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1. (WO2018234107) SAMPLE COLLECTING DEVICE FOR A POWDER DOWNPIPE
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Probennahmevorrichtung für ein Pulverfallrohr

PRIORITATSANGABE

[0001] Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität des Deutschen Gebrauchsmusters

DE 20 2017 103 714.2

vom 22. Juni 2017 in Anspruch.

GEBIET DER ERFINDUNG

[0002] Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet Molkereitechnologie und betrifft eine verbesserte Vorrichtung zur Entnahme von Pulverproben aus einem Fallrohrstrom.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0003] Die industrielle Herstellung von Milchpulvern erfordert ein hohes Maß an Spezifikationstreue insbesondere im Hinblick auf Feuchtigkeitsgehalt, Dichte und Farbqualität. Geringfügige Abweichungen können dazu führen, dass ganze Chargen nicht ausgeliefert und im Extremfall entsorgt werden müssen. Das ist vor dem Hintergrund von besonderer Relevanz, dass die Herstellung derartiger Pulver kontinuierlich im Umfang vieler Tonnen pro Kampag-ne erfolgt.

[0004] Zu diesem Zweck ist es erforderlich, nach dem Ende des Herstellvorgangs das Pulver, das durch Fallrohre zur Abfüllung gelangt, kontinuierlich auf Abweichungen von der Spezifikation zu kontrollieren, um gegebenenfalls schnell eingreifen zu können, ehe eine große Produktcharge mit zufriedenstellender Qualität durch eine kleine Menge nicht-spezifi-kationsgerechter Ware verunreinigt und wertlos gemacht wird.

[0005] Eine bekannte Vorrichtung zur Entnahme von Proben aus Pulverströmen, die in Fallrohren rieseln, ist das so genannte „Powder Eye™", der Firma GEA Niro (http://www.christianberner.se/$-l/file/leverantorer/ ea/dokument/ ea-powdereye.pdf ). Hierbei handelt es sich um einen Probennehmer mit angeschlossener Messvorrichtung. Im Probennahmeschritt fährt der Probennahmezylinder, der einen Probenbecher enthält, für eine individuell vorgegebene Zeit durch eine Öffnung des Fallrohrs in dessen Innere, so dass sich der Probenbecher mit Pulver befüllt. Anschließend fährt der Zylinder wieder in das Gehäuse bis in die Messposition zurück, wobei überschüssiges Pulver abgestreift wird. Dabei befindet sich der Probenbecher dann unmittelbar unterhalb des Messgerätes, so dass mit diesem dann die relevanten Parameter, wie Füllstand, Feuchtigkeit, Schüttvolumen, Stampf-

l

volumen, aber auch die Farbintensität und das Vorhandensein verfärbter dunkler Partikel bestimmt werden können.

STAND DER TECHNIK

[0006] Die DE 10 2010 011 724 B3 (GLATT) betrifft eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Pulverstrom, der in eine Pulverleitung (3) geführt wird. Zur Entnahme der Probe wird ein Probenbehälter 18 mit einem technologisch vorgesehenen Fassungsvermögen ausgewählt und mit der Entnahmezange 20 an der Entnahmevorrichtung 19 erfasst. Beim Einsetzen eines Probenbehälters 18 in die Probenmulde 13 wird die Entnahmevorrich-tung 19 außerhalb der Einrichtung auf den Probenbehälter 18 aufgesetzt und derart axial aufgedrückt, dass die Druckstange 22 mit seinem unteren Druckkegel 23 gegen den bundartigen Ansatz 25 an den elastischen Abschnitten 24 wirkt und die elastischen Abschnitte 24 auseinander gedrückt werden, bis der Bund 27 des Probenbehälters 18 in die Einkerbung 26 einrastet. Danach wird die Entnahmevorrichtung 19 mit dem Probenbehälter 18 durch den Entnahmeflansch 14 in das Gehäuse 1 eingeführt und der Probebehälter 18 in die Probenmulde 13 eingesetzt

[0007] Zur Entnahme der Probe wird der Schieber 5 über das Griffelement 11 an der Schubstange 7 in der Gehäuseachse 6 verschoben, bis der Anschlagsscheibe 8 am Lagerflansch 4 anschlägt. In dieser Position befindet sich der Probenbehälter 18 in der Proben-mulde 13 zentrisch innerhalb des frei fallenden Pulverstromes in der Pulverleitung 3. Wenn der Probenbehälter 18 gefüllt ist, kann der Schieber 5 kann zurückgezogen werden. Dabei wird Pulver, welches sich oberhalb des Probenbehälters 18 befindet am Flansch 2 abgestreift, so dass der Probenbehälter 18 entsprechend seines Volumens genau bis zum Rand gefüllt ist.

[0008] Der Schieber 5 wird anschließend wieder zurückgezogen, bis der Anschlagbund 16 am Lagerflansch 4 anliegt. Die Entnahmevorrichtung 19 wird auf den Probenbehälter 18 aufgesetzt und die Entnahmezange 20 mit der Druckstange 22 gespreizt, bis der Bund 27 des Probenbehälters 18 in die Einkerbung 26 einrastet. Danach wird die Entnahmevorrichtung 19 mit dem gefüllten Probenbehälter 18 durch den Entnahmeflansch 14 entfernt und zur Analy-sestation gebracht werden. Die Schrift enthält keine Offenbarung für die Mitverwendung eines Analysengerätes.

[0009] Aus der US 4,771, 642 A (DOW) ist eine Einrichtung zur Entnahme von Proben von teilchenförmigen Feststoffen aus einem in einer Leitung strömenden Gasstrom bekannt. Die Schrift sieht die Anwesenheit eines Analysengerätes (a) vor. Dabei wird ein Probenbecher im Gasstrom angeordnet, der das teilchenförmige Material trägt, wobei die Öffnung des Bechers dem Gasstrom zugewandt ist. Ein verkürztes hohlkanalförmiges Kollektorelement ist oberhalb des Bechers positioniert und mit diesem ausgerichtet. Die transversalen Innenabmessungen von Becher und Sammler sind ungefähr gleich. Diese Positionierung des Kollek- tors ermöglicht, dass sich die Partikelprobe in dem Becher absetzt, und verhindert im Wesentlichen, dass die Probe durch den Gasstrom aus dem Becher herausgeblasen wird, was ein ernstes Problem darstellen kann, wenn die Gasströmungsgeschwindigkeit relativ hoch ist und das Kollektorelement nicht benutzt ist. Wenn es erwünscht ist, den Probenbecher durch eine Öffnung in der Wand der Pulverleitung zu entfernen, ist eine Abschirmung zwischen dem Kollektorelement und der Wand vorgesehen, um im Wesentlichen zu verhindern, dass die Probe durch den Gasstrom aus dem Becher geblasen wird und die Tasse zurückgezogen wird. Die Schrift beschreibt ein Mittel zum Abschirmen des Probenbechers. Diese Abschirmung-Mittel ist ein Streifen aus im Wesentlichen steifem folienartigem Material. Eine Modi-fizierung des Probennahmezylinders wird in dieser Schrift indes weder offenbart noch in Betracht gezogen.

[0010] Gegenstand der US 4,702, 114 (OMYA) ist eine Vorrichtung zur automatischen Entnahme und auch zur Konditionierung einer abgemessenen Menge pulverförmiger fester, flüssiger oder gasförmiger Stoffe zu Analysezwecken in einer Abzugszone, bei der der Druck größer, gleich oder kleiner als der atmosphärische Druck ist. Die Schrift sieht jedoch keine inline Analyse vor.

[0011] Die JP H07-110 291 A (NIKKISO) betrifft auch eine Einrichtung zur Entnahme von Proben aus einem Pulverstrom. Eine damit direkt verbundene Analysenvorrichtung wird hier jedoch nicht offenbart.

AUFGABE DER ERFINDUNG

[0012] Die Anmelderin hat nun bei Vergleichsmessungen festgestellt, dass die auf diesem Wege erzielten Ergebnisse eine unerklärliche Fehlerrate aufweisen und zwar dergestalt, dass die überwiegende Zahl der Messungen völlig korrekt sind, einzelne dann aber in der Gesamtheit der gemessenen Parameter starke Abweichungen von den Kontrollmessungen zeigen.

[0013] Umfangreiche Untersuchungen haben die Ursache dieser bisher unerklärlichen Ausreißer aufgezeigt: Bei der derzeitigen Bauweise des Gerätes ist in der Analysenposition die Verbindung des Fallrohrs mit dem Gehäuse, in dem sich das Messgerät und der Proben-nahmezylinder befinden, etwa 5 bis 10 cm geöffnet. Die Anmelderin hat nun festgestellt, dass in Fällen, in denen die im Fallrohr unterschiedliche Luftdruckverhältnisse herrschen -was gelegentlich vorkommen kann - es zu Verwirbelungen kommt, die dann Feinstaub durch die besagte Öffnung in das Gehäuse des Messgerätes tragen. Dieser lagert sich bevorzugt auf dem Sensor des Messgerätes ab und führt dann natürlich zu Fehlern in der Mes-sung.

[0014] Die Aufgabe der vorliegenden hat daher darin bestanden, die bestehende Vorrichtung, die unter der Bezeichnung„Powder Eye" bekannt ist, dahingehend zu verbessern, dass während des Analysenvorgangs kein Feinstaub mehr in das Gehäuse eindringen und dadurch die Messung verfälschen kann.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0015] Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Probennahmevorrichtung für ein Pulverfallrohr umfassend oder bestehend aus:

(a) einem Gehäuse (G),

(b) einem Motor (M),

(c) einem Probennahmezylinder (Z) sowie

(d) einem im Gehäuse (G) angeordneten Analysengerät (A),

wobei der Probennahmezylinder (Z)

(i) einen Probenbecher (B) mit oben befindlicher Öffnung enthält, durch die die Pulver-probe in den Becher befördert wird;

(ii) im Gehäuse (G) beweglich angeordnet ist; und

(ii) mit Hilfe des Motors (M) in horizontaler Ebene zum Pulverfallrohr aus einer Messposition (MP), bei der sich der Zylinder im Messbereich des Analysengerätes (A) befindet, in eine Probennahmeposition (PP) verschiebbar ist, bei der die Öffnung des Probenbechers (B) in das Pulverfallrohr hineinragt,

welches sich dadurch auszeichnet, dass der Probennahmezylinder (Z) eine solche Länge aufweist, dass er in der Messposition mit seinem in Richtung des Fallrohrs weisenden Ende dieses verschließt.

[0016] Gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik ist der Probennahmezy-linder in solcher Weise verlängert, dass er in der Messposition den Übergang vom Pulverfallrohr zum Gehäuse verschließt. Auf diese Weise kann kein Feinpulver aus dem Fallrohr in das Gehäuse eindringen und die automatische in-line Messung verfälschen. Diese Maßnahme mag auf den ersten Blick trivial erscheinen, löst aber ein Problem zur vollsten Zufriedenheit, das zuvor weder registriert noch verstanden worden ist.

[0017] Die Form des Probennehmers ist weitgehend unkritisch. Er kann einen runden oder eckigen Querschnitt haben und aus Metall, vorzugsweise aber aus Kunststoff gefertigt sein. Im Sinne der Erfindung wird er allgemein als ein Zylinder beschrieben. Eingelassen in den Probennehmer ist ein Probenbecher, der vorzugsweise ein definiertes Volumen aufweist, welches typisch im Bereich von etwa 5 bis etwa 50 ml liegt.

[0018] Der Probennehmer ist über ein Gestänge mit einem Motor verbunden, der diesen in horizontaler Richtung vor- und zurückschiebt, nämlich zum einen in die Probennahmeposition (PP) und zum anderen in die Messposition (MP). In der Probennahmeposition ragt der Zylinder vorzugsweise mindestens bis zum Mittelpunkt des Fallrohrs hinein und wird in dieser Position solange belassen, bis der Probenbecher gefüllt ist. Dann wird er in die Messpo-sition verschoben, wobei beim Durchgang des Zylinders durch die Öffnung im Fallrohr überschüssiges Pulver abgestreift wird.

[0019] Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird nun abweichend vom Stand der Technik der Probennahmezylinder bezüglich seiner Länge so ausgestaltet, d.h. verlängert, dass er in der Messposition mit seinem in Richtung des Fallrohr weisenden Ende mit diesem bündig abschließt, so dass das Eindringen von Feinstaub verhindert wird. Natürlich könnte der Zy-linder in dieser Position auch noch weiter in das Fallrohr hineinragen, dies würde jedoch keine zusätzlichen Vorteile bringen.

[0020] Die gesamte Vorrichtung ist so ausgelegt, dass sich der Probennahmezylinder in der Messposition mit der Öffnung des Probenbechers unmittelbar unter dem Analysengerät, genauer gesagt unter dem Sensor des Analysengerätes befindet. Diese Gerät ist dazu befä-higt wenigstens eine, vorzugsweise aber alle folgenden Messgrößen zu bestimmen:

• Füllstand,

• Feuchtigkeit,

• Schüttvolumen,

• Stampfvolumen,

· Farbintensität

• Vorhandensein verfärbter dunkler Partikel.

[0021] Vorzugsweise werden diese Größen spektrometrisch bestimmt, demgemäß handelt es sich bei dem Messgerät um ein Spektrometer, insbesondere ein NIR-Spektrometer.

[0022] Es ist wünschenswert, die Messergebnisse möglichst schnell an die Messwarte zu übermitteln. Deshalb verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin über eine Übertragungsvorrichtung, über die die gemessenen Daten gegebenenfalls drahtlos und in Echtzeit, beispielsweise über eine WLAN-Verbindung an eine Aufzeichnungs- und Auswertungseinheit übermittelt werden.

[0023] Die Erfindung wird im Folgenden durch die Abbildungen 1 und 2 erläutert. Abbil-dung 1 zeigt eine Vorrichtung des Stands der Technik: Der Probennahmezylinder Z befindet sich in Messposition, der Übergang vom Fallrohr zum Gehäuse ist geöffnet und Feinstaub kann eindringen. Abbildung 2 ist erfindungsgemäß: der Zylinder ist so lang ausgeführt, dass er in der Messposition den Übergang zum Fallrohr verschließt.