EP0914597A1 - Method and device for sampling dispersed streams of material - Google Patents

Method and device for sampling dispersed streams of material

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EP0914597A1
EP0914597A1 EP98925623A EP98925623A EP0914597A1 EP 0914597 A1 EP0914597 A1 EP 0914597A1 EP 98925623 A EP98925623 A EP 98925623A EP 98925623 A EP98925623 A EP 98925623A EP 0914597 A1 EP0914597 A1 EP 0914597A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sampling
tube
sampling tube
main process
stream
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98925623A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Witt
Stephan Röthele
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sympatec GmbH
Original Assignee
Sympatec GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Sympatec GmbH filed Critical Sympatec GmbH
Publication of EP0914597A1 publication Critical patent/EP0914597A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N15/0227Investigating particle size or size distribution by optical means, e.g. by light scattering, diffraction, holography or imaging using imaging, e.g. a projected image of suspension; using holography
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    • G01N1/2202Devices for withdrawing samples in the gaseous state involving separation of sample components during sampling
    • G01N2001/222Other features
    • G01N2001/2223Other features aerosol sampling devices

Definitions

  • the invention relates to a method for sampling from disperse material streams, in which a partial analysis stream is taken from this main process stream for subsequent analysis in a main process stream and a device for carrying out this method.
  • the size distribution of the particles or droplets, hereinafter referred to as particles, is of great importance for the production of disperse solids and emulsions, since they essentially determine the reactivity, the transport properties and the stability of the material system.
  • Devices for determining particle size distributions with various measuring principles have long been known.
  • Devices that are based on laser diffraction (LB) increasingly dominate in many applications, since they combine high measurement accuracy with good stability of the results, short measurement times, large measurement range, low measurement range lower limit and simple handling.
  • LB laser diffraction
  • a laser 1, followed by an expansion optics 2 generates an extensive parallel measuring light beam which illuminates the particles 8 introduced in a measuring cell 7.
  • the diffracted light is imaged by means of a converging lens 14, the Fourier optics, onto a photodetector 16 with a multiplicity of elements which, together with a downstream electronics, allows the intensity distribution to be measured precisely.
  • the particle size distribution can be calculated from this intensity distribution by means of an evaluation unit 20 using known algorithms.
  • Such a device is equally suitable for determining the particle size distribution of disperse solids, suspensions and emulsions.
  • Known calculation methods based on Fraunhofer diffraction provide particle size distribution regardless of the optical properties of the particles and the surrounding medium.
  • the applicability of these devices is, however, limited to the range of low particle concentration, since work is preferably carried out in transmitted light and the measuring zone must let the diffracted light pass.
  • the particle concentration should be chosen so low that the diffracted light is not again diffracted on subsequent particles. This process, known as multiple scattering, can be taken into account when calculating the particle size distribution.
  • the known algorithms are limited to specific particle shapes and require precise knowledge of the optical parameters of the material system, which is not the case for most particles.
  • This method is only permissible for those material systems in which the dilution does not change the particle size distribution.
  • the sample is to be taken in such a way that the particle size distribution of the sample corresponds to the particle size distribution of the process in the period under consideration, ie is representative. This in turn requires that all areas of the transport cross-section are recorded with equal weight and that the taking of the sample does not change the particle size distribution at the location of the sample name.
  • the process particles are integrated in a flowing medium, it is known that the sample can be taken isokinetically, ie that the particles must not experience any change in speed, since otherwise the particle size distribution removed would be noticeably changed. It is also known from laser diffraction that agglomerated particles are determined with their agglomerate diameter. For common tasks, one is preferably interested in the particle size distribution of the primary particles.
  • the agglomerated particles must first be separated from one another before they pass through the measuring zone.
  • various devices are known which separate dry particles in high-turbulence flows by collisions of the particles with one another, collisions of the particles with the walls or obstacles introduced specifically for this purpose or by centrifugal forces as a result of speed gradients.
  • Devices are known for suspensions in which a liquid is used to separate the particles, partly with the support of special chemical substances and the supply of ultrasound.
  • a reference measurement is required from time to time, in which the intensity distribution of the medium surrounding the particles is measured without the presence of particles.
  • the laser diffraction system is flanged directly to the process tube, ie the entire process mass flow has to pass through the measuring zone.
  • the high optical concentrations that occur are taken into account by means of a material-dependent correction of the multiple scatter.
  • a reference measurement is only possible before the start of a production phase (batch).
  • the light source and detector are kept largely clean using gas-flushed tubes or an enveloping flow along windows. Any contamination of the optics which occurs nevertheless falsifies after permanently the result. The particles are not dispersed.
  • Such a device is therefore only suitable for very small pipe diameters with production mass flows in the range of a few kg / h and with short production times (batch times).
  • the analyzed sample is non-representatively defined by the geometry of the measuring zone and the laser beam profile.
  • the light source and detector unit are integrated in a rod with an opening transverse to the rod direction, which is immersed in the process mass flow through a flange.
  • the first-mentioned version is operated with a static, non-representative sampling in the bypass to a pipe with a larger cross-section.
  • Sampling takes place from a fixed, definable position of the process tube.
  • the sample is transported by means of a jet pump, which further dilutes the partial analysis flow and is set so that the sampling is carried out as iso-kinetically.
  • the sampling tube is permanently open and exposed to the abrasive process mass flow. No cleaning of the sampling opening is provided.
  • the partial analysis stream continuously passes through the measuring zone. It is accelerated by the jet pump and redirected several times until it is returned to the process. 90 ° bends are used to save overall height. This arrangement is unfavorable in terms of wear.
  • the wear is proportional to the process mass flow and the process time and regardless of the number of required measurements.
  • the reference measurement can only take place at the beginning of a batch.
  • the speed of the process mass flow is initially determined by installing special flow geometries via differential measure the reference pressure sensors and use these values to adjust the pressure conditions in the partial analysis flow to ensure the isokinetics of the sampling.
  • the particle size distribution analysis is carried out by a laser diffraction system attached to the outlet of the tube, in one embodiment the particles are first separated on a filter and when a certain amount of sample is reached, this is measured with a laboratory laser diffraction system.
  • the sampling location is static, ie not representative of the overall cross-section. The actual particle size distribution analysis takes place outside the pipeline.
  • None of the previously known devices can be used universally or made ⁇ light combines a representative sampling of moving media Dis ⁇ pergleiter, concentration adjustment, a compact construction and the possibility of the reference measurement process is running.
  • the object of the invention is therefore to provide a sampling method that is as universal as possible and a compact device for carrying out the method.
  • a representative, continuous sampling should be possible even with high production mass flows.
  • this object is achieved by a method according to the preamble of claim 1, in which the partial analysis stream is withdrawn from the main process stream via an extraction surface which is smaller than the area through which the main process stream flows and is fixed independently of it.
  • the constant sampling area sweeps the area through which the main process stream flows during the sampling of the partial analysis stream along a path curve.
  • This sampling method according to the invention is distinguished from the method known according to the prior art by a representative and continuous sampling, which can also adapt the analysis flows to high production mass flows.
  • Isokinetic sampling with a static sampling tube is not representative. This problem is now solved by the invention in such a way that the sampling tube traverses the cross-section of the process tube at a constant speed so that the entire cross-sectional area or a representative partial area is covered n times during a measurement period.
  • the path curve should be selected so that all areas are traversed only once during a run.
  • the devices according to the invention can be used in a particularly advantageous manner for various measuring methods, as claimed in claims 23-26.
  • Devices for determining particle sizes and / or particle size distributions result from claims 27-35.
  • FIG. 2 various sampling geometries for representative sampling according to the prior art via a segment (FIG. 2a) or a sampling tube (FIG. 2b),
  • FIG. 5 shows an embodiment of the sampling tube according to the invention with bellows and shield
  • Fig. 12 Side view of the device of Fig. 11 in a slightly modified embodiment, rotated by 90 ° and
  • FIG. 13 a top view of the device according to FIG. 11, from above onto the sampling tube.
  • FIG. 4 schematically shows a sampling tube 30 which is mounted in the middle of a process tube 32 and is directed at a shallow angle ⁇ against the product stream (not shown here).
  • the opening 34 of the sampling tube 30 runs along a spiral path, as is shown in FIG. 3 and is represented by the following equations:
  • ⁇ (t) is to be chosen as a function of time so that the web speed v (t) is constant.
  • w. w (t) r ( ⁇ )
  • the particle velocity in pipes is generally a function of the radius r measured from the center of the process pipe.
  • the negative pressure in the sampling tube is changed via empirically determined values so that the sampling takes place isokinetically, independently of r.
  • the sampling tube is exposed to the process mass flow and thus extreme wear. This applies in particular at high particle speeds, e.g. B. in pneumatic conveying.
  • internals should not have any surfaces perpendicular to the direction of flow. It is also important to limit deflections of the partial analysis flow to small angles in order to minimize wear there too.
  • all components of the sampling tube should be made of hard metal, ceramic or other wear-resistant materials. For cost reasons, it is necessary to keep the distances as short as possible. Transporting the sample outside the process pipe leads to long pipe lengths and large overall heights if you want to avoid a 90 ° angle.
  • This design does not require the sampling tube to rotate with respect to the process tube. It can therefore be connected without seals using elastic walls.
  • the connection is made via a metal bellows 36 which, according to FIG. 5, is mechanically protected from the particles of the process mass flow by means of a shield 38.
  • the occasional reference measurement makes it necessary for the medium surrounding the particles to be guided through the measuring zone without particles.
  • controlled valves and / or controlled dosing devices are used, which allow the particle flow to be interrupted for the duration of the reference measurement.
  • the sampling opening must also be cleaned from time to time of caking and blockages caused by coarse particles, fibers, etc.
  • the sampling opening should not be exposed to the process mass flow in the non-measuring phases in order to minimize wear overall.
  • a protected parking position 40 for the sampling tube is provided on the inside of the process tube 32 provided that it provides low resistance to the flowing particles, but at the same time seals the sampling tube 30 securely (e.g. by means of a pressure ball seal 42 according to FIG. 6) or connects it to a connection for the particle-free medium.
  • An integrated scraper ensures cleaning when the pipe opening enters the parking position.
  • several parking positions can be distributed on the inside of the process tube so that the sampling opening can be moved from one parking position to another.
  • the dwell time of the sampling opening in the process mass flow and thus the wear can be further reduced with limited representation.
  • the trajectory of the sampling opening is described by a spiral which begins at the parking position on the process tube wall, approaches the center in a spiral and finally ends again on the continued spiral path in the parking position (FIG. 7).
  • a trajectory can be created in different ways.
  • the sampling tube 30 is gimbaled in the middle of the tube.
  • Controlled deflection of the two gimbals 44, 46 shown in FIG. 8 tilts the pipe by two perpendicular angles ⁇ and ⁇ with respect to the pipe axis.
  • the deflection can e.g. B. done by push rods or hydraulic rams.
  • the drive can be from outside the tube z. B. done by stepper motors.
  • a simple lever mechanism can be used to deflect the force at 90 °.
  • the spiral path is derived from a simple rotary movement.
  • the sampling tube 30 is supported at one end in an axis 47 running perpendicular to the tube direction.
  • the sampling tube 30 is tilted via a push rod 48, which is articulated via a bearing 50 to a lever connected to the sampling tube 30.
  • the articulation axis 50 is parallel to the axis 47.
  • the push rod 48 is articulated via a bearing 49 with a threaded nut 52.
  • the threaded nut 52 runs on a thread 54 which is firmly connected to a discharge tube 56.
  • the sampling tube 30 together with the push rod 48 and the threaded nut 52 can be set in rotation with respect to the discharge tube 56 and the thread 54 rigidly connected to it via a ring gear 60.
  • the threaded nut 52 moves on the fixed thread 54 and thus adjusts the angle ⁇ of the sampling tube 30 with respect to the tube axis via the push rod 48.
  • the sampling opening rotates around the process tube axis and thus describes a spiral path.
  • L is the length of the sampling tube.
  • H 10 mm
  • I 79.2 mm.
  • the path curve in FIG. 6 was calculated with these parameters for a thread pitch of 1 mm / revolution. It begins in the parking position on the edge and reaches the edge again via the center without having to change the direction of rotation of the motor. For repeated loading it is sufficient to change the direction of rotation of the motor in the park position, ie at standstill. This can e.g. B. be accomplished via a simple sensor that detects the entry of the sampling tube into the parking position, whereupon a controller stops the drive and reverses the direction of rotation of the drive for a new scan. 10 shows a sketch for calculating the aforementioned equation of motion.
  • the proposed sampling according to the invention thus has clear advantages over known devices and methods: a) Sampling takes place only during the measuring period, otherwise the sampling opening in the parking position is protected from the process mass flow. The wear of the sampling, the dispersion section and the measuring system is reduced by orders of magnitude, b) A reference measurement is possible at any time in the park position while the process is running. No further measures are necessary for this, c) The drive manages without seals to the process mass flow and only moves small masses. Only a low drive power is required, d) Sampling is continuous, representative of time and place. Due to the large diameter ratio D / d, the flow is only slightly affected by sampling. The partial analysis flow is independent of the process tube diameter and can easily be adapted to the requirements of the measuring system via the size of the opening of the sampling tube. The integrated cleaning mechanism makes an upstream safety screening unnecessary.
  • Various methods are known for dispersing disperse solids in gas or liquids.
  • One uses for the dispersion in gases Particle-wall, particle-particle impacts and / or centrifugal forces, such as z. B. occur as a result of velocity gradients in a shear flow.
  • Z serves as an energy supplier.
  • B. a jet pump.
  • Ultrasound is often used to disperse suspensions.
  • a jet pump 62 is mounted coaxially inside the process tube 63 at the outlet of the sampler.
  • the pre-pressure of the propellant of the jet pump 62 is selected so that an isokinetic condition on the sampling tube 30 arises via empirically determined parameters.
  • the medium supplied dilutes the mass flow of analysis.
  • the energy supplied is used for dispersion.
  • a jet guide tube 70 with a round cross section connects for solid aerosols.
  • the cross section is dimensioned so narrow that there are as many particle-particle and particle-wall collisions as possible.
  • a transition tube 72 in which the cross section increases continuously from round to rectangular.
  • a beam guide tube 74 with a rectangular cross section which extends to just before the measuring zone 76. The rectangular cross-section prevents a lens effect of the gas jet cooling during expansion in the measuring zone.
  • blockages in the sampling tube can also be eliminated by temporarily closing the outlet of the jet pump. This can be done, for example, by moving the beam guide tube. The beam guide tube is moved until its wall closes the outlet opening almost completely. The blowing agent then escapes through the sampling tube and rinses it free.
  • a cross-sectional widening with a static mixer follows into which the ultrasonic sonotrode projects. The sonotrode is connected to the ultrasonic vibrator attached outside the process tube via a cladding tube. An air layer between the sonotrode and the cladding tube prevents direct sound transmission into the process suspension. The cross-sectional widening reduces the particle speed and increases the exposure time of the ultrasound. The static mixer evens out the diluted suspension.
  • the optical concentration Copt For optical methods for determining particle size distribution, such as laser diffraction or image processing, the optical concentration Copt must lie within certain limit values.
  • the C opt for the preferred embodiment according to the invention is calculated as follows:
  • d describes the diameter of the sampling opening
  • D the diameter of the process tube
  • m the process mass flow
  • b the width of the beam guide tube
  • p the specific density
  • v the speed of the particles in the measuring zone.
  • the relationship can be described in a similar way for non-monodisperse particles.
  • the speed of the particles in a second jet pump 66 is increased such that the particles are preferably in the middle of the measuring zone and necessary windows 68 are not contaminated.
  • the medium supplied dilutes the partial analysis flow and changes the particle speed v.
  • the optical concentration can thus be adjusted statically via D, d and b, dynamically via v.
  • the particle size distribution is measured after the dilution step using known methods, e.g. B. by means of laser diffraction or image processing.
  • the components required for this are passed through one or more cladding tubes from the outside through the process tube to the dilution stage.
  • the cladding tubes are tightly connected to the cladding tube of the dilution stage.
  • the optical components of the measuring system are protected from the particles of the analysis mass flow by optical windows.
  • the partial analysis flow is returned via the cladding tube 64 immediately after the measuring zones in the direction of the tube axis.
  • the outlet is open.
  • the coaxial structure and the alignment along the process tube axis is particularly favorable compared to the known methods of returning via lateral connections, since the fast particles only hit the process tube wall at very shallow angles and the wear on this wall is thereby considerably reduced. Since the particles remain inside the process tube, no additional measures are required when the process tube is under pressure. There is no mechanism for return transport (pump).
  • valve at the outlet e.g. B. a pinch valve that closes the outlet when necessary and z. B. prevents steam, liquid or solid used for cleaning the process tube from entering the measuring zone.
  • ultrasonic extinction plays an increasing role in determining the particle size distribution.
  • Ultrasonic extinction determines the attenuation of a sound wave for different frequencies. Analogous to laser diffraction, the particle collective is measured here in transmission, ie that originating from a sound transmitter Sound wave penetrates the measuring zone and reaches a shell receiver weakened. From the measured attenuation, the size distribution of the particles can be calculated using known algorithms.
  • optical transparency does not play a role and multiple scattering and dispersion play a very minor role. It can therefore be measured at very high particle concentrations without dilution and without dispersion. This is an advantage for material systems where dilution would change the size distribution of the particles (e.g. in crystallization).
  • the damping of the sound wave by the liquid limits especially at high frequencies, i. H. fine particles, the maximum possible distance between sound transmitter and receiver to a few millimeters. As a result, the short distance limits the possible volume flow that can pass through the measuring zone.
  • a reference measurement carried out from time to time on the particle-free liquid also serves to improve the stability of the results.
  • the available calculation methods also require knowledge of the akusti ⁇ specific parameters of the fuel system, in particular the extinction function.
  • the ⁇ se can be determined for a group of similar material systems such as comparison with other measurement methods. Ultrasonic extinction is therefore particularly suitable for processes in which dilution would change the size distribution and product change is rare.
  • the described sampling is combined with an ultrasound extinction system.
  • the measuring system is arranged immediately after the sampling stage.
  • the samples are transported via a downstream, regulated pump. It can be z. B. act as a jet pump when the introduction of liquid into the process is harmless.
  • the pressure difference can also be used, which results from the process pipe being constricted before the return outlet.

Abstract

The invention relates to a method for sampling dispersed streams of material. According to said method, a partial stream for sampling is separated from the main process stream for subsequent analysis, via a sampling surface. Said sampling surface is smaller than the surface passed over by the main process and is fixed independently thereof. Whilst the partial stream is being separated from the main process stream, the sampling surface scans the surface over which the main process stream has passed, along a flow curve. The invention also relates to a device for carrying out the inventive method.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen Stoffströmen Method and device for sampling from disperse material flows
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Probenahme aus dispersen Stoffströ- men, bei dem in einem Prozeßhauptstrom aus diesem Prozeßhauptstrom ein Analysenteilstrom zur nachfolgenden Analyse entnommen wird und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for sampling from disperse material streams, in which a partial analysis stream is taken from this main process stream for subsequent analysis in a main process stream and a device for carrying out this method.
Für die Produktion von dispersen Feststoffen und Emulsionen kommt der Größenverteilung der Partikel oder Tröpfchen, im folgenden Teilchen genannt, große Bedeutung zu, da sie wesentlich das Reaktionsvermögen, die Transporteigenschaften und die Stabilität des Stoffsystems bestimmen.The size distribution of the particles or droplets, hereinafter referred to as particles, is of great importance for the production of disperse solids and emulsions, since they essentially determine the reactivity, the transport properties and the stability of the material system.
Die Kenntnis der Teiichengrößenverteilung (TGV) erlaubt es daher, den Produktionsprozeß zu optimieren und auf eine gewünschte Qualität hin zu produzieren. Dazu ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Teiichengrößenverteilung notwendig, die sich auf einfache Weise an verschiedenen Stellen in den Prozeß integrieren läßt, ohne den Prozeßablauf merklich zu stören.Knowledge of the particle size distribution (TGV) therefore makes it possible to optimize the production process and produce it to a desired quality. For this purpose there is a device for determining the particle size distribution necessary, which can be easily integrated into the process at various points without noticeably disrupting the process flow.
Vorrichtungen zur Bestimmung von Teilchengrößenverteiiungen sind mit verschiedenen Meßprinzipien seit langem bekannt. Dabei dominieren in vielen Anwendungen zunehmend Vorrichtungen, die auf der Laserbeugung (LB) basieren, da sie hohe Meßgenauigkeit bei guter Stabilität der Ergebnisse, kurze Meßzeiten, großen Meßbereich, niedrige Meßbereichsuntergrenze und einfache Handhabung miteinander verbinden.Devices for determining particle size distributions with various measuring principles have long been known. Devices that are based on laser diffraction (LB) increasingly dominate in many applications, since they combine high measurement accuracy with good stability of the results, short measurement times, large measurement range, low measurement range lower limit and simple handling.
Bei diesen Vorrichtungen wird die Tatsache ausgenutzt, daß ein von monochromatischen, kohärentem Licht angestrahltes Partikel, in Abhängigkeit seiner Größe, Teile dieses Lichtes unterschiedlich stark ablenkt, wobei kleine Partikel das Licht stärker ablenken als große Partikel. Diese Ablenkung des Lichtes ist bekannt als Beugung.These devices take advantage of the fact that a particle illuminated by monochromatic, coherent light, depending on its size, deflects parts of this light to different extents, small particles deflecting the light more than large particles. This deflection of light is known as diffraction.
In einer üblichen Anordnung gemäß Fig. 1. erzeugt ein Laser 1 gefolgt von einer Aufweiteoptik 2 einen ausgedehnten parallelen Meßlichtstrahl, der die in einer Meßzelle 7 eingebrachten Partikel 8 beleuchtet. Das gebeugte Licht wird mitteis einer Sammellinse 14, der Fourieroptik, auf einen Fotodetektor 16 mit einer Vielzahl von Elementen abgebildet, der es zusammen mit einer nachgeschalteten Elektronik gestattet, die Intensitätsverteilung präzise zu vermessen. Aus dieser Intensitätsverteilung kann mittels einer Auswerteeinheit 20 über bekannte Algorithmen die Partikelgrößenverteilung errechnet werden.In a conventional arrangement according to FIG. 1, a laser 1, followed by an expansion optics 2, generates an extensive parallel measuring light beam which illuminates the particles 8 introduced in a measuring cell 7. The diffracted light is imaged by means of a converging lens 14, the Fourier optics, onto a photodetector 16 with a multiplicity of elements which, together with a downstream electronics, allows the intensity distribution to be measured precisely. The particle size distribution can be calculated from this intensity distribution by means of an evaluation unit 20 using known algorithms.
Eine solche Vorrichtung ist für die Bestimmung der Teiichengrößenverteilung disperser Feststoffe, Suspensionen und Emulsionen gleichermaßen geeignet. Bekannte Berechnungsverfahren, die auf der Fraunhoferschen Beugung basieren, liefern Teiichengrößenverteilung unabhängig von den optischen Eigenschaften der Teilchen und des umgebenden Mediums. Die Anwendbarkeit dieser Vorrichtungen ist jedoch auf den Bereich geringer Teilchenkonzentration beschränkt, da bevorzugt im Durchlicht gearbeitet wird und die Meßzone das gebeugte Licht passieren lassen muß. Darüber hinaus ist die Teilchenkonzentration so gering zu wählen, daß das gebeugte Licht nicht wiederum an nachfolgenden Partikeln erneut gebeugt wird. Dieser als Mehrfachstreuung bezeichnete Vorgang kann bei der Berechnung der Teiichengrößenverteilung berücksichtigt werden. Die bekannten Algorithmen sind dafür auf spezielle Teilchenformen beschränkt und setzen die genaue Kenntnis der optischen Parameter des Stoffsystems voraus, was für die meisten Teilchen nicht gegeben ist.Such a device is equally suitable for determining the particle size distribution of disperse solids, suspensions and emulsions. Known calculation methods based on Fraunhofer diffraction provide particle size distribution regardless of the optical properties of the particles and the surrounding medium. The applicability of these devices is, however, limited to the range of low particle concentration, since work is preferably carried out in transmitted light and the measuring zone must let the diffracted light pass. In addition, the particle concentration should be chosen so low that the diffracted light is not again diffracted on subsequent particles. This process, known as multiple scattering, can be taken into account when calculating the particle size distribution. The known algorithms are limited to specific particle shapes and require precise knowledge of the optical parameters of the material system, which is not the case for most particles.
Die in Produktionsprozessen üblichen hohen Massenströme im Bereich einiger Tonnen pro Stunde machen es daher in der Regel notwendig, dem Prozeß zunächst eine Probe zu entnehmen, und die Teilchenkonzentration dieser Probe durch Zugabe des die Teilchen umgebenden Mediums soweit zu erniedrigen, d. h. zu verdünnen, daß die maximal zulässige Teilchenkonzentration in der Meßzone nicht überschritten wird. Dieses Verfahren ist nur für solche Stoffsysteme zulässig, bei denen die Verdünnung die Teiichengrößenverteilung nicht verändert.The high mass flows in the range of a few tons per hour, which are common in production processes, therefore generally make it necessary to first take a sample from the process, and to lower the particle concentration of this sample by adding the medium surrounding the particles, i. H. to be diluted so that the maximum permissible particle concentration in the measuring zone is not exceeded. This method is only permissible for those material systems in which the dilution does not change the particle size distribution.
Die Probe ist dabei so zu entnehmen, daß die Teiichengrößenverteilung der Probe der Teiichengrößenverteilung des Prozesses im betrachteten Zeitraum entspricht, d. h. repräsentativ ist. Dieses wiederum erfordert, daß alle Bereiche des Transportquerschnittes gleichgewichtet erfaßt werden und daß die Entnahme der Probe die Teiichengrößenverteilung am Ort der Probename nicht verändert. Sind die Prozeßteilchen in ein strömendes Medium eingebunden, so ist bekannt, daß die Probe isokinetisch zu entnehmen ist, d. h., daß die Teilchen dabei keine Geschwindigkeitsveränderung erfahren dürfen, da anderenfalls die entnommene Teiichengrößenverteilung dadurch merklich verändert würde. Von der Laserbeugung ist ferner bekannt, daß agglomerierte Teilchen mit ihrem Agglomeratdurchmesser bestimmt werden. Bei üblichen Aufgabenstellungen ist man bevorzugt an der Teiichengrößenverteilung der Primärteilchen interessiert. Die agglomerierten Teilchen sind zunächst voneinander zu trennen, bevor sie die Meßzone durchlaufen. Zur Lösung dieser als Dispergierung bekannten Aufgabe sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die trockene Partikel in Strömungen hoher Turbulenz durch Stöße der Partikel untereinander, Stöße der Partikel mit den Wänden oder eigens dafür eingebrachten Hindernissen oder durch Zentrifugalkräfte infolge von Geschwindigkeitsgradienten voneinander trennen. Für Suspensionen sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Flüssigkeit zum Teil mit Unterstützung von speziellen chemischen Substanzen und der Zuführung von Ultraschall zur Trennung der Partikel verwendet wird.The sample is to be taken in such a way that the particle size distribution of the sample corresponds to the particle size distribution of the process in the period under consideration, ie is representative. This in turn requires that all areas of the transport cross-section are recorded with equal weight and that the taking of the sample does not change the particle size distribution at the location of the sample name. If the process particles are integrated in a flowing medium, it is known that the sample can be taken isokinetically, ie that the particles must not experience any change in speed, since otherwise the particle size distribution removed would be noticeably changed. It is also known from laser diffraction that agglomerated particles are determined with their agglomerate diameter. For common tasks, one is preferably interested in the particle size distribution of the primary particles. The agglomerated particles must first be separated from one another before they pass through the measuring zone. To solve this problem known as dispersion, various devices are known which separate dry particles in high-turbulence flows by collisions of the particles with one another, collisions of the particles with the walls or obstacles introduced specifically for this purpose or by centrifugal forces as a result of speed gradients. Devices are known for suspensions in which a liquid is used to separate the particles, partly with the support of special chemical substances and the supply of ultrasound.
Um Schwankungen der optischen Eigenschaften der Komponenten, z.B. des Lasers und der Belegung der Fourieroptik mit Teilchen aus der berechneten Teiichengrößenverteilung zu eliminieren, ist von Zeit zu Zeit eine Referenzmessung erforderlich, bei der die Intensitätsverteilung des die Teilchen umgebenden Mediums ohne Anwesenheit von Teilchen vermessen wird.To avoid fluctuations in the optical properties of the components, e.g. To eliminate the laser and the coating of the Fourier optics with particles from the calculated particle size distribution, a reference measurement is required from time to time, in which the intensity distribution of the medium surrounding the particles is measured without the presence of particles.
Zur Bestimmung von Teilchengrößenverteilungen im Prozeß wurden nun verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen, die diesen Anforderungen nur zum Teil, und meist nur mit erheblichen Einschränkungen, nachkommen.Various devices have now been proposed for the determination of particle size distributions in the process, which meet these requirements only in part, and mostly only with considerable restrictions.
In der einfachsten bekannten Ausführung wird das Laserbeugungs-System direkt an das Prozeßrohr angeflanscht, d. h. der gesamte Prozeßmassenstrom muß die Meßzone passieren. Die dabei auftretenden hohen optischen Konzentrationen werden über eine materiaiabhängige Korrektur der Mehrfachstreuung berücksichtigt. Eine Referenzmessung ist nur vor dem Beginn einer Produktionsphase (Batch) möglich. Lichtquelle und Detektor werden über gasgespülte Tuben oder über eine Hüllströmung entlang von Fenstern weitgehend sauber gehalten. Eine dennoch auftretende Verunreinigung der Optik verfälscht da- nach dauerhaft das Ergebnis. Die Dispergierung der Partikel findet nicht statt. Eine solche Vorrichtung ist daher nur für sehr kleine Rohrdurchmesser mit Produktionsmassenströmen im Bereich einiger kg/h und bei kurzen Produktionszeiten (Batchzeiten) geeignet. Die analysierte Probe wird nicht-repräsentativ durch die Geometrie der Meßzone und das Laserstrahlprofil definiert.In the simplest known version, the laser diffraction system is flanged directly to the process tube, ie the entire process mass flow has to pass through the measuring zone. The high optical concentrations that occur are taken into account by means of a material-dependent correction of the multiple scatter. A reference measurement is only possible before the start of a production phase (batch). The light source and detector are kept largely clean using gas-flushed tubes or an enveloping flow along windows. Any contamination of the optics which occurs nevertheless falsifies after permanently the result. The particles are not dispersed. Such a device is therefore only suitable for very small pipe diameters with production mass flows in the range of a few kg / h and with short production times (batch times). The analyzed sample is non-representatively defined by the geometry of the measuring zone and the laser beam profile.
In einer anderen Vorrichtung werden Lichtquelle und Detektoreinheit in einen Stab mit Öffnung quer zur Stabrichtung integriert, der durch einen Flansch in den Prozeßmassenstrom taucht. Die Einschränkungen der vorgenannten Ausführung werden um die nicht repräsentative Probenahme erweitert, wobei sich bei dieser Vorrichtung die Reinhaltung der Fenster als besonders problematisch gestaltet.In another device, the light source and detector unit are integrated in a rod with an opening transverse to the rod direction, which is immersed in the process mass flow through a flange. The limitations of the aforementioned design are expanded to include non-representative sampling, with this device keeping the windows clean is particularly problematic.
In einer Weiterentwicklung wird die erstgenannte Ausführung mit einer statischen, nicht repräsentativen Probenahme im Bypass zu einem Rohr mit größeren Querschnitt betrieben. Die Probenahme erfolgt aus einer festen, definierbaren Position des Prozeßrohres. Der Probentransport erfolgt über eine Strahlpumpe, die den Analysenteilstrom weiter verdünnt und so eingestellt wird, daß die Probenahme möglichst isokinetisch erfolgt. Das Probenahmerohr ist permanent geöffnet und dem abrasiven Prozeßmassenstrom ausgesetzt. Es ist keine Abreinigung der Probenahmeöffnung vorgesehen. Der Analysenteilstrom durchläuft permanent die Meßzone. Er wird durch die Strahlpumpe beschleunigt und mehrfach umgelenkt, bis er in den Prozeß zurückgeführt wird. Um Bauhöhe zu sparen, finden 90°-Bögen Anwendung. Diese Anordnung ist ungünstig im Bezug auf den Verschleiß. Der Verschleiß ist proportional zum Prozeßmassenstrom und der Prozeßzeit und unabhängig von der Anzahl der gewünschten Messungen. Die Referenzmessung kann nur zu Beginn eines Bat- ches erfolgen.In a further development, the first-mentioned version is operated with a static, non-representative sampling in the bypass to a pipe with a larger cross-section. Sampling takes place from a fixed, definable position of the process tube. The sample is transported by means of a jet pump, which further dilutes the partial analysis flow and is set so that the sampling is carried out as iso-kinetically. The sampling tube is permanently open and exposed to the abrasive process mass flow. No cleaning of the sampling opening is provided. The partial analysis stream continuously passes through the measuring zone. It is accelerated by the jet pump and redirected several times until it is returned to the process. 90 ° bends are used to save overall height. This arrangement is unfavorable in terms of wear. The wear is proportional to the process mass flow and the process time and regardless of the number of required measurements. The reference measurement can only take place at the beginning of a batch.
In einer weiteren Ausführung wird die Geschwindigkeit des Prozeßmassenstromes durch Einbau spezieller Strömungsgeometrien zunächst über Diffe- renzdrucksensoren vermessen und diese Werte zur Anpassung der Druckverhältnisse im Analysenteilstrom verwendet, um die Isokinetik der Probenahme zu gewährleisten. Die Teilchengrößenverteilungs-Analyse erfolgt durch ein am Auslaß des Rohres angebrachtes Laserbeugungs-System, wobei bei einer Ausführung die Partikel zunächst an einem Filter abgeschieden und bei Erreichen einer gewissen Probenmenge diese mit einem Labor-Laserbeugungs- System vermessen wird. Auch hier ist der Probenahmeort statisch, d.h. nicht repräsentativ für den Gesamtquerschnitt. Die eigentliche Teilchengrößenvertei- lungsanalyse findet außerhalb der Rohrleitung statt.In a further embodiment, the speed of the process mass flow is initially determined by installing special flow geometries via differential measure the reference pressure sensors and use these values to adjust the pressure conditions in the partial analysis flow to ensure the isokinetics of the sampling. The particle size distribution analysis is carried out by a laser diffraction system attached to the outlet of the tube, in one embodiment the particles are first separated on a filter and when a certain amount of sample is reached, this is measured with a laboratory laser diffraction system. Here too, the sampling location is static, ie not representative of the overall cross-section. The actual particle size distribution analysis takes place outside the pipeline.
Eine derartige Probenahmestufe wurde auch für den Fall durchströmter Rohre mit isokinetischer Probenahme vorgeschlagen. Hierbei ergeben sich wiederum große Analysenteilströme, die aufwendige Folgestufen erforderlich machen. Die eigentliche Teilchengrößenverteilungsanalyse findet auch hierbei außerhalb der Rohrleitung statt.Such a sampling stage has also been proposed for the case of flow-through tubes with isokinetic sampling. This in turn results in large partial flows of analysis, which make complex subsequent stages necessary. The actual particle size distribution analysis also takes place outside the pipeline.
Um die Probenahmesituation zu verbessern, wurde in der DE 35 43 758 C1 vorgeschlagen, bei der im Prozeßrohrquerschnitt ein Probenahmesegment rotiert. Im Fall vernachlässigbarer Strömung kann im Fallschacht damit eine repräsentative Probenahme gewährleistet werden. Das geringe Teiiungsverhält- nis macht in der Regel eine wiederholte Anwendung des Prinzips erforderlich, was wie die Notwendigkeit von Dichtungen zwischen bewegten Teilen in partikelbelasteter Umgebung nachteilig ist. Die eigentliche Teilchengrößenvertei- lungs-Analyse findet außerhalb der Rohrleitung statt. Dazu wird der Analysenteilstrom zunächst in einem Zwischenspeicher gesammelt, dann zum Meßsystem transportiert, wobei durch Absiebung der Meßbereich angepaßt und Verstopfungen der nachfolgenden Stufen vermieden werden können. Sodann folgte eine Dosierung in einen Trockendispergierer, die Vermessung in einem Laserbeugungs-Sensor, die Absaugung des Aerosols sowie gegebenenfalls die Rückführung in den Prozeß über Zyklon und Zellenradschleuse. Diese Lösung erwies sich äußerst leistungsfähig, jedoch gleichzeitig großvolumig und aufwendig.In order to improve the sampling situation, DE 35 43 758 C1 proposed that a sampling segment rotate in the cross section of the process tube. In the case of negligible flow, a representative sampling can be guaranteed in the chute. The low division ratio generally requires repeated application of the principle, which, like the need for seals between moving parts in a particle-laden environment, is disadvantageous. The actual particle size distribution analysis takes place outside the pipeline. For this purpose, the partial analysis stream is first collected in a buffer, then transported to the measuring system, whereby the measuring range can be adjusted by screening and blockages of the subsequent stages can be avoided. This was followed by metering into a dry disperser, measuring in a laser diffraction sensor, suctioning off the aerosol and, if appropriate, returning it to the process via cyclone and cellular wheel sluice. This solution proved to be extremely powerful, but at the same time large and complex.
Für den Bereich von Suspensionen wurde bisher bei allen Lösungen auf eine repräsentative Probenahme verzichtet. Bei den üblichen hierfür eingesetzten Vorrichtungen erfolgt die Probenahme über ein in das Prozeßrohr ragendes statisches Rohr oder einen pneumatisch herausfahrbaren Probenahmefinger. Die Förderung der Probe erfolgt mittels einer Verdünnungsflüssigkeit. Die Dispergierung entfällt ganz oder erfolgt in einem gerührten Behälters mitteis Ultraschall. Die verdünnte Suspension wird schließlich durch eine Küvette in die Meßzone eines Laserbeugungs-System geführt und extern entsorgt oder in den Prozeß zurückgeführt. Zur Referenzmessung wird mittels gesteuerter Ventile auf reine Flüssigkeit umgeschaltet.In the area of suspensions, representative solutions have so far been omitted for all solutions. In the usual devices used for this purpose, the sampling takes place via a static tube protruding into the process tube or a pneumatically extendable sampling finger. The sample is conveyed using a dilution liquid. The dispersion is omitted entirely or takes place in a stirred container using ultrasound. The diluted suspension is finally passed through a cuvette into the measuring zone of a laser diffraction system and disposed of externally or returned to the process. For reference measurement, controlled valves switch to pure liquid.
Schließlich wurden noch Vorrichtungen realisiert, bei denen andere verfügbare Probenahmesysteme, wie z. B. Schlagprobenehmer, Y-Ventile, Probenahmeschnecken etc. die Probe liefern und diese entsprechend aufbereitet mit Standard Laserbeugungs-Systemen vermessen werden. All diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß Sie nur für bestimmte Spezialfälle geeignet sind, häufige Wartung erfordern und erheblichen Platzbedarf haben.Finally, devices have been realized in which other available sampling systems, such as. B. impact samplers, Y-valves, sampling screws etc. deliver the sample and these are prepared and measured with standard laser diffraction systems. All these devices have in common that they are only suitable for certain special cases, require frequent maintenance and take up a lot of space.
Keine der bisher bekannten Vorrichtungen ist universell einsetzbar oder ermög¬ licht kombiniert eine repräsentative Probenahme für bewegte Medien mit Dis¬ pergierung, Konzentrationsanpassung, einem kompakten Aufbau und der Möglichkeit der Referenzmessung bei laufendem Prozeß.None of the previously known devices can be used universally or made ¬ light combines a representative sampling of moving media Dis ¬ pergierung, concentration adjustment, a compact construction and the possibility of the reference measurement process is running.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein möglichst universelles Probenahmeverfahren und eine kompakte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens an die Hand zu geben. Dabei soll eine repräsentative, kontinuierliche Probenahme auch bei hohen Produktionsmassenströmen möglich sein. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, bei dem der Analysenteilstrom über eine Entnahmefläche aus dem Prozeßhauptstrom entnommen wird, die kleiner ist als die von dem Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche und unabhängig von dieser festgelegt ist. Die konstante Entnahmefläche überstreicht während der Entnahme des Analysenteilstroms entlang einer Bahnkurve die vom Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche.The object of the invention is therefore to provide a sampling method that is as universal as possible and a compact device for carrying out the method. A representative, continuous sampling should be possible even with high production mass flows. According to the invention, this object is achieved by a method according to the preamble of claim 1, in which the partial analysis stream is withdrawn from the main process stream via an extraction surface which is smaller than the area through which the main process stream flows and is fixed independently of it. The constant sampling area sweeps the area through which the main process stream flows during the sampling of the partial analysis stream along a path curve.
Dieses erfindungsgemäße Probenahmeverfahren zeichnet sich gegenüber dem gemäß dem Stand der Technik bekannten Verfahren durch eine repräsentative und kontinuierliche Probenahme aus, die die Anaiysenströme auch an hohe Produktionsmassenströme anpassen kann.This sampling method according to the invention is distinguished from the method known according to the prior art by a representative and continuous sampling, which can also adapt the analysis flows to high production mass flows.
Geht man hier zum Vergleich von der Lösung gemäß der DE 35 43 758 C1 aus, wie sie in der Fig. 2a gezeigt ist, so ist bei einem Massenfluß Θ (Massenstrom M / Fläche) in einem Rohr der gewisse Werte nicht überschreiten kann für hohe Massenströme ein hoher Rohrdurchmesser D notwendig. Bei der Lösung gemäß der DE 35 43 758 C1 mit einem rotierenden Probenahmesegment führt das zwangsläufig zu hohen Anaiysemassenströmen m, da der Segmentwinkel α durch die maximale Partikelgröße bzw. durch ein Vielfaches dieser Partikelgröße nach unten begrenzt ist. Es gilt hierfür:If one starts with the solution according to DE 35 43 758 C1, as shown in FIG. 2a, for a mass flow Θ (mass flow M / area) in a pipe, the certain values cannot exceed high Mass flows require a large pipe diameter D. In the solution according to DE 35 43 758 C1 with a rotating sampling segment, this inevitably leads to high analysis mass flows m, since the segment angle α is limited at the bottom by the maximum particle size or by a multiple of this particle size. The following applies:
m = —— M = — — Θ i „„ = a D2 = —Θ—-π =m = —— M = - - Θ i „„ = a D 2 = —Θ —- π =
2π 42π 4
D.h. der Anaiysenmassenstrom m wächst mit dem Quadrat des Prozeßrohrdurchmessers D. Fig. 2b zeigt nun, daß die ebenfalls bekannte Lösung mit einem Probenahmerohr hier erheblich günstiger ist. Es gilt: d2 m d1 Ie the analysis mass flow m increases with the square of the process pipe diameter D. Fig. 2b shows that the known solution with a sampling tube is considerably cheaper here. The following applies: d 2 md 1
Λ ~Tπ m = - M = ^ M =Λ ~ T π m = - M = ^ M =
d2 d2 D2 d 2 d 2 D 2
= ^® A?τmß = —®—π ^= ^ ® A ? Τmß = —® — π ^
= ^Θ d2 4= ^ Θ d 2 4
D.h. der Analysenteilstrom ist nun unabhängig vom Prozeßrohrdurchmesser und proportional zum Quadrat des wählbaren Durchmesser des Probenahmerohres d.That the partial analysis flow is now independent of the process tube diameter and proportional to the square of the selectable diameter of the sampling tube d.
Die isokinetische Probenahme mit einem statischen Probenahmerohr ist nicht repräsentativ. Dieses Problem wird nun durch die Erfindung so gelöst, daß das Probenahmerohr den Querschnitt des Prozeßrohres mit konstanter Geschwindigkeit so abfährt, daß die gesamte Querschnittsfläche oder eine repräsentative Teilfläche während einer Meßperiode n-mal überstrichen wird. Dabei ist die Bahnkurve so zu wählen, daß alle Bereiche während eines Durchlaufes nur einmal durchfahren werden.Isokinetic sampling with a static sampling tube is not representative. This problem is now solved by the invention in such a way that the sampling tube traverses the cross-section of the process tube at a constant speed so that the entire cross-sectional area or a representative partial area is covered n times during a measurement period. The path curve should be selected so that all areas are traversed only once during a run.
Bevorzugten Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2-9.Preferred embodiments of the method according to the invention result from claims 2-9.
Besonders vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen ergeben sich aus den Ansprüchen 10-22.Particularly advantageous devices for carrying out the invention result from claims 10-22.
Schließlich lassen sich die erfindungsgemäßen Vorrichtungen in besonders vorteilhafter Weise für verschiedene Meßverfahren verwenden, wie in den Ansprüchen 23-26 beansprucht. Vorrichtungen zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenver- teiiungen ergeben sich aus den Ansprüchen 27-35.Finally, the devices according to the invention can be used in a particularly advantageous manner for various measuring methods, as claimed in claims 23-26. Devices for determining particle sizes and / or particle size distributions result from claims 27-35.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieien näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention are explained in more detail with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:
Fig. 1 : ein Laserbeugungssystem nach dem Stand der Technik,1: a laser diffraction system according to the prior art,
Fig. 2: verschiedene Probenahmegeometrien zur repräsentativen Probenahme nach dem Stand der Technik über ein Segment (Fig. 2a) oder ein Probenahmerohr (Fig. 2b),2: various sampling geometries for representative sampling according to the prior art via a segment (FIG. 2a) or a sampling tube (FIG. 2b),
Fig. 3: die von einem erfindungsgemäßen Probenahmefohr überstriche- ne Spiralbahn,3: the spiral path covered by a sampling tube according to the invention,
Fig. 4: eine prinzipielle Skizze einer erfindungsgemäßen Ausführung des Probenahmerohres,4: a basic sketch of an embodiment of the sampling tube according to the invention,
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Probenahmerohrs mit Faltenbalg und Schild,5 shows an embodiment of the sampling tube according to the invention with bellows and shield,
Fig. 6: eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Probenahmerohr in Parkposition (mit Druckkugeldichtung),6: an embodiment according to the invention with a sampling tube in the park position (with pressure ball seal),
Fig. 7: eine Spiralbahn der Probenahmeöffnung im Probenahmerohr, die in Parkposition beginnt und endet.7: a spiral path of the sampling opening in the sampling tube, which begins and ends in the parking position.
Fig. 8: einen Antrieb für ein Probenahmerohr nach einer Ausführungsform der Erfindung über Kardanaufhängung und Schubstangen, Fig. 9: eine bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführung des Antriebes für das Probenahmerohr,8: a drive for a sampling tube according to an embodiment of the invention via cardan suspension and push rods, 9: a preferred embodiment of the drive for the sampling tube according to the invention,
Fig. 10: eine Skizze zur Berechnung der Bewegungsgleichung der Öffnung des Probenahmerohres,10: a sketch for calculating the equation of motion of the opening of the sampling tube,
Fig. 11 : eine Seitenansicht einer gesamten Meßvorrichtung mit Probenahme, Dispergierung, Verdünnung, Teiichengrößenverteilungs- Bestimmung mittels Laserbeugung und Rückführungsstufe,11: a side view of an entire measuring device with sampling, dispersion, dilution, particle size distribution determination by means of laser diffraction and feedback stage,
Fig. 12: Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 11 in leicht modifizierter Ausführungsform, um 90° gedreht undFig. 12: Side view of the device of Fig. 11 in a slightly modified embodiment, rotated by 90 ° and
Fig. 13: eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 11 , von oben auf das Probenahmerohr.FIG. 13: a top view of the device according to FIG. 11, from above onto the sampling tube.
In Fig. 4 ist schematisch ein Probenahmerohr 30 dargestellt, das in der Mitte eines Prozeßrohres 32 gelagert ist und dem hier nicht näher dargestellten Produktstrom unter einem flachen Winkel Θ entgegengerichtet ist. Die Öffnung 34 des Probenahmerohrs 30 läuft entlang einer Spiralbahn, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist und durch folgende Gleichungen wiedergegeben wird:FIG. 4 schematically shows a sampling tube 30 which is mounted in the middle of a process tube 32 and is directed at a shallow angle Θ against the product stream (not shown here). The opening 34 of the sampling tube 30 runs along a spiral path, as is shown in FIG. 3 and is represented by the following equations:
x(τ) = r(τ) sin(<s (t) τ) y(τ) = r(τ) cos( ω(t) τ)x (τ) = r (τ) sin (<s (t) τ) y (τ) = r (τ) cos (ω (t) τ)
D τ τ r(r - J- - D-D τ τ r (r - J - - D-
22
τ(t) ist als Funktion der Zeit dabei so zu wählen, daß die Bahngeschwindigkeit v(t) konstant ist. Hier gilt näherungsweise: w. w(t) = r(τ)τ (t) is to be chosen as a function of time so that the web speed v (t) is constant. The following applies approximately: w. w (t) = r (τ)
mitWith
D: Prozeßrohrdurchmesser n: Anzahl der Umkreisungen für die Fahrt bis zum Zentrum tp: Gesamtzeit der ProbenahmeD: Process tube diameter n: Number of circumferences for the drive to the center t p : Total time for sampling
Zur Vermeidung von Probenahmefehlern ist es erforderlich, den Analysenteilstrom isokinetisch abzusaugen. Die Partikelgeschwindigkeit in Rohren ist dabei allgemein eine Funktion des Radius r gemessen vom Zentrum des Prozeßrohres. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Unterdruck im Probenahmerohr dazu über empirisch ermittelte Werte so verändert, daß die Probenahme unabhängig von r isokinetisch erfolgt.To avoid sampling errors, it is necessary to aspirate the partial analysis stream isokinetically. The particle velocity in pipes is generally a function of the radius r measured from the center of the process pipe. In a preferred device according to the invention, the negative pressure in the sampling tube is changed via empirically determined values so that the sampling takes place isokinetically, independently of r.
Das Probenahmerohr ist dem Prozeßmassenstrom und somit extremen Verschleiß ausgesetzt. Dieses gilt insbesondere bei hohen Partikelgeschwindigkeiten, z. B. bei der pneumatischen Förderung. Um den Verschleiß zu minimieren, sollten Einbauten keine Flächen senkrecht zur Strömungsrichtung aufweisen. Ferner gilt es, auch Umlenkungen des Analysenteilstromes auf kleine Winkel zu begrenzen, um auch dort den Verschleiß zu minimieren. Schließlich sollten alle Komponenten des Probenahmerohres aus Hartmetall, Keramik oder anderen verschleißfesten Materialien zu fertigen sein. Dazu ist es aus Kostengründen erforderlich, die Wege so kurz wie möglich zu halten. Ein Transport der Probe außerhalb des Prozeßrohres führt zu großen Rohrlängen und großen Bauhöhen, wenn man 90°-Winkel vermeiden will.The sampling tube is exposed to the process mass flow and thus extreme wear. This applies in particular at high particle speeds, e.g. B. in pneumatic conveying. To minimize wear, internals should not have any surfaces perpendicular to the direction of flow. It is also important to limit deflections of the partial analysis flow to small angles in order to minimize wear there too. Finally, all components of the sampling tube should be made of hard metal, ceramic or other wear-resistant materials. For cost reasons, it is necessary to keep the distances as short as possible. Transporting the sample outside the process pipe leads to long pipe lengths and large overall heights if you want to avoid a 90 ° angle.
Betrachtet man die Öffnung 34 des Probenahmerohrs 32, dann beschreibt dieser eine Spiralbahn mit der Bahngeschwindigkeit v. Da sich die Projektionsflächen der Eintrittsöffnung mit cos(θ) ändert, muß dieses zur Erzielung einer repräsentativen Probenahme über die BahngeschwindigkeitIf one considers the opening 34 of the sampling tube 32, then this describes a spiral path with the path speed v. Since the projection area of the entrance opening changes with cos (θ), this has to be done in order to achieve a representative sampling over the web speed
v(θ) = v0 cos(0)v (θ) = v 0 cos (0)
ausgeglichen werden.be balanced.
Diese Ausführung erfordert nicht, daß das Probenahmerohr in Bezug auf das Prozeßrohr rotiert. Es kann daher über elastische Wände dichtungsfrei verbunden werden. In einer bevorzugten Ausführung erfolgt die Verbindung über einen Metallbalg 36, der gemäß Fig. 5 mittels eines Schildes 38 mechanisch vor den Partikeln des Prozeßmassenstromes geschützt wird.This design does not require the sampling tube to rotate with respect to the process tube. It can therefore be connected without seals using elastic walls. In a preferred embodiment, the connection is made via a metal bellows 36 which, according to FIG. 5, is mechanically protected from the particles of the process mass flow by means of a shield 38.
Die gelegentlich durchzuführende Referenzmessung macht es erforderlich, daß das die Teilchen umgebende Medium teilchenfrei durch die Meßzone geführt wird. Bei den bekannten Vorrichtungen kommen dazu gesteuerte Ventile und/oder gesteuerte Dosierer zum Einsatz, die es gestatten, den Teilchenstrom für die Dauer der Referenzmessung zu unterbrechen. Bei dem vorgeschlagenen Probenahmesystem ist es dazu ausreichend, die Probenahmeöffnung der Produktaufgabe zu entziehen und/oder die Probenahmeöffnung zu verschließen oder mit dem die Teilchen umgebenden Medium zu verbinden. Die Probenahmeöffnung ist ferner von Zeit zu Zeit von Anbackungen und Verstopfungen durch grobe Partikel, Fasern etc. zu reinigen. Auch sollte die Probenahmeöff- nung in den Nicht-Meßphasen nicht dem Prozeßmassenstrom ausgesetzt werden, um den Verschleiß insgesamt zu minimieren.The occasional reference measurement makes it necessary for the medium surrounding the particles to be guided through the measuring zone without particles. In the known devices, controlled valves and / or controlled dosing devices are used, which allow the particle flow to be interrupted for the duration of the reference measurement. In the proposed sampling system, it is sufficient to withdraw the sampling opening from the product task and / or to close the sampling opening or to connect it to the medium surrounding the particles. The sampling opening must also be cleaned from time to time of caking and blockages caused by coarse particles, fibers, etc. In addition, the sampling opening should not be exposed to the process mass flow in the non-measuring phases in order to minimize wear overall.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführung wird hierzu eine geschützte Parkposition 40 für das Probenahmerohr an der Innenseite des Prozeßrohres 32 so vorgesehen, daß es den strömenden Partikeln geringen Widerstand entgegensetzt, gleichzeitig das Probenahmerohr 30 jedoch sicher abdichtet (z. B. durch eine Druckkugeldichtung 42 gemäß Fig. 6) oder es mit einem Anschluß für das partikeifreie Medium verbindet. Ein integrierter Abstreifer sorgt für die Reinigung beim Eintritt der Rohröffnung in die Parkposition.In the embodiment shown in FIG. 6, a protected parking position 40 for the sampling tube is provided on the inside of the process tube 32 provided that it provides low resistance to the flowing particles, but at the same time seals the sampling tube 30 securely (e.g. by means of a pressure ball seal 42 according to FIG. 6) or connects it to a connection for the particle-free medium. An integrated scraper ensures cleaning when the pipe opening enters the parking position.
In einer Ausführung können mehrere Parkpositionen auf der Innenseite des Prozeßrohres so verteilt sein, daß die Probenahmeöffnung von einer Parkposition zur anderen bewegt werden kann. Unter Verwendung z. B. von linearen Scans über die Rohrmitte kann die Verweildauer der Probenahmeöffnung im Prozeßmassenstrom und damit der Verschleiß bei eingeschränkter Repräsentanz weiter reduziert werden.In one embodiment, several parking positions can be distributed on the inside of the process tube so that the sampling opening can be moved from one parking position to another. Using e.g. B. from linear scans over the pipe center, the dwell time of the sampling opening in the process mass flow and thus the wear can be further reduced with limited representation.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung wird die Bahnkurve der Probenahmeöffnung durch eine Spirale beschrieben, die an der Parkposition an der Prozeßrohrwandung beginnt, sich dem Zentrum spiralig annähert und schließlich auf der fortgesetzten Spiralbahn in der Parkposition wieder endet (Fig. 7). Eine solche Bahnkurve läßt sich auf verschiedene Arten erzeugen.In a preferred embodiment according to the invention, the trajectory of the sampling opening is described by a spiral which begins at the parking position on the process tube wall, approaches the center in a spiral and finally ends again on the continued spiral path in the parking position (FIG. 7). Such a trajectory can be created in different ways.
In der Vorrichtung gemäß Fig. 8 wird dazu das Probenahmerohr 30 in der Rohrmitte kardanisch gelagert. Durch eine gesteuerte Auslenkung der beiden in Fig. 8 dargestellten Kardanringe 44, 46 wird das Rohr um die beiden senkrecht zueinander stehenden Winkel θ und φ gegenüber der Rohrachse verkippt. Durch eine gesteuerte zeitlich Abfolge der Verkippung kann die Probenahmeöffnung einer beliebigen, vorgegebenen Bahnkurve folgen. Die Auslenkung kann z. B. durch Schubstangen oder Hydraulikstempel erfolgen. Der Antrieb kann von außerhalb des Rohres z. B. durch Schrittmotoren erfolgen. Bei Verwendung von Schubstangen kann dabei ein einfacher Hebelmechanismus zur 90°-Kraftumienkung dienen. In der in Fig. 9 dargestellten Ausführung wird die Spiralbahn aus einer einfachen Drehbewegung abgeleitet. Hierzu wird das Probenahmerohr 30 an einem Ende in einer senkrecht zur Rohrrichtung verlaufenden Achse 47 gelagert. Über eine Schubstange 48, die über ein Lager 50 an einem mit dem Probenahmerohr 30 verbundenen Hebel angelenkt ist, wird das Probenahmerohr 30 verkippt. Die Anlenkachse 50 liegt parallel zur Achse 47. Mit seinem anderen Ende ist die Schubstange 48 über ein Lager 49 mit einer Gewindemutter 52 gelenkig verbunden. Die Gewindemutter 52 verläuft auf einem Gewinde 54, das fest verbunden mit einem Austragsrohr 56 ist. Über ein in Rotation versetzbares Gestänge 58 kann über einen Zahnkranz 60 das Probenahmerohr 30 mitsamt der Schubstange 48 und der Gewindemutter 52 gegenüber dem Austragsrohr 56 und dem mit diesem starr verbundenen Gewinde 54 in Rotation versetzt werden. Während dieser Rotation bewegt sich die Gewindemutter 52 auf dem feststehenden Gewinde 54 und verstellt somit über die Schubstange 48 den Winkel Θ des Probenahmerohrs 30 gegenüber der Rohrachse. Die Probenahmeöffnung rotiert um die Prozeßrohrachse und beschreibt so eine Spiralbahn.For this purpose, in the device according to FIG. 8, the sampling tube 30 is gimbaled in the middle of the tube. Controlled deflection of the two gimbals 44, 46 shown in FIG. 8 tilts the pipe by two perpendicular angles θ and φ with respect to the pipe axis. Through a controlled chronological sequence of the tilting, the sampling opening can follow any given path curve. The deflection can e.g. B. done by push rods or hydraulic rams. The drive can be from outside the tube z. B. done by stepper motors. When using push rods, a simple lever mechanism can be used to deflect the force at 90 °. In the embodiment shown in FIG. 9, the spiral path is derived from a simple rotary movement. For this purpose, the sampling tube 30 is supported at one end in an axis 47 running perpendicular to the tube direction. The sampling tube 30 is tilted via a push rod 48, which is articulated via a bearing 50 to a lever connected to the sampling tube 30. The articulation axis 50 is parallel to the axis 47. With its other end, the push rod 48 is articulated via a bearing 49 with a threaded nut 52. The threaded nut 52 runs on a thread 54 which is firmly connected to a discharge tube 56. Via a linkage 58 which can be set in rotation, the sampling tube 30 together with the push rod 48 and the threaded nut 52 can be set in rotation with respect to the discharge tube 56 and the thread 54 rigidly connected to it via a ring gear 60. During this rotation, the threaded nut 52 moves on the fixed thread 54 and thus adjusts the angle Θ of the sampling tube 30 with respect to the tube axis via the push rod 48. The sampling opening rotates around the process tube axis and thus describes a spiral path.
Die Auslenkung der Probenahmeöffung r von der Prozeßrohrmitte als Funktion der Ausienkung x des Lagers von der Position (x0), bei der das Probenahmerohr im Zentrum des Prozeßrohres steht, beschreibt die Gleichung:The deflection of the sampling opening r from the center of the process tube as a function of the deflection x of the bearing from the position (x 0 ) at which the sampling tube is in the center of the process tube describes the equation:
L ist dabei die Länge des Probenahmerohres. Für L = 168,5 mm, H = 10 mm und I = 79,2 mm ergibt sich der in Fig. 10 dargestellte, nahezu lineare Zusammenhang. Die Bahnkurve in Fig. 6 wurde mit diesen Parametern für eine Gewindesteigung von 1 mm/Umdrehung berechnet. Sie beginnt in der Parkposition am Rand und gelangt über das Zentrum erneut zum Rand, ohne daß dazu die Drehrichtung des Motors geändert werden muß. Für den wiederholten Be- trieb ist es ausreichend, die Drehrichtung des Motors in der Parkposition, d.h. im Stillstand zu ändern. Dieses kann z. B. über einen einfachen Sensor bewerkstelligt werden, der das Eintreten des Probenahmerohres in die Parkposition erfaßt, woraufhin eine Steuerung den Antrieb stoppt und für einen erneuten Scan die Drehrichtung des Antriebes umkehrt. In Fig. 10 ist eine Skizze zur Berechnung der vorgenannten Bewegungsgleichung wiedergegeben.L is the length of the sampling tube. The almost linear relationship shown in FIG. 10 results for L = 168.5 mm, H = 10 mm and I = 79.2 mm. The path curve in FIG. 6 was calculated with these parameters for a thread pitch of 1 mm / revolution. It begins in the parking position on the edge and reaches the edge again via the center without having to change the direction of rotation of the motor. For repeated loading it is sufficient to change the direction of rotation of the motor in the park position, ie at standstill. This can e.g. B. be accomplished via a simple sensor that detects the entry of the sampling tube into the parking position, whereupon a controller stops the drive and reverses the direction of rotation of the drive for a new scan. 10 shows a sketch for calculating the aforementioned equation of motion.
Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Probenahme weist somit gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren deutliche Vorteile auf: a) Die Probenahme erfolgt nur während der Meßperiode, ansonsten ist die Probenahmeöff- nung in der Parkposition vor dem Prozeßmassenstrom geschützt. Der Verschleiß der Probenahme, der Dispergierstrecke und des Meßsystems wird dadurch um Größenordnungen reduziert, b) Bei laufendem Prozeß ist in der Parkposition jederzeit eine Referenzmessung möglich. Es sind dazu keine weiteren Maßnahmen notwendig, c) Der Antrieb kommt ohne Dichtungen zum Prozeßmassenstrom aus und bewegt nur kleine Massen. Es ist somit nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich, d) Die Probenahme ist kontinuierlich, zeitlich und örtlich repräsentativ. Durch das große Durchmesserverhältnis D/d wird die Strömung durch die Probenahme nur sehr wenig beeinträchtigt. Der Analysenteilstrom ist unabhängig vom Prozeßrohrdurchmesser und kann leicht über die Größe der Öffnung des Probenahmerohres den Erfordernissen des Meßsystems angepaßt werden. Der integrierte Reinigungsmechanismus macht eine vorgeschaltete Sicherheitsabsiebung entbehrlich.The proposed sampling according to the invention thus has clear advantages over known devices and methods: a) Sampling takes place only during the measuring period, otherwise the sampling opening in the parking position is protected from the process mass flow. The wear of the sampling, the dispersion section and the measuring system is reduced by orders of magnitude, b) A reference measurement is possible at any time in the park position while the process is running. No further measures are necessary for this, c) The drive manages without seals to the process mass flow and only moves small masses. Only a low drive power is required, d) Sampling is continuous, representative of time and place. Due to the large diameter ratio D / d, the flow is only slightly affected by sampling. The partial analysis flow is independent of the process tube diameter and can easily be adapted to the requirements of the measuring system via the size of the opening of the sampling tube. The integrated cleaning mechanism makes an upstream safety screening unnecessary.
Der Reduktion des freien Querschnittes im Prozeßrohr durch die erforderlichen Einbauten kann durch eine Vergößerung des Rohrdurchmessers unterhalb der Ebene der Probenahmeöffnung kompensiert werden. Eine Beeinflussung der Probenahme kann dabei weitgehend ausgeschlossen werden.The reduction in the free cross-section in the process pipe due to the necessary internals can be compensated for by increasing the pipe diameter below the level of the sampling opening. An influence on the sampling can be largely excluded.
Zur Dispergierung von dispersen Feststoffen in Gas oder Flüssigkeiten sind verschiedene Verfahren bekannt. Zur Dispergierung in Gasen verwendet man Partikel-Wand-, Partikel-Partikel-Stöße und/oder Zentrifugalkräfte, wie sie z. B. als Folge von Geschwindigkeitsgradienten in einer Scherströmung auftreten. Als Energielieferant dient z. B. eine Strahlpumpe. Zur Dispergierung von Suspensionen wird häufig Ultraschall eingesetzt. In der bevorzugten Ausführung gemäß Fig. 11 wird eine Strahlpumpe 62 am Ausgang des Probenehmers koaxial innerhalb des Prozeßrohres 63 angebracht. Durch Zufuhr von Treibgas oder Suspensionsflüssigkeit entsteht in dem Probenahmerohr der zum Teilchentransport benötigte Unterdruck. Dabei wird der Vordruck des Treibmittels der Strahlpumpe 62 so gewählt, daß über empirisch ermittelte Parameter eine isokinetische Bedingung am Probenahmerohr 30 entsteht. Das zugeführte Medium verdünnt den Analysenmassenstrom. Die zugeführte Energie wird zur Dispergierung genutzt.Various methods are known for dispersing disperse solids in gas or liquids. One uses for the dispersion in gases Particle-wall, particle-particle impacts and / or centrifugal forces, such as z. B. occur as a result of velocity gradients in a shear flow. Z serves as an energy supplier. B. a jet pump. Ultrasound is often used to disperse suspensions. In the preferred embodiment according to FIG. 11, a jet pump 62 is mounted coaxially inside the process tube 63 at the outlet of the sampler. By supplying propellant gas or suspension liquid, the vacuum required to transport the particles is created in the sampling tube. The pre-pressure of the propellant of the jet pump 62 is selected so that an isokinetic condition on the sampling tube 30 arises via empirically determined parameters. The medium supplied dilutes the mass flow of analysis. The energy supplied is used for dispersion.
Für Feststoffaerosole schließt in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung gemäß Fig. 12 ein Strahlführungsrohr 70 mit runden Querschnitt an. Der Querschnitt wird so eng bemessen, daß sich möglichst viele Partikel- Partikel- und Partikel-Wand-Stöße ergeben. Daran anschließend folgt eine Übergangsrohr 72, in dem sich der Querschnitt kontinuierlich von rund auf rechteckig vergrößert. Schließlich folgt ein Strahlführungsrohr 74 mit rechteckigem Querschnitt, das bis kurz vor die Meßzone 76 reicht. Der rechteckige Querschnitt verhindert eine Linsenwirkung des sich bei der Expansion abkühlenden Gasstrahls in der Meßzone.In a preferred embodiment according to the invention shown in FIG. 12, a jet guide tube 70 with a round cross section connects for solid aerosols. The cross section is dimensioned so narrow that there are as many particle-particle and particle-wall collisions as possible. This is followed by a transition tube 72, in which the cross section increases continuously from round to rectangular. Finally, there follows a beam guide tube 74 with a rectangular cross section, which extends to just before the measuring zone 76. The rectangular cross-section prevents a lens effect of the gas jet cooling during expansion in the measuring zone.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführung können ferner Verstopfungen des Probenahmerohres dadurch beseitigt werden, daß kurzfristig der Austritt der Strahlpumpe verschlossen wird. Dieses kann z.B. durch Verschieben des Strahlführungsrohres geschehen. Dabei wird das Strahlführungsrohr soweit verschoben, bis seine Wandung die Austrittsöffnung nahezu vollständig verschließt. Das Treibmittel entweicht dann über das Probenahmerohr und spült dieses frei. Für Suspensionen folgt in einer bevorzugten erfϊndungsgemäßen Ausführung eine Querschnittserweiterung mit statischem Mischer, in den die Ultraschallso- notrode ragt. Die Sonotrode ist mit dem außerhalb des Prozeßrohres angebrachten Ultraschallschwingers über ein Hüllrohr verbunden. Eine Luftschicht zwischen Sonotrode und Hüllrohr verhindert den direkten Schallübergang in die Prozeßsuspension. Die Querschnittserweiterung verringert die Partikelgeschwindigkeit und erhöht die Einwirkungsdauer des Ultraschalls. Der statische Mischer vergleichmäßigt die verdünnte Suspension.In a preferred embodiment of the invention, blockages in the sampling tube can also be eliminated by temporarily closing the outlet of the jet pump. This can be done, for example, by moving the beam guide tube. The beam guide tube is moved until its wall closes the outlet opening almost completely. The blowing agent then escapes through the sampling tube and rinses it free. In a preferred embodiment according to the invention, a cross-sectional widening with a static mixer follows into which the ultrasonic sonotrode projects. The sonotrode is connected to the ultrasonic vibrator attached outside the process tube via a cladding tube. An air layer between the sonotrode and the cladding tube prevents direct sound transmission into the process suspension. The cross-sectional widening reduces the particle speed and increases the exposure time of the ultrasound. The static mixer evens out the diluted suspension.
Für optische Verfahren zur Bestimmung von Teiichengrößenverteilung, wie z.B. Laserbeugung oder Bildverarbeitung, muß die Optische Konzentration Copt innerhalb gewisser Grenzwerte liegen. Für monodisperse Partikel mit Durchmesser x berechnet sich die Copt für die bevorzugte erfindungsgemäße Ausführung wie folgt:For optical methods for determining particle size distribution, such as laser diffraction or image processing, the optical concentration Copt must lie within certain limit values. For monodisperse particles with diameter x, the C opt for the preferred embodiment according to the invention is calculated as follows:
Dabei beschreibt d den Durchmesser der Probenahmeöffnung, D den Durchmesser des Prozeßrohres, / den Extinktionskoeffizienten, mden Prozeßmassenstrom, b die Breite des Strahlführungsrohres, p die spezifische Dichte und v die Geschwindigkeit der Partikel in der Meßzone. Für nicht-monodisperse Teilchen läßt sich der Zusammenhang ähnlich beschreiben.Here, d describes the diameter of the sampling opening, D the diameter of the process tube, / the extinction coefficient, m the process mass flow, b the width of the beam guide tube, p the specific density and v the speed of the particles in the measuring zone. The relationship can be described in a similar way for non-monodisperse particles.
In der Ausführung gemäß Fig. 11 wird die Geschwindigkeit der Partikel in einer zweiten Strahlpumpe 66 dergestalt erhöht, daß sich die Teilchen bevorzugt in der Mitte der Meßzone aufhalten und notwendige Fenster 68 nicht kontaminiert werden. Das zugeführte Medium verdünnt den Analysenteilstrom und verändert die Partikelgeschwindigkeit v. Die Optische Konzentration kann somit statisch über D, d und b, dynamisch über v angepaßt werden. In der Vorrichtung erfolgt die Messung der Teiichengrößenverteilung nach der Verdünnungsstufe mit bekannten Verfahren, z. B. mittels Laserbeugung oder Bildverarbeitung. Dabei werden die dazu notwendigen Komponenten über ein oder mehrere Hüllrohre von außen durch das Prozeßrohr bis zur Verdünnungsstufe geführt. Die Hüllrohre sind mit dem Hüllrohr der Verdünnungsstufe dicht verbunden. Die optischen Komponenten des Meßsystems werden durch optische Fenster vor dem Teilchen des Analysenmassenstromes geschützt.11, the speed of the particles in a second jet pump 66 is increased such that the particles are preferably in the middle of the measuring zone and necessary windows 68 are not contaminated. The medium supplied dilutes the partial analysis flow and changes the particle speed v. The optical concentration can thus be adjusted statically via D, d and b, dynamically via v. In the device, the particle size distribution is measured after the dilution step using known methods, e.g. B. by means of laser diffraction or image processing. The components required for this are passed through one or more cladding tubes from the outside through the process tube to the dilution stage. The cladding tubes are tightly connected to the cladding tube of the dilution stage. The optical components of the measuring system are protected from the particles of the analysis mass flow by optical windows.
Die Rückführung des Analysenteilstromes erfolgt in der hier beschriebenen Vorrichtung über das Hüllrohr 64 unmittelbar anschließend an die Meßzonen in Richtung der Rohrachse. Der Auslaß ist offen. Der koaxiale Aufbau und die Ausrichtung entlang der Prozeßrohrachse ist dabei gegenüber den bekannten Verfahren der Rückführung über seitliche Anschlüsse besonders günstig, da die schnellen Teilchen nur unter sehr flachen Winkeln auf die Prozeßrohrwand auftreffen und der Verschleiß dieser Wand dadurch erheblich reduziert ist. Da die Teilchen innerhalb des Prozeßrohres verbleiben, sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, wenn das Prozeßrohr unter Druck steht. Ein Mechanismus zum Rücktransport (Pumpe) entfällt.In the device described here, the partial analysis flow is returned via the cladding tube 64 immediately after the measuring zones in the direction of the tube axis. The outlet is open. The coaxial structure and the alignment along the process tube axis is particularly favorable compared to the known methods of returning via lateral connections, since the fast particles only hit the process tube wall at very shallow angles and the wear on this wall is thereby considerably reduced. Since the particles remain inside the process tube, no additional measures are required when the process tube is under pressure. There is no mechanism for return transport (pump).
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung befindet sich am Auslaß ein Ventil, z. B. ein Quetschventil, daß den Auslaß bei Bedarf verschließt und z. B. verhindert, daß zur Reinigung des Prozeßrohres eingesetzter Dampf, Flüssigkeit oder Feststoff in die Meßzone gelangt.In a further embodiment according to the invention there is a valve at the outlet, e.g. B. a pinch valve that closes the outlet when necessary and z. B. prevents steam, liquid or solid used for cleaning the process tube from entering the measuring zone.
Neben den optischen Verfahren, wie Laserbeugung oder Bildverarbeitung, spielt die Ultraschallextinktion (UE) für die Bestimmung der Teiichengrößenverteilung eine zunehmende Rolle.In addition to optical methods such as laser diffraction or image processing, ultrasonic extinction (UE) plays an increasing role in determining the particle size distribution.
Die Ultraschallextinktion bestimmt für verschiedene Frequenzen die Dämpfung einer Schallwelle. Analog zur Laserbeugung wird auch hier das Teilchenkollektiv in Transmission vermessen, d. h. die von einem Schallsender ausgehende Schallwelle durchdringt die Meßzone und gelangt geschwächt zu einem Schai- lempfänger. Aus der gemessenen Dämpfung kann man über bekannte Algorithmen die Größenverteiiung der Teilchen berechnen.Ultrasonic extinction determines the attenuation of a sound wave for different frequencies. Analogous to laser diffraction, the particle collective is measured here in transmission, ie that originating from a sound transmitter Sound wave penetrates the measuring zone and reaches a shell receiver weakened. From the measured attenuation, the size distribution of the particles can be calculated using known algorithms.
Diese Algorithmen machen Vorgaben an den Frequenzbereich im Bezug auf die zu ermittelnde Teilchengröße. In der praktischen Anwendung hat man es mit sehr hohen Frequenzen im Bereich 100kHz bis einige 100MHz zu tun, die sich mit ausreichendem Wirkungsgrad nur in Flüssigkeiten einkoppeln lassen. Die Ultraschailextinktion ist somit auf die Bestimmung der Größenverteilung von Teilchen in Flüssigkeiten begrenzt.These algorithms specify the frequency range in relation to the particle size to be determined. In practical use, you have to deal with very high frequencies in the range of 100 kHz to a few 100 MHz, which can only be coupled into liquids with sufficient efficiency. Ultrasound absorbance is therefore limited to determining the size distribution of particles in liquids.
Im Gegensatz zur Laserbeugung spielt optische Transparenz keine und Mehrfachstreuung und Dispergierung nur eine sehr untergeordnete Rolle. Es kann daher bei sehr hohen Teilchenkonzentrationen ohne Verdünnung und ohne Dispergierung gemessen werden. Das ist bei Stoffsystemen von Vorteil, bei denen eine Verdünnung die Größenverteilung der Teilchen verändern würde (z.B. in der Kristallisation).In contrast to laser diffraction, optical transparency does not play a role and multiple scattering and dispersion play a very minor role. It can therefore be measured at very high particle concentrations without dilution and without dispersion. This is an advantage for material systems where dilution would change the size distribution of the particles (e.g. in crystallization).
Die Dämpfung der Schallwelle durch die Flüssigkeit begrenzt besonders bei hohen Frequenzen, d. h. feinen Teilchen, den maximal möglichen Abstand zwischen Schallsender und Empfänger auf wenige Millimeter. Der geringe Abstand limitiert als Folge den möglichen Volumenstrom der die Meßzone passieren kann.The damping of the sound wave by the liquid limits especially at high frequencies, i. H. fine particles, the maximum possible distance between sound transmitter and receiver to a few millimeters. As a result, the short distance limits the possible volume flow that can pass through the measuring zone.
Auch dient eine von Zeit zu Zeit durchgeführte Referenzmessung an der teilchenfreien Flüssigkeit der Verbesserung der Stabilität der Ergebnisse.A reference measurement carried out from time to time on the particle-free liquid also serves to improve the stability of the results.
Die verfügbaren Berechnungsmethoden erfordern zudem Kenntnis der akusti¬ schen Parameter des Stoffsystems, insbesondere die Extinktionsfunktion. Die¬ se kann für eine Gruppe von gleichartigen Stoffsystemen z.B. durch Vergleich mit anderen Meßverfahren bestimmt werden. Die Ultraschallextinktion ist somit besonders geeignet für Prozesse bei denen eine Verdünnung die Größenverteilung verändern würde und ein Produktwechsel selten ist.The available calculation methods also require knowledge of the akusti ¬ specific parameters of the fuel system, in particular the extinction function. The ¬ se can be determined for a group of similar material systems such as comparison with other measurement methods. Ultrasonic extinction is therefore particularly suitable for processes in which dilution would change the size distribution and product change is rare.
In einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die beschriebene Probenahme mit eine Ultraschallextinktion-System kombiniert. Um den Vorteil der Ultraschallextinktion beizubehalten, Teiichengrößenverteilung verdünnungsfrei ohne Dispergierung messen zu können, wird das Meßsystem unmittelbar nach der Probenahmestufe angeordnet. Der Probentransport erfolgt über eine nachgeschaltete, geregelte Pumpe. Dabei kann es sich z. B. um eine Strahlpumpe handeln, wenn das Einbringen von Flüssigkeit in den Prozeß unschädlich ist. Für einfache Anwendungen kann auch die Druckdifferenz ausgenutzt werden, die sich durch Einschnürung des Prozeßrohres vor dem Auslaß der Rückführung ergibt. In a further preferred device according to the invention, the described sampling is combined with an ultrasound extinction system. In order to maintain the advantage of ultrasonic extinction, to be able to measure particle size distribution without dilution without dispersion, the measuring system is arranged immediately after the sampling stage. The samples are transported via a downstream, regulated pump. It can be z. B. act as a jet pump when the introduction of liquid into the process is harmless. For simple applications, the pressure difference can also be used, which results from the process pipe being constricted before the return outlet.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen StoffströmenPatentansprüche Method and device for sampling from disperse material flows
1. Verfahren zur Probenahme aus dispersen Stoffströmen, bei dem aus einem Prozeßhauptstrom ein Analysenteilstrom zur nachfolgenden Analyse entnommen wird,1. A method for sampling from disperse material streams, in which a partial analysis stream is taken from a main process stream for subsequent analysis,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
daß der Analysenteilstrom über eine Entnahmefläche aus dem Prozeßhauptstrom entnommen wird, die kleiner ist als die von dem Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche und unabhängig von dieser festgelegt ist und daß die Entnahmefläche während der Entnahme des Anaiysenteilstroms entlang einer Bahnkurve die vom Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche überstreicht. that the analysis sub-stream is withdrawn from the main process stream via an extraction area which is smaller than the area through which the main process stream flows and which is defined independently of it, and that the extraction area sweeps over the area through which the main process stream flows during the extraction of the analysis sub-stream along a trajectory curve.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmefläche die Kreisfläphe der Mündung eines Probenahmerohres ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the removal surface is the circular flap of the mouth of a sampling tube.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßhauptstrom eine Rohrleitung durchströmt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the main process stream flows through a pipeline.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Entnahmefläche auf einer Bahnkurve so über die von dem Prozeßhauptstrom durchströmte Fläche bewegt wird, daß die überstrichenen Orte während eines Probenahmezyklus gleichgewichtig zum Analysenteilstrom beitragen.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the constant sampling area is moved on a trajectory over the area through which the main process flow flows that the swept locations contribute equally to the partial analysis stream during a sampling cycle.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Entnahmefläche entlang einer spiralförmigen Bahn entlang der von dem Prozeßhauptstrom durchströmten Fläche geführt wird.5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the constant removal surface is guided along a spiral path along the surface through which the main process flow flows.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche der konstanten Entnahmefläche verschlossen oder abgeschottet wird, wenn die Probenahme unterbrochen werden soll.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that the entry surface of the constant removal surface is closed or partitioned off when the sampling is to be interrupted.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Abschotten der konstanten Entnahmefläche durch Verfahren der konstanten Entnahmefläche in eine Parkposition erfolgt, die so ausgebildet ist, daß sie den Zutritt von Teiien aus dem Prozeßhauptstrom in das Probenahmerohr wirksam verhindert.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the partitioning of the constant removal area is carried out by moving the constant removal area into a parking position which is designed so that it effectively prevents the entry of parts from the main process flow into the sampling tube.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absauggeschwindigkeit des Analysenteilstromes einstellbar ist. 8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that the suction speed of the partial analysis stream is adjustable.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Analysenteilstrom mit einer Geschwindigkeit abgesaugt wird, die gleich der Geschwindigkeit in der Umgebung der Probenahmeöffnung ist (isokinetische Absaugung).9. The method according to claim 8, characterized in that the partial analysis stream is sucked off at a speed which is equal to the speed in the vicinity of the sampling opening (isokinetic suction).
10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Prozeßhauptstromes ein verfahrbares Probenahmerohr der Strömungsrichtung des dispersen Stoffstromes entgegengerichtet angeordnet ist.10. A device for performing a method according to any one of claims 1-9, characterized in that a movable sampling tube of the flow direction of the disperse material flow is arranged in the opposite direction within the main process stream.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr derart mit einer Absaugeinrichtung verbunden ist, daß über diese die Absauggeschwindigkeit an der durch die Öffnung des Probenahmerohres definierten Entnahmefläche einstellbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the sampling tube is connected to a suction device in such a way that the suction speed can be adjusted at the extraction surface defined by the opening of the sampling tube.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr in der Mitte eines Rohres angeordnet ist, durch den der Prozeßhauptstrom strömt.12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the sampling tube is arranged in the middle of a tube through which the main process stream flows.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rohr mehrere Parkpositionen derart ausgebildet sind, daß sie den Zutritt von Teilen des Prozeßhauptstromes verhindern.13. The device according to one of claims 10-12, characterized in that a plurality of parking positions are formed on the tube such that they prevent access to parts of the main process flow.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Parkposition eine Reinigungseinrichtung angeordnet ist, die die Probenahmeöffnung während des Ein- und Ausfahrens des Probenahmerohres in die Parkposition reinigt. 14. The apparatus according to claim 13, characterized in that a cleaning device is arranged in a parking position, which cleans the sampling opening during the retraction and extension of the sampling tube in the parking position.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr in der Parkposition über ein Ventil mit einem partikelfreien Strömungsmedium verbindbar ist.15. The apparatus of claim 13 or claim 14, characterized in that the sampling tube in the park position can be connected via a valve with a particle-free flow medium.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr gegenüber der Prozeßrohrachse drehbar und schwenkbar gelagert ist und während der Drehbewegung über eine Schubstange zwangsweise gekoppelt verschwenkbar ist.16. The device according to any one of claims 10-15, characterized in that the sampling tube is rotatably and pivotably mounted with respect to the process tube axis and can be forcibly pivoted coupled via a push rod during the rotary movement.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zwangsweise gekoppelte Schwenkbewegung der Schubstange über eine auf einem mit dem Austragsrohr fest verbundenen Gewinde aufgeschraubte Gewindemutter während der Drehbewegung des Probenahmerohres erzeugbar ist.17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the forcibly coupled pivoting movement of the push rod can be generated via a threaded nut screwed onto a thread firmly connected to the discharge tube during the rotational movement of the sampling tube.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr im Prozeßrohr über zwei Kardanringe gelagert ist und durch zeitlich gesteuerte Verschwenkung der Kardanringe auslenkbar ist.18. Device according to one of claims 10-15, characterized in that the sampling tube is mounted in the process tube over two gimbals and can be deflected by time-controlled pivoting of the gimbals.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Probenahmerohr auf seiner Bahnposition, die bei der Parkposition beginnt und bei derselben Parkposition wieder endet, ohne Drehrichtungsumkehr des Motors kontinuierlich verfahrbar ist und daß erst bei wiederholtem Betrieb von der Parkrichtung aus die Drehrichtung des Motors umzukehren ist.19. Device according to one of claims 12-18, characterized in that the sampling tube on its path position, which begins at the parking position and ends at the same parking position, can be moved continuously without reversing the direction of rotation of the motor and that only in repeated operation from the parking direction the direction of rotation of the motor must be reversed.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-19, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe zur Verschwenkung des Probenahmerohres über bewegliche Wände, beispielsweise Bälge, dichtungslos gegenüber dem Prozeßrohr abschließbar ist. 20. Device according to one of claims 10-19, characterized in that the gear for pivoting the sampling tube over movable walls, for example bellows, can be locked without a seal with respect to the process tube.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Probenahmerohres (Entnahmefläche) zur Vermeidung von Verstopfungen kleiner als der Innendurchmesser des Probenahmerohres ist.21. Device according to one of claims 1-20, characterized in that the opening of the sampling tube (removal surface) is smaller than the inner diameter of the sampling tube to avoid blockages.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Probenahmerohres (Entnahmefläche) über auf dem Probenahmerohr aufsteckbare Wechselkappen an die Meßanforderungen anpaßbar ist.22. Device according to one of claims 1-21, characterized in that the opening of the sampling tube (sampling surface) can be adapted to the measurement requirements by means of interchangeable caps which can be plugged onto the sampling tube.
23. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10-22 in einem Verfahren zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenverteilungen in Rohrleitungen basierend auf Laserbeugung, Bildverarbeitung und/oder Ultraschallextinktion, wobei die Probenahmevorrichtung, der Probentransport, die Meßzone und die Probenrückführung innerhalb des Rohres parallel zur Rohrachse angeordnet sind und durch die Probenahme ein Teilstrom entnommen wird, der die Vorrichtung abgeschirmt zum verbleibenden Prozeßmassenstrom durchläuft und nach der Probenrückführung unmittelbar wieder mit dem Prozeßmassenstrom vereinigt wird.23. Use of a device according to one of claims 10-22 in a method for determining particle sizes and / or particle size distributions in pipelines based on laser diffraction, image processing and / or ultrasound extinction, the sampling device, the sample transport, the measurement zone and the sample return within the tube are arranged parallel to the tube axis and a partial flow is removed by sampling, which passes through the device shielded to the remaining process mass flow and is immediately reunited with the process mass flow after the sample return.
24. Verwendung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Dispergierung innerhalb des Rohres parallel zur Rohrachse angeordnet ist.24. Use according to claim 23, characterized in that in addition a dispersion within the tube is arranged parallel to the tube axis.
25. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verfahren zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößen- verteiiungen in Rohrleitungen basierend auf Laserbeugung und/oder Bildverarbeitung die Probenahmevorrichtung, der Probentransport, die Meßzone und die Probenrückführung in der genannten Reihenfolge nacheinander innerhalb des Rohres angeordnet sind. 25. Use according to claim 23 or 24, characterized in that in a method for determining particle sizes and / or particle size distributions in pipelines based on laser diffraction and / or image processing, the sampling device, the sample transport, the measuring zone and the sample return in the order mentioned are arranged one after the other within the tube.
26. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Verfahren zur Bestimmung der Partikelgrößen und/oder Partikeigrößenver- teilungen in Rohrleitungen basierend auf der Ultraschallextinktion die Probenahmevorrichtung, die Meßzone, der Probentransport und die Probenrückführung in der genannten Reihenfolge nacheinander innerhalb des Rohres parallel zur Rohrachse angeordnet sind.26. Use according to claim 23 or 24, characterized in that in a method for determining the particle sizes and / or particle size distributions in pipelines based on the ultrasonic extinction, the sampling device, the measuring zone, the sample transport and the sample return in the order mentioned in succession within the Pipe are arranged parallel to the pipe axis.
27. Vorrichtung zur Bestimmung von Partikelgrößen und/oder Partikelgrößenverteilungen enthaltend eine Vorrichtung zur Probenahme aus dispersen Stoffströmen nach einem der Ansprüche 10-22, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Probenahmevorrichtung, der Probentransport, die Dispergierung, die Meßzone und die Proberückführung in dieser Reihenfolge innerhalb eines Rohres angeordnet sind.27. Device for determining particle sizes and / or particle size distributions containing a device for sampling from disperse material flows according to one of claims 10-22, characterized in that both the sampling device, the sample transport, the dispersion, the measuring zone and the sample return in this order within a pipe are arranged.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßverfahren auf Laserbeugung, Ultraschallextinktion oder Bildanaiyse beruht.28. The apparatus according to claim 27, characterized in that the measuring method is based on laser diffraction, ultrasonic extinction or image analysis.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Probentransport durch eine Strahlpumpe erfolgt.29. The device according to claim 27 or 28, characterized in that the sample is transported by a jet pump.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispergierung in Flüssigkeitssystemen mittels Ultraschalifinger erfolgt, der gegenüber dem Prozeßrohr über eine Luftschicht isoliert ist.30. Device according to one of claims 27-29, characterized in that the dispersion in liquid systems takes place by means of an ultrasonic finger, which is insulated from the process tube via an air layer.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-30, dadurch gekennzeichnet, daß für Feststoffaerosole zunächst ein Strahlführungsrohr mit rundem Querschnitt an das Probenahmerohr anschließt, wobei der Querschnitt so eng bemessen ist, daß sich möglichst viele Partikel-Partikel oder Partikel-Wand-Stöße ergeben, daß daran ein Übergangsrohr anschließt, in dem sich der Querschnitt kon- tinuieriich von rund auf rechteckig vergrößert und daß sich ein Strahlführungsrohr mit rechteckigem Querschnitt anschließt, das kurz vor die Meßzone reicht.31. The device according to any one of claims 27-30, characterized in that for solid aerosols, a jet guide tube with a round cross section connects to the sampling tube, the cross section being so narrow that there are as many particle particles or particle wall impacts as possible that a transition pipe connects to it, in which the cross section converges tinuieriich enlarged from round to rectangular and that a beam guide tube with a rectangular cross-section adjoins that reaches just before the measuring zone.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-31 , dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise bei der Laserbeugung die Dispergierstrecke durch Verschwenken vor die Austrittsöffnung der Strahlpumpe kurzzeitig verschließbar ist und so eine umgekehrte Strömungsrichtung innerhalb des Probenahmerohres zur Beseitigung von Verstopfungen erzeugbar ist.32. Device according to one of claims 27-31, characterized in that, preferably in the case of laser diffraction, the dispersion path can be briefly closed by pivoting in front of the outlet opening of the jet pump, and so a reverse flow direction within the sampling tube can be generated to remove blockages.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-32, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Analysenteilstromes über ein Hüllrohr unmittelbar anschließend an die Meßzonen in Richtung der Rohrachse erfolgt.33. Device according to one of claims 27-32, characterized in that the return of the partial analysis stream via a cladding tube takes place immediately afterwards to the measuring zones in the direction of the tube axis.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-33, dadurch gekennzeichnet, daß am Auslaß der Vorrichtung ein Ventil, insbesondere ein Quetschventil, angeordnet ist.34. Device according to one of claims 27-33, characterized in that a valve, in particular a pinch valve, is arranged at the outlet of the device.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27-34, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Meßzone eine zweite Strahlpumpe nachgeschaltet ist, über die die Geschwindigkeit der in der Meßzone zu messenden Partikel derart erhöht, daß sich die Partikel bevorzugt in der Mitte der Meßzone aufhalten und somit zur Unterdrückung der Kontaminierung der Meßfenster beitragen. 35. Device according to one of claims 27-34, characterized in that a second jet pump is connected downstream of the measuring zone, via which the speed of the particles to be measured in the measuring zone is increased such that the particles are preferably in the middle of the measuring zone and thus contribute to suppressing the contamination of the measuring window.
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