氣動(dòng)滑板分析儀系統(tǒng)和方法
【專利說明】氣動(dòng)滑板分析儀系統(tǒng)和方法
[0001]交叉引用的相關(guān)串請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)枮?1/996152，于2014年04月30號(hào)申請(qǐng)的題為“氣動(dòng)滑板分析儀”的權(quán)益，本申請(qǐng)內(nèi)容通過在此引用其整體完成。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及用于分析散裝材料的系統(tǒng)和方法，更具體地，它涉及一種散裝材料的流線分析儀，其具有一種特殊設(shè)計(jì)的氣動(dòng)滑板。
【背景技術(shù)】
[0004]在使用散裝材料的制造廠，材料通過使用各種不同的技術(shù)進(jìn)行運(yùn)輸。所述材料可通過使用前端裝載機(jī)、體力勞動(dòng)、輸送機(jī)、升降機(jī)、斗式提升機(jī)或管道被輸送。一種廣泛使用的運(yùn)輸方法，是在稍微傾斜的流態(tài)化空氣管道在此稱為氣動(dòng)滑板上輸送料。
[0005]氣動(dòng)滑板是一種使用重力作用來移動(dòng)材料的系統(tǒng)。曝氣輸送(即氣動(dòng)滑板)用于以傳遞低壓空氣通過多孔膜介質(zhì)插入材料床進(jìn)入正在處理的材料床的方式重力輸送粉末，導(dǎo)致該材料成為流化態(tài)。材料的運(yùn)動(dòng)是通過傾斜氣動(dòng)滑板以匹配材料依靠流化態(tài)的角度來實(shí)現(xiàn)的。在正確的斜率上，流化態(tài)材料將像液態(tài)一樣“流動(dòng)”。
[0006]通常氣動(dòng)滑板用于輸送一般具有粒狀一致性的材料，例如，像面粉或粉末一樣。通過氣動(dòng)滑板輸送的材料實(shí)例為生料，和水泥廠操作的成品水泥。在許多行業(yè)中，具有被輸送材料的物理性能和組成的測(cè)量值是有利的。這個(gè)信息用于各種原因，包括驗(yàn)證該材料為正確共混物或材料的混合物，驗(yàn)證該材料具有正確的材料特性，或使用該測(cè)量值優(yōu)化制造過程。可以獲取不同的測(cè)量值，包括材料的元素組成，該材料的分子組成，該材料的粒狀尺寸，材料的反射率，材料的密度等等。確切的測(cè)量值依賴于應(yīng)用的要求。
[0007]在現(xiàn)有技術(shù)中，各種系統(tǒng)已經(jīng)被開發(fā)以解決流化態(tài)材料的準(zhǔn)實(shí)時(shí)評(píng)估，主要用于非氣動(dòng)滑板系統(tǒng)。例如，一種使用廣泛的流線分析儀，是一種使用叫做瞬發(fā)伽馬(γ)中子活化分析(PGNAA)技術(shù)的傳送帶分析儀。PGNAA使用熱中子來測(cè)量在傳送帶上的材料的元素組成。然而，這些系統(tǒng)均是在傳送帶上工作，而不是在氣動(dòng)滑板上工作。這是因?yàn)?，以目前的技術(shù)來說，材料的低密度使準(zhǔn)確測(cè)量值成為不可能。迄今為止，用于測(cè)量氣動(dòng)滑板上的流化材料的高度精確系統(tǒng)還不存在。
[0008]因此，在工業(yè)中，對(duì)于一種精確、高性能的氣動(dòng)滑板分析儀是長(zhǎng)期需要的。這種分析儀的各種細(xì)節(jié)闡述在下面描述中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]下面給出以提供對(duì)所要求保護(hù)的主題的一些方面的基本理解的簡(jiǎn)要概述。此概述并非為廣泛綜述，且并不旨在標(biāo)識(shí)關(guān)鍵/重要的元素或劃定所主張的標(biāo)的物的范圍。其目的是為了以簡(jiǎn)化的形式呈現(xiàn)一些概念作為前奏，稍后呈現(xiàn)更詳細(xì)的描述。
[0010]在所公開的實(shí)施例的一個(gè)方面中，一種用于測(cè)定氣動(dòng)滑板中的材料的元素含量的氣動(dòng)滑板分析儀被提供，所述氣動(dòng)滑板分析儀包括:具有傾斜隧道和透氣性材料的氣動(dòng)滑板，所述氣動(dòng)滑板適于通過所述隧道傳送材料，借助重力作用和透過所述透氣性材料的材料懸浮氣動(dòng)作用；具有氣動(dòng)滑板的進(jìn)口與出口和氣動(dòng)滑板通道的內(nèi)部空隙的分析儀主體，所述主體包括輻射屏蔽材料；位于分析儀主體內(nèi)部和氣動(dòng)滑板近端的輻射檢測(cè)器，具有朝向氣動(dòng)滑板的監(jiān)測(cè)區(qū)；位于分析儀主體和氣動(dòng)滑板近端的輻射源，具有朝向氣動(dòng)滑板的輻射場(chǎng)；和處理器，用于分析來自所述輻射檢測(cè)器檢測(cè)到的信息；其中，所述氣動(dòng)滑板接收來自輻射源的放射線的照射，產(chǎn)生的排放由輻射檢測(cè)器檢測(cè)并由處理器分析，以提供含于氣動(dòng)滑板的材料的分子和元素信息中的至少一個(gè)。
[0011]在所公開的實(shí)施例的另一個(gè)方面中，所述氣動(dòng)滑板分析儀上被設(shè)置，其中:所述分析為瞬發(fā)伽馬(y)中子活化分析(PGNAA)、熱中子分析(TNA)、脈沖快中子分析(PFNA)和快中子分析(FNA)中的至少一種；和/或所述輻射檢測(cè)器是多個(gè)檢測(cè)器；和/或所述多個(gè)檢測(cè)器中的至少一個(gè)是激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)和近紅外成像(NIR)檢測(cè)器中的至少一個(gè)；和/或所述輻射源是放射性中子源和可控中子發(fā)生器中的至少一個(gè)；和/或氣動(dòng)滑板分析儀內(nèi)的氣動(dòng)滑板的部分是由吸收中子少于鋼的材料制成；和/或還包括至少一個(gè)位于隧道內(nèi)部的可動(dòng)閘門，所述至少一個(gè)閘門的操作是為了增加或減少位于隧道材料堆積區(qū)的材料的總重量，以通過氣動(dòng)滑板分析儀進(jìn)行測(cè)定；和/或還包括隧道中的混合器，所述混合器混合在隧道中或者隧道材料堆積區(qū)的前部或內(nèi)部的材料；和/或還包括至少一個(gè)加熱器和冷卻器來加熱或冷卻所述檢測(cè)器；和/或還包括位于氣動(dòng)滑板和檢測(cè)器之間的活躍冷卻通道；和/或還包括中子慢化劑，以優(yōu)化來自氣動(dòng)滑板分析儀的信號(hào)；和/或還包括位于所述主體上的γ射線吸收劑，以直接或間接地減少那些不希望被吸收和計(jì)數(shù)或有助于外部生物輻射劑量從氣動(dòng)滑板分析儀發(fā)出的背景輻射；和/或設(shè)置所述屏蔽材料以減少對(duì)于生物屏蔽的外部輻射；和/或所述主體包括多個(gè)基本均勻形狀的，獨(dú)立的，屏蔽的部分，使所述主體以分段的方式構(gòu)造或拆除；和/或所述主體被構(gòu)造，以適應(yīng)不同的屏蔽要求或不同的氣動(dòng)滑板尺寸；和/或還包括位于隧道內(nèi)的開口，以使物理采樣材料中的至少一個(gè)直接來自所述隧道，以及評(píng)價(jià)隧道的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)；和/或所述氣動(dòng)滑板包括多個(gè)部分，其中的一個(gè)部分可被替換以便于維護(hù)或校準(zhǔn)；和/或位于主體上的氣動(dòng)滑板的堆積區(qū)被設(shè)計(jì)為具有一定形狀和尺寸，以提高氣動(dòng)滑板分析儀的信號(hào)準(zhǔn)確度；和/或所述分析儀內(nèi)部的啟動(dòng)滑板的一部分的尺寸被設(shè)計(jì)，以改善信號(hào)的精度；和/或還包括所述氣動(dòng)滑板的材料，所述材料為生料，成品水泥，成品水泥和集料的共混物，預(yù)拌混凝土，飛灰，石膏，石灰石，水泥熟料，不合規(guī)格的熟料，底灰，爐渣，選礦飛灰，石灰，硅粉，研磨的粒狀高爐爐渣，頁巖，砂，砂石，鐵更，鋁土礦，火山，和灰中的至少一種；和/或還包括含所述材料中的至少一種的筒倉(cāng)；和/或所述處理器發(fā)送信息，根據(jù)氣動(dòng)滑板中的材料的分子和元素組成中的至少一個(gè)，來調(diào)節(jié)來自所述筒倉(cāng)的材料的供給量。
[0012]在所公開的實(shí)施例的還有一個(gè)方面中，一種用于測(cè)量氣動(dòng)滑板中的材料的元素含量的方法，包括:形成氣動(dòng)滑板分析儀主體，其具有氣動(dòng)滑板的進(jìn)口與出口和氣動(dòng)滑板通道的內(nèi)部空隙，所述主體包括輻射屏蔽材料；布置氣動(dòng)滑板于所述主體的所述內(nèi)部空隙，所述氣動(dòng)滑板的一部分被指定為一個(gè)分析區(qū)；輸送材料到氣動(dòng)滑板，并在分析區(qū)積累；設(shè)置位于分析區(qū)和氣動(dòng)滑板近端的輻射檢測(cè)器，具有朝向所述分析區(qū)的監(jiān)測(cè)區(qū)；設(shè)置位于分析儀主體和氣動(dòng)滑板近端的輻射源，具有朝向分析區(qū)的輻射場(chǎng)；通過輻射檢測(cè)器，檢測(cè)來自分析區(qū)被照射材料的輻射信息；轉(zhuǎn)發(fā)所述輻射信息于處理器；分析所述轉(zhuǎn)發(fā)信息，并確定分析區(qū)材料的元素和分子組成信息中的至少一個(gè)。
[0013]在所公開的實(shí)施例的還有另外一個(gè)方面中，提供的所述方法還包括:調(diào)整分析區(qū)的材料的量；和/或所述分析為瞬發(fā)伽馬(γ)中子活化分析(PGNAA)、熱中子分析(TNA)、脈沖快中子分析(PFNA)、快中子分析(FNA)、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)和近紅外成像(NIR)探測(cè)器中的至少一種；和/或所述輻射源是一種產(chǎn)生廣譜X射線的X射線源，所述輻射檢測(cè)器是一種X射線檢測(cè)器，所述分析是基于X射線源光譜并隨材料中的每種元素衰減；和/或所述材料的分子和元素組成中的至少一個(gè)由每種元素的獨(dú)特能量依賴性對(duì)入射γ射線的響應(yīng)函數(shù)確定，其中，所述入射γ射線取決于每種元素的原子密度厚度(g/cm2);和/或還包括根據(jù)氣動(dòng)滑板中的材料的分子和元素組成中的至少一個(gè)，來調(diào)節(jié)來自提供材料于氣動(dòng)滑板的所述筒倉(cāng)的材料的供給量，其中，所述筒倉(cāng)包含生料，成品水泥，成品水泥和集料的共混物，預(yù)拌混凝土，飛灰，石膏，石灰石，水泥熟料，不合規(guī)格的熟料，底灰，爐渣，選礦飛灰，石灰，硅粉，研磨的粒狀高爐爐渣，頁巖，砂，砂石，鐵更，鋁土礦，火山，和灰中的至少一種。
【附圖說明】
[0014]圖1是相關(guān)技術(shù)的滑道分析儀的透視圖。
[0015]圖2是相關(guān)技術(shù)的傳送帶分析儀的側(cè)視圖。
[0016]圖3是相關(guān)技術(shù)的分析儀在材料流動(dòng)深入所述分析儀的示意圖。
[0017]圖4是相關(guān)技術(shù)的氣動(dòng)滑板的透視圖。
[0018]圖5是示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)實(shí)施例的透視圖。
[0019]圖6是示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0020]圖7是示例性氣動(dòng)滑板的剖面圖。
[0021]圖8是另一示例性氣動(dòng)滑板的剖面圖。
[0022]圖9是示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)模塊化實(shí)施例的透視圖。
[0023]圖10是具有多個(gè)檢測(cè)器的示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0024]圖11是包括源的示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0025]圖12是配置各種尺寸的氣動(dòng)滑板的示例性氣動(dòng)滑板分析儀的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。
[0026]圖13是控制硬件的組件示意圖。
[0027]圖14是在水泥制造環(huán)境的示例性滑板分析器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]廣泛使用的流線傳送帶分析儀的分析方法是瞬發(fā)伽馬(γ)中子活化分析(PGNAA) ο PGNAA使用熱中子來測(cè)量在傳送帶上的材料的元素組成。這種技術(shù)對(duì)于散裝材料分析特別有用，因?yàn)樵摷夹g(shù)是深穿透性的并且可以測(cè)量大部分材料如果不是全部在傳送帶上。因此，與其它的使用表面測(cè)量的技術(shù)如X射線衍射和X射線熒光不同，PGNAA分析儀能夠測(cè)量大批量和深度的材料。PGNAA的另一個(gè)顯著好處是，所述測(cè)量是無接觸的，而且PGNAA設(shè)備幾乎沒有運(yùn)動(dòng)部件。
[0029]由于PGNAA的性能和優(yōu)點(diǎn)，PGNAA設(shè)備廣泛使用于整個(gè)煤，水泥和礦物質(zhì)市場(chǎng)。在水泥市場(chǎng)，PGNAA通常用于原材料的分析和混合。來自水泥廠的原料