專利名稱：分選裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分選裝置及方法。在用于分選諸如煤和產(chǎn)物的塊狀材料的分選裝置及方法上，本發(fā)明具有特別的但不是排它的應(yīng)用，并且為了便于說明，本申請(qǐng)將引用參考文獻(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可用于其它的應(yīng)用場(chǎng)合，比如一般的顆粒流的阻斷。
現(xiàn)有技術(shù)存在一種分選流中的材料的充分發(fā)展的技術(shù)，方式是將流引入結(jié)實(shí)的單層，并使其通過所述單層，其經(jīng)過傳感器陣列以識(shí)別流中的顆粒，并且基于所述識(shí)別處理該流。所述處理可涉及從該流中提取或抽出所識(shí)別出的顆粒，或者主動(dòng)地改變所識(shí)別出的顆粒。
通常，如

圖1的比較例所示，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的分選裝置包括平面的單層產(chǎn)品流。此產(chǎn)品流10可以是水平、垂直的或具有在之間的任何角度。當(dāng)產(chǎn)品流通過檢測(cè)區(qū)11時(shí)，由源光束12對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行轟擊。然后，反射或透射的強(qiáng)度信號(hào)13由檢測(cè)器14檢測(cè)。
單點(diǎn)源的使用或至少用于若干色度的每一個(gè)的單點(diǎn)源的使用具有優(yōu)點(diǎn)。然而，基本定律存在不足之處，其結(jié)果還沒有被完全意識(shí)到。沿與流的前進(jìn)方向交叉的流的寬度存在固有的限制，對(duì)于接近檢測(cè)器的流，限制首先由流與源的距離其次由流的寬度確定。
對(duì)于整個(gè)檢測(cè)區(qū)的每一個(gè)被檢測(cè)的點(diǎn)來說，光投射在產(chǎn)品上然后由產(chǎn)品反射的角度是不同的。由于存在平方反比定律I＝I°/d2，其中I為最終的強(qiáng)度，I°為最初的強(qiáng)度，d是距離。如果在與點(diǎn)源(此處為產(chǎn)品)相距一定距離處測(cè)量反射光或任何其它的反射信號(hào)，測(cè)量得到的強(qiáng)度為X。則再在兩倍所述距離處測(cè)量，不考慮媒介損失，信號(hào)是1/4X，或?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度X的1/4。
因此從圖1可以看出，產(chǎn)品進(jìn)一步地遠(yuǎn)離檢測(cè)區(qū)中心，反射信號(hào)經(jīng)過的距離增加。因此，在所述檢測(cè)區(qū)，所測(cè)量的信號(hào)強(qiáng)度不同。如果兩個(gè)相同的產(chǎn)品放檢測(cè)區(qū)內(nèi)，一個(gè)處于中心位置，而另一個(gè)處于檢測(cè)區(qū)的邊緣，那么對(duì)返回的強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)，中心處的強(qiáng)度大于位于檢測(cè)區(qū)邊緣處的相同產(chǎn)品的強(qiáng)度。因此，取決于產(chǎn)品在檢測(cè)區(qū)的位置，其的反射信號(hào)或特性將會(huì)不同。
為了能使用此技術(shù)檢查產(chǎn)品，并判定出合格和非合格的產(chǎn)品，對(duì)于進(jìn)行判定的電子設(shè)備來說，產(chǎn)品特性必須被看成是一樣的。為對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償，一些系統(tǒng)采用了復(fù)雜前處理對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，使得不管產(chǎn)品的位置如何，產(chǎn)品看起來具有同樣的特性。其他的使用膜(參見專利說明書WO98/443350)以嘗試補(bǔ)償平方反比定律的影響，這樣減少了總的信號(hào)返回量，以嘗試形成線性的返回信號(hào)。這將從任意位置返回的信號(hào)減弱成與檢測(cè)區(qū)信號(hào)端部的最弱信號(hào)相等。
隨著檢測(cè)區(qū)寬度的增加，信號(hào)強(qiáng)度減弱，因此，存在對(duì)檢測(cè)區(qū)可能寬度的固有限制。該限制為，當(dāng)該寬度增加到一位置，檢測(cè)區(qū)的端部處的產(chǎn)品的返回的信號(hào)強(qiáng)度變得不可用。
另外，較大的物品也可形成陰影。這對(duì)流的中心位置不會(huì)造成顯著的問題，但是進(jìn)一步遠(yuǎn)離中心，較大的入射角可導(dǎo)致各顆粒部分地遮蔽離檢測(cè)區(qū)的中心較遠(yuǎn)的其它顆粒。因此，流的外部不僅遭受信號(hào)強(qiáng)度減弱，而且由于遮蔽，遭受信號(hào)的損失的增加。
本發(fā)明寬泛的描述概括地，在一方面，本發(fā)明涉及一種分選方法，所述方法包括如下步驟通過使顆粒材料在一主體構(gòu)件上沿軸向流動(dòng)通，形成所述顆粒材料至少部分環(huán)形流，所述主體構(gòu)件具有大致的錐形流面，所述材料可可經(jīng)過其；操作一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器基本上位于所述主體構(gòu)件的所述環(huán)形流下游內(nèi)的中心，并且被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述檢測(cè)器的分選裝置，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。概括地，在另一方面，本發(fā)明的涉及分選裝置，所述裝置包括一主體構(gòu)件，其具有由邊緣劃界的大致的錐形表面；一使顆粒材料至所述流面的供給裝置，所述顆粒材料軸向形成至少部分環(huán)形流的所述邊緣選擇所述供給裝置，使得所述顆粒材料沿軸向經(jīng)過所述邊緣，形成至少部分環(huán)形流；一檢測(cè)器，其基本上位于所述主體構(gòu)件的所述環(huán)形流下游內(nèi)的中心，并且被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述檢測(cè)器的分選裝置，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。概括地，在又一方面，本發(fā)明涉及一種分選方法，所述方法包括如下步驟形成顆粒材料的流；操作一在所述流上方的光學(xué)檢測(cè)器裝置，所述光學(xué)傳感器裝置包括一輻射源和一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器具有至少一個(gè)基于衍射光柵的單色儀，并被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述光學(xué)檢測(cè)器裝置的分選裝置，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。概括地，在又一方面，本發(fā)明的涉及一種分選方法，所述方法包括如下步驟形成顆粒材料的流；操作一在所述流上方的的檢測(cè)器裝置，所述檢測(cè)器裝置被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述檢測(cè)器裝置的多個(gè)流體噴射分選裝置的陣列，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)通過撞擊分選所述流中的顆粒，所述陣列一致或順序地操作以分選所述顆粒。
概括地，在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種分選裝置，所述裝置包括一連續(xù)的供給裝置，其形成顆粒材料的流；一在所述流上方的的光學(xué)檢測(cè)器裝置，所述光學(xué)傳感器裝置包括一輻射源和一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器具有至少一個(gè)基于衍射光柵的單色儀，并被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述光學(xué)檢測(cè)器裝置的分選裝置，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。概括地，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種分選設(shè)備，所述設(shè)備包括用于形成顆粒材料流的裝置；一在所述流上方的檢測(cè)器裝置，所述檢測(cè)器裝置被選擇成對(duì)所述所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述檢測(cè)器裝置的多個(gè)流體噴射分選裝置的陣列，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)通過撞擊來分選所述流中的顆粒，所述陣列可一致或順序地操作以分選所述顆粒。本發(fā)明詳細(xì)的描述在本發(fā)明的上下文中，″大致的錐形流面″是指這種類型的固體表面，即，從主體的上游部分至周邊邊緣逐漸變細(xì)，或是指此類固體的一部分。就本發(fā)明而言，在主體上顆粒流的示例為，在重力的作用下通過錐體的頂部的顆粒，例如，在重力作用下離開主體，進(jìn)入錐體基座周邊處的環(huán)形流動(dòng)。因而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，主體主體構(gòu)件可以部分的或截頭的圓錐體，并且也可具有非圓的基座，比如橢圓或多邊形。同樣，術(shù)語″環(huán)形流″表示包括所有的這樣的流，其通過上述過程促進(jìn)而成，以及在基本部分由主體部分的周邊形狀決定。檢測(cè)器裝置可以被選擇成執(zhí)行用于分選的任何適當(dāng)?shù)谋鎰e。例如，檢測(cè)器可被選擇成提供一種用于在顆粒流中檢測(cè)不需要的物品的方法。可選地，傳感器可被選擇成標(biāo)識(shí)或轉(zhuǎn)換所述流中所選擇的顆粒。
顆?？尚纬蔀榄h(huán)形的基本上單層的流?？蛇x地，顆?？刹贾贸奢^厚的流，其中可以使用多于一個(gè)傳感器裝置，以及局部湍流將所述顆粒帶到傳感器裝置中一個(gè)或其它以進(jìn)行檢測(cè)。所述流可沿任意選擇的方向。例如，顆粒材料可以被氣流帶走或運(yùn)送，所述氣流可以沿任意選擇的方向前進(jìn)。然而，可想象到，本發(fā)明最有用于這樣的裝置，其中主體具有基本上水平的周邊邊緣。
當(dāng)微粒流通過主體的邊緣，其可進(jìn)入主體構(gòu)件的檢測(cè)區(qū)下游，并且其包含檢測(cè)器裝置。檢測(cè)器裝置可以包括源，以和一檢測(cè)器一起主動(dòng)地掃描所述顆粒流。可選地，檢測(cè)可以是被動(dòng)的掃描。
可以想象，檢測(cè)器裝置在大多數(shù)情況下包括一主動(dòng)的掃描裝置，其中所述顆粒流被實(shí)際或有效的旋轉(zhuǎn)的源照射或轟擊，然后由檢測(cè)器測(cè)量反射或透射強(qiáng)度信號(hào)。
點(diǎn)源檢測(cè)器裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，相等的距離意味著，對(duì)于所有顆粒來說，光束從源到顆粒到檢測(cè)器的路徑長(zhǎng)度是相等的，其中所述源位于粒徑的中心，同樣地檢測(cè)器作為點(diǎn)檢測(cè)器或內(nèi)部的(用于反射率或放射或散射)或外部的(用于透射、放射或散射)而定位。當(dāng)然，可以構(gòu)想出所有等同的構(gòu)造，例如，所述源包括由多個(gè)源的環(huán)形陣列，其與使用位于環(huán)流的軸線處的單個(gè)點(diǎn)光源一樣，達(dá)到相同的目的。環(huán)形動(dòng)的思想可被實(shí)施于適合用于比如煤或類似物的材料的裝置，所述材料可在重力的作用下通過所述裝置。可以提供一大致的圓錐形分散板，其可以通過任意合適的裝置，比如進(jìn)料斜槽(in-feed chute)提供。分散板可以用來將均勻地在單層的產(chǎn)品輸送至檢測(cè)區(qū)。產(chǎn)品引導(dǎo)板可以用來確保正確的產(chǎn)品流動(dòng)。圓錐形分散板的角和表面取決于產(chǎn)品，被設(shè)計(jì)成與產(chǎn)品特征相適應(yīng)。進(jìn)料斜槽可以調(diào)整以最大化在所述分散板上的均勻分布。通過檢測(cè)區(qū)的產(chǎn)品可以用源轟擊。然后，反射或透射強(qiáng)度信號(hào)由檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。作出決定，如果認(rèn)為產(chǎn)品不合格，則可通過一排除器(rejector)裝置將其從產(chǎn)品流中去除。
去除的產(chǎn)品的軌道或其它的特征已經(jīng)被排除器改變，它們可以輸送至一廢料槽或類似裝置，其布置在一分離板或類似裝置的分離側(cè)，以進(jìn)行處理。剩余的合格產(chǎn)品可繼續(xù)無阻礙地進(jìn)入合格品斜槽(accept-chute)或類似裝置以被收集起來。
在操作中，無論位于檢測(cè)區(qū)的何處的相同產(chǎn)品導(dǎo)致了自所述產(chǎn)品的返回信號(hào)或特性相同。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，沒有平方反比定律的影響，這是因?yàn)閺脑春?或檢測(cè)器到產(chǎn)品的距離始終一樣。在圓形或環(huán)形的產(chǎn)品流中，從產(chǎn)品至檢測(cè)器的半徑或距離保持恒定。由于沒有來自產(chǎn)品的角反射，遮蔽影響也最小化。
傳感器裝置可是光基的，并且可以采取傳統(tǒng)的單色點(diǎn)源光束的形式，其沿垂直于顆粒流向的方向上對(duì)顆粒流進(jìn)行掃描。與使用點(diǎn)光源輻射產(chǎn)品的傳統(tǒng)的光學(xué)分選系統(tǒng)一樣，，此點(diǎn)源可以是激光或任何其它的點(diǎn)源?？蛇^濾最終的反射光以去除所需波長(zhǎng)以外的其它波段，以獲得信號(hào)的單色。通常，這可采用帶通濾光器實(shí)現(xiàn)，該帶通濾光器只傳遞所需的波長(zhǎng)，并測(cè)量強(qiáng)度；反射強(qiáng)度的其余部分被反射和消耗。取決于光學(xué)裝置，用帶阻濾光器可以實(shí)現(xiàn)相反的的情況，其中所需的波長(zhǎng)被反射和測(cè)量，所透射的強(qiáng)度基本上被消耗。在一些情況下，來自顆粒流的反射信號(hào)需要分成不同的波段(多色)，并隨后由檢測(cè)器測(cè)量，其中用于選擇的標(biāo)準(zhǔn)可使用此方法。這些不同的波長(zhǎng)強(qiáng)度的組合構(gòu)成產(chǎn)品的典型的特點(diǎn)或特性，分選裝置可對(duì)其起作用。利用帶通或帶阻濾光器存在少許限制。第一，只能分離濾光器計(jì)劃要分離的波長(zhǎng)。第二，帶通和帶阻濾光器存在透射和抑制損失。如果許多濾光器串聯(lián)布置，且第一帶阻濾光器濾除期望的波長(zhǎng)。那么剩余波長(zhǎng)通過或透過濾光器傳遞，存在強(qiáng)度損失。這種現(xiàn)象此后在各濾光器重復(fù)。每次光透射或反射，都出現(xiàn)強(qiáng)度損失?？蓛H增加濾光器，直到維持剩余波長(zhǎng)的組合的透射損失變得不可用。因此，對(duì)于濾光器的數(shù)量以及可測(cè)的離散波長(zhǎng)的數(shù)量，存在物理限制。
在分選機(jī)光學(xué)器件中使用衍射光柵，可以降低帶通和帶阻濾光器限制效應(yīng)，并且特別適合于本發(fā)明的圓形掃描配置，其固有的避免存在于現(xiàn)有系統(tǒng)中的由平方反比定律引起的不足?；谘苌涔鈻诺南到y(tǒng)被用作傳感器裝置的核心的裝置中，當(dāng)顆粒流由點(diǎn)源掃描時(shí)且通過檢測(cè)區(qū)，來自其的最終反射光(多色)可以投射在衍射光柵的表面上。所設(shè)計(jì)的衍射光柵將光線衍射成光譜。通過利用許多光電倍增器、CCD陣列或其它的光電敏感測(cè)量裝置，可在離散的位置測(cè)量此光譜。這允許在任何期望波長(zhǎng)或帶有僅在衍射光柵有單強(qiáng)度損的波長(zhǎng)處，測(cè)量強(qiáng)度。衍射光柵的實(shí)際尺寸、每毫米的凹槽數(shù)及閃耀角可可改變以符合應(yīng)用要求。
分選裝置可以采取任何適當(dāng)?shù)男问?。可使用現(xiàn)有的分選設(shè)備，比如，通過使用來自岐管產(chǎn)生的空氣鼓風(fēng)(air blast)從單層流中去除不需要的對(duì)象的裝置，該岐管包含單排空氣閥。各閥與顆粒流呈約90°。所述閥排一般平行于產(chǎn)品流，并偏移一隙距。當(dāng)其相應(yīng)的光反射或特性存在基本的差別時(shí)，在合格品的流中檢測(cè)出不需要的物品。
當(dāng)不需要的產(chǎn)品被檢測(cè)時(shí)，傳感器的輸入可以用來產(chǎn)生信號(hào)，此信號(hào)用于引起相應(yīng)的發(fā)射器發(fā)射?？啥〞r(shí)此信號(hào)進(jìn)行，使得當(dāng)發(fā)射時(shí)，不需要的產(chǎn)品位于發(fā)射器的前方。來自一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器(較大的產(chǎn)品)的集中的空氣噴射施加力至產(chǎn)品的表面，并使其偏斜。使較重產(chǎn)品的軌跡偏斜，需要更大施加力的力需要更大的力或或更長(zhǎng)的施力時(shí)間。由于發(fā)射器固定，而產(chǎn)品移動(dòng)，存在僅有限的時(shí)間使發(fā)射器可發(fā)射并將力施加到不需要的產(chǎn)品上。如果當(dāng)產(chǎn)品位于發(fā)射器前方時(shí)，施加至產(chǎn)品上的力不夠，則唯一辦法是采用更高的空氣壓力和/或更大的發(fā)射器。此附加壓力可產(chǎn)生大量的灰塵、水滴及類似物，它們可能進(jìn)入檢查區(qū)域，并減少所反射或透射的信號(hào)。附加的空氣壓力還可能損壞產(chǎn)品。因此，對(duì)于較大和/或較重的產(chǎn)品，可包括大致沿著流的方向成排布置的額外的發(fā)射器排，布置各發(fā)射器以順序地沖擊所選擇的顆粒。因此，當(dāng)各塊產(chǎn)品通過各發(fā)射器時(shí)，其可不但有一個(gè)發(fā)射器而且有許多發(fā)射器連續(xù)地噴射空氣流。這樣，需要較小的力由各發(fā)射器輸送，但是附加的影響產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力與單個(gè)更有力的鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力相同。這樣具有更小的氣壓和較少的灰塵、水及產(chǎn)品退化。附加的閥排的數(shù)量取決于產(chǎn)品和應(yīng)用。
附圖簡(jiǎn)述為便于更好地理解以及實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在參考示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖，其中圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的掃描裝置的視圖；圖2是用于根據(jù)本發(fā)明的方法的掃描的概念圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的裝置的側(cè)視圖；圖4為用于根據(jù)本發(fā)明的方法的多通帶檢測(cè)的概念圖；圖5A為用于根據(jù)本發(fā)明的方法的基于衍射光柵的檢測(cè)的概念透視圖；圖5B為從側(cè)部觀看時(shí)圖5A中的基于衍射光柵的檢測(cè)的概念圖；圖6是現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)射器的操作的順序圖，所述發(fā)射器可以用于根據(jù)本發(fā)明的裝置；和圖7是一種新的發(fā)射器陣列的操作的順序圖，所述發(fā)射器陣列可用于根據(jù)本發(fā)明的裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1表示的是現(xiàn)有技術(shù)，其在該說明書中前面論述過。
圖2示出了本發(fā)明的理論基礎(chǔ)，其中，產(chǎn)品流在環(huán)21內(nèi)被引導(dǎo)通過基本上軸向定位的檢測(cè)器22，實(shí)箭頭20表示該產(chǎn)品流的方向。單個(gè)的顆粒23將入射輻射反射至檢測(cè)器22，反射束24具有表征顆粒23的特征或特性(比如強(qiáng)度或等同物)。
在圖3中，示出了環(huán)形流概念的實(shí)施例，其中由集中器26將顆粒產(chǎn)品流25集中，以將產(chǎn)品供給至圓錐形分散板27的頂部上。分散板27在環(huán)形單層均勻地將產(chǎn)品輸送至一準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器包括內(nèi)產(chǎn)品引導(dǎo)部分30和外產(chǎn)品引導(dǎo)部分31，它們是嵌套、同軸、相對(duì)以及截頭圓錐體的，以形成一環(huán)形的、被垂直引導(dǎo)的產(chǎn)品流32。
位于環(huán)形產(chǎn)品流32內(nèi)的是檢測(cè)器裝置，該檢測(cè)器裝置包括上部的檢測(cè)器和光學(xué)器件箱(optics box)33，其下方安裝有旋轉(zhuǎn)的由電動(dòng)機(jī)35驅(qū)動(dòng)的分束反射鏡34，其掃描在環(huán)形檢測(cè)區(qū)36的產(chǎn)品。通過檢測(cè)區(qū)36的產(chǎn)品被一源轟擊，然后反射的或透射的強(qiáng)度信號(hào)37由檢測(cè)器和光學(xué)器件箱33內(nèi)的檢測(cè)器測(cè)量。
作出決定，如果認(rèn)為該產(chǎn)品不合格，則通過多個(gè)排除器(rejector)40中相應(yīng)的一個(gè)將其從產(chǎn)品流中去除，該排除器40可操作以響應(yīng)控制裝置，所述控制裝置由檢測(cè)器和光學(xué)器件箱33內(nèi)的檢測(cè)器指導(dǎo)。
除去的產(chǎn)品41的軌道已經(jīng)被排除器40改變，其進(jìn)入廢料槽42，到達(dá)分離板43的一側(cè)。剩余的合格產(chǎn)品繼續(xù)無阻礙地進(jìn)入合格品斜槽44以被收集起來。
那些光學(xué)分選系統(tǒng)使用點(diǎn)光源照射產(chǎn)品，此點(diǎn)源可以是激光或任何其它的點(diǎn)源。最后的反射光可以過濾以去除所需的波長(zhǎng)(單色)以外的所有其它波長(zhǎng)。這通常采用帶通濾光器來實(shí)現(xiàn)，該帶通濾光器只透過所需的波長(zhǎng)，并測(cè)量強(qiáng)度；其余部分被反射和損耗。取決于光學(xué)裝置，用帶阻濾光器可以實(shí)現(xiàn)相反的情況，其中所需的波長(zhǎng)被反射和測(cè)量，所透射的被損耗。
在圖4中，來自產(chǎn)品的合成的反射信號(hào)45由順序的捕獲過濾器(capture filter)47被分成不同的波段(多色)，隨后由檢測(cè)器46對(duì)單色光束50進(jìn)行測(cè)量。這將判定不同波長(zhǎng)的光強(qiáng)。這些不同的波長(zhǎng)強(qiáng)度的組合構(gòu)成產(chǎn)品的典型的特點(diǎn)或特性，分選電子設(shè)備以此為基礎(chǔ)作出決定。
使用例如參照?qǐng)D4所描述的帶通或帶阻濾光器存在少許限制。第一，只能分離濾光器計(jì)劃要分離的波長(zhǎng)。第二，帶通和帶阻濾光器存在透射和抑制損失。透射或反射損失由光學(xué)特性決定，可從任意廠商得到。如果許多濾光器串聯(lián)布置，且第一帶阻濾光器濾除期望的波長(zhǎng)。那么剩余波長(zhǎng)通過或透過濾光器傳遞，出現(xiàn)強(qiáng)度損失。這種現(xiàn)象此后在各濾光器重復(fù)。每次光透射或反射，都出現(xiàn)強(qiáng)度損失?？蓛H增加濾光器，直到維持剩余波長(zhǎng)的組合的透射損失變得不可用。因此，對(duì)于濾光器的數(shù)量以及可測(cè)的離散波長(zhǎng)的數(shù)量存在物理限制。
使用諸如圖5A和5B中所示的分選機(jī)光學(xué)器件中的衍射光柵，可以降低帶通和帶阻濾光器的限制效應(yīng)。來自檢測(cè)區(qū)36的產(chǎn)品的最終的反射光(多色)37通過由電動(dòng)機(jī)48驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)掃描鏡49被反射進(jìn)入檢測(cè)器和光學(xué)器件箱33。所述光束隨后通過固定鏡52產(chǎn)生反射光束53，所述反射光束53投射至衍射光柵51的表面。設(shè)計(jì)的衍射光柵將光線衍射成光譜54。通過利用許多光電倍增器、CCD陣列或其它的光電敏感測(cè)量裝置55在離散的位置測(cè)量此光譜。這允許在任何期望波長(zhǎng)或帶有僅在衍射光柵有單強(qiáng)度損失的波長(zhǎng)，測(cè)量強(qiáng)度。此損失由光學(xué)特性決定，可從任意廠商處獲得。衍射光柵的實(shí)際尺寸、每毫米的凹槽數(shù)及閃耀角可改變以符合應(yīng)用要求。
如作為比較的圖6所示，現(xiàn)有的分選設(shè)備通過使用空氣鼓風(fēng)(air blast)來去除不需要的物品，所述空氣鼓風(fēng)產(chǎn)生于包含單排空氣閥60的岐管。各閥60大約與產(chǎn)品呈約90°。所述閥排一般平行于產(chǎn)品流(產(chǎn)品流的角度不相關(guān))，并偏移一隙距。當(dāng)其相應(yīng)的光反射或特性存在基本的差別時(shí)，在合格品的流中檢測(cè)出不需要的物品。
當(dāng)不需要的產(chǎn)品被檢測(cè)時(shí)，電子器件將信號(hào)發(fā)送至相應(yīng)的發(fā)射器使其發(fā)射。此信號(hào)被定時(shí)，使得當(dāng)發(fā)射時(shí)，不需要的產(chǎn)品位于發(fā)射器的前方。來自一個(gè)或多個(gè)發(fā)射器(較大的產(chǎn)品時(shí))的空氣62的集中噴射施加力至產(chǎn)品的表面，并使其偏斜。為了使較重產(chǎn)品的軌跡偏斜，需要更大的力或更長(zhǎng)的施力時(shí)間。由于發(fā)射器靜止，而產(chǎn)品移動(dòng)，存在僅有限的時(shí)間使發(fā)射器可發(fā)射并將力施加到不需要的產(chǎn)品上。如果當(dāng)產(chǎn)品位于發(fā)射器前方時(shí)，施加至產(chǎn)品上的力不夠，則唯一辦法是采用更高的空氣壓力和/或更大的發(fā)射器。此附加壓力可產(chǎn)生大量的灰塵、水滴，其可能進(jìn)入檢查區(qū)域，并減少產(chǎn)品的反射光。附加的空氣壓力還可損壞產(chǎn)品。
對(duì)于較大和/或較重的產(chǎn)品，如圖7所示，發(fā)射器布置包括額外的垂直間隔的發(fā)射器排63。因此，當(dāng)各塊產(chǎn)品61通過各發(fā)射器時(shí)，其經(jīng)受許多連續(xù)噴射的空氣流62。需要較小的力由各發(fā)射器輸送，但是附加的影響產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力與單個(gè)更有力的鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力相同。這樣具有更小的氣壓和較少的灰塵、水及產(chǎn)品退化。附加的閥排的數(shù)量取決于產(chǎn)品和應(yīng)用。
根據(jù)上述實(shí)施例(不包括比較例)的裝置和方法提供了一種技術(shù)，其可以檢查大量的任意類型的自由流動(dòng)的塊狀材料，以及確保在整個(gè)檢查區(qū)域的最佳和統(tǒng)一的靈敏度，允許以非常經(jīng)濟(jì)的方式理想檢測(cè)及分類出不需要或需要的物品。
此外，影響介質(zhì)(源通過其照射和信號(hào)通過其)的透過率的處理?xiàng)l件通常減少與距離成線性的信號(hào)。在本實(shí)施例中，由于對(duì)于掃描流的所有位置，信號(hào)所經(jīng)過的距離相等，所以可消除上述的情況。
應(yīng)當(dāng)理解，以上內(nèi)容只是通過本發(fā)明示例性的實(shí)施例給出，然而對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的對(duì)其所有這樣的和其它的改進(jìn)和變型，被認(rèn)為落在本發(fā)明寬廣的范圍和范疇內(nèi)，其由于此的所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種分選方法，其包括如下步驟通過使顆粒材料軸向地流動(dòng)通過一主體構(gòu)件，形成所述顆粒材料的至少部分環(huán)形流，所述主體構(gòu)件具有大致的錐形流面，所述材料可經(jīng)過其；操作一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器基本上位于所述主體構(gòu)件的所述環(huán)形流下游內(nèi)的中心，并且被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述檢測(cè)器的分選裝置，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。
2.分選裝置，其包括一主體構(gòu)件，其具有由邊緣劃界的大致錐形的表面；一使顆粒材料至所述流面的供給裝置，選擇所述供給裝置，使得所述顆粒材料沿軸向經(jīng)過所述邊緣，形成至少部分環(huán)形流；一檢測(cè)器，其基本上位于所述主體構(gòu)件的所述環(huán)形流下游內(nèi)的中心，并且被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述檢測(cè)器的分選裝置，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分選裝置，其中所述顆粒形成一環(huán)形的、基本上單層的流。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分選裝置，其中所述主體構(gòu)件具有一大致水平的周邊邊緣，從而所述顆粒流在重力的作用下從所述邊緣被大致垂直地引導(dǎo)。
5.權(quán)利要求2所述的分選裝置，其中所述顆粒流經(jīng)過所述主體構(gòu)件的邊緣，以進(jìn)入所述主體構(gòu)件的檢測(cè)區(qū)下游，并且其包含所述檢測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分選裝置，其中所述檢測(cè)器借助于從主動(dòng)裝置或被動(dòng)裝置選出的裝置掃描在所述檢測(cè)區(qū)的所述顆粒流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分選裝置，其中所述主動(dòng)裝置包括主動(dòng)照射所述顆粒流的一輻射源，選擇所述檢測(cè)器響應(yīng)所述顆粒流的輻射。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的分選裝置，其中所述顆粒流通過實(shí)際或有效旋轉(zhuǎn)所述源而被照射，以及所述檢測(cè)器檢測(cè)所述輻射的反射或透射成分的強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的分選裝置，其中所述源是一點(diǎn)源，其位于流徑的環(huán)的中心，使得對(duì)于所有顆粒來說，從所述源到所述顆粒到所述檢測(cè)器的路徑長(zhǎng)度基本上相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項(xiàng)所述的分選裝置，其中所述源是一單色點(diǎn)源光束，其沿垂直于顆粒流向的方向掃描所述顆粒流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的分選裝置，其中過濾所述反射光以去除所需的波長(zhǎng)以外的所有其它波長(zhǎng)，以獲得所檢測(cè)的信號(hào)的單色。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分選裝置，其中使用一個(gè)或更多帶通濾光器執(zhí)行所述過濾處理，所述帶通濾光器只透射所需的波段。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的分選裝置，其中使用一個(gè)或更多帶阻濾光器執(zhí)行所述過濾處理，所述帶阻濾光器只反射所需的波段。
14.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任意一項(xiàng)所述的分選裝置，其中所述所檢測(cè)的光是多色的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的分選裝置，其中所述多色光由一衍射光柵轉(zhuǎn)變?yōu)橐还庾V，并且其中所述檢測(cè)器包括多個(gè)檢測(cè)元件，它們被設(shè)置解析所述光譜。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的分選裝置，其中所述檢測(cè)元件選自光電倍增器、CCD陣列或類似的光電敏感測(cè)量裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求2至16中任意一項(xiàng)所述的分選裝置，其中所述分選裝置包括一個(gè)或更多排除器，其響應(yīng)所述檢測(cè)器，并且適合于撞擊所選擇的顆粒，以將所述顆粒從所述流中移去。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的分選裝置，其中所述一個(gè)或更多排除器每一個(gè)包括用于產(chǎn)生空氣鼓風(fēng)的裝置，其響應(yīng)一由響應(yīng)所述檢測(cè)器的檢測(cè)而產(chǎn)生的信號(hào)，將所檢測(cè)出的顆粒從所述顆粒流中去除。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分選裝置，其中所述排除器包括一環(huán)形岐管，其包含一單排空氣閥，各閥以約90°朝向所述顆粒流，基本上平行于產(chǎn)品流，并其中偏移一隙距。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的分選裝置，其中所述排除器包括多個(gè)環(huán)形岐管，其每個(gè)包含一單排空氣閥，各閥以約90°朝向所述顆粒流，基本上平行于所述產(chǎn)品流，并其中偏移一隙距，并且其中所述空氣閥沿所述流的方向在各排之間對(duì)齊，從而對(duì)齊的空氣閥順序操作以順序地撞擊所選擇的顆粒。
21.一種分選方法，其包括如下步驟形成顆粒材料的流；操作一在所述流上方的光學(xué)檢測(cè)器裝置，所述光學(xué)傳感器裝置包括一輻射源和一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器具有至少一個(gè)基于衍射光柵的單色儀，并被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述光學(xué)檢測(cè)器裝置的分選裝置，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。
22.一種分選方法，其包括如下步驟形成顆粒材料的流；操作一在所述流上方的檢測(cè)器裝置，所述檢測(cè)器裝置被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和操作響應(yīng)所述檢測(cè)器裝置的多個(gè)流體噴射分選裝置的陣列，以根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)通過撞擊分選所述流中的顆粒，所述陣列可一致或順序地操作以分選所述顆粒。
23.分選裝置，其包括一連續(xù)的供給裝置，其形成顆粒材料的流；一在所述流上方的光學(xué)檢測(cè)器裝置，所述光學(xué)檢測(cè)器裝置包括一輻射源和一檢測(cè)器，所述檢測(cè)器具有至少一個(gè)基于衍射光柵的單色儀，并被選擇成對(duì)所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述光學(xué)檢測(cè)器裝置的分選裝置，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)分選所述流中的顆粒。
24.分選裝置，其包括用于形成顆粒材料流的裝置；一在所述流上方的檢測(cè)器裝置，所述檢測(cè)器裝置被選擇成對(duì)所述所述流中的顆粒施加一分選標(biāo)準(zhǔn)；和響應(yīng)所述檢測(cè)器裝置的多個(gè)流體噴射分選裝置的陣列，其根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)通過撞擊來分選所述流中的顆粒，所述陣列可一致或順序地操作以分選所述顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供了分選裝置，其中顆粒產(chǎn)品流(25)通過一集中器(26)以將產(chǎn)品供給至一圓錐形分散板(27)上，所述圓錐分散板(27)在一環(huán)形單層均勻地將所述產(chǎn)品輸送至一準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器包括內(nèi)部產(chǎn)品引導(dǎo)部分(30)和外面產(chǎn)品引導(dǎo)部分(31)，以形成環(huán)形的、被垂直引導(dǎo)的產(chǎn)品流(32)。位于產(chǎn)品流(32)的環(huán)內(nèi)的是一檢測(cè)器裝置，其包括一上部的檢測(cè)器和光學(xué)器件箱(33)，其下方安裝有旋轉(zhuǎn)的由電動(dòng)機(jī)(35)驅(qū)動(dòng)的分束反射鏡(34)，并且其掃描在環(huán)形檢測(cè)區(qū)(36)的產(chǎn)品。通過檢測(cè)區(qū)(36)的產(chǎn)品被一源撞擊，然后反射的或透射的強(qiáng)度信號(hào)(37)由檢測(cè)器和光學(xué)器件箱(33)內(nèi)的檢測(cè)器測(cè)量。經(jīng)過分類的產(chǎn)品通過一排除器(40)從產(chǎn)品流中去除，排除器(40)可操作以響應(yīng)控制裝置，所述控制裝置由位于檢測(cè)器和光學(xué)器件箱(33)內(nèi)的檢測(cè)器控制。經(jīng)過分類的產(chǎn)品(41)進(jìn)入一斜槽(42)，到達(dá)一分離板(43)的一側(cè)。剩余的產(chǎn)品繼續(xù)無阻礙地進(jìn)入斜槽(44)。
文檔編號(hào)B07C5/10GK1882396SQ200480031484
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月25日
發(fā)明者特洛伊·布萊登 申請(qǐng)人:萊特豪斯萬恩有限公司(作為萊特豪斯聯(lián)合信托公司委托人)