 1 and 2 is indicated by arrows 67. If particles are raised to at least the height of the lower sensor 41 or even to at least the height of the upper sensor 42, such particles can strike the inclined sensor surface 46a of the relevant sensor from the central axis 3 and / or from above, then slide and / or possibly roll down along the sensor surface 46a and return to the free area of the vertebral space.
When particles are swirled, particles 61 of the material usually reach the filter 9 even when the air flow rate is set favorably and in particular by breaking and abrasion from small, dust-like particles originally present and / or formed from already agglomerated particles, and then frequently remain hang this. The filters are therefore cleaned intermittently and alternately with the filter cleaning agents 13. One of the shut-off devices 29 is temporarily closed, so that no air flows through the assigned filter space 19c. Furthermore, the filter 9 assigned to the relevant filter space and projecting into it are shaken by the vibrating device 14 connected to it.
The particles adhering to these filters fall back at least in part into the free area of the vortex space when they are shaken and thereby get back into the fluidized bed 63. During the cleaning of one group of filters, air from the vortex can flow through the filters of the other group. After a filter group has been cleaned, the shut-off device 29 assigned to it is opened, after which gas can flow through the filters of both filter groups again until the filters of the other group are cleaned.
When the treatment of a batch of the particulate material has ended, the pumping device 30 is switched off. The previously swirled particles then sink down. The product produced during the treatment, i.e. H. Granules can then - depending on the design of the container 2 - be removed from the container by temporarily separating wall parts or by temporarily pivoting the base 5 and opening an outlet (not shown) arranged below the base. A new batch of particles can then be treated again.
When particles strike the sensor surface 46a from one of the sensors 41, 42, these particles exert a compressive force on the sensor surface and generate a noise. Each sensor 41, 42 generates a particle in the Fig. 3 and 4 electrical signal 71 and feeds this to the control device 56. The transducers 47 and Condenser microphones 47 of sensors 41, 42 are designed, for example, in such a way that they generate an electrical voltage U as signal 71, namely an AC voltage or possibly a DC voltage that fluctuates around an average value.
The current amount of AC voltage or the instantaneous voltage value measured from the mean value of the pulsating DC voltage is then, for example, approximately proportional to the pressure force exerted on the sensor surface or to the temporal change in this pressure force and / or to the sound pressure acting on the membrane or to its change over time. The course over time of the electrical signal 71 generated by a sensor, for example the lower sensor 41, was recorded in tests for different flow rates of the air conducted from bottom to top through the container 2 using a light beam recorder. The Fig. 3 and 4 show sections of registered curves and Waveforms recorded with a paper feed of 0.5 mm / s. The time t is plotted on the abscissa and the voltage U on the ordinate.
In the measurements, the device was operated in normal filtration mode for a period of time T1, in which both shut-off devices 29 were open and the vibrating devices were out of operation. Then one of the shut-off members 29 was closed for a period of time T2 and the filter 9 associated with this shut-off member was shaken.
The in Fig. The signal 71 shown in FIG. 3 was registered at a very low flow rate, at which most of the particulate material rests on the gas-permeable base 5 and only relatively few particles reach the sensor, the signal of which was registered. The in Fig. Signal 71 shown in FIG. 4, on the other hand, was recorded at a flow rate at which the particulate material was at least for the most part and, for example, more or less completely lifted off the floor 5 and optimally swirled, and the fluidized bed reached up to at least the sensor, so that its sensor surface is within upper end of the fluidized bed.
The instantaneous density of the particles in a fluidized bed is usually quite spatially inhomogeneous and changes rapidly over time. A fluidized bed mostly contains areas with swarms of particles and high particle densities and in between more or less empty bubbles, i. H. particleless room areas. Furthermore, the directions and velocities of the particles located at a certain point in the vortex space can change more or less similarly over time as in the case of a turbulent liquid flow. The swirled particles therefore do not hit a sensor surface continuously and evenly, but mostly in swarms. The particles hitting a sensor surface at a constant air flow rate therefore do not generate continuous noise, but rather a sequence of noise impulses.
These noise pulses generate a sequence of electrical signal or Voltage pulses 71a, which are streak-like and more or less symmetrical to the zero line or Are mid-line of tension. The heights or Maximum voltages of the electrical voltage pulses are proportional to the instantaneous intensity of the noise generated by the particles striking the sensor surface 46a and / or the force and / or force change exerted by the particles on the sensor surface. The signal 71 also gives a measure of the number and / or mass of the particles hitting the sensor surface per unit of time.
That in the Fig. 3, 4, more or less full black band extending near the zero voltage value along the time axis is generated to a large extent by interfering noises which are caused by the pump device 30 and perhaps also by the air flow. The particular in the Fig. 3 very clearly recognizable pulse packets during the time intervals T2 are largely caused by the vibrations or Interference and the falling particles from the shaken filters.
It should be noted with regard to the noise generated by the pump device 30 and the vibrating devices 14 that the sensor when registering the data shown in FIGS. 3 and 4 recorded signals were connected to the wall 4 of the container by metallic parts without any vibration dampers and that the wall 4 was in turn connected to the pump device 30 by metallic parts.
The heights or Voltages of the registered pulses 71a measured from peak to peak. Then, for example, the values of the pulse voltages lying in a planned measurement time interval were summed and the sum S of these pulse voltages giving a measure of the signal strength and measurement variable was determined. The measurement time interval was a few seconds, for example at least or approximately 5 seconds. Incidentally, each measurement time interval was determined in such a way that it lies completely within a normal filtration operation interval of the time period T1, accordingly has a maximum of the time period T1 and therefore does not include a filter cleaning process.
In the tests, the size of the sum S was measured, inter alia, as a function of the flow rate q of the air passed through the swirl chamber when a dry, particulate material was swirled without spraying. In Fig. 5 shows the results of such measurements carried out for a relatively fine-grained good. The flow rate q is in m on the abscissa <3> / h applied. The value of the sum S is plotted on the ordinate in relative, dimensionless units. Curve 81 shows that when the flow rate q is gradually increased from 0 to 200 m <3> / h determined values of the sum S. Curve 82 shows the values of the sum S determined by gradually reducing the flow rate q.
The values of the sum S recorded at zero value of the flow rate were determined while the pump device 30 was running and are probably generated for the most part by the noise of the pump device. When the air flow begins, the particles are swirled and the sum S increases steeply as the flow rate increases until the fluidized bed reaches the sensor at approximately the flow rate q1. When the flow rate is increased to the value q2, the fluidized bed expands further upwards, so that the sum S becomes somewhat larger. If the flow rate is increased above the q2 value, many particles are blown up to the filters and remain attached to them, so that the sum S decreases steeply as the flow rate increases.
With an even greater increase in the flow rate, the particles are blown up to the filters again in a very short time after the filters have been shaken, so that practically no fluidized bed is formed in the fluidized bed. Almost no particles then reach the sensor surface, so that the value of the sum S again drops approximately to the size caused by noise. Curve 82, measured with decreasing flow rate, has a shape similar to curve 81, but is for the most part somewhat below curve 81. This may be due to the fact that the number of particles of the original size over the course of the experiment due to the fracture of Particles and abrasion decreased and that in the series of measurements with decreasing flow, a larger part of the particulate matter stuck to the filters.
However, both curves have a more or less plateau-shaped area between the flow rates q1 and q2. Evaluations were also made in which the mean value instead of the sum S was determined as the mean height or the mean value of the voltages measured from peak to peak of the pulses lying in a measurement time interval. This resulted in curves that were similar in shape to curves 81, 82. In addition, series of measurements were carried out in which the particles were sprayed and agglomerated.
To control the treatment of particles, the electrical signals generated by the sensors 41, 42 are preferably further processed electronically. The voltage values of the pulses lying in a measurement time interval are digitally summed or averaged, for example, by electronic circuit means of the control device 56, at least one sum or a mean value being formed in each normal filtration operation time interval of the length T1. Another possibility consists in integrating and / or averaging the magnitude of the voltage U at least during part of each normal filtration operation time interval, with the integration time constant preferably being significantly less than T1.
The "analog" signal formed in this way can then, for example, also be fed to an analog / digital converter which generates a "digital" signal. This produces processed electrical signals which, in analog and / or digital form, represent a value which is a measure of the noise intensity measured during the time intervals T1 or during parts thereof and thus of the number and / or the mass of the there are particles impinging on the sensor surface of the relevant sensor per unit of time.
The measured values determined in one way or another from the signals of the two sensors are then displayed, for example, quasi-continuously or continuously by display devices of the control device 56. The processed signals are also fed to an electronic control circuit of the control device.
As already mentioned, the particles 61 become larger and heavier when agglomerating and lighter again after drying has ended. The flow rate of the air flowing from the floor 5 up through the vortex chamber to the filters 9 can be selected either by a person using the manually operated controls of the control device 56 or automatically by the electronic control circuit of the control device 56, based on the measured values measured with the sensors 41, 42 can be adjusted with the aid of the flow control member 27 such that the fluidized bed 63 extends upward to approximately the height between the sensor surfaces of the two sensors 41, 42 during the entire intended swirling time.
It can thereby be achieved that at least most of the particles are optimally swirled in each phase of the treatment and only a few particles reach the filters and adhere to them.
The device and method can be modified in various ways. For example, a cylindrical, coaxial to the central axis 3, at both ends of the open sleeve, a so-called "Wurster" tube can be arranged in the vortex chamber at a short distance above the gas-permeable bottom 5. Furthermore, the filters having a fabric can be replaced by cartridge filters with a metallic jacket formed from a multi-layer wire mesh. The filter cleaning agents can then have devices for blowing out the filters instead of vibrating devices. Furthermore, the filters can be divided into more than two groups of simultaneously cleaned filters or, instead of in groups, alternately individually or possibly all at the same time. It may even be possible to provide only a single filter.
Furthermore, the flow rate can be adjusted instead of with the flow control element 27 arranged upstream of the gas inlet with the shut-off elements 29 also serving as flow control element and / or by changing the delivery capacity of the pump device 30. In addition to air, another gas, for example nitrogen, can be passed through the container to swirl the particles, this gas then being circulated, for example, in a closed circuit. Furthermore, the device can be used for continuous, i.e. non-batch treatment of particles can be formed.
The brackets used to hold the sensors 41, 42 can, for example, have vibration dampers made of rubber or the like, which vibrationally decouple the sensors from the metallic wall 4 of the container 2. Furthermore, the connection of the container 2 to the pump device 30 can also have a vibration-damping connecting element, for example made of rubber or the like. Instead of capacitive pickups 47 or condenser microphones, the sensors can possibly have other pickups which make it possible to convert a noise and / or a force and / or a change in force into an electrical signal.
Each sensor could, for example, have a piezoelectric pickup or a piezoelectric microphone or an inductive pickup or an electrodynamic microphone or a pickup that has at least one strain gauge or a vibrating string. The sensor surface of each sensor intended for contact with the particles can also be, for example, an elongated, very thin, elastically bendable and resilient plate attached only at one end, or a round or angular, for example fixed along its entire edge, elastically deformable membrane be formed.
The sensor can be arranged in such a way that the particles that strike the sensor surface and, for example, temporarily rest on it, exert a force on the sensor surface due to the impacts exerted on the sensor surface and / or due to the weight of the particles. The transducer can then be designed and arranged to generate an electrical signal which gives a measure of the bending and / or other deflection of the plate or membrane caused by the particles.
Furthermore, electronic circuit means built into or connected to the sensors can be designed to filter out certain frequencies or frequency ranges from the signals generated by the capacitive or other sensors and to use them for the determination of measured values. Such a frequency selection can make it possible to improve the ratio between useful and interference signals.
Furthermore, the device can have more than two sensors arranged at different heights or possibly only a single sensor.