196505. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék szemcseméret analizálására
3 196505 4 A találmány tárgya eljárás és készülék a szemcsenagyság analizálására a szedimentációs elv alapján, amelynél a koncentrációmérés a mérendő szemcséket tartalmazó folyadékon átbocsátott fénysugár, röntgensugár vagy hasonló gyengítésének meghatározásával történik. Nagyszámú műszaki folyamatnál szükség van arra, hogy porok szemcsenagyság-eloszlását, például 0,1 um-200 pm közötti szemcsenagyságot meghatározzuk. Az egyik lehetséges módszer a mérendő por valamilyen szuszpenziójában a szedimentációs folyamat megfigyelése, mimellett a nagy részecskék gyorsabban ülepednek, mint a kicsik. Andreasen módszere (DIN 66111, DIN 66115) szerint időközönként mintákat vesznek az edény aljának közelében. A minták szilárd anyag tartalma mértéke a por szitán való áthaladásának olyan részecskeátmérőnél, amely anyagi jellemzőkből, igy a részecskesűrűségből, folyadéksűrűségböl, viszkozitásból, valamint az esési magasságból és az időből számítható. Hasonló elven alapul a szedimentációs mérleg, azonban ennél a szedimentált részecskéket nem szívatják le, hanem mérlegserpenyön felfogják és mérik. Az időre vonatkoztatott súlynövekedés alapján vissza lehet következtetni a szemcsenagyság-eloszlásra. A szedimentációs folyamat azonban egy vízszintes fénysugárnak az edény aljához közel, a képződő üledék felett való átbocsátásával, és a szuszpendált részecskék által okozott fénysugár-gyengítés mérésével is követhető. Kezdetben a szuszpendált részecskék okozta fénygyengités nagy lesz, majd a nagy részecskék szedimentációja után több fény jut a küvettán keresztül az érzékelőhöz. A gyengítés és az idő közötti összefüggésből vissza lehet következtetni a szemcsenagyság-eloszlásra. Ilyen fényelektromos szedimentométert ismertetett 0. Telle (VDI Jelentések 7 k., 1955). Az előbb ismertetett eljárás lényeges hátránya a mérés hosszú időtartama. Ugyanis ha egy részecskeegyüttes nagyobb szemcséit is elegendő pontossággal akarjuk mérni, akkor olyan magas küvetta szükséges, hogy a nagy részecskék 5-10 másodpercig, sőt Allen szerint (T. Allen Particle Size Measurement, Chapman and Hall Kiadó, London) 30 másodpercig szedimentálódjanak. Ellenkező esetben a mérés pontatlan. Egy magas küvettában azonban a kis részecskék ülepedési ideje nagyon hosszú - 12 vagy 14 óra. A hosszú szedimentációs időből adódó hátrány kiküszöbölésére a piacon olyan készülékeket kínálnak, amelyekben a szuszpenziót tartalmazó mérőküvettát függőlegesen felülről lefelé mozgatják, úgyhogy a fénysugár a küvettát először az alja közelében, a folyamat vége felé viszont a felszín közelében világítja át. így nem szükséges megvárni, mig a legkisebb részecskék elérik a küvetta aljét. A mérési folyamat a kívánt részecskenagyság-tartománynak megfelelően 15-30 percre rövidíthető. A fordított elvet is, hogy tudniillik a fénysorompót (azaz a fényforrás és érzékelő kombinációját) a küvetta mentén felfelé mozgatják, alkalmazzák a gyakorlatban. Bár a két utóbbi mérési elv korlátozza a hosszú mérési időből adódó hátrányt, a gyakorlatban azonban súlyos nehézségek lépnek fel. A küvettafalnak a fénysugárhoz viszonyított elmozdításával ugyanis a fal optikai tulajdonságainak minden változása (falvastagság, törésszőg, paralelitás, transzparencia) bekerül a mérési eredménybe és meghamisítja ezt, mimellett a mozgatott részek ezenkívül kopnak. Ezenkívül a rázkódás zavarja a szedimentációs folyamatot. A találmány célul tűzte ki a bevezetőben említett jellegű eljárás megalkotását, amellyel rövid elemzési idő alatt pontos, reprodukálható értéket kapunk. A találmány ezt a feladatot úgy oldja meg, hogy a vízszintes fénysugarak, röntgensugarak vagy hasonlók gyengítésének meghatározását előnyösen egyidejűleg különböző folyadékmagasságokban végzi. Ezzel a teljes küvettamagasság átfogásának ellenére minden mérési ponton mindig azonos feltételek között mér, úgyhogy a küvettafalazat és hasonlók inhomogenitásai a mérési eredményt semmiképpen sem befolyásolhatják. A találmány szerinti eljárás kivitelezésére alkalmas berendezésben, amely egy fény- vagy sugárzásáteresztő küvettával kapcsolt fény- vagy sugárzássorompó elrendezést tartalmaz, a küvetta magasságában elosztva több vízszintes sorompó rendszer található. Fénysorompó alatt a fényforrás, az ebből kilépő fénysugár és az érzékelő értendő, mimellett adott esetben a fényforrás és az érzékelő között egy, a sugárt az érzékelőhöz kitérítő terelötükőr is található. Fénysugarakon kívül röntgensugarakat vagy hasonlókat is alkalmazhatunk. A találmány szerinti eljárás pontossága szempontjából fontos, hogy a mérési térfogat felszínét pontosan és a mérés folyamán gyorsan meghatározzuk. A találmány szerinti eljárás egyik kialakításában erre különösen alkalmas a küvettában egy sík, vízszintes alsó oldallal ellátott olyan kanál, amelyen adott esetben a kanál alsó oldalán a folyadékfelszín szintjéhez képesti beállításához egy mérőeszköz található, amely a fénysugár vagy hasonló számára az alsó oldallal párhuzamos rést tartalmaz. A folyadékfelszín pontos beállítására a küvettában azonban egy rajta rögzített rekesznyilással ellátott fedél is alkalmazható. A szuszpenzió felkeverésére a kanálban csatornák lehetnek. Arra különösen utalni kell, hogy a kanál alsó oldala és a fénysorompó közötti 1,5 mm távolság csak 0,15 mm hibát, a magasságbeállításnál már 10% hibát jelent. A gyorsaság, amivel a szint beállítható, jelentőségéhez megemlítendő, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
