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Partikelanalyse

So verbessert die photooptische Partikelanalyse die Prozesssicherheit

| Autor / Redakteur: Tim Gerdes / Sabine Mühlenkamp

Auf dem Weg von der traditionellen Siebanalyse zu modernen optischen Verfahren.
Auf dem Weg von der traditionellen Siebanalyse zu modernen optischen Verfahren. (Bild: Haver & Boecker)

Die Partikelbeschreibung ist ein wichtiger Schritt bei der Auslegung von Schüttgutprozessen. Während sich die Siebanalyse seit vielen Jahren bewährt, bieten photooptische Verfahren neue Möglichkeiten. Beide Methoden haben jedoch ihre Berechtigung, wie der nachfolgende Beitrag zeigt.

Viele Aspekte der traditionellen Siebanalyse sind spätestens seit den 60er Jahren und der Grundlagen-Veröffentlichung „Einführung in die Korngrößenmeßtechnik“ von Wilhelm Batel zum Standard geworden. Schon zu dieser Zeit war klar, dass die Siebanalyse in ihrer bis heute bestehenden Funktion als Instrument zur Größenbestimmung mit diversen Einschränkungen behaftet ist, welche die Reproduzierbarkeit unter Umständen stark einschränken können. Diese Einschränkungen müssen für die jeweilige Aufgabe berücksichtigt und bewertet werden. Dabei können nicht alle Aspekte zu jeder Zeit berücksichtigt oder gar kontrolliert werden. Während heute die Umgebungsbedingungen keine große Herausforderung darstellen, können auf den ersten Blick simpel erscheinende Aspekte wie die Siebdauer oder die Toleranzen der Siebmedien das Ergebnis erheblich beeinflussen.

Hier ist es unbedingt erforderlich, eine auf die spezielle Anwendung und die Bedingungen abgestimmte Qualitätssicherung zu etablieren. Die Erfahrungen in vielen Betrieben zeigen, dass bei der Qualitätssicherung der Anwender der wichtigste Faktor ist. Eine gute Qualifikation und das Verständnis für die Bedeutung der Überwachung sind häufig nicht ausreichend vorhanden. Auch eine regelmäßige, externe Überwachung der Siebmaschinen und Siebmedien durch z.B. ein akkreditiertes Kalibrierlabor sind zur Qualitätssicherung unerlässlich. Denn z.B. Veränderungen an Siebmedien durch Abnutzung oder Materialermüdung finden lange Zeit schleichend statt und werden i.d.R. nur durch eine akkurate Messmittelprüfung entdeckt.

Ergänzendes zum Thema
 
„Nachschrittliche“ Normung

Idealvorstellung Kugel

Die traditionelle Siebanalyse stellt eine Fraktionierung dar, welche in den allermeisten Fällen mit quadratischen Öffnungen durchgeführt wird. Die zwischen den einzelnen Öffnungsgrößen entstandenen Teilmengen werden über ihre Masse gravimetrisch bewertet und als Fraktionen angegeben. Aus diesen gravimetrischen Einzelwerten der Fraktionen wird dann auf eine Größenverteilung geschlossen, welche durch diverse grafische Darstellungen und Tabellen repräsentiert werden kann. Die Auswertung der traditionellen Siebanalyse geht von einem Mittelwert jeder einzelnen Fraktion aus, welcher mittig zwischen den beiden betrachteten Siebweiten liegt (bei linearer Interpolation). Darüber hinaus wird angenommen, dass die Verteilung um diesen Mittelwert einer Gaußschen Verteilung (Normalverteilung) nahe kommt bzw. dieser entspricht. Weiter wird allgemein gerne davon ausgegangen, dass die Rückstände auf den einzelnen Siebweiten scharfe Trennschnitte besitzen.

Im Normalfall kann davon ausgegangen werden, dass mindestens ein Aspekt nicht zutrifft. Meist sind es aber alle Aspekte, da diese sich auch immer gegenseitig beeinflussen. Zahlreiche Messungen mit verschiedensten Materialien zeigen eine klare Tendenz. Etwas vereinfacht gilt; je weiter die Partikelform vom Ideal der Kugel abweicht, desto größer werden Unter- bzw. Überkornanteile in der betrachteten Zielfraktion. Dies bedingt wiederum eine mögliche Verschiebung des Mittelwerts, wenn die Partikel nicht über alle Größenklassen identisch sind. Dieser Aspekt bedingt ebenfalls, dass sich die reale Verteilung immer weiter von der Theorie der angenommenen Normalverteilung entfernt.

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