專利名稱：測量散裝物料的裝置和方法
測量散裝物料的裝置和方法本發(fā)明涉及測量物料流的至少ー個性能、尤其是在線近紅外測量散裝物料例如像谷粒及其在面粉磨或飼料磨中的物料流內(nèi)的組成部分的成份和質(zhì)量參數(shù)的裝置和方法。谷?；蚬攘＝M成部分的成份的近紅外測量即在電磁光譜的近紅外范圍內(nèi)的測量本身是已知的。EP-B-0539537公開ー種在線方法，在這里要確定散裝物料流內(nèi)的成份，其中，物料在一個豎直取向的管子內(nèi)以密實流方式經(jīng)過測量值記錄儀。針對ー個光譜，在多次單獨測量中確定反射光的波長范圍。上述的裝置必然需要致密均勻的散料流，用以保證足夠高的測量精度。為此目的，物料流將會壅塞并且相對于測量值記錄儀壅堵回流。這借助螺旋卸料機來保證，該螺旋卸料機用于使物料在測量通道內(nèi)穩(wěn)定下降。但是，這樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造復雜。而且，為了能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的下降，螺旋卸料機必須以完全確定的轉(zhuǎn)速運行。在W085/04957中也描述了ー種裝置，其中，物料必須被堆積、聚集或壓實。用于此的結(jié)構(gòu)措施也是非常復雜的。而且，該裝置因為必須周期性地堆積和繼續(xù)傳輸物料而只允許在旁路物料流中進行測量。本發(fā)明基于以下任務，以克服其缺點的方式改進已知的裝置和方法。就是說，尤其應該提供測量物料流性能的裝置和方法，它們允許更簡單地使物料流經(jīng)過測量探針，同時有足夠高的測量質(zhì)量。這個和其它的任務將通過根據(jù)本發(fā)明的、測量物料流的至少ー個性能的裝置來完成。該裝置包括至少一條流動管線，物料流可在該流動管線內(nèi)輸送。流動管線能以流動管的形式構(gòu)成，尤其呈圓管或四邊形管的形式。而且，該裝置包括至少ー個測量探針，構(gòu)成和布置測量探針，在流動管線內(nèi)輸送的物料流的至少ー個性能可借助該測量探針來測量。該裝置尤其可被設(shè)計用于近紅外測量，特別是在線近紅外測量。在這里和在下文中采用術(shù)語“在線”(尤其與在線測量相關(guān))是與“Prozessanalytik, Strategien undFallbeispiele aus der industriellen Praxis”(Rudolf ff. Kessler (2006)出版)一致的。據(jù)此，當在線測量時，將安放測量探針的測量位置融入到物料流中。就是說，在線測量被用于直接獲得關(guān)于エ藝性能和物料性能的信息。尤其可以由此避免取樣。根據(jù)本發(fā)明，流動管線至少在測量探針的區(qū)域內(nèi)在物料流動方向上相對于水平面以ー個小于75°、優(yōu)選為最高70°、進一歩優(yōu)選為最高65°、尤其優(yōu)選為最高60°的角度向下傾斜。即，物料因為流動管線的安裝姿態(tài)具有朝下的豎直速度分量地流動。該物料流的流動且尤其是流動方向此時由流動管線的形狀來決定。物料應該以結(jié)構(gòu)盡量緊湊的覆膜形式流過測量探針，尤其在測量探針的測量窗旁流過。測量質(zhì)量主要受到松裝密度的影響，因為光散射和進而反射光的強度也隨著松裝密度而變化。松裝密度尤其由流動管線相對于水平面的角度來確定。對于具有圓柱形內(nèi)壁的流動管，尤其對于谷物磨或飼料磨中的流動管，松裝密度還由物料質(zhì)量流和物料速度來決定，在這里，在自由流動的物料中的物料速度取決于進料路段和角度。因為根據(jù)本發(fā)明的、以超過15°的角度偏離豎直平面的傾斜角度，至少在流動管 線的下側(cè)內(nèi)壁處得到均勻的物料流，只是因為物料受控地貼沿該內(nèi)壁滑動。即，物料不一定像在現(xiàn)有技術(shù)中所需要的那樣利用復雜的措施被壅堵。該裝置的結(jié)構(gòu)由此簡單了許多并且明顯不易發(fā)生故障。根據(jù)對測量精度和各自物料性能的要求的不同，該角度可以在規(guī)定的極限范圍內(nèi)變化。對于谷粉測量，已被證明有效的是，在相對于水平面以50°平緩角度傾斜時，已經(jīng)從50kg/h的物料流量開始獲得可靠的測量值。該最小角度由物料流動能力確定。對于谷粉，該最小角度在相對于水平面成50°的范圍內(nèi)。如果平緩地安置該管，則物料滯留并因而可能造成衛(wèi)生問題或物料淤積的危險增加。就是說，某個最小傾斜角度可以保證測量窗被隨后到來的物料清理，從而出現(xiàn)自清理。因此，流動管線優(yōu)選尤其對于谷粉的測量至少在測量探針的區(qū)域內(nèi)相對于水平面以至少50°的角度向下傾斜。與之相比，對谷粉的試驗表明，在管相對于水平面成75°角度的情況下，只要質(zhì)量流動大致超過200kg/h，就能獲得還算可靠的測量值。但在ー些情況下，可能需要在此范圍內(nèi)的質(zhì)量流動時的入口路段不大于2米，否則物料可能已經(jīng)在管內(nèi)分為太多股，結(jié)果，無法、再在測量窗前形成均勻一致的層。測量質(zhì)量主要取決于，緊接在測量窗前面的、根據(jù)物料密度而厚薄不同的物料層可以作為整個物料流的代表樣品被測量。對此，這尤其對于像谷粉這樣的均勻物料來說不成問題。但如果要測量不均勻的物料，則要保證還是總滿足該要求。在現(xiàn)有技術(shù)中知道了這樣的測量探針，在這里，測量探針或其部分是活動設(shè)置的，以便能實現(xiàn)在物料流外的清理。這種布置結(jié)構(gòu)例如在W02007/088047、W02007/009522或EP1837643中有所描述。但是，活動的裝置在結(jié)構(gòu)上非常復雜并且容易出故障。這些缺點將通過利用本發(fā)明所帯來的自清理效果來克服。在有利的實施方式中，測量窗的清理基本上只通過隨后到來的物料來保證，因此出現(xiàn)了自清理。在一些實施方式中，清理例如也可以通過附加的組成部分例如像壓縮空氣、機械刮擦工具或高頻振動來實現(xiàn)。測量探針就可以被設(shè)計用于直接接觸或沒有直接接觸物料地漫反射測量，或者被設(shè)計用于傳輸測量或橫彎測量。作為測量探針，尤其可采用如W02009/068022所述的光譜計測量頭。在優(yōu)選的實施方式中，該裝置具有用于在流動管線內(nèi)產(chǎn)生壅塞壓カ的壅塞機構(gòu)，該壅塞機構(gòu)設(shè)置在測量探針的測量窗區(qū)域內(nèi)。利用這樣的壅塞機構(gòu)，物料流可堆積在測量窗區(qū)域內(nèi)，由此可以至少在局部為測量提供較大的并因而有代表性的均勻物料量。特別優(yōu)選的是，該壅塞機構(gòu)以靜止方式構(gòu)成，就是說是相對于流動管線是不可運動的。這實現(xiàn)了非常簡單且少故障的結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選的實施方式中，壅塞機構(gòu)布置在測量窗區(qū)域內(nèi)意味著壅塞機構(gòu)以最多20cm、優(yōu)選最多IOcm且尤其優(yōu)選最多5cm的距離距測量窗布置。特別優(yōu)選的是，壅塞機構(gòu)設(shè)置在測量窗的上游。但也能想到壅塞機構(gòu)設(shè)置在測量窗的下游。由壅塞機構(gòu)產(chǎn)生的壅塞壓カ由此也可以在局部影響到在測量探針的測量范圍內(nèi)的物料量。壅塞機構(gòu)能夠以流動管線內(nèi)壁的橫截面縮小部分的形式構(gòu)成。此時，這是簡單的結(jié)構(gòu)。作為替代或補充，壅塞機構(gòu)能夠以至少一個設(shè)置在流動管線中的隔擋形式構(gòu)成，尤其呈塹壕的形式。可行的是，壅塞機構(gòu)且尤其塹壕至少部分由測量窗本身構(gòu)成。這同樣是簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計。只要物料直接在測量窗處轉(zhuǎn)向，就也改善自清理效果。有利的是，塹壕和/或測量窗以ー個相對于物料流動方向較平緩的角度布置。這樣，實現(xiàn)了物料呈現(xiàn)的改善，因為物料被壓向測量窗。而且，通過該附加的壓力，加強了自清通效果。在塹壕和/或測量窗與物料流動方向之間的優(yōu)選角度取決于物料性能以及流動管線的結(jié)構(gòu)。被證明對于許多用途有利的是，在測量窗和物料流動之間的角度在0°至30°、優(yōu)選為5°至20°且特別優(yōu)選為8°至15°的范圍內(nèi)?？梢韵氲剑瑴y量探針、尤其是測量窗設(shè)置在流動管線的中心。但這導致物料聚集在測量窗區(qū)域內(nèi)并固定住測量探針，結(jié)果，必須定期清理測量探針。上述的專利申請W02007/088047、W02007/009522或者EP1837643雖然提供了用于清理的相應結(jié)構(gòu)措施，但
非常昂貴。因而，該測量窗優(yōu)選與流動管的內(nèi)壁平齊地布置。因而避免了物料可能堆積在此并由此造成比如說衛(wèi)生問題的死點空間。界定流動管線內(nèi)腔的表面非常有利地至少在測量探針的測量窗區(qū)域內(nèi)是基本上不可運動的。這些表面可由流動管線的內(nèi)壁構(gòu)成或包含該內(nèi)壁。但是，除了流動管線的內(nèi)壁外，該表面也可包含伸入內(nèi)腔的其它構(gòu)件的表面，例如像上述隔擋的表面。即，對發(fā)明目的而言，物料流通過強制運動被送往測量探針不是關(guān)鍵的。省掉活動構(gòu)件降低了故障易發(fā)性和維護成本。在一些實施方式中，測量探針可以設(shè)置在流動管線的ー個區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域中，物料流動方向有改變。物料流動方向此時由流動管線和尤其是其內(nèi)壁形狀的設(shè)計來限定。因為物料流動方向的這種改變，所以同樣可能在測量探針的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生物料局部壅塞，這又簡化了測量。物料流動方向的改變例如可以如此實現(xiàn)，流動管線的內(nèi)壁的截平面至少在測量探針的測量窗區(qū)域內(nèi)不是筆直的，尤其呈弧形和/或帶有拐彎。此時，該截平面的位置允許它 至少包含或平行于當前的物料流動方向。例如流動管線可以具有彎曲，在這里，測量窗設(shè)置在該彎曲的區(qū)域內(nèi)。在有利的實施方式中如此布置測量探針，該物料流直接貼沿測量探針的測量窗流動。通過此措施，可以避免在測量窗和物料流之間夾雜空氣，這種空氣夾雜會不利地影響到測量。對于控制エ藝，尤其對于控制谷物飼料碾磨業(yè)中的エ藝，關(guān)于各不同測量值的變化趨勢的信息通常已足以控制該エ藝或設(shè)備?，F(xiàn)已證明，可以利用簡化的物料呈現(xiàn)獲得對許多應用已足夠高的精度。如此有利地構(gòu)成和布置流動管線和測量探針，可借助測量探針測量在流動管線內(nèi)自由流動的、尤其是流動的或滑動的物料流的至少ー個性能。自由流動的物料流因為其固有重力而流動并且不一定通過強制輸送裝置例如像螺旋卸料機被驅(qū)動。優(yōu)選該裝置距測量探針有20cm、優(yōu)選50cm距離地在下游不具有用于強制輸送物料流的裝置，例如像螺旋卸料機。因為在使用本發(fā)明的裝置時不需要物料壅塞倒流，所以測量可以在主物料流內(nèi)發(fā)生。據(jù)此，可以如此構(gòu)成和布置流動管線和測量探針，可借助測量探針測量主物料流內(nèi)的至少ー個性能。就是說，不需要分流出一個旁支物料流。盡管如此，當然也可以且也在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，如此構(gòu)成和布置流動管線和測量探針，可借助測量探針測量旁支物料流內(nèi)的至少ー個性能。為保證可靠的測量，應防止測量窗被污染。根據(jù)物料的不同，測量窗是可加熱的可能對清理行為有利。溫度控制例如可以通過緊鄰測量窗的至少ー個加熱絲或加熱線圈來進行。通過加熱，例如可以做到測量窗溫度高干物料溫度，因此沒有水凝結(jié)于測量窗。凝結(jié)的水將會導致污染和可能的測量誤差，因為水和物料的混合物粘附在測量窗上并且無法通過隨后到來的物料被清除掉或清除不徹底。為了分析由測量探針記錄下的測量數(shù)據(jù)，該裝置可包括至少ー個分析儀。在這里，測量探針和分析儀可以設(shè)置在ー個殼體內(nèi)。但該裝置優(yōu)選包括多個測量探針，它們尤其能
安置在物料流的不同位置上。例如，一個測量探針也可以測量進料的物料流的ー個性能，另一個測量探針可測量中間產(chǎn)物的物料流的ー個性能，又一個測量探針可測量最終產(chǎn)物的物料流的ー個性能?？蛇x的是，也可以在工人區(qū)域內(nèi)設(shè)置ー個測量探針。此時不一定將該裝置的所有測量探針設(shè)置在傾斜的流動管線的ー個區(qū)域內(nèi)；在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只是對于至少ー個測量探針時情況才須如此。通過使用低成本的單獨組成部分、簡化的物料呈現(xiàn)和可選設(shè)的多個不同(根據(jù)需要)的測量探針與ー個分析儀的連接，與迄今所用的近紅外測量系統(tǒng)相比，可以明顯降低每個測量位置的成本。分析儀通過至少一條玻璃光纖纜與測量探針相連或可與之連接。通過玻璃光纖纜，在各測量位置上由物料反射的光可由測量探針傳輸至分析儀。尤其是玻璃光纖纜可設(shè)計用于傳輸近紅外范圍(780-2500nm)內(nèi)的光能。玻璃光纖纜的使用還實現(xiàn)了分析裝置與這個或這些測量探針在空間上分隔布置。該裝置同樣可以包括至少一條控制電纜，分析儀借助該控制電纜與這個或這些測量探針連接或可與之連接。分析儀還可以包括至少ー個光譜計，該光譜計分解例如經(jīng)玻璃光纖纜所傳輸?shù)墓獠⑶覝y量光強。該光譜計例如可以是本身已知的ニ極管陣列式光譜計。對此可以想到的是，不同的測量探針對應于不同的光譜計。此外，該分析儀也可以包括其它的組成部分，例如像其它的光學元件、帶操作軟件的嵌入式個人電腦、所需的電子裝置和/或本身已知的光學復用器(如果有多個測量探針的話)。利用光譜計和復用器的組合，一般只可以進行不同的測量位置的依次測量，即這些測量探針被先后問詢。允許并行問詢多個探針的布置形式迄今在行業(yè)內(nèi)通常要求的成本框架范圍內(nèi)是個問題。但這可以如此實現(xiàn)，例如本身已知的“推掃成像儀”被用作復用光譜計。這樣的推掃成像儀以兩維傳感器陣列掃描圖像區(qū)，在這里，同時記錄一條線的每個點的光譜信息。對于推掃成像儀的其它細節(jié)，參見“Prozessanalytik, Strategien undFallbeispiele aus der industriellen Praxis”(Rudolf ff. Kessler (2006)出版)的9. 4. I 和 9· 6. 2. 3 部分。從由光譜計所記錄的光譜，可以在分析儀中確定相應的成份(定量和/或定性)、質(zhì)量參數(shù)和/或其它的物料性能并作為測量值輸出。相應的成份、質(zhì)量參數(shù)和/或物料性能的校準可以有利地利用市場上常見的軟件來進行，該軟件提供化學計量工具井能以多變量的數(shù)據(jù)組來工作。校準工作的結(jié)果作為供分析儀裝載的模型。近紅外系統(tǒng)的操作軟件允許將多種不同的這些模型與一些測量位置對應起來。該分析儀和/或該分析儀的操作軟件可以設(shè)計用于濾除不適用的光譜，以便不將該光譜用于確定測量值。這種不適用的光譜例如可能出現(xiàn)在測量窗沒有始終被物料充分遮蓋或松裝密度低到不足以分析測量探針上的漫反射光照。該狀態(tài)的光譜應最好不被分析，因為其將會提供錯誤結(jié)果。這些狀態(tài)例如可通過光譜內(nèi)的較高基線來識別。因此，通過適當選擇與物料相關(guān)的極限范圍和極限值，可自動識別不適用的光譜?；蛘?，該光譜也可結(jié)合其它的數(shù)學參數(shù)被評估和過濾，所述其它數(shù)學參數(shù)能用目前可用的化學計量軟件工具來計算。為了建立模型，通常采用標準數(shù)據(jù)庫，其包含光譜和對應的標準值(例如成份或質(zhì)量參數(shù))。標準數(shù)據(jù)庫有利地涵蓋所有的應測范圍。對于エ藝測量，在此尤其也考慮不同的物料溫度并且不同于現(xiàn)有技木地也考慮不同的物料密度。由此，可以在工作過程中適當補償物料溫度變化和物料密度變化并且避免轉(zhuǎn)換誤差。此外，該裝置可以包括控制單元和/或控制系統(tǒng)。測量值可被傳輸給該控制単元和/或控制系統(tǒng)。該控制単元或者控制系統(tǒng)隨后可以負責調(diào)整上級エ藝過程和/或上級設(shè)備。上級エ藝過程比如說可以是加工物料流的碾磨方法，而且上級設(shè)備可以是為此所用的磨機。本發(fā)明還涉及用于測量物料流的至少ー個性能的方法。尤其可以是用于近紅外測量且特別是在線近紅外測量的方法。該方法可以用根據(jù)本發(fā)明的裝置來實施。在該方法中，借助測量探針來測量在流動管線且尤其是流動管中輸送的物料流的至少ー個性能。根據(jù)本發(fā)明，該流動管線至少在測量探針區(qū)域內(nèi)在物料流動方向以相對于水平面以ー個小于75°、優(yōu)選為最高70°、進一歩優(yōu)選為最高65°且尤其優(yōu)選為最高60°的角度向下傾斜。在該方法的實施方式中得到了已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明裝置所描述的優(yōu)點。優(yōu)選利用至少ー個測量探針記錄下近紅外范圍的光譜。同樣優(yōu)選的是，物料流直接貼沿著測量探針的測量窗流動。由此可以避免在測量窗和物料流之間夾雜入空氣，而空氣夾雜會不利地影響到測量。還優(yōu)選的是，該測量在自由流動的物料流上進行。就是說，不需要復雜的物料壅塞回流。優(yōu)選該測量在主物料流中進行。但也可以想到且在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，測量在旁支物料流中進行。在一些實施方式中，由測量探針記錄下的測量數(shù)據(jù)、尤其是近紅外范圍的光譜被傳輸給尤其在空間上與測量探針分隔布置的分析儀。有利的是，該分析儀處于具有盡量恒定的室溫的受保護地方，例如像在測控室或測控柜中。這樣，可以避免在由分析儀的光譜計記錄光譜時出現(xiàn)可能因溫度產(chǎn)生的漂移。或者，分析儀的殼體可配備有溫度控制裝置。此夕卜，通過在エ藝區(qū)域外設(shè)置分析儀，其它的電子零部件(例如像嵌入式個人電腦)沒有受到不利的エ藝條件(比如說像劇烈變化的溫度或振動)的影響。還可能的是，由測量探針記錄的測量數(shù)據(jù)、尤其是用模型算出的測量值和/或近、紅外范圍的光譜被傳輸給控制系統(tǒng)和/或控制單元并在那里被處理。在實施該方法時，可以按順序詢問至少兩個測量探針。在該方法中，物料流可以包含谷粒和/或其組成部分或者由其構(gòu)成。借助該方法，例如可測量物料流的成份和/或質(zhì)量參數(shù)，例如像淀粉損失。該物料流可以包含生產(chǎn)エ藝如粉碎エ藝比如說磨碎方法的進料、中間產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物。測量優(yōu)選在線執(zhí)行。在磨坊中，不同的配方經(jīng)常來到同一設(shè)備，用于處理不同的谷物品種或生產(chǎn)不同類型的谷粉或谷粉混合物。因此，比如說ー個測量探針可以設(shè)置在一個測量位置上，它在該測量位置上例如對于ー個配方測量面包粉并且對于另ー配方測量餅干粉。因而在可能的實施方式中規(guī)定，給或可給這些測量探針分配不同的校準模型。尤其是，此時可以與配方選擇相關(guān)地自動進行該分配和/或該裝置可以借助分級自動完成該分配。由此ー來，可以針對兩種不同的谷粉采用不同的模型，或者對于ー種谷粉測量附加參數(shù)。各模型可對應于這些配方并且隨后由系統(tǒng)自動調(diào)用。而且也可以想到，該測量系統(tǒng)自動識別哪些物料經(jīng)過測量探針并且隨后自動挑選出相應的模型。最后，本發(fā)明的另ー個方面涉及本發(fā)明裝置的用途。本發(fā)明的裝置和本發(fā)明的方法允許例如在物料制備和加工過程中測量散裝物料的成份和質(zhì)量參數(shù)或總體物料性能以便監(jiān)測エ藝過程(測量、監(jiān)視)以及控制和/或調(diào)整設(shè)備和/或エ藝。本發(fā)明尤其涉及本發(fā)明裝置在以下場合的用途一尤其用于谷物碾磨業(yè)的整套設(shè)備；一用于エ業(yè)化面包房的谷粉制備設(shè)備；一用于碾磨業(yè)的專業(yè)設(shè)備,尤其用于大豆、蕎麥、大麥、燕麥、斯佩爾特小麥、黍/膏粱、假谷淀粉酶和/或莢果的脫殼和/或碾磨；ー用于食用動物和家畜的飼料生產(chǎn)設(shè)備；一用于魚和甲殼動物的飼料生產(chǎn)專業(yè)設(shè)備；一用于生產(chǎn)有效物質(zhì)混合物的預混濃縮設(shè)備；一用于由油料果實獲得油的設(shè)備；一用于處理提取粗磨谷粉和白片的設(shè)備；一用于處理生物物質(zhì)并生產(chǎn)能源球的設(shè)備；一こ醇生產(chǎn)設(shè)備；
ー尤其是整套稻米處理設(shè)備；-用于食品、谷種和塑料的揀選設(shè)備；一用于谷物和大豆處理的設(shè)備；一用于通過倉庫給船舶、卡車和火車裝貨和/或卸貨直到卸下谷物、油料果實和衍生物的設(shè)備；-用于鋼筋混凝土式圓頂貯倉和矮倉的貯倉裝備；—機械式和氣動式船舶卸貨設(shè)備和船舶裝貨設(shè)備；—エ業(yè)麥芽作坊和粗磨谷粉坊設(shè)備；ー用于加工可可豆、堅果和咖啡豆的機器和設(shè)備；
一用于生產(chǎn)巧克カ以及填料和外皮物質(zhì)的機器和設(shè)備；一用于巧克力物品成形的機器和設(shè)備；一用于生產(chǎn)面食、尤其是長條面、短條面、意大利寬面、長扁面條、蒸粗麥粉和專用面食的設(shè)備；一用于擠出(烹飪和成形) 早餐麥片、食品成份和飼料成份、寵物食品、水產(chǎn)飼料和藥品的系統(tǒng)和設(shè)備；ー用于生產(chǎn)顏料、油漆和彌散物的設(shè)備；一用于生產(chǎn)化妝業(yè)、電子業(yè)和化工業(yè)的印刷顔料、涂料和彌散顆粒的機器和エ藝裝備；—用于聚合物(PET)熱處理的設(shè)備；一生產(chǎn)瓶子PET的設(shè)備；一用于處理PET和其它塑料的SSP和溫濕度處理設(shè)備；一用于瓶-瓶回收的設(shè)備；一用于生產(chǎn)即可使用的納米顆粒彌散物的設(shè)備；一由糠麩、尤其是小麥糠麩構(gòu)成的糨糊的分離和性能調(diào)整的設(shè)備；ー稻米富強設(shè)備。利用根據(jù)本發(fā)明的用于在線近紅外測量的裝置和根據(jù)本發(fā)明的用于在線近紅外測量的方法，可以滿足各種各樣的測量任務。在谷物碾磨業(yè)中尤其追求以下的測量參數(shù)對于全粒測量含水量；蛋白質(zhì)含量；含灰量(礦物)；對于谷粉或碾磨中間產(chǎn)物的測量含水量；蛋白質(zhì)含量；含灰量(礦物)；淀粉損失；對于副產(chǎn)物的測量含水量；殘余淀粉含量。這些測量參數(shù)可以借助本發(fā)明的裝置和本發(fā)明的方法來確定。被測的物料性能可以給設(shè)備操作者提供有價值的關(guān)于エ藝過程的信息并且能夠以各種各樣的方式在其它的步驟中被用于設(shè)備控制或エ藝控制。因此，例如可以針對潤濕或配方來建立控制環(huán)路。同樣可以分析混合物的組成并且或許再加以調(diào)整。在線近紅外測量所優(yōu)選的裝置具有模塊結(jié)構(gòu)并且原則上包括至少ー個測量探針和至少ー個分析儀。為了使每個測量位置的成本盡量低，多個測量探針應該與ー個分析儀相連。在有利的實施方式中，該分析儀在空間上與測量探針分隔開布置，用于獲得與通常是不利的エ藝環(huán)境條件的盡量無關(guān)性。多個測量探針(帶有照明単元、光學組件和電子裝置的就地探針)可以設(shè)置在如下設(shè)備中用于測量進料/原料的設(shè)備；用于測量中間產(chǎn)物的設(shè)備；用于測量最終產(chǎn)物的設(shè)備；用于在規(guī)定條件下在工人區(qū)域內(nèi)測量零散樣品的設(shè)備。所規(guī)定的條件例如包括尤其可以保持恒定的規(guī)定的溫度和/或規(guī)定的空氣濕度。在有利的實施方式中，如此構(gòu)成這些測量探針，它們能被整合到不同的環(huán)境、機器或者設(shè)備中并且尤其由成本低廉的零部件構(gòu)成。還有利的是，這些測量探針允許連續(xù)的測 量工作。以下，將結(jié)合實施例和附圖
來詳細描述本發(fā)明，其中圖I是用于在主流、旁流壅塞段和工人區(qū)域內(nèi)在線近紅外測量的本發(fā)明裝置的示意圖；圖2示出圖I所示的裝置的包含設(shè)置在塹壕區(qū)域內(nèi)的測量探針的局部；圖3示出用于在氣動彎管內(nèi)測量的另ー個本發(fā)明裝置。根據(jù)該視圖，該裝置基本上由至少ー個測量探針I(yè)、在優(yōu)選實施方式中是多個測量探針I(yè)和一臺分析儀2組成。在這里，測量探針I(yè)的結(jié)構(gòu)和工作方式應適配于待測物料3和周圍環(huán)境。因此，對于粉末狀物料3例如像谷粉，已經(jīng)證明以漫反射方式進行測量。此時，能以接觸方式測量物料3，或者利用本發(fā)明的方法在以落管16形式構(gòu)成的流動管線中在下降段4內(nèi)或者像迄今常見的那樣在壅塞段5內(nèi)進行測量。而且，按照漫反射的方式，也可以進行非接觸測量，即，在測量窗和待測物料3之間留有距離地進行測量。該裝置可能對于其它目的是有利的，例如當在工人區(qū)域6內(nèi)或在輸送帶等上方測量吋。圖I未示出的其它測量方法，例如像上述的在輸送帶上方且不直接接觸物料的測量或者在傳輸或橫彎中的弱吸收性介質(zhì)的測量，可以與為此設(shè)計的測量探針一起按照任何組合方式被整合到本裝置中并且與分析儀2相連。而且，對所有的測量方法都有利的是，物料3在測量過程中始終連續(xù)運動，因為能由此測定較高的物料量。在有利的實施方式中，每個測量探針I(yè)包含至少ー個光源7，光源在人們所感興趣的光譜范圍內(nèi)透過在各自光譜范圍內(nèi)吸收性弱的測量窗8照射待測物料3。對于在近紅外(NIR)范圍的測量，在エ藝環(huán)境中以藍寶石玻璃作為測量窗材料已被證明是有利的。出于エ藝安全考慮，光源7可以有冗余設(shè)計。為了控制和供應能量，這些測量探針I(yè)借助控制電纜9與分析儀2相連。控制電纜可以如圖I所示通過星形結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)；但樹狀結(jié)構(gòu)也是可行的。這些測量探針I(yè)還通過玻璃光纖纜10與分析儀2相連接。玻璃光纖纜10將由物料3漫反射的光從測量探針I(yè)傳輸至分析儀2。在分析儀2中集成有光學復用器11，以便能用多個測量探針I(yè)來工作。這實現(xiàn)了用玻璃光纖10傳輸?shù)墓獾囊来螌āＭǖ赖臄?shù)量取決于復用器11的結(jié)構(gòu)形式并且本身是可以任選的。借助復用器11，信號從ー個測量探針I(yè)被傳輸至光譜計12，光譜計以波長函數(shù)的形式記錄下光強。對于應用在谷物磨和飼料磨，ニ極管行已被證明作為光譜計是適當?shù)?。所記錄下的光譜在嵌入式個人電腦13上被分析計算。而且，在分析儀2內(nèi)整合有運行所需的電子裝置14。分析儀2的操作以及測量值的可視化可直接在嵌入式電腦13上實現(xiàn)，或者通過具有相應的操作元件或可視化元件15的控制系統(tǒng)22來進行。如果測量值被提供給控制系統(tǒng)22或控制單元24例如像SPS (存儲器可編程的控制器)，則它們可相對簡單地被用于エ藝或設(shè)備的控制調(diào)整任務。在圖2中示出了用于在呈落管16形式的流動管線內(nèi)測量散裝物料3的真正的測量裝置。落管16通常在谷物飼料碾磨業(yè)中具有120mm或150mm的直徑d。待測物料3此時自由流動，即，只因地球引力而在落管16內(nèi)直接經(jīng)過測量探針I(yè)的測量窗8。落管16為此在物料流動方向R上以ー個角度α相對于水平面向下傾斜。該角度可以視物料3和安裝狀況是不同的。為了測量谷粉，50°至75°被證明對角度α是有用的。如此構(gòu)成和布置包含測量窗8的測量探針1，可利用測量探針I(yè)測量物料流3。接觸物料的測量探針I(yè)部分具有19mm的直徑。測量窗8具有13mm的直徑。為了獲得足夠高的測量質(zhì)量，緊接在測量窗8之前的物料層18必須有一定的最小松裝密度，但這取決于物料3漫反射紅外射線有多強。為了提高在測量窗8前方的松裝密度，如此形成落管16，相對于物料流3以角度β安置測量窗8。測量窗8為此構(gòu)成塹壕17的一部分，該塹壕構(gòu)成用于產(chǎn)生壅塞壓カ的壅塞機構(gòu)。此時要注意確保不會出現(xiàn)導致物料聚集和進而造成衛(wèi)生問題的空隙。塹壕17從測量窗8起在上游延伸經(jīng)過最多5cm的距離 b。該距離選擇得越小，在測量窗8處的通過隨后流來的物料產(chǎn)生的自清理效果越明顯。塹壕17相對于落管16是靜止不動的并且同時構(gòu)成落管16的內(nèi)壁20的橫截面縮小部。角度β取決于物料的性能以及落管16的結(jié)構(gòu)。對于谷粉測量被證明有用的是，利用10°的角度β能獲得好的結(jié)果。物料流3緊接在測量窗8之前被轉(zhuǎn)向，這同樣導致更緊密地抵壓在測量窗8上。就改善測量窗通過隨后到來的物料3被清理的清潔效果而言，這ー情況產(chǎn)生有利的作用。圖3示出另ー個實施方式。在這里，流動管線以氣動管線23的形式構(gòu)成。測量探針I(yè)和測量窗8布置在氣動管線23的ー個區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域中，流入的物料輸送方向R因啟動管線23的內(nèi)壁20形狀而改變到流出的物料輸送方向R’，即在管彎區(qū)域內(nèi)。為此，內(nèi)壁20在測量窗8的區(qū)域內(nèi)不是筆直的，而是在包含流入的物料輸送方向R和流出的物料流動方向R’的圖平面中有拐彎。由此，物料因離心カ而被甩壓到測量窗8上。這也加強了在測量窗8處的自清理效果。氣動管線23在平面的測量窗8的區(qū)域內(nèi)被截平并為此還構(gòu)成隔擋，該隔擋造成附加的壅塞壓力。
權(quán)利要求
1.一種測量、尤其是近紅外測量且特別是在線近紅外測量物料流(3)的至少一個性能的裝置，包括 -至少一個流動管線且尤其流動管(16)，該物料流(3)可在該流動管線中輸送， -如此構(gòu)成和設(shè)置的至少一個測量探針(I)，在該流動管線內(nèi)輸送的物料流(3)的至少一個性能可借助該測量探針來測量， 其特征是，該流動管線至少在該測量探針(I)的區(qū)域內(nèi)在物料流動方向(R;R’)上相對于水平面以一個小于75°、優(yōu)選為最高70°、進一步優(yōu)選為最高65°、特別優(yōu)選為最高60°的角度(a)向下傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征是，該流動方向至少在該測量探針(I)的區(qū)域內(nèi)相對于水平面以至少50°的角度(a)向下傾斜。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該裝置具有尤其是靜止的用于在流動管線內(nèi)產(chǎn)生壅塞壓力的壅塞機構(gòu)，該壅塞機構(gòu)設(shè)置在該測量探針(I)的測量窗(8)的區(qū)域內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是，該壅塞機構(gòu)以距該測量窗(8)的最多20cm、優(yōu)選最多10cm、特別優(yōu)選最多5cm的距離(b)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征是，該壅塞機構(gòu)以該流動管線的內(nèi)壁(20)的橫截面縮小部的形式構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5之一所述的裝置，其特征是，該壅塞機構(gòu)以至少一個設(shè)置在該流動管線內(nèi)的隔擋、尤其是塹壕(17)的形式構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6之一所述的裝置，其特征是，該壅塞機構(gòu)、尤其是隔擋且特別是塹壕(17)至少部分由該測量窗⑶構(gòu)成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，界定該流動管線的內(nèi)腔的表面、尤其是該流動管線的內(nèi)壁(20)至少在該測量探針(I)的測量窗(8)的區(qū)域內(nèi)基本上不能運動。
9.一種用于測量、尤其是近紅外測量且特別是在線近紅外測量物料流(3)的至少一個性能的裝置，尤其是根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中該裝置包括 -至少一個流動管線、尤其是流動管(16)，該物料流(3)可在該流動管線內(nèi)輸送， -至少一個如此構(gòu)成和設(shè)置的測量探針(I)，在該流動管線內(nèi)輸送的物料流(3)的至少一個性能可借助該測量探針被測量， 其特征是，該測量探針(I)、尤其是該測量探針(I)的測量窗(8)設(shè)置在該流動管線的一個區(qū)域內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)，由該流動管線界定的物料流動方向(R;R’)尤其因為內(nèi)壁(20)的形狀而改變。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該流動管線的內(nèi)壁(20)的截平面至少在該測量探針(I)的測量窗(8)的區(qū)域內(nèi)不是筆直的，尤其呈弧形和/或帶有拐彎，其中該截平面包含當前的物料流動方向(R;R’)或平行于該物料流動方向。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該測量探針(I)如此設(shè)置，該物料流(3)直接貼沿著該測量探針(I)的測量窗(8)流動。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該流動管線和該測量探針(I)如此構(gòu)成和布置，在該流動管線內(nèi)自由流動的、尤其是流動或滑動的物料流(3)的至少一個性能可借助該測量探針(I)來測量。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該裝置在該測量探針(I)下游且離該測量探針(I)有一段20cm且優(yōu)選為50cm距離不具有用于物料流(3)的強制輸送的機構(gòu)，例如像螺旋卸料機。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該流動管線和該測量探針(I)如此構(gòu)成和布置，可借助該測量探針(I)來測量在主物料流中的至少一個性能。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該流動管線和該測量探針(I)如此構(gòu)成和布置，可借助該測量探針(I)來測量在旁支物料流中的至少一個性能。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該測量探針(I)的測量窗(8)可被加熱，尤其借助加熱絲和/或加熱線圈。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該裝置具有至少一個分析儀(2)，該分析儀通過至少一個控制電纜(9)和/或通過至少一個玻璃光纖纜(10)與該測量探針(I)相連或者可與之連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征是，該分析儀(2)具有集成式光譜計(13)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的裝置，其特征是，該測量探針(I)在空間上與該分析儀⑵分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19之一所述的裝置，其特征是，該分析儀(2)與控制單元(24)和/或控制系統(tǒng)(22)相連或可與之連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20之一所述的裝置，其特征是，該分析儀(2)設(shè)計用于過濾掉不適用的光譜。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其特征是，該裝置具有尤其在規(guī)定條件下設(shè)置在工人區(qū)域(6)內(nèi)的至少另一個測量探針(I)。
23.一種用于測量、尤其用于近紅外測量且特別是在線近紅外測量物料流(3)的至少一個性能的方法，尤其利用根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中在流動管線且尤其是流動管(16)內(nèi)輸送的物料流(3)的至少一個性能借助測量探針(I)被測量， 其特征是，該流動管線至少在該測量探針(I)的區(qū)域內(nèi)在物料流動方向(R;R’)上相對于相對于水平面以一個小于75°、優(yōu)選為最高70°、更優(yōu)選為最高65°且特別優(yōu)選為最高60°的角度(a)向下傾斜。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征是，利用至少一個測量探針(I)來記錄下近紅外范圍的光譜。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其特征是，該物料流(3)直接貼沿著測量探針(I)的測量窗⑶流動。
26.根據(jù)權(quán)利要求23至25之一所述的方法，其特征是，該測量在自由流動的物料流(3)上執(zhí)行。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26之一所述的方法，其特征是，該測量在主物料流(3)中執(zhí)行。
28.根據(jù)權(quán)利要求23至27之一所述的方法，其特征是，尤其由測量探針(I)記錄下的測量數(shù)據(jù)且尤其是近紅外范圍的光譜被傳輸給尤其在空間上與測量探針間隔布置的分析儀⑵。
29.根據(jù)權(quán)利要求23至28之一所述的方法，其特征是，由測量探針⑴記錄下的測量數(shù)據(jù)且尤其是借助模型算出的測量值和/或近紅外范圍的光譜被傳輸給控制系統(tǒng)(22)和/或控制單元(24)并在那里被處理。
30.根據(jù)權(quán)利要求23至29之一所述的方法，其特征是，使用至少兩個被依次詢問的測量探針(I)。
31.根據(jù)權(quán)利要求23至30之一所述的方法，其特征是，該物料流(3)包含谷粒和/或谷粒組成部分或者由其構(gòu)成。
32.根據(jù)權(quán)利要求23至31之一所述的方法，其特征是，測量該物料流(3)的成份和/或質(zhì)量參數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求23至32之一所述的方法，其特征是，該物料流(3)包含生產(chǎn)工藝、尤其粉碎工藝且特別是碾磨工藝的進料、中間產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物。
34.根據(jù)權(quán)利要求23至33之一所述的方法，其特征是，在線進行測量。
35.根據(jù)權(quán)利要求23至34之一所述的方法，其特征是，給或者可給多個測量探針(I)分配不同的校準模型，其中尤其與配方相關(guān)地自動進行該分配和/或該裝置借助分級自動完成該分配。
36.將根據(jù)權(quán)利要求I至22之一所述的裝置尤其用在面粉磨或飼料磨中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于低成本地在線近紅外測量、尤其是在面粉磨或飼料磨等的物料流(3)中低成本地在線近紅外測量尤其谷粒及其組成部分的成份、質(zhì)量參數(shù)或總體物料性能的裝置和方法。利用至少一個測量探針(1)，有利地對在流動管內(nèi)的自由流動的物料(3)記錄下反射光譜并且傳輸給在空間上與之分隔布置的具有集成式光譜計(12)的分析儀(2)。由分析儀(2)確定的測量值被傳輸給控制單元(24)或控制系統(tǒng)(22)并且能在那里被用于監(jiān)視和/或調(diào)整工藝或設(shè)備。通過簡單的物料表現(xiàn)和重復使用該分析儀，可以與迄今所用的近紅外系統(tǒng)相比顯著降低每個測量位置的成本。
文檔編號G01N33/10GK102686998SQ200980163116
公開日2012年9月19日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者M·海爾弛, M·海涅, U·杜本多爾弗 申請人:布勒股份公司