氣動滑板分析儀系統(tǒng)和方法
【專利說明】氣動滑板分析儀系統(tǒng)和方法
[0001]交叉引用的相關(guān)串請
[0002]本申請要求美國臨時(shí)專利申請?zhí)枮?1/996152，于2014年04月30號申請的題為“氣動滑板分析儀”的權(quán)益，本申請內(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、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滑板上輸送料。
[0005]氣動滑板是一種使用重力作用來移動材料的系統(tǒng)。曝氣輸送(即氣動滑板)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)動是通過傾斜氣動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”。
[0006]通常氣動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量值是有利的。這個信息用于各種原因，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，或使用該測量值優(yōu)化制造過程?？梢垣@取不同的測量值，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)評估，主要用于非氣動滑板系統(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，而不是在氣動滑板上工作。這是因?yàn)椋阅壳暗募夹g(shù)來說，材料的低密度使準(zhǔn)確測量值成為不可能。迄今為止，用于測量氣動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，對于一種精確、高性能的氣動滑板分析儀是長期需要的。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]下面給出以提供對所要求保護(hù)的主題的一些方面的基本理解的簡要概述。此概述并非為廣泛綜述，且并不旨在標(biāo)識關(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)施例的一個方面中，一種用于測定氣動滑板中的材料的元素含量的氣動滑板分析儀被提供，所述氣動滑板分析儀包括:具有傾斜隧道和透氣性材料的氣動滑板，所述氣動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作用；具有氣動滑板的進(jìn)口與出口和氣動滑板通道的內(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)部和氣動滑板近端的輻射檢測器，具有朝向氣動滑板的監(jiān)測區(qū)；位于分析儀主體和氣動滑板近端的輻射源，具有朝向氣動滑板的輻射場；和處理器，用于分析來自所述輻射檢測器檢測到的信息；其中，所述氣動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器檢測并由處理器分析，以提供含于氣動滑板的材料的分子和元素信息中的至少一個。
[0011]在所公開的實(shí)施例的另一個方面中，所述氣動滑板分析儀上被設(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/或所述輻射檢測器是多個檢測器；和/或所述多個檢測器中的至少一個是激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)和近紅外成像(NIR)檢測器中的至少一個；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；和/或氣動滑板分析儀內(nèi)的氣動滑板的部分是由吸收中子少于鋼的材料制成；和/或還包括至少一個位于隧道內(nèi)部的可動閘門，所述至少一個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，以通過氣動滑板分析儀進(jìn)行測定；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/或還包括至少一個加熱器和冷卻器來加熱或冷卻所述檢測器；和/或還包括位于氣動滑板和檢測器之間的活躍冷卻通道；和/或還包括中子慢化劑，以優(yōu)化來自氣動滑板分析儀的信號；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于生物屏蔽的外部輻射；和/或所述主體包括多個基本均勻形狀的，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直接來自所述隧道，以及評價(jià)隧道的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)；和/或所述氣動滑板包括多個部分，其中的一個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，以提高氣動滑板分析儀的信號準(zhǔn)確度；和/或所述分析儀內(nèi)部的啟動滑板的一部分的尺寸被設(shè)計(jì)，以改善信號的精度；和/或還包括所述氣動滑板的材料，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；和/或所述處理器發(fā)送信息，根據(jù)氣動滑板中的材料的分子和元素組成中的至少一個，來調(diào)節(jié)來自所述筒倉的材料的供給量。
[0012]在所公開的實(shí)施例的還有一個方面中，一種用于測量氣動滑板中的材料的元素含量的方法，包括:形成氣動滑板分析儀主體，其具有氣動滑板的進(jìn)口與出口和氣動滑板通道的內(nèi)部空隙，所述主體包括輻射屏蔽材料；布置氣動滑板于所述主體的所述內(nèi)部空隙，所述氣動滑板的一部分被指定為一個分析區(qū)；輸送材料到氣動滑板，并在分析區(qū)積累；設(shè)置位于分析區(qū)和氣動滑板近端的輻射檢測器，具有朝向所述分析區(qū)的監(jiān)測區(qū)；設(shè)置位于分析儀主體和氣動滑板近端的輻射源，具有朝向分析區(qū)的輻射場；通過輻射檢測器，檢測來自分析區(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。
[0013]在所公開的實(shí)施例的還有另外一個方面中，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，所述輻射檢測器是一種X射線檢測器，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由每種元素的獨(dú)特能量依賴性對入射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)氣動滑板中的材料的分子和元素組成中的至少一個，來調(diào)節(jié)來自提供材料于氣動滑板的所述筒倉的材料的供給量，其中，所述筒倉包含生料，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深入所述分析儀的示意圖。
[0017]圖4是相關(guān)技術(shù)的氣動滑板的透視圖。
[0018]圖5是示例性氣動滑板分析儀的一個實(shí)施例的透視圖。
[0019]圖6是示例性氣動滑板分析儀的一個實(shí)施例的剖面圖。
[0020]圖7是示例性氣動滑板的剖面圖。
[0021]圖8是另一示例性氣動滑板的剖面圖。
[0022]圖9是示例性氣動滑板分析儀的一個模塊化實(shí)施例的透視圖。
[0023]圖10是具有多個檢測器的示例性氣動滑板分析儀的一個實(shí)施例的剖面圖。
[0024]圖11是包括源的示例性氣動滑板分析儀的一個實(shí)施例的剖面圖。
[0025]圖12是配置各種尺寸的氣動滑板的示例性氣動滑板分析儀的一個實(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使用熱中子來測量在傳送帶上的材料的元素組成。這種技術(shù)對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分析儀能夠測量大批量和深度的材料。PGNAA的另一個顯著好處是，所述測量是無接觸的，而且PGNAA設(shè)備幾乎沒有運(yùn)動部件。
[0029]由于PGNAA的性能和優(yōu)點(diǎn)，PGNAA設(shè)備廣泛使用于整個煤，水泥和礦物質(zhì)市場。在水泥市場，PGNAA通常用于原材料的分析和混合。來自水泥廠的原料