DE4103900C2 - - Google Patents
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
- G01N11/14—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by using rotary bodies, e.g. vane
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zur Messung des Lufthaltevermögens
von Schüttgut.
Schüttgüter, insbesondere pulverförmige oder granulierte
Schüttgüter werden bekanntlich häufig pneumatisch
transportiert, und zwar entweder im Saugbetrieb oder
(häufiger) im Druckbetrieb. U.a. zur Minimierung des
Energieververbrauches, des Luftverbrauches, des Querschnitts
der Förderrohrleitungen und des Verschleißes
ist man bestrebt, das Schüttgut im Dichtstrom zu fördern.
Die Förderbarkeit von Schüttgütern und insbesondere
deren Förderbarkeit im Dichtstrom hängt nun von zahlreichen
Parametern ab und ist insbesondere für Schüttgüter,
für die noch keine einschlägigen Erfahrungswerte
vorliegen, nicht im Vorhinein übersehbar. Andererseits
muß schon bei der Projektierung und Planung einer pneumatischen
Schüttgutförderanlage das Verhalten des zu
transportierenden Schüttgutes (bzw. des "problematischsten"
zu fördernden Schüttgutes) unter den Bedingungen
der pneumatischen Förderung bekannt sein, wenn die Anlage
optimal ausgelegt werden soll. Aus der Praxis ist nun
bekannt, daß ein grundsätzlicher Zusammenhang zwischen
dem Lufthaltevermögen eines Schüttgutes und dessen Förderbarkeit
im Dichtstrom besteht. Je länger nämlich die
zeitliche Dauer des Lufthaltevermögens des Schüttgutes
ist, über desto längere Strecken kann das Schüttgut ungestört
im Dichtstrom gefördert werden. Allerdings gibt
es bisher keine geeignete Verfahren zur Messung des
Lufthaltevermögens.
Bekannt ist lediglich eine Vorrichtung zur Messung der
Viskosität und der scheinbaren Dichte von pulverförmigen
Schüttgütern. Diese Vorrichtung umfaßt ein Fluidisiergefäß
mit einem Fluidisierboden, in dessen Gaszuleitung
ein Ventil zur Einstellung der Fludisiergasmenge angeordnet
ist. In das Fluidisiergefäß taucht ein Rotationsviskosimeter
mit einem speziell geformten Rührorgan ein.
Das Ausmaß der Torsion des Rührorgans ist eine Maßzahl
für die dynamische Viskosität (A.J. DAMIA & J.J.
CAPRARI in J. Chem. Tech. Biotechnol. 44 (1989), 261-
274).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Bestimmung des Lufthaltevermögens von Schüttgütern
zu schaffen.
Diese Aufgabe ist durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Schritte gelöst.
Das Verfahren führt zu Meßwerten, die das Lufthaltevermögen
des jeweiligen Schüttgutes nach Art einer dimensionslosen
Maßzahl charakterisieren, die - für sich
allein betrachtet - keine Aussagekraft hat, jedoch einen
Vergleich unterschiedlicher Schüttgüter hinsichtlich
ihres Lufthaltevermögens und damit hinsichtlich ihrer
Förderbarkeit erlaubt. Im Ergebnis lassen sich bekannte
und unbekannte Schüttgüter anhand der durch das Verfahren
nach der Erfindung ermittelten Maßzahl in z. B. drei
Gruppen "gut förderbar", "mittelmäßig förderbar" und
"schlecht förderbar" klassifizieren. Bestimmt man also
bei einem neuen Schüttgut dessen Lufthaltevermögen nach
dem vorgeschlagenen Verfahren und erhält hierbei eine
Maßzahl, die zumindest näherungsweise derjenigen eines
bereits bekannten Schüttgutes entspricht, so kann erwartet
werden, daß sich das neue Schüttgut hinsichtlich
seiner Förderbarkeit wie das bereits bekannte Schüttgut
verhält. Auf diese Weise läßt sich z. B. ohne langwierige
Versuche die Auslegung einer für das bekannte Schüttgut
bereits ausgeführte Förderanlage und deren Komponenten
auf das neue Schüttgut übertragen.
Eine einfache Möglichkeit zur Bestimmung der dynamischen
Viskosität im Rahmen des Verfahrens nach der Erfindung
ist Gegenstand des Anspruches 2.
Die Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen
Viskosität des Schüttgutes ist besonders einfach,
wenn gemäß Anspruch 3 die gemessenen Werte kontinuierlich
in Abhängigkeit von der Zeit als Kurve aufgetragen
werden.
Zur Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen
Viskosität stehen verschiedene Näherungsverfahren
zur Verfügung. Im Anspruch 4 ist ein einfaches graphisches
Verfahren angegeben. Anspruch 5 nennt ein einfaches
numerisches Verfahren. Anspruch 6 ist auf eine Weiterbildung
des Verfahrens nach Anspruch 5 gerichtet.
Im übrigen kommt es bei der Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit
der dynamischen Viskosität nicht auf eine
mathematisch exakte Bestimmung (z. B. der mittleren Anstiegsgeschwindigkeit
oder der höchsten Anstiegsgeschwindigkeit)
an. Da die gefundenen Werte (Maßzahlen)
lediglich als Relativwerte behandelt werden, ist allein
wesentlich, daß die Ermittlung der Werte stets nach der
gleichen Methodik erfolgt.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Messung des Lufthaltevermögens
von Schüttgut in schematischer Vereinfachung
und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Verfahrensab
laufes und der gewonnenen Meßergebnisse.
Die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung umfaßt ein
Fluidisiergefäß 1 mit einem Fluidisierboden 1a, der aus
einer Druckluftquelle 2 über ein Drosselventil 3 und ei
ne Leitung 4 mit Fluidisierluft versorgt wird. Zur Durch
führung einer Messung wird das Fluidisiergefäß 1 z. B. bis
zu einer Marke A mit dem zu untersuchenden Schüttgut ge
füllt. Das Schüttgut bedeckt dann ein in das Fluidisier
gefäß 1 eintauchendes Rührorgan 5a eines Rotationsviskosi
meters 5. Das Rotationsviskosimeter 5 hat einen Meßwert
ausgang 5b, an den ein Anzeigeinstrument 6 und/oder ein
Kurvenschreiber 7 angeschlossen sind. Der Meßwertausgang
5b liefert ein elektrisches Signal, das dem zur Drehung
des Rührorgans 5a erforderlichen, von dem Antriebsmotor
des Rotationsviskosimeters aufgebrachten Drehmoment
proportional ist. Rotationsviskosimeter dieser Bauart
sind - z. B. zur Bestimmung der Viskosität von Flüssig
keiten - bekannt und im Handel erhältlich.
Zur Durchführung einer Messung werden das Rotationsvis
kosimeter 5 und der Schreiber 7 eingeschaltet. Sodann
wird das zunächst geschlossene Ventil 3 allmählich mehr
und mehr geöffnet, so daß das Schüttgut langsam in den
fluidisierten Zustand übergeht und hierbei der Schütt
gutspiegel z. B. bis zu einer Marke B ansteigt. Während
dessen wird die der dynamischen Viskosität des Schütt
gutes entsprechende Anzeige des Meßinstrumentes 6 und/
oder die von dem Schreiber 7 aufgezeichnete Kurve beob
achtet. Entsprechend der Abnahme der dynamischen Viskosi
tät mit zunehmender Fluidisierung sinkt auch das von dem
Rotationsviskosimeter 5 aufzubringende Drehmoment zur
Drehung des Rührorganes 5a. Entsprechend sinkt die An
zeige des Meßinstrumentes 6 und fällt die Kurve, die der
Schreiber 7 aufzeichnet. Sobald bei einer bestimmten Öff
nungsstellung des Ventils 3 das Minimum der dynamischen
Viskosität des Schüttgutes erreicht ist, wird zu einem
beliebigen Zeitpunkt das Ventil 3 schlagartig geschlos
sen. Infolge der nun allmählich aus dem Schüttgut ent
weichenden Fluidisierluft steigt dessen dynamische Vis
kosität wieder an, bis sie in etwa den Anfangswert, ent
sprechend der statischen Viskosität, erreicht hat. Danach
ist die Messung beendet.
Das Diagramm der Fig. 2 zeigt, der besseren Vergleich
barkeit halber übereinandergezeichnet, zwei typische
Verläufe der während einer Messung von dem Schreiber 7
aufgezeichneten Kurve entsprechend einem Schüttgut I bzw.
entsprechend einem Schüttgut II. Auf der Ordinate ist das
der Viskosität proportionale Drehmoment M aufgezeichnet,
auf der Abszisse die z. B. in Sekunden gemesse Zeit t.
Die dynamische Viskosität des Schüttgutes I fällt von
einem Anfangswert MIA auf einen Minimalwert MIM, der im Zeit
punkt t1 erreicht ist und dann zeitlich konstant bleibt.
Die dynamische Viskosität des Schüttgutes II fällt von
einem Anfangswert MIIA auf einen im Zeitpunkt t2 er
reichten Minimalwert MIIM.
Im Zeitpunkt t0 wird die Zufuhr der Fluidisierluft plötz
lich unterbrochen. Die Kurven I und II steigen entsprechend
der zunehmenden Entlüftung der betreffenden Schüttgüter
wieder an, und zwar näherungsweise bis die Anfangswerte
wieder erreicht sind. Von den aufgezeichneten Kurven
interessieren nur diese ansteigenden Teile. Bestimmt wird
die Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität.
Dies kann graphisch durch Einzeichnen der Tangenten TI
bzw. TII im Wendepunkt der jeweiligen Kurven erfolgen,
in welchem Fall die Steigungswinkel αI bzw. αII die ge
suchte Maßzahl für die Größe des Lufthaltevermögens des
betreffenden Schüttgutes darstellen.
Statt dessen kann eine geeignete, das Lufthaltevermögen
charakterisierende Maßzahl auch numerisch gewonnen wer
den, und zwar durch Ermittlung der Zeiten tI bzw. tII,
innerhalb derer die dynamische Viskosität von einem
vorgegebenen unteren Wert auf einen vorgegebenen oberen
Wert ansteigt. Hierzu empfiehlt es sich, die Bereiche
geringer Kurvensteigung zu Beginn und am Ende des An
stieges außer Betracht zu lassen, da sie keine genaue
Definition des Anfangszeitpunktes und des Endzeitpunktes
der jeweiligen Zeitmessung gestatten. Besser ist es,
die Zeiten zwischen definierbaren unteren und oberen
Relativwerten der dynamischen Viskosität zu messen. Als
Bezugswert kann die Differenz zwischen der statischen
Viskosität MIA bzw. MIIA und dem Minimalwert MIM bzw.
MIIM verwendet werden. Hiervon ausgehend, kann als An
fangspunkt MI10 für die Messung der Zeit tI ein Wert ge
wählt werden, der um 10% über dem Bezugswert liegt, und
als Endpunkt MI 90 dementsprechend der 90% des Bezugs
wertes entsprechende Kurvenwert. Gleiches gilt für den An
fangspunkt MII10 und den Endpunkt MII 90 für die Bestim
mung der das Lufthaltevermögen kennzeichnenden "Entlüf
tungszeit" tII. Zusätzlich kann aus Gründen der besseren
Vergleichbarkeit bei Schüttgütern, die sich hinsichtlich
ihrer statischen Viskosität und/oder hinsichtlich des
Minimums ihrer dynamischen Viskosität stark unterschei
den, eine Normierung erforderlich sein. Statt dessen kann
auch in bekannter Weise die mittlere Steigung zwischen
den Punkten MI 10 und MI 90 bzw. MII 10 und MII 90 durch
Quotientenbildung ermittelt werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Messung des Lufthaltevermögens
von Schüttgut, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
- - allmähliches, gesteuertes Fluidisieren des Schüttgutes,
- - Messung der dynamischen Viskosität in Abhängigkeit vom Fluidisierungsgrad,
- - Unterbrechen des Fluidisierungsgasstromes nach Erreichen des Minimums der dynamischen Viskosität,
- - kontinuierliches Messen des Anstieges der dynamischen Viskosität in Abhängigkeit von der Zeit
- - und Ermittlung der Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität des Schüttgutes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dynamische Viskosität mittels eines
Rotationsviskosimeters gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die gemessenen Werte der
dynamischen Viskosität kontinuierlich in
Abhängigkeit von der Zeit als Kurve aufgetragen
werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die
Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität
die größte Steigung der Kurve verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für die
Anstiegsgeschwindigkeit der dynamischen Viskosität
die Zeit, innerhalb derer die dynamische Viskosität
von einem unteren vorgegebenen Relativwert auf
einen oberen vorgegebenen Relativwert steigt,
verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß als Bezugswert zur Bestimmung des unteren und
des oberen Relativwertes der dynamischen Viskosi
tät die Differenz zwischen der statischen
Viskosität des ruhenden Schüttgutes und dem
Minimalwert dessen dynamischer Viskosität ver
wendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914103900 DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914103900 DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4103900A1 DE4103900A1 (de) | 1992-08-13 |
DE4103900C2 true DE4103900C2 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6424689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914103900 Granted DE4103900A1 (de) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Verfahren und vorrichtung zur messung des lufthaltevermoegens von schuettgut |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4103900A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT519255B1 (de) * | 2016-12-14 | 2018-05-15 | Anton Paar Gmbh | Pulverfluidisierung |
-
1991
- 1991-02-08 DE DE19914103900 patent/DE4103900A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4103900A1 (de) | 1992-08-13 |
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