DE29923959U1

DE29923959U1 - Online-Partikelgrößenmeßgerät

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Publication number: DE29923959U1
Application number: DE29923959U
Authority: DE
Original assignee: KIMA GES fur ECHTZEITSYSTEME
Current assignee: KIMA GES fur ECHTZEITSYSTEME
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1999-10-02
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2009-10-03
Also published as: DE19982013D2; WO2000020837A2; DE19845363A1; AU1374000A; WO2000020837A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 11.
5

Für viele Produktionsprozesse, die pulverförmige Medien herstellen, ist es wichtig, die Partikelgrößenverteilung des Produktes bereits während des Produktionsprozesses, also "Online", messen zu können. Beispiele hierfür finden sich in der Zement-, der Lebensmittel - (z.B. Mehl), der Druck-, der pharmazeutischen- und weiteren Industrien.

Des weiteren kommen hier alle Prozesse in Frage, die kleine Partikel, wie zum Beispiel Zellen oder ähnliches erzeugen.

Es ist gängige Praxis, in größeren zeitlichen Abständen Proben
aus den Prozessen zu nehmen und deren Partikelgrößenverteilung
im Labor "Offline" zu messen. Diese Vorgehensweise führt zu
starken Schwankungen von Produktqualität und -menge, da Abwei-

chungen vom Sollwert erst mit großer zeitlicher Verzögerung korrigiert werden und die Korrektur u.U. erst zu einem Zeitpunkt
erfolgt wo die aktuelle Korngrößenverteilung bereits wieder von der zuletzt gemessenen abweicht.

In IL 90-93634 wird z.B. eine Anordnung und Methode zur Messung von Partikelgrößenverteilungen beschrieben, die unter der Bezeichnung
&ldquor;Time Of Transition" bekannt ist. Sie setzt einen He-Ne-Laser ein, dessen Strahl mit einem Raumfilter (einer Anord-

nung aus Linsen und einer präzise justierten sehr kleinen Lochblende) in einen TEM₀o~Mode überführt wird. Dieser Strahl wird mit einem rotierenden Glaskeil um seine Ausbreitungsrichtung abgelenkt und mit einer Linse stark fokussiert (Strahldurchmesser im Bereich von pm), anschließend mit einer weiteren Linse wieder gesammelt und auf einen Detektor gelenkt, in der Brennebene der ersten Linse beschreibt der Fokus einen Kreis. Partikel, die mit einem Objektträger in die Brennebene gebracht werden, unterbrechen den Strahl, wenn er über sie hinwegläuft. Die Dauer der Unterbrechung wird vom Detektor gemessen und aus der bekannten Geschwindigkeit des Strahls die Partikelgröße ermittelt.

Um ein genaues Ergebnis zu erhalten, dürfen sich die Partikel nur langsam im Vergleich zum Strahl bewegen. Aus diesem Grunde werden sie mit einem Objektträger langsam durch die Meßzone bewegt. Ein typischer Meßvorgang dauert 5-10 Minuten.

Eine solche Anordnung eignet sich aus folgenden Gründen nicht zur Online-Messung an Produktionsanlagen, wo mit Erschütterungen, Temperaturgängen und weiteren Störungen zu rechnen ist:

1. HeNe-Laser sind Gaslaser, die mit Hochspannung betrieben werden müssen und eine Glasröhre haben. Sie sind empfindlich gegen Erschütterungen, Temperaturwechsel und evtl. auftretendes Tauwasser. Die Hochspannung stellt unter Produktionsbedingungen ein Gefährdungspotential dar.

2. Das Raumfilter dient zur Erzeugung eines TEM_Oo-Mode, da nur dieser auf genügend kleine Durchmesser fokussiert werden kann. Eine solche Anordnung ist bereits alleine sehr empfindlich für Erschütterungen und Temperaturgänge. Der Laserstrahl muß aber noch in diese Anordnung eingekoppelt werden und darf ihr gegenüber nicht schwanken.

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3. Meßdauer und -genauigkeit hängen direkt von der Geschwindigkeit des rotierenden Strahls ab, da jeweils ein Partikel gemessen wird und dieses sich relativ zum Strahl möglichst langsam oder gar nicht bewegen darf. Die erforderliche Bewegung des Strahls wird mit einem rotierenden Glaskeil hervorgerufen. Um eine für Meßzwecke ausreichende Genauigkeit zu erreichen, muß der Keil in einem hochpräzisen Hohlwellenlager auf Drehzahl gebracht werden. Die erreichbaren Drehzahlen stoßen schnell an mechanische Grenzen, da für Frequenzen von 100 200 Hz bereits starke Antriebe erforderlich sind, die ihrerseits wieder Erschütterungen des optischen Aufbaus hervorrufen.

4. Die Anordnung mit einem rotierenden Glaskeil gibt direkt die Bewegungsfigur des Laserfokus in Form eines Kreises vor. Andere Formen sind nicht möglich. Der Durchmesser des Kreises wird vom Keilwinkel und der Brennweite der fokussierenden Linse vorgegeben. Eine, durch Änderung der Aufgabenstellung evtl. erforderliche, Variation dieses Durchmessers kann nur durch einen Austausch der Komponenten erfolgen.

5. Eine Online-Messung, insbesondere an trockenen Materialien, muß in der Lage sein, in Luft frei fallende Partikel, die kontinuierlich aus dem Produktstrom abgezweigt werden, messen zu können. Der Strahl muß sich dazu 5-10 mal schneller bewegen als die Partikel. Hierzu sind Ablenkgeschwindigkeiten erforderlich, die sich mit dem rotierenden Glaskeil nicht erreichen lassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Messung von Partikelgrößenverteilungen zu schaffen, die unempfindlich gegen Erschütterungen, Temperaturgänge, und Witterung ist, und es gestattet, frei fallende Partikel in einem kontinuierlichen Produktstrom zu messen.

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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung gemäß der Gesamtheit der Merkmale nach Anspruch 11. Weitere zweckmäßige oder vorteilhafte Ausführungsformen oder Varianten finden sich in den auf jeweils einen dieser Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird der Strahl eines Diodenlasers in eine "Single-Mode-Faser" eingekoppelt, die nur diesen TEM₀o~Mode verlustfrei transportiert. Da sich der Laser in einem festen Gehäuse befindet und die Faser mit einem Präzisionsstecker mit diesem Gehäuse verbunden wird, entfallen Justageprobleme. Die Faser selbst ist grundsätzlich unempfindlich gegen Erschütterungen. Der Ausgang der Faser besitzt ebenfalls einen optischen Präzisionsstecker und wird ohne weitere Justage mit der nächsten Einheit zum Ablenken des Strahls verbunden.

Zum schnellen Ablenken des Strahls können beispielsweise elektro- oder akustooptische Deflektoren eingesetzt werden, die Ablenkfrequenzen bis zu mehreren MHz erreichen. Ablenkfrequenzen von einigen KHz lassen sich mit elektromagnetisch, elektrostatisch oder piezoelektrisch bewegten, mechanischen Scannern erreichen.
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Elektro- und akustooptische Deflektoreinheiten bestehen aus Kristallen oder Glas und sind nicht empfindlich gegen Erschütterungen oder Temperaturschwankungen. Mechanische Scanner werden in geschlossenen Regelkreisen betrieben, die auf elektronischem Wege für eine hohe effektive "Steifheit' und Temperaturunabhängigkeit der mechanischen Komponenten sorgen.

Mit diesen Ablenkeinheiten sind leicht Ablenkgeschwindigkeiten erreichbar, die eine Messung an in Luft frei fallenden Partikeln

ermöglichen. Die Bewegung kann mit elektronischen Funktionsgeneratoren gesteuert werden, wodurch nahezu beliebige Bewegungsformen möglich sind. Insbesondere ist es einfach möglich die Amplitude der Ablenkung den jeweiligen Erfordernissen anzupassen. 5

Der Strahl beschreibt in der Brennebene hinter der Sammellinse (9) ebenfalls eine Figur, die vollständig auf dem Detektor liegen muß. Dies kann zu Schwankungen im Signal führen, da bekannt ist, daß großflächige Detektordioden eine räumlich variierende Empfindlichkeit haben, außerdem kann ein zu stark fokussierter Strahl die Detektordiode zerstören. Darüber hinaus ist die Ansprechgeschwindigkeit des Detektors umso größer, je kleiner seine Fläche ist, was für den Meßprozeß vorteilhaft ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anordnung wird deshalb der Strahl hinter der Sammellinse (9) von einer nichtabbildenden Optik, beispielsweise einer Ulbrichtkugel (12), aufgefangen und diffus auf einen Detektor reflektiert. Dies erlaubt den Einsatz eines kleinen Detektors mit hoher Ansprechgeschwindigkeit, vermeidet die Zerstörung durch einen zu kleinen Fokus auf der Detektorfläche und umgeht das Problem der lokal variierenden Detektorempfindlichkeit .

Die Erfindung ist im weiteren an Hand von Figuren und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: 25

Fig. 1: eine Prinzipskizze des optischen Aufbaus eines Partikelmeßgerätes in Seitenansicht;

Fig. 2: eine Ausführung mit einer nichtabbildenden Optik zum Auffangen des Lichts nach der Sammellinse (9);

Fig. 3: Schematischer Aufbau des online Particle Sensors;

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Fig. 4: Meßprinzip eines erfindungsgemäßen online Particle Sensors;

Fig. 5: Meßergebnis der Partikelgrößenverteilung einer Zementprobe;

Fig. 6: Feinheits-Regelung einer erfindungsgemäßen Mahlanlage mit OPS und Fuzzy Control Engine;

Fig. 7: Fokusbereich der Partikelmessung;

Fig. 8: erfindungsgemäße Partikelmessung am &ldquor;Äquator" und in der Polarregion.

Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist eine Prinzipskizze des optischen Aufbaus eines Partikelmeßgerätes in Seitenansicht dargestellt. Der Strahl einer Laserdiode 1 wird über eine optische Steckereinheit 2a in eine Single-Mode Lichtleitfaser 2 eingekoppelt. Am Austrittstekker der Faser 2b, der mit der mechanischen Halterung der folgenden Einheiten 3, 4, 5 und 6 fest verbunden ist, tritt der Strahl als TEM_OO-Mode 3 aus und wird von der Linse 4 in einen parallelen Strahl gewandelt.

Die Ablenkeinheit 5 lenkt den Strahl in einer oder zwei Dimensionen ab und erzeugt die gewünschte Bewegungsform, die vom Funktionsgenerator 5a gesteuert wird. Die Fokussierlinse 6 fokussiert den Strahl in ihrer Brennebene, wo er sich entsprechend bewegt. Frei fallende Partikel 7 die vom Strahlfokus 8 in der Brennebene überstrichen werden, unterbrechen den Strahl zeitweilig.

Der hinter der Brennebene wieder divergierende Strahl wird von der Sammellinse 9 gesammelt und auf den Detektor 10 gelenkt.

Das Signal des Detektors wird von einer Elektronik 11 gemessen und ausgewertet.

In der in Figur 2 dargestellten Ausführung wird der Strahl hinter der Sammellinse 9 von einer nichtabbildenden Optik, hier eine Ulbrichtkugel 12, aufgefangen und diffus auf den Detektor 10 gelenkt.

In einer nicht dargestellten Ausführung entfällt Linse 4 und die Ablenkeinheit lenkt direkt den aus dem Stecker 2b divergierenden Strahl ab.

Um ein Verschmutzen der Linsen 6 und 9 zu vermeiden, kann man jeweils ein Fenster vor diese Linsen, als zwischen dem Raumbereich der Partikel 7 und der dazu jeweils benachbarten Linse 6 oder 9 setzen. Es ist vorteilhaft, die gesamte Anordnung auf eine gemeinsame Grundplatte zu setzen und durch fixierte Stekkereinheiten Justagen zu vermeiden.

In ebenfalls nicht dargestellten Ausführungen sind die zu messenden Partikel in einer Flüssigkeit suspendiert oder werden auf einem optisch transparenten Trägermaterial in die Brennebene der Linse 6 transportiert.

Im folgenden werden im Rahmen der Erfindung Ausführungen zur Beurteilung der Qualität eines Zements gemacht. 30

Eine der wichtigsten Größen zur Beurteilung der Qualität eines Zements ist seine ' Partikelgrößenverteilung. Eine zuverlässige Steuerung des Mahlvorgangs mit dem Ziel, eine bestimmte Partikelgrößenverteilung zu erhalten, würde es nicht nur erlauben,

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die gewünschte Qualität herzustellen, sondern auch den zum Mahlen erforderlichen Energieverbrauch zu optimieren.

Die tatsächlich erreichte Partikelgrößenverteilung wird in der Praxis durch eine regelmäßige Probenahme und anschließende Messung im Labor ermittelt. Danach wird der Mahlkreislauf - häufig noch durch einen manuellen Eingriff solange korrigiert, bis die gewünschte Verteilung erreicht worden ist. Da zwischen Probenahme, Messung und Korrektur eine verhältnismäßig große Zeitspanne liegt, kann nicht ausgeschlossen werden, daß die Mahlanlage unter Umständen große Produktmengen mit der falschen Partikelgrößenverteilung produziert.

Das erfindungsgemäße Meßgerät erlaubt, die Partikelgrößenverteilung im online-Verfahren zu bestimmen. Zusammen mit einem geeigneten Regler, der mehrere Kenngrößen des Mahlprozesses verarbeitet, wird mit Hilfe dieses Gerätes ein Regelkreis aufgebaut, der eine Mahlanlage schnell auf "den Punkt" fährt und dort auch hält.

Das erfindungsgemäße Meßgerät, das zur online-Analyse von Partikelgrößen in einer Mahlanlage eingesetzt werden soll, muß naturgemäß ganz andere Kriterien erfüllen, als ein Laborgerät. Die wesentlichsten Anforderungen, denen ein derartiges Gerät zu genügen hat, sind ein einfaches Meßprinzip, eine gute Auflösung sowie eine hohe Meßgeschwindigkeit. Außerdem soll die erfindungsgemäße Vorrichtung die Eigenschaft haben, sich selbst kalibrieren zu können. Schließlich ist ein robuster Aufbau und eine einfache Wartung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur online-Analyse vorteilhaft.

Bei den Geräten zur Bestimmung von Partikelgrößen wurden in der Vergangenheit eine Vielzahl von Verfahren und physikalischen Effekte ausgenutzt. Dabei hat die Beugung von Laserlicht eine be-

-s-

sonders große Verbreitung gefunden. Bei der Beugung von Laserlicht wird die Wellennatur des Lichts ausgenutzt, die die charakteristischen Beugungsstrukturen hervorruft. Zu ihrer Auswertung müssen nachteilig diese komplizierten Intensitätsverteilungen genau gemessen und nach einem aufwendigen mathematischen Verfahren auf die Partikelgröße zurückgerechnet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet nach dem sogenannten "time of transition-Prinzip", bei welchem ein Laserstrahl so stark fokussiert wird, daß der Fokusdurchmesser im Bereich von einigen Lichtwellenlängen (~um) liegt. Der Strahl wird gleichzeitig quer zu seiner Ausbreitungsrichtung schnell abgelenkt, wobei hinter der Fokusebene die ankommende Lichtintensität von einem schnellen Detektor gemessen wird. Läßt man nun Partikel durch den Fokusbereich fallen, so werden sie durch den schnell bewegten Strahl überstrichen und unterbrechen ihn. Die Intensität auf dem Detektor sinkt dabei sehr schnell auf den Wert Null ab und steigt wieder auf den alten Wert an, wenn das Partikel überstrichen ist. Bei bekannter Ablenkgeschwindigkeit des Strahls kann man dann aus der Dauer der Dunkelphase sofort den Durchmesser des Partikels ermitteln. Der Partikeldurchmesser berechnet sich nach

d = &ngr; * At (1)

Darin bedeuten:

d Partikeldurchmesser
&ngr; Ablenkgeschwindigkeit des Strahls
At Abdunkelungszeit

In der Figur 3 ist das Aufbauschema des erfindungsgemäßen Sensors
und in der Figur 4 das dazugehörende erfindungsgemäße Meßprinzip
gezeigt

Beim Online-Partikel-Sensor gemäß Figur 3 tritt aus dem Laser das Laserlicht und wird mit einem Linsensystem geführt. Zur Bildung des bewegten Laserfokusses 34 ist ein Festkörperscanner 32 -5 vorgesehen. Frei fallende Partikel 33 durchqueren den Laserfokus 34. Das Laserlicht wird von einem schnellen Detektor 35 erfaßt.

Im Funktionsprinzip gemäß Figur 4 dargestellt wird mit einem Linsensystem 42 der schnell bewegte Laserstrahl 41 über die frei fallenden Partikel 44 geführt. Wenn die frei fallenden Partikel 44 den Strahl unterbrechen, hier in der Position 46, fällt die am schnellen Detektor 45 gemessene Intensität auf Null. Die erfaßte Zeitdifferenz ist dabei proportional zum Durchmesser des Partikels.

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Dieses Meßprinzip vereint in sich mehrere Vorzüge:

- Die Messung ist auf eine Zeitmessung zurückgeführt, die mit

modernen Quarzoszillatoren einfach und mit sehr hoher Genauigkeit
durchgeführt werden kann und eine Kalibrierung erübrigt.

- Die Meßzone wird nur über optische Parameter festgelegt. Die Meßzelle selbst ist so groß, daß keine Verstopfungsgefahr besteht. Partikel, die außerhalb der Meßzone durch den Strahl fallen, werden nicht erfaßt und üben keinen störenden Einfluß auf den Meßprozeß aus.

- Bei der Messung der Lichtintensität ist der absolute Pegel nicht wichtig. Nur ein schnelles Absinken bzw. Ansteigen der Intensität genügt, um ein Partikel zu erkennen. Das Verfahren arbeitet auch bei schwankender Intensität sicher.

- Aufgrund der einfachen optischen Anordnung und der Unempfindlichkeit gegen Intensitätsschwankungen besteht eine hohe Resistenz gegenüber äußeren Erschütterungen und Fehljustagen des gesamten Strahlengangs.

- Der Meßvorgang ist sehr schnell und kann mit vergleichsweise einfachen elektronischen Mitteln durchgeführt werden. Setzt man in Gleichung (1) eine Geschwindigkeit von &ngr; = 10 m/s ein, so ergibt sich für ein Partikel mit einem Durchmesser von 10 Um eine Abdunkelungszeit von At = 1 &mgr;&egr;. Selbst wenn man für die weitere Auswertung einen langsamen Prozessor einsetzt, kann man auf diesem Wege einige hundert bis einige tausend Partikel pro Sekunde messen.

- 11 -

- Die Auflösung des Meßverfahrens ist hoch; auch dicht nebeneinander liegende Partikelklassen können unterschieden werden.

S Für die Durchführung einer online-Messung in einer Mahlanlage muß das Meßgerät in der Lage sein, die Partikel aus einem Massestrom des Produktionsprozesses direkt, d. h. ohne weitere Präparation, messen zu können. Das Meßverfahren kann wie bereits erwähnt in Luft dispergierte, frei fallende Partikel messen. Für die online-Messung muß ein kleiner Massestrom vom Produktstrom abgezweigt und mit Hilfe einer Venturidüse zerstäubt werden. Dieser Massestrom wird ohne weitere Maßnahmen direkt und permanent gemessen. Die Messung ist je nach der Beladung des Luftstroms mit Partikeln innerhalb von wenigen Sekunden stabil und statistisch sicher. Die Reaktionszeit auf Änderungen beträgt nur einige Sekunden.

Um eine Mahlanlage regeln zu können, muß eine Meßgröße zur Verfügung gestellt werden, mit deren Hilfe sich ein Regelkreis ansteuern läßt. Da sich dazu eine Partikelgrößenverteilung nicht eignet, wird an eine gemessene Verteilung jeweils eine RRSB-Verteilung angepaßt und ihre Parameter als Meßgrößen vom Gerät abgegeben. Da die Bewertung der beiden Parameter einer RRSB-Verteilung nicht von einem konventionellen Regelkreis vorgenommen werden kann, wird diese Aufgabe einem Fuzzy-Regler übertragen. In der Figur 5 ist eine Zementprobe gezeigt, die mit dem Meßgerät gemessen wurde sowie eine RRSB-Kurve, die an die Meßwerte angepasst wurde. Im Diagramm gemäß Figur 5 ist die Verteilungssumme Q3 als Funktion des Partikeldurchmessers d - in &mgr;&pgr;&igr; angegeben - dargestellt. Die Kurve gibt den Verlauf der Meßwerte gut wieder. In der Figur 6 ist gezeigt, wie ein derartiges Meßgerät mit Fuzzy-Regler ohne großen Aufwand in eine Mahlanlage integriert werden kann. Enthalten sind dazu unter anderem ein

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- 11a -

SPS 61, ein OPS 63, eine Vorrichtung zum Parametrieren 64 sowie eine Fuzzy-Control-Engine (FCE).

-5 Im Diagramm gemäß Figur 7 ist der Strahlradius r als Funktion des Weges &khgr; dargestellt, beide Größen ausgedrückt in &mgr;&idiagr;&eegr;.

Im Rahmen der Erfindung wird im folgenden die Partikelmessung mit fokussierten Laserstrahlen näher erläutert. 10

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Licht läßt sich auf sehr kleine Durchmesser fokussieren, wobei es auch dabei Grenzen gibt, die von den Eigenschaften der verwendeten Optik und vor allem von der Lichtquelle bestimmt werden. Am besten läßt sich kohärentes Laserlicht fokussieren. Mit geeigneten Maßnahmen lassen sich Durchmesser von 2 bis 4 Lichtwellenlängen erreichen. Das rote Licht des häufig benutzten Halbleiterlasers hat eine Wellenlänge von 0,635 um, d.h. hiermit können Fokusdurchmesser von 1,2 bis 2,4 &mgr;&pgr;&igr; erzielt werden. Die Intensität eines Laserstrahls über den Durchmesser folgt einer Gaußverteilung:

Kr) - I(0)*exp(-r²) (2)

In dieser Gleichung ist der Radius als der Punkt definiert, bei dem die Intensität auf 1/e abgefallen ist. Um den Strahl auf derartig kleine Durchmesser zu bringen, muß er durch eine Optik mit sehr kurzer Brennweite fokussiert werden. Das bedeutet, daß der Strahl sehr schnell zusammen, aber auch genauso schnell wieder auseinanderlaufen muß. Kurz vor und kurz nach dem Brennpunkt ist der Strahl schon wieder ziemlich dick. Teilchen, die vor oder hinter dem Brennpunkt vom Strahl erfaßt werden, können diesen nicht komplett abdecken und führen nur zu einem leichten Absinken der Intensität, werden also praktisch nicht "wahrgenommen" und von der Meßelektronik aussortiert.

Dabei stellt sich noch die Frage: Wie wird mit Hilfe des erfindungsgemäßen Meßgeräts unterscheiden, ob der Strahl ein Partikel am "Äquator" oder in der Polarregion überstrichen hat? In der Figur 8 ist diese Situation näher verdeutlicht und zeigt zugleich die Lösung auf: Trifft der Strahl am Äquator "senkrecht" auf ein Partikel, so wird er vollständig abgedunkelt, sobald er sich um einen Strahldurchmesser weiterbewegt hat. Das Signal auf dem Detektor sinkt sehr schnell auf Null ab. In der Polarregion

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muß sich der Strahl dagegen um mehr als einen Strahldurchmesser weiterbewegen, bevor er vollständig abgedunkelt ist, wobei das Signal langsamer auf Null sinkt. Anhand der Flankensteilheit des Signals lassen sich diese beiden Situationen leicht voneinander unterscheiden. Es wurde somit erkannt, die Flankensteilheit als Maß für die Positionsbestimmung, wie der Strahl das Partikel überstreicht, einzusetzen.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren bietet einen einzigartigen Vorteil: Die Meßzone wird ausschließlich und eindeutig nur durch optische Parameter bestimmt, was bedeutet, daß weder mechanische, noch aufwendige mathematische Operationen notwendig sind, um festzulegen, wo gemessen wird.

Vergleichbare Vorteile bietet auch das erfindungsgemäße Meßgerät bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung. Dabei handelt es sich im Rahmen der Erfindung in der allgemeinsten Form um eine Vorrichtung zur On-Line-Messung der Größenverteilungen von Partikeln mit Mitteln (1, 2, 2a, 2b, 3, 4, 5, 6) zur Bildung eines fokussierten Lichtstrahls in einer Brennebene, Mitteln (9, 10, 11, 12) zum Sammeln und Bestimmen der Intensität des Lichtstrahls hinter der Brennebene, wobei im Raumbereich der Brennebene dieses fokussierten Strahls bewegliche Partikel (7) sowie Mittel (5, 5a) zum Überstreichen dieser beweglichen Partikel mit dem fokussierten Lichtstrahl vorgesehen sind. Dabei soll zum Überstreichen der Partikel der Lichtstrahl eine ausreichende, vorzugsweise schnelle Relativbewegung zur Bestimmung der Transitionszeit ausführen.
Als Partikel kommen insbesondere Partikel aus wenigstens einem der Stoffe der Gruppe Zement, Mehl, Lebensmittel oder pharmazeutikum in Betracht, deren Größe und Größenverteilung(en) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestimmbar sind.

Claims

1. Vorrichtung zur On-Line-Messung von Partikelgrößenverteilungen nach dem "Time Of Transition-Verfahren", dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle ein Halbleiterlaser (1) mit einer Single-Mode-Lichtleitfaser (2) ist.

2. Vorrichtung zur On-Line-Messung von Partikelgrößenverteilungen nach dem "Time Of Transition-Verfahren", dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle ein Halbleiterlaser (1) mit einem integrierten Single-Mode-Filter ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkeinheit (5) ein elektrooptischer Deflektor eingesetzt wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkeinheit (5) ein akustooptischer Deflektor eingesetzt wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkeinheit (5) ein elektrostatisch bewegter, mechanischer Scanner eingesetzt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkeinheit (5) ein elektromagnetisch bewegter, mechanischer Scanner eingesetzt wird.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Ablenkeinheit (5) ein piezoelektrisch bewegter, mechanischer Scanner eingesetzt wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit den Strahl in einer Dimension oder mehreren Dimensionen ablenkt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit durch einen Funktionsgenerator (5a) angesteuert wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Bestrahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung nach der Sammellinse (9) durch eine nichtabbildende Sammeloptik (12), insbesondere eine Ulbrichtkugel (12), aufgefangen und auf den Detektor (10) gelenkt wird.

11. Vorrichtung zur On-Line-Messung der Größenverteilungen von Partikeln, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit

1. Mitteln (1, 2, 2a, 2b, 3, 4, 5, 6) zur Bildung eines fokussierten Lichtstrahls in einer Brennebene,

- Mitteln (9, 10, 11, 12) zum Sammeln und Bestimmen der Intensität des Lichtstrahls hinter der Brennebene,

gekennzeichnet durch

1. im Raumbereich der Brennebene dieses fokussierten Strahls bewegliche Partikel (7),

- Mittel (5, 5a) zum Überstreichen dieser beweglichen Partikel mit dem fokussierten Lichtstrahl.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in Luft frei fallende oder in einer Flüssigkeit suspendierte Partikel.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Partikel aus wenigstens einem der Stoffe der Gruppe Zement, Mehl, Lebensmittel oder pharmazeutikum.

14. Mahlanlage mit wenigstens einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.