NO161040B - Automatisk partikkeldimensjon-analysoer. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en gjenstand som automatisk kan foreta

en siktanalyse av et granulært materiale. Det eneste en opera-tør behøver å gjøre er å føre inn en prøve og starte innretningen. I den foretrukne utførelsesform kreves ingen manuell veiing eller beregning.

Partikkeldimensjon-analyse er en vanlig industriell prøve som benyttes for så ulike materialtyper som korn, betongaggregater og treflis for bare å nevne noen eksempler. Mange handelspro-dukter selges og kjøpes på basis av en eller annen bestemt di-mensjonsklassifisering. Dimensjon-klassifiseringsdata benyttes også ofte som innverdi for styring av ulike fremstillingspro-sesser. Slik klassifisering betegnes vanligvis som en siktanalyse, et uttrykk som er hentet fra en laboratoriumsmetode for bestemmelse av partikkeldimensjon-fordelingen. Den mest van-lige metode for gjennomføring av en siktanalyse er å stable graderte sikter på hverandre. Den øverste sikten er den groveste, mens den fineste sikten befinner seg nederst i stabelen. Prøven som skal undersøkes plasseres på toppsikten, og hele siktstabelen rystes så over en bestemt periode. Etter vibrer-ingen eller rystingen veies det materiale som er blitt igjen på de enkelte sikter og i bunnkammen, og disse vektverdier benyttes for oppsetting av en siktanalyse.

Et antall industrielle siktprosesser baserer seg også på bruk

av en siktstabel bygget opp av ulike store sikter. I disse tilfeller er siktene vanligvis skråstilt, slik at de enkelte siktfraksjoner til slutt vil falle ned fra enden av sikten og over i en beholder eller ned på en transportør. En annen vanlig anvendt industriell sikt er den skråstilte roterende trom-melsikt. Trommelflaten er oppbygget av sikter som også kan være gravert, med finsikten ved inngangen og den groveste sikten ved utgangsenden. Også her tillates de ulike fraksjoner å falle ned i separate beholdere eller de fjernes ved hjelp av transpor-tørsystemer.

Utviklingen av rotasjonssikt-apparater ser ut til å ha nådd

et ferdig utviklingsnivå for flere år siden. Som eksempler på foreslåtte, nyere løsninger skal det her vises til US-

PS 3750884, som viser en rissorterer med to polygonale trom-melsikter med slissåpninger i et omkretsmønster, samt US^

PS 4043901, som viser en treflis-renser for bruk for slike materialer som treavfallsflis. Denne sistnevnte innretning baserer seg på bruk av en roterende trommel som separerer flisen fra annet avfall og deretter plasserer flisen i aksep-table og overstørrelse-fraksjoner. I det sistnevnte US-patentskrift finnes en nyttig beskrivelse av tidligere kjente roterende sikter for treflis.

Den endring som har skjedd med hensyn til en automatisering

av laboratoriums-prøveprosedyrer i de siste tyve år kan rolig betegnes som revolusjonerende. Overraskende nok har denne revolusjon ikke påvirket siktanalysemetodene. Siktanalyse foretas fremdeles i hovedsaken manuelt, på samme måte som fra den spede begynnelse. Det har vært utviklet noen nye apparattyper, men disse har ikke vist seg særlig anvendbare med hensyn til å eliminere de mange manuelle veieoperasjoner. US-PS 4141451 er et eksempel på dette. Dette US-patentskrift vedrører en innretning for plassering av treflis med hensyn på tykkelsen. Innretningen baserer seg på bruk av flere inn-stillbare stenger som danner omkretsen til en roterende trommel. En prøve legges inn i trommelen, som så roteres over en gitt tid, med stengene innstilt på en bestemt avstand. Trommelen stoppes, stengene omstilles til en annen avstand,

og trommelen roteres så igjen over en bestemt tid. Flis med en bestemt tykkelse vil falle mellom stengene og ned på en oscillerende skråstilt sikt hvor det foretas en ytterligere klassering, i hovedsaken avhengig av flislengde eller -bredde. Ved slutten av kjøringen samles de enkelte siktfraksjoner og det foretas en manuell veiing.

Fordi oppstillingen av en siktanalyse således representerer

en arbeidsintensiv operasjon, foreligger det et klart behov

for en innretning hvormed man kan foreta slike analyser på helautomatisk basis. Foreliggende oppfinnelse foreslår en partikkeldimensjon-klasseringsinnretning som kommer dette behov i møte. Alt som er nødvendig å gjøre er å plassere en prøve i innretningen og starte siktingen. Sluttresultatet foreligger som en utskrift eller en digital fremvisning med prosentangivelse eller en vektanalyse av de enkelte siktfraksjoner.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en partikkeldimensjon-analysør som kan være fullautomatisert for således å

gi en siktanalyse uten behov for manuelle veiinger eller be-regninger. Den nye innretning innbefatter en polygonal trommelanordning som er dreibart montert på en aksel eller på akseltapper. Trommelanordningen er utformet med flere langsgående omkretsflater. Et antall siktanordninger er montert på disse trommelflater, en på hver flate, for klassering av en bestemt prøve i dimensjonsgrupper. Siktanordningene er suksessivt gradert slik at de hosliggende sikter går fra relativt små til relativt store åpninger. Trommelen er forsynt med en døranordning for innføring av en prøve som skal analyseres. Det er sørget for en indekseringsanordning for suksessiv dreiebevegelse av trommelen om dens lengdeakse i vinkeltrinn, slik at hver sikt etter tur plasseres som trommelens nederste flate. Dersom trommelen er en regulær polygon, så vil disse trinnene være trinn av størrelsen 360/n°, hvor n = antall flater på trommelen. Det er intet krav at trommelen skal være en regulær polygon i tverrsnitt, det vil si at samtlige flater skal ha lik kantlengde. I noen tilfeller kan det være ønskelig å ha finere sikter med større arealer for derved å oppnå en større sikteffektivitet mens prøvemassen er størst.

For å oppnå en effektiv sikting er en rysteanordning koblet til trommelen for å gi trommelen en resiproserende bevegelse i akseretningen. Dette er et vesentlig avvik fra andre trom-melplasserere, som roteres for derved å tomle prøven og agitere den. Indekseringsanordningen og rysteanordningen er koblet til en styreanordning som bestemmer rystetiden for hver sikt. Etter at denne tiden er utløpt bevirker styreanordningen at rysteanordningen stopper og at indekseringsanordningen dreier trommelen til den neste, større siktdimensjon. Deretter følger en ny rysteperiode, hvoretter trommelen igjen indekseres til den neste, større siktdimensjon. Til sist fjernes resten av prøven fra trommelen. Dette kan skje enten gjennom en av-sluttende sikt med åpninger som er tilstrekkelig store til at resten av prøven går igjennom, eller det kan fortrinnsvis skje ved at prøveresten går ut fra en åpen trommelside hvor det ikk( er montert en siktanordning. Under trommelen er det anordnet midler for oppsamling og veiing av suksessive siktfraksjoner fra den prøve som analyseres.

I den mest foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen er styreanordningen en mikroprosessor som er programmert med de nød-vendige informasjoner med hensyn til rystetider, og som vil gi signal til indekseringsanordningen når denne skal sette igang neste vinkeltrinnforskyvning. I den mest foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter partikkeldimensjon-analysøren også en vekt i tilknytning til oppsamlingsmidlene. Dennes vekt kan være integrert i mikroprosessoren, slik at mikroprosessoren vil få innverdier i form av vektene til hver suksessiv siktfraksjon. Disse kan lette beregnes utfra for-skjellene. Ut ifra kjennskapet til vekten til hver siktfrak--sjon og den totale akkumulerte vekt ved avslutningen av siktingen kan så mikroprosessoren beregne eller stille opp en prosent-siktanalyse. Denne analyse kan fremvises på ulike måter. I de fleste tilfeller vil en egnet fremvisningsmåte være i form av en utskrift av siktanalysen. Resultatene kan også fremvises digitalt eller kan overføres til et fjerntlig-gende sted, eksempelvis til en prosess-styreregnemaskin.

Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fullautomatisk partikkeldimensjon-analysør.

Nok en hensikt er å tilveiebringe en partikkeldimensjon-analysør som ikke krever manuell veiing eller manuelle bereg-ninger for oppsetting av en siktanalyse. Nok en hensikt er å tilveiebringe en automatisk partikkeldimensjon-analysør som er sikker i drift og har en relativt enkel mekanisk oppbygging.

Disse og andre hensikter vil gå frem for fagmannen ved et nærmere studium av den etterfølgende detaljerte beskrivelse,

i forbindelse med tegningene, hvor:

Figur 1 viser et perspektivriss av partikkeldimensjon-analysøren,

figur 2 viser et grunnriss av anlysøren,

figur 3 viser et frontriss,

figur 4 viser et riss etter linjen 4-4 i figur 3, og figur 5 viser et detaljriss etter linjen 5-5 i figur 3.

Oppbyggingen og arbeidsmåten til den automatiske partikkel-dimens jon-analysør skal nå beskrives mer detaljert. I figurene er det vist en polygonal trommel 10 som utgjør kjernen i den nye innretning. Denne trommel består av en ramme 12, fremstilt av vinkelstål eller andre egnede konstruksjonsmaterialer. I utførelseseksempelet er trommelendene utført med eker. Alter-nativt kan trommelendene være utført som massive vegger. Trommelen har et sekskantet tverrsnitt, med seks i trommelens lengderetning forløpende flater eller sider. Fem av disse sidene er dekket med sikter 14,16,18,20 og 22. Sikten 22 er den sikt som har de største åpningene, mens sikten 14 er den sikten som har de minste åpningene. Siktene er anordnet slik at åpningsstør-relsen er gradert, idet hver etterfølgende nabosikt har relativt større åpninger enn den foregående. Den sjette trommel-siden er åpen. Denne siden tjener som en dør hvorigjennom prøven kan føres inn i trommelen og over på sikten 14 og hvorigjennom også de største overstørrelse-partikler kan tas ut ved avslutting av siktsyklusen.

En fagmann vil forstå at uttrykket "sikt" her er brukt i sin videste betydning. Selv om det på tegningene er vist sikter i form av perforerte plater så kan således naturligvis også være vevede trådsikter,sikter bygget opp med parallelle stenger, eller være utført på annen kjent måte og med andre geome-triske utforminger.

Trommelen og dens drivanordning er montert på et stativ 30. Lageret 3 2 og 34 er boltet til stativet og bærer trommelen ved hjelp av akslene 36 og 38. Akslene 38 er en forlengelse som er montert teleskopisk i en aksel 40 som utgjør den akseldel som er festet til trommelen. Hensikten med dette vil bli for-klart nærmere nedenfor. En drivmotor 44, hensiktsmessig en tannhjulsmotor med kraftig nedveksling, tjener som indekserings-innretning for dreiing av trommelen slik at suksessive sikter kan bringes til en nedre stilling. Motoren 44 er koblet til trommelen gjennom en ytterligere hastighetsreduksjonsanordning som her består av drivremmer og tilhørende skiver 46,48,50 og 52.

Et av de unike trekkene ved foreliggende oppfinnelse er at

den kombinerer de beste trekk fra såvel trommelklasserere som vibrasjonssikter. For å oppnå dette er det anordnet en tannhjulsmotor 56 som benyttes for å gi hele den polygonale trommel en resiproserende vibrering eller rysting. Dette oppnås ved hjelp av en veivemekanisme 58 som er koblet til trommelen ved hjelp av en stang 60. Stangen 60 er utformet med en kule-ende 62 som opptas i den ytre enden til akselen 36. Når trommelen settes i en resiproserende langsgående bevegelse ved hjelp av dette veivearrangement, vil akselen 36 gli frem og tilbake i lageret 32. I den andre trommelenden er akselen 38 fiksert i lageret 34 slik at akselen ikke beveger seg frem og tilbake. Dersom nemlig denne aksel også skulle bevege seg frem og tilbake så ville det kreves et meget mer komplisert drivsystem for indeksering av trommelen fra sikt til sikt. For å utligne den resiproserende bevegelse er derfor som tidligere nevnt akselen 38 montert teleskopisk i akselen 40. Dette skjer hensiktsmessig ved bruk av en kulelagerhylse med resirkulerende kuler 42 (figur 5). En av kulene går i en akselutsparing 39

slik at rotasjonsbevegelsen kan overføres til trommelen fra motoren 4 4 gjennom det tilhørende drivsystem. I den foretrukne utførelsesform holdes akselen 38 på plass i akselen 40 ved hjelp av to slike hylser eller lignende lagerarrange-ment, for derved å hindre vinkelbøyninger mellom akselen 38

og trommelen.

Ved bruk av innretningen plasseres en prøve på sikten 14,

idet trommelen er orientert som vist i : figur 1. Operatøren betjener så tilhørende bryter i kontrollkassen 66, som inneholder en mikroprosessor og tilhørende elektriske ledninger 72,74 til de to drivmotorer, samt en ledning 70 til vekten som er plassert under trommelen. Når prøven er lagt på sikten 14 bringes trommelen til å bevege seg frem og tilbake i sin lengderetning. Denne bevegelsen bibringes trommelen iløpet av en bestemt tidsperiode hvorunder de finere materialpartikler vil falle ned igjennom åpningene i sikten og over på et mottaks-brett 68. Dette brett hviler på en elektronisk vekt 76 som er forbundet med kontrollkassen 66 gjennom den elektriske styre-ledning 70. Vekten 76 har også elektrisk forbindelse med en skriver 78. Denne skriveren er også elektrisk forbundet med mikroprosessoren i kontrollkassen 66.

Avhengig av den materialtype som siktes og avhengig av størrel-sen til siktåpningene, vil man vanligvis benytte lengre rystetider for prøvene på de finere sikter. Dette fordi det fore-finnes en større prøvemengde og fordi det kreves en kraftigere agitering for å sikre at samtlige deler av prøven får kontakt med siktflaten.

Et praktisk utførelseseksempel av oppfinnelsen har en polygonal trommel som er sekskantet i tverrsnitt. De sidene hvor siktene er plassert har en bredde på 42 cm og en lengde på 65 cm. Veivehjulet drives med en hastighet på 155 omdreininger pr. minutt og veivarmen har en lengde på ca. 45 mm, slik at således trommelen beveges frem og tilbake i sin lengderetning med en total slaglengde på 90 mm. Trommelen ble indeksert fra sikt til sikt ved hjelp av en motor med magnetbremse og med en utgangshastighet på 13,5 omdreininger pr. minutt. Denne hastigheten reduseres ytterligere med en faktor på ca.10 ved hjelp av det anvendte remdriftsystem. Mikroprosessoren er programmert slik at drivmotoren 4 4 dreier trommelen 60° med urviseren etter hver vibrasjonsperiode.

Ved bruk av det foran beskrevne system er det ikke nødvendig å begynne med en prøve som har en kjent vekt. Alt materiale som går inn i den polygonale trommel vil til slutt oppfanges på brettes 68. De enkelte siktfraksjoner kan summeres, hvor-ved man får frem startvekten. Mengden siktmateriale i hver siktfraksjon bestemmes ut fra de målte forskjeller like før det tidspunkt hvor mikroprosessoren gir signal til motoren 44 om å dreie trommelen til den neste, større siktdimensjon.

Oppfinnelsen er naturligvis ikke begrenset tii den viste og beskrevne utførelse. Således er det ikke absolutt nødvendig at én trommelside er helt åpen. Det ligger klart innenfor oppfinnelsen å føre prøven inn i trommelen gjennom en dør som kan være plassert i en av endeveggene. Det er heller ikke absolutt nødvendig at oppsamlingsmidlene innbefatter en vekt som er integrert med mikroprosessoren.

Claims (8)

1. Partikkeldimensjon-analysør, karakterisert ved at den innbefatter: a) en polygonal trommelanordning (10) med et antall i lengderetningen forløpende sider på anordningens omkrets, b) et antall siktanordninger (14-22) som er montert på de nevnte trommelsider for klassering av en partikkelprøve i dimensjonsgrupper, hvilke siktanordninger er suksessivt gradert fra relativt små til relativt store åpninger, c) en døranordnlng (24) for innføring av en prøve som skal analyseres i trommelen. d) en indekseringsanordnlng (44-52) for suksessiv dreiebevegelse av trommelen om dens lengdeakse 1 vinkeltrinn slik at hver sikt etter tur kan plasseres som den nederste trommelside, e) en vibrasjonsanordning (58-62) som gir trommelen en resiproserende aksialbevegelse for derved å agitere en prøve som skal analyseres, f) en styreanordning (66) som bestemmer vlbrasjonstiden for hver siktanordning og påvirker indekseringsanordningen til å dreie tromnmelen til en neste, større siktdimensjon etter en bestemt vibrasjonsperiode, og g) midler (68) for oppsamling av suksessive siktfraksjoner av den analyserte prøve.

2. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 1, karakterisert ved at styreanordningen (66) er en mikroprosessor .

3. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 2, karakterisert ved at oppsamlingsmidlene (68) innbefatter en vekt (76) som er integrert med mikroprosessoren, slik at mikroprosessoren får vektene til de enkelte suksessive siktfraksjoner som innverdier og kan beregne en prosent-siktanalyse.

4. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 1,karakterisert ved at døranordningen (24) utgjøres av en åpen sideflate på trommelanordningen.

5. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 4, karakterisert ved at den åpne sideflate befinner seg hosliggende den sikt (14) som har de minste åpninger.

6. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 1, karakterisert ved at døranordningen er plassert i enden av trommelen (10).

7. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 1, karakterisert ved at trommelen (10) har regulært polygonalt tverrsnitt.

8. Partikkeldimensjon-analysør ifølge krav 7, karakterisert ved at indekseringsanordningen (44-52) bevirker en dreiebevegelse av trommelen i vinkeltrinn på 360/n", hvor n = antall trommelsider.