УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2019 года по МПК B07C5/342 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для исследования сыпучего материала, в частности гранул, на наличие примесей, содержащему впуск для сыпучего материала, через который сыпучий материал поступает в устройство, по существу, равномерным потоком. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации такого устройства.

Уровень техники

В уровне техники известно детектирование примесей в сыпучем материале, в частности, пластмассовых гранулах, с помощью оптических методов измерения. При помощи подходящего подающего устройства, например вибрационного транспортирующего желоба, исследуемые гранулы поступают в устройство оптического детектирования, исследующее свободно падающие гранулы. Такое устройство известно, например, из патентной заявки WO 2015/051927 А1. Примеси могут представлять собой, например, металлические примеси в пластиковых гранулах, предназначенных для подачи в экструдер в качестве исходного материала для формирования полимерной изоляции электрических проводов.

В зависимости от типа исследуемого сыпучего материала известная процедура позволяет более или менее достоверно обнаруживать примеси. Недостаток известной процедуры заключается, в частности, в сложности исследования прозрачных гранул. В то время как исследования прозрачных гранул с шероховатой поверхностью дают сравнительно достоверные результаты благодаря, по существу, диффузному отражению света, направленного на гранулы оптическим устройством детектирования, исследование прозрачных гранул с гладкой и зеркальной поверхностью остается проблематичным. В данном случае говорят о помехах, обусловленных отражениями и тенями. Детектирование дополнительно осложняется тем фактом, что гранулы находятся в падении и, следовательно, ориентированы случайным образом.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, учитывая современный уровень техники, задачей изобретения является разработка устройства и способа указанного типа, позволяющих достоверно обнаруживать примеси в любых сыпучих материалах простым и конструктивно компактным способом.

Задача изобретения решена признаками независимых пунктов 1 и 16 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления раскрыты в зависимых пунктах формулы, описании и на фигурах.

В отношении устройства вышеупомянутого типа задача изобретения решена за счет того, что устройство содержит два расположенных друг напротив друга трубчатых туннельных участка, расположенных таким образом, чтобы сыпучий материал падал между туннельными участками, причем по меньшей мере один из туннельных участков содержит осветительное устройство, предназначенное для опосредованного освещения потока сыпучего материала, причем опосредованное освещение устроено таким образом, чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на сыпучий материал, а также чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на оптический детектор, причем предусмотрен по меньшей мере один оптический детектор, направленный на поток сыпучего материала по меньшей мере через один туннельный участок, причем предусмотрено аналитическое устройство, выполненное с возможностью определения примесей в исследуемом сыпучем материале на основании показаний по меньшей мере одного оптического детектора.

Под сыпучим материалом, исследуемым согласно изобретению, могут пониматься гранулы, например пластиковые гранулы. В частности, речь может идти об оптическом излучении, испускаемом осветительными устройствами и принимаемом по меньшей мере одним оптическим детектором и/или о сыпучем материале, прозрачном для человеческого глаза, в частности о прозрачных гранулах, в частности прозрачных гранулах с гладкой и зеркальной поверхностью.

Устройство согласно изобретению содержит впуск для сыпучего материала, через который подают исследуемый сыпучий материал. Этот впуск для сыпучего материала в простейшем случае может быть образован входом в участки туннеля. Сыпучий материал, подаваемый через впуск для сыпучего материала, под действием силы тяжести падает свободным или направленным вбок потоком через устройство. Перед впуском для сыпучего материала может быть расположен транспортер или вибрационный желоб, подающий сыпучий материал на впуск для сыпучего материала и, по существу, известный из патентной заявки WO 2015/051927 А1. Такая подача позволяет, по существу, особенно надежно формировать поток сыпучего материала, находящийся в одной плоскости. Согласно изобретению, поток сыпучего материала в форме занавеса падает через трубчатый участок, образованный двумя туннельными участками. При этом направление падения потока сыпучего материала, в частности, перпендикулярно продольной оси трубчатого участка, образованного туннельными участками. После прохождения через устройство, по существу, плоский поток сыпучего материала выходит из устройства через выпуск для сыпучего материала. Впуск и выпуск сыпучего материала для, по существу, плоского потока сыпучего материала образуют (вертикальную) плоскость, совпадающую с плоскостью симметрии сдвоенного туннеля, образованного туннельными участками.

Согласно изобретению, на трубчатом участке, образованном туннельными участками, имеет место, в частности, исключительно опосредованное освещение падающего сыпучего материала. Для этого по меньшей мере на одном из туннельных участков установлены подходящие осветительные устройства. Опосредованное освещение потока сыпучего материала осветительными устройствами устроено таким образом, чтобы оптическое излучение не было направлено непосредственно от осветительного устройства на сыпучий материал и оптический детектор. В частности, дополнительные осветительные устройства для прямого освещения потока сыпучего материала не предусмотрены. По меньшей мере один оптический детектор регистрирует опосредованно освещенный поток сыпучего материала. По меньшей мере один оптический детектор может быть направлен, например, на поток сыпучего материала в направлении, перпендикулярном направлению падения сыпучего материала. Оптический детектор, который может представлять собой, например, камеру, чувствителен к диапазону длин волн, излучаемых осветительными устройствами по меньшей мере одного туннельного участка. Длина волны света, излучаемого осветительными устройствами, может находиться в видимом или невидимом диапазоне, например, в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. В особо практичном случае осветительные устройства могут представлять собой светодиоды. В качестве оптических детекторов можно использовать, например, камеры с однострочной или двухстрочной разверткой. При этом по меньшей мере один оптический детектор способен выполнять быстроповторяемую (серийную) съемку. Кроме того, в качестве оптических детекторов можно использовать камеры, работающие в режиме TDI (англ. Time Delay Integration, накопление с задержкой). Показания по меньшей мере одного оптического детектора направляют в аналитическое устройство, определяющее на основании показаний уровень загрязненности сыпучего материала. В связи с этим отклонения цвета сыпучего материала от заданного цвета следует считать подтверждением наличия примесей. Аналитическое устройство может, например, сделать вывод о наличии примесей в случае детектирования излучения определенной яркости. Такой анализ известен на уровне техники, например, из заявки WO 2015/051927 А1.

В основе изобретения лежит тот факт, что максимально равномерное освещение сыпучего материала, по возможности, со всех пространственных направлений значительно улучшает возможность детектирования примесей падающего сыпучего материала, в частности прозрачного сыпучего материала с гладкой отражающей поверхностью. Чтобы добиться максимально равномерного освещения потока падающего сыпучего материала, изобретением предусмотрен сдвоенный туннель, через который падает потоком сыпучий материал. При этом изобретение использует, по существу, принцип действия так называемого шара Ульбрихта, то есть полого шара с внутренним диффузным отражением и осветительными устройствами, расположенным в центре шара. Разумеется, шар Ульбрихта является идеальным вариантом, неприменимым на практике к потоку падающего сыпучего материала. С одной стороны, поток сыпучего материала, проходящий через шар Ульбрихта, нарушил бы идеальное освещение шара. С другой стороны, возникали бы затенения, обусловленные соседними составляющими потока сыпучего материала и, в свою очередь, приводящие к ошибкам детектирования. Кроме того, использование подобного шара Ульбрихта при широком потоке сыпучего материала, желательном для обеспечения высокого расхода сыпучего материала, нецелесообразно по причине конструктивных размеров. Также предлагались куполообразные системы освещения (падающего света), покрывающие и освещающие образец, помещенный на подложку. В этом случае переход к потоку падающего сыпучего материала также будет невозможен. Кроме того, такая схема освещения образует тени, способные привести к ошибкам детектирования. Подложки для неподвижного сыпучего материала, в том числе прозрачные подложки могут повлиять на результат детектирования вследствие дополнительных отражений. Это относится, в частности, к отражениям в области контакта сыпучего материала и подложки. При этом будут возникать помехи, распознаваемые как примеси, но в действительности примесями не являющиеся.

Предусмотренный изобретением сдвоенный туннель с двумя противоположными туннелеобразными участками, образующими, например, цилиндрический участок трубки и выступающими, в частности, вбок на ширину потока сыпучего материала, обеспечивает оптимальное освещение плоского потока сыпучего материала со всех сторон и, в частности, исследование оптическим детектором примерно в центре сдвоенного туннеля. Таким образом, изобретение позволяет достоверно детектировать примеси даже в сыпучем материале, с трудом поддающемся исследованию. Падение потока сыпучего материала через туннельные участки позволяет надежно избегать помех, обусловленных любыми возможными подложками, удерживающими освещаемый сыпучий материал. Как было сказано выше, сыпучий материал может свободно или направленно падать через устройство. Под направленными падением в этом случае понимают квазисвободное падение, при котором объекты могут, например, кратковременно и скользя соприкасаться с примыкающими стенками, благодаря чему они, с одной стороны, направляются в относительно узкую область, а с другой стороны, развивают, по существу, ту же скорость, что и при свободном падении.

Противоположные туннельные участки могут быть расположены зеркально симметрично. Они могут иметь одинаковую форму. Также возможен вариант, в котором противоположные туннельные участки будут иметь различную форму. Каждый туннельный участок может иметь полукруглое сечение, то есть сечение в форме полукруглого цилиндра. Также возможен вариант с сечением, форма которого отклоняется от полукруглой формы. Например, туннельные участки могут иметь различные радиусы, один или несколько плоских участков или дополнительные кромки.

Туннельные участки могут находиться на расстоянии друг от друга, причем сыпучий материал падает потоком через образованный этим расстоянием зазор между туннельными участками. Зазор может быть ограничен расположенными друг напротив друга дисковыми элементами туннельных участков, прозрачными для света, излучаемого осветительными устройствами. Прозрачные дисковые элементы могут быть расположены параллельно друг другу. Они защищают внутреннее пространство туннельных участков от загрязнений, например, пыли, не снижая качество оптического детектирования. Кроме того, они могут поддерживать направление потока падающего сыпучего материала.

Для достижения особенно качественного освещения сыпучего материала и, тем самым, повышения вероятности детектирования примесей, на обоих противоположных туннельных участках могут быть установлены осветительные устройства для опосредованного освещения потока сыпучего материала. По существу, также возможен вариант с пассивной работой одного из противоположных туннельных участков, в частности, туннельного участка с фоновой подсветкой, удаленного от оптического детектора, то есть участка, не имеющего собственных осветительных устройств. В этом случае опосредованное освещение сыпучего материала на этом туннельном участке осуществляется осветительным устройством противоположного туннельного участка, в частности туннельного участка, освещаемого падающим светом и обращенного к оптическому детектору. В некоторых случаях такая схема позволяет улучшить равномерность освещения сыпучего материала и, следовательно, возможность детектирования примесей.

Осветительные устройства для опосредованного освещения потока сыпучего материала могут быть расположены таким образом, чтобы они освещали внутреннюю сторону по меньшей мере одного туннельного участка, диффузно отражающую оптическое излучение, испускаемое осветительными устройствами. Диффузно отражающая поверхность может быть, например, белой и матовой. Диффузно отражающая внутренняя поверхность может содержать участки, покрытые материалом различной толщины и диффузной отражающей способности. Это позволяет дополнительно улучшить освещение потока сыпучего материала и, тем самым, детектирование примесей. Также возможен вариант с дополнительным освещением.

При этом, в частности, оба туннельных участка могут содержать такую диффузно отражающую поверхность, освещаемую осветительными устройствами. Кроме того, возможен вариант, в котором туннельные участки (и прочие компоненты устройства) будут выполнены таким образом, чтобы поток сыпучего материала по меньшей мере в поле видимости по меньшей мере одного оптического детектора в плоскости, перпендикулярной продольной оси по меньшей мере одного из туннельных участков был окружен более чем на 65%, предпочтительно, более чем на 75% диффузно отражающей внутренней стороной по меньшей мере одного туннельного участка или обоих туннельных участков. Продольные оси туннельных участков ориентированы перпендикулярно направлению падения потока сыпучего материала. По меньшей мере в том случае, когда поток сыпучего материала проходит через поле видимости по меньшей мере одного оптического детектора, поток сыпучего материала в направлении, перпендикулярном продольным осям туннельных участков, в значительной мере, в частности более чем на 65%, окружен диффузно отражающими внутренними сторонами туннельных участков.

С точки зрения потока сыпучего материала, например, гранулы, при равномерном вращении вокруг оси, параллельной продольному направлению трубчатого участка, образованного туннельными участками, в направлении, перпендикулярном оси вращения, в течение более 65% времени видна диффузно отражающая внутренняя сторона одного из туннельных участков и в течение менее 35% времени - плохо освещенные или совсем не освещенные или отражающие области. Под такими областями может пониматься, в частности, зазор между туннельными участками, через который падает поток сыпучего материала, держатели или кожухи осветительных устройств или отверстие в одном из туннельных участков, через которое по меньшей мере один оптический детектор детектирует поток сыпучего материала. В вышеупомянутом варианте осуществления повышается равномерность опосредованного освещения потока сыпучего материала, что дополнительно улучшает детектирование примесей, особенно в случае прозрачного сыпучего материала. Разумеется, поток сыпучего материала, в том числе, в области до и после поля видимости по меньшей мере одного оптического детектора может быть окружен диффузно отражающей внутренней стороной по меньшей мере одного туннельного участка в плоскости, перпендикулярной продольной оси по меньшей мере одного из туннельных участков, более чем на 65%, предпочтительно более чем на 75%.

Эти и другие варианты осуществления, которые будут описаны ниже, по существу, направлены на компенсацию помех идеальному состоянию освещения, обусловленных наличием боковых отверстий в туннельных участках, отверстий в наружных стенках туннельных участков, предназначенных для оптических детекторов и/или впуска и выпуска сыпучих материалов.

По меньшей мере один оптический детектор может быть направлен на поток сыпучего материала по меньшей мере через одно щелевидное отверстие в наружной стороне по меньшей мере одного туннельного участка с целью сведения к минимуму нарушения равномерности освещения. При этом щелевидное отверстие имеет минимально возможный размер, чтобы свести к минимуму неблагоприятное влияние на результат детектирования.

Как уже было упомянуто, туннельные участки могут выступать вбок за пределы потока сыпучего материала. Каждый из туннельных участков на обеих сторонах потока сыпучего материала может, в частности, выступать за поток сыпучего материала по меньшей мере на диаметр трубчатого участка, образованного туннельными участками. Таким образом, длина трубчатого участка (участка сдвоенного туннеля), образованного туннельными участками, превышает ширину потока сыпучего материала. В результате освещенность потока сыпучего материала становится ближе к идеальному освещению шара Ульбрихта. В частности, предотвращается или уменьшается нарушение интенсивности света, падающего на края туннеля. Теоретически, туннельные участки должны бесконечно далеко выступать за обе стороны потока сыпучего материала, чтобы обеспечить оптимальное освещение, в том числе, с этих сторон. На практике удовлетворительное освещение можно обеспечить выступами с каждой стороны, например, на величину от одного до трех диаметров трубчатого участка. В качестве альтернативы или дополнения противоположные туннельные участки могут быть закрыты с каждой стороны куполом, который, предпочтительно, также содержит осветительные усройства для опосредованного освещения потока сыпучего материала.

В следующем варианте осуществления могут быть предусмотрены по меньшей мере два оптических детектора, направленных на поток сыпучего материала через один из туннельных участков. Таким образом, в этом варианте осуществления по меньшей мере два оптических детектора направлены на сыпучий материал с одной стороны и через один и тот же туннельный участок. Это позволяет дополнительно улучшить детектирование примесей, в частности, в случае прозрачного сыпучего материала. При этом оптические детекторы могут быть направлены на поток сыпучего материала под углом по меньшей мере 30°, предпочтительно по меньшей мере 45°, более предпочтительно по меньшей мере 60°. При этом оптические оси оптических детекторов расположены под углом по меньшей мере 30° друг относительно друга. Это позволяет избежать помех при выполнении анализа. Даже прозрачный сыпучий материал отклоняет свет. В результате оптический детектор не может достоверно детектировать примеси в области края, например, гранулы. Для этого может оказаться полезным второй оптический детектор, направленный на сыпучий материал под другим углом.

Кроме того, может быть предусмотрено по меньшей мере два оптических детектора, направленных на поток сыпучего материала через противоположные туннельные участки. Области детектирования по меньшей мере двух детекторов могут сходиться в центре трубчатого участка, образованного туннельными участками. Таким образом, в этом варианте осуществления по меньшей мере два оптических детектора направлены на поток сыпучего материала с противоположных сторон и через противоположные туннельные участки. Этот вариант особенно предпочтителен, в частности, для непрозрачного сыпучего материала, так как поток сыпучего материала надежно детектируется с обеих сторон. Для прозрачного сыпучего материала часто бывает достаточным детектирование сыпучего материала только с одной стороны. С целью предотвращения искажений оптические детекторы, направленные через противоположные туннельные участки на поток сыпучего материала, могут быть направлены на поток сыпучего материала под углом друг относительно друга.

По существу, при наличии нескольких оптических детекторов каждый из детекторов может быть направлен на поток сыпучего материала через щелевидное отверстие в соответствующем туннельном участке. Все оптические детекторы могут представлять собой камеры, как было указано выше. В этом случае все оптические детекторы соединены с аналитическим устройством, которое определяет примеси в исследуемом сыпучем материале на основании показаний всех оптических детекторов. По существу, целесообразно предусмотреть общее аналитическое устройство для всех детекторов. Тем не менее, это не обязательно. Например, с каждым детектором может быть связано собственное аналитическое устройство, передающее свои показания или (предварительные) оценки в общее аналитическое устройство. Также возможен вариант, в котором аналитическое устройство согласно изобретению будет содержать несколько аналитических блоков, работающих независимо друг от друга. По существу, возможны любые комбинации вышеописанных вариантов осуществления с наличием нескольких оптических детекторов. Например, на одной стороне сдвоенного туннеля может быть расположено два оптических детектора, а на противоположной стороне - один оптический детектор. Также возможен вариант, в котором на каждой стороне сдвоенного туннеля будет расположено по два оптических детектора. В случае очень длинных туннельных участков можно последовательно разместить несколько оптических детекторов на одной или обеих сторонах сдвоенного туннеля.

В следующем варианте осуществления в направлении падения потока сыпучего материала может быть предусмотрено несколько последовательных пар расположенных друг напротив друга трубчатых туннельных участков, каждая из которых расположена таким образом, чтобы поток сыпучего материала падал между туннельными участками, причем в каждом случае по меньшей мере один из туннельных участков содержит осветительное устройство для опосредованного освещения потока сыпучего материала, причем в каждом случае предусмотрен по меньшей мере один оптический детектор, направленный на поток сыпучего материала по меньшей мере через один из туннельных участков, и причем аналитическое устройство детектирует примеси в исследуемом сыпучем материале на основании показаний всех оптических детекторов. Кроме того, осветительные устройства туннельных участков, последовательно расположенных в направлении падения потока сыпучего материала, могут испускать оптическое излучение в различных диапазонах длин волн.

В вышеупомянутых вариантах осуществления в направлении падения потока сыпучего материала последовательно расположены несколько пар туннельных участков, каждая из которых образует трубчатый участок. Оптические детекторы, например камеры, связанные с последовательно расположенными трубчатыми участками, чувствительны к диапазону длин волн, излучаемых осветительными устройствами соответствующего туннельного участка или трубчатого участка. Осветительные устройства или оптические детекторы могут быть настроены на различные диапазоны длин волн или, например, определенные спектральные линии в электромагнитном спектре. Используя несколько сдвоенных туннелей, можно объединить различные детекторы или осветительные устройства в единую систему. Так, например, в одном сдвоенном туннеле можно выполнять черно-белую съемку высокого разрешения, в другом туннеле - цветную съемку, в следующем туннеле -съемку в УФ- или ИК-диапазоне. Несколько детекторов одного типа могут одновременно снимать показания потока сыпучего материала с различных направлений. В этом отношении ко всем сдвоенным туннелям применимы все вышеупомянутые варианты осуществления.

По существу, также возможен вариант, в котором в единственном трубчатом участке будут объединены осветительные устройства с разными длинами волн, излучение которых будет восприниматься оптическими детекторами, чувствительными к соответствующим диапазонам длин волн. В этом случае на трубчатом участке потребуется установить несколько осветительных устройств и детекторов, для чего нужно будет выполнить несколько отверстий (прорезей), создающих помехи. Чтобы избежать этого, может оказаться целесообразным распределение детектирования различных оптических свойств по нескольким сдвоенным туннелям, последовательно расположенным в направлении падения потока сыпучего материала.

Кроме того, задача изобретения решена способом эксплуатации устройства согласно изобретению, причем осветительные устройства различных туннельных участков работают с различной интенсивностью и/или длиной волны, и/или различные осветительные устройства по меньшей мере одного туннельного участка работают с различной интенсивностью.

В частности, осветительные устройства противоположных туннельных участков могут работать с различной интенсивностью. Кроме того, например, осветительные устройства на краях туннельных участков могут работать с большей интенсивностью, чем осветительные устройства, расположенные ближе к центру туннельных участков, что позволит избежать падения уровня освещенности на краях и связанных с этим искажений результатов детектирования. Также возможно, например, стробоскопическое освещение потока сыпучего материала, компенсирующее возможное размывание. Способ согласно изобретению позволяет осуществлять индивидуальную адаптацию к исследуемому сыпучему материалу.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения детально описаны ниже на основании прилагаемых фигур, на которых схематично изображено:

Фигура 1: устройство согласно первому варианту осуществления изобретения на виде в разрезе сбоку.

Фигура 2: устройство, показанное на фигуре 1 на виде в плане.

Фигура 3: устройство согласно второму варианту осуществления изобретения на виде в разрезе сбоку.

Фигура 4: устройство согласно третьему варианту осуществления изобретения на виде в разрезе сбоку.

Фигура 5: устройство согласно четвертому варианту осуществления изобретения на виде в разрезе сбоку.

Осуществление изобретения

Если явно не указано иное, одинаковые ссылочные обозначения на фигурах относятся к одинаковым элементам.

На фигуре 1 изображены два трубчатых туннельных участка 10, 12, расположенные друг напротив друга. В этом случае туннельные участки 10, 12 идентичны друг другу и расположены зеркально симметрично. Вместе они образуют трубку приблизительно цилиндрической формы. Туннельные участки 10, 12 расположены на некотором удалении друг от друга, благодаря чему между ними образуется зазор 14. Зазор 14 ограничен двумя противоположными дисковыми элементами 16, 18 туннельных участков 10, 12. Например, сыпучий материал, поступающий с вибрационного транспортера, подают в устройство, по существу, плоским потоком через впуск для сыпучего материала, что показано на фигуре 1 стрелкой 20. Впуск для сыпучего материала в представленном примере образован впуском в зазор 14. Составляющие потока сыпучего материала имеют на фигурах обозначение 22. Сыпучий материал может представлять собой, например, гранулы, в частности, пластиковые гранулы. Гранулы могут быть прозрачными. Они могут иметь гладкую, зеркально отражающую поверхность. Поток 22 сыпучего материала в процессе падает под действием силы тяжести через зазор 14 между туннельными участками 10, 12 и направляется сбоку лишь дисковыми элементами 16, 18. Как показано, в частности, на фигурах 1 и 2, направление падения потока 22 сыпучего материала перпендикулярно продольной оси трубчатого участка, образованного туннельными участками, которая проходит в плоскости фигуры 1.

В представленном примере оба туннельных участка 10, 12 содержат осветительные устройства 24 для опосредованного освещения потока сыпучего материала. Осветительные устройства 24 могут представлять собой, например, светодиоды. Как показано на фигуре 1 стрелками 26, осветительные устройства 24 освещают изогнутые внутренние поверхности туннельных участков 10, 12. Эти внутренние поверхности диффузно отражают оптическое излучение, что приводит к опосредованному равномерному и всестороннему освещению потока 22 сыпучего материала. Для этого поперечная протяженность туннельных участков 10, 12, наблюдаемая, в частности, на виде в плане на фигуре 2, превышает ширину потока 22 сыпучего материала, то есть каждый туннельный участок 10, 12 выступает вбок от потока 22 сыпучего материала.

Оптический детектор 28, например, камера, направлен через щелевидное отверстие 30 в наружной стенке туннельного участка 10, обращенного к детектору 28, на поток 22 сыпучего материала. Оптический детектор 28 регистрирует излучение, отраженное потоком 22 сыпучего материала. Показания оптического детектора 28 поступают по линии 31 в аналитическое устройство 32, которое на основании этих показаний, по существу, известным способом делает вывод о недопустимых примесях сыпучего материала. Щелевидное отверстие 30 вытянуто в продольном направлении туннельных участков 10, 12, вследствие чего область измерения оптического детектора 28 вытянута в продольном направлении туннельных участков 10, 12, что показано стрелками 34 на фигуре 2. При этом перпендикулярно этому продольному направлению область измерения, по существу, не расширяется, что также показано стрелкой 34 на фигуре 1.

В изображенном варианте осуществления поток 22 сыпучего материала находится по меньшей мере в поле видимости по меньшей мере одного оптического детектора 28, то есть, в частности, на фигуре 1 вдоль продольной оси 11 трубки, образованной туннельными участками 10, 12, в плоскости, перпендикулярной продольной оси 11, то есть в плоскости фигуры 1, он окружен диффузно отражающими внутренними поверхностями туннельных участков 10, 12 более чем на 65%, предпочтительно, более чем на 75%.

На фигуре 3 изображен следующий вариант осуществления устройства согласно изобретению. Этот вариант осуществления в значительной мере соответствует варианту осуществления, показанному на фигурах 1 и 2. Отличие заключается в наличии двух оптических детекторов 28, каждый из которых детектирует поток 22 сыпучего материала через щелевидное отверстие 30' в наружной стенке туннельного участка 10. Каждый из оптических детекторов 28, в свою очередь, соединен линией 31 с аналитическим устройством 32. Аналитические устройства 32 в варианте осуществления, изображенном на фигуре 3, могут быть подключены к общему аналитическому устройству, не показанному на фигуре. Разумеется, вместо двух аналитических устройств 32 может быть предусмотрено единственное аналитическое устройство, с которым будут непосредственно соединены оба оптических детектора 28. Оба оптических детектора 28 в варианте осуществления, показанном на фигуре 3, направлены на поток 22 сыпучего материала под углом друг к другу. В остальном конфигурация и области 34 детектирования оптических детекторов 28 на фигуре 3 аналогичны оптическому детектору 28 в варианте осуществления согласно фигурам 1 и 2. Наличие двух оптических детекторов 28, расположенных под углом друг к другу, как показано на фигуре 3, дополнительно повышает достоверность детектирования примесей в потоке 22 сыпучего материала.

Вариант осуществления, показанный на фигуре 4, в значительной мере соответствует варианту осуществления, показанному на фигурах 1 и 2. Отличие заключается в наличии двух оптических детекторов 28, каждый из которых направлен через щелевидное отверстие 30'' в наружных стенках противоположных туннельных участков 10, 12, то есть с противоположных сторон на поток 22 сыпучего материала. Области 34 детектирования оптических детекторов 28 сходятся в центре трубчатого участка, образованного туннельными участками 10, 12. Кроме того, оптические детекторы 28 на фигуре 4 расположены под углом друг к другу в целях исключения взаимных искажений. В остальном соответствующим образом применимо все сказанное в отношении конфигурации оптических детекторов 28 и аналитических устройств 32 в связи с фигурой 3. Вариант, показанный на фигуре 4 и предусматривающий детектирование потока 22 сыпучего материала с противоположных сторон, особенно хорошо подходит для непрозрачного сыпучего материала, в то время как варианты согласно фигурам 1-3 хорошо подходят для прозрачного сыпучего материала.

На фигуре 5 изображен следующий вариант осуществления, по существу, соответствующий варианту осуществления согласно фигуре 4. Отличие от варианта осуществления согласно фигуре 4 заключается в том, что о6а оптических детектора 28, расположенных на противоположных сторонах, установлены не под углом друг к другу, а на разной высоте, причем каждый оптический детектор 28 детектирует поток 22 сыпучего материала через свое щелевидное отверстие 30'''. Оба щелевидных отверстия 30''' смещены по высоте друг относительно друга с целью исключения взаимных искажений.

Варианты осуществления, показанные на фигурах 1-5, можно комбинировать друг с другом в зависимости от детектируемого сыпучего материала. По существу, подбирая подходящую схему расположения и ориентации оптических детекторов 28, можно оптимизировать результат детектирования.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

10 туннельный участок

11 продольная ось

12 туннельный участок

14 зазор

16 дисковый элемент

18 дисковый элемент

20 стрелка

22 поток сыпучего материала

24 осветительное устройство

26 стрелки

28 оптический детектор

30 щелевидное отверстие

30' щелевидное отверстие

30'' щелевидное отверстие

30''' щелевидное отверстие

31 линия

32 аналитическое устройство

34 стрелки

Изобретение относится к устройству для исследования сыпучего материала, в частности гранул, на наличие примесей, содержащему впуск для сыпучего материала, через который предусмотрена возможность подачи сыпучего материала в устройство, по существу, плоским потоком, причем устройство содержит два расположенных напротив друг друга трубчатых туннельных участка, расположенных таким образом, чтобы поток сыпучего материала имел возможность падения между туннельными участками, причем по меньшей мере один из туннельных участков содержит осветительное устройство для опосредованного освещения потока сыпучего материала, причем опосредованное освещение устроено таким образом, чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на поток сыпучего материала, а также чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на оптический детектор, причем предусмотрен по меньшей мере один оптический детектор, направленный на поток сыпучего материала по меньшей мере через один туннельный участок, причем предусмотрено аналитическое устройство, выполненное с возможностью определения примесей в исследуемом сыпучем материале на основании показаний по меньшей мере одного оптического детектора. Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации такого устройства. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для исследования сыпучего материала, в частности гранул, на наличие примесей, содержащее впуск для сыпучего материала, через который предусмотрена возможность подачи сыпучего материала в устройство, по существу, плоским потоком (22), отличающееся тем, что устройство содержит два расположенных друг напротив друга трубчатых туннельных участка (10, 12), расположенных таким образом, чтобы поток (22) сыпучего материала имел возможность падения между туннельными участками (10, 12), при этом продольные оси туннельных участков (10, 12) ориентированы перпендикулярно направлению падения потока сыпучего материала, и причем по меньшей мере один из туннельных участков (10, 12) содержит осветительное устройство (24) для опосредованного освещения потока (22) сыпучего материала, причем опосредованное освещение устроено таким образом, чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на поток (22) сыпучего материала, а также чтобы оптическое излучение не поступало непосредственно от осветительных устройств на оптический детектор, причем предусмотрен по меньшей мере один оптический детектор (28), направленный на поток (22) сыпучего материала по меньшей мере через один туннельный участок (10, 12), причем предусмотрено аналитическое устройство (32), выполненное с возможностью определения примесей в исследуемом сыпучем материале на основании показаний по меньшей мере одного оптического детектора (28).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что туннельные участки (10, 12) расположены на расстоянии друг от друга, причем предусмотрена возможность падения потока (22) сыпучего материала через обусловленный этим расстоянием зазор (14) между туннельными участками (10, 12).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что зазор (14) ограничен расположенными напротив друг друга дисковыми элементами (16, 18) туннельных участков (10, 12), прозрачными для света, излучаемого осветительными устройствами (24).

4. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оба туннельных участка (10, 12) содержат осветительные устройства (24) для опосредованного освещения потока (22) сыпучего материала.

5. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что осветительные устройства (24) для опосредованного освещения потока (22) сыпучего материала расположены таким образом, чтобы они освещали внутреннюю сторону по меньшей мере одного туннельного участка (10, 12), диффузно отражающую оптическое излучение, испускаемое осветительными устройствами (24).

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что туннельные участки (10, 12) выполнены таким образом, чтобы поток (22) сыпучего материала по меньшей мере в поле видимости по меньшей мере одного оптического детектора (28) в плоскости, перпендикулярной продольной оси по меньшей мере одного туннельного участка (10, 12), был окружен более чем на 65% диффузно отражающей внутренней стороной по меньшей мере одного туннельного участка (10, 12).

7. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один оптический детектор (28) направлен на поток (22) сыпучего материала по меньшей мере через одно щелевидное отверстие в наружной стороне по меньшей мере одного туннельного участка (10, 12).

8. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что впуск для сыпучего материала выполнен таким образом, чтобы туннельные участки (10, 12) на обеих сторонах потока (22) сыпучего материала выступали за поток (22) сыпучего материала по меньшей мере на один диаметр трубчатого участка, образованного туннельными участками (10, 12).

9. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрены по меньшей мере два оптических детектора (28), направленных на поток (22) сыпучего материала через один из туннельных участков (10, 12).

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оптические детекторы (28) направлены на поток (22) сыпучего материала под углом по меньшей мере 30°, предпочтительно по меньшей мере 45°.

11. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что предусмотрены по меньшей мере два оптических детектора (28), направленных на поток (22) сыпучего материала через противоположные туннельные участки (10, 12).

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что области детектирования по меньшей мере двух оптических детекторов (28) сходятся в центре трубчатого участка, образованного туннельными участками (10, 12).

13. Устройство по одному из пп. 11 или 12, отличающееся тем, что оптические детекторы (28), направленные через противоположные туннельные участки (10, 12) на поток (22) сыпучего материала, направлены на поток (22) сыпучего материала под углом относительно друг друга.

14. Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что в направлении падения потока (22) сыпучего материала предусмотрено несколько последовательных пар расположенных напротив друг друга трубчатых туннельных участков (10, 12), каждая из которых расположена таким образом, чтобы поток (22) сыпучего материала имел возможность падения между туннельными участками (10, 12), причем в каждом случае по меньшей мере один из туннельных участков (10, 12) содержит осветительное устройство (24) для опосредованного освещения потока (22) сыпучего материала, причем в каждом случае предусмотрен по меньшей мере один оптический детектор (28), направленный на поток (22) сыпучего материала по меньшей мере через один из туннельных участков (10, 12), причем аналитическое устройство (32) выполнено с возможностью определения примесей в исследуемом сыпучем материале на основании показаний всех оптических детекторов (28).

15. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что осветительные устройства (24) туннельных участков (10, 12), последовательно расположенных в направлении падения потока (22) сыпучего материала, выполнены с возможностью испускания оптического излучения в различных диапазонах длин волны.

16. Способ эксплуатации устройства по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что осветительные устройства (24) различных туннельных участков (10, 12) работают с различной интенсивностью и/или длиной волны, и/или различные осветительные устройства (24) по меньшей мере одного туннельного участка (10, 12) работают с различной интенсивностью.