气动滑板分析仪系统和方法
【专利说明】气动滑板分析仪系统和方法
[0001]交叉引用的相关串请
[0002]本申请要求美国临时专利申请号为61/996152，于2014年04月30号申请的题为“气动滑板分析仪”的权益，本申请内容通过在此引用其整体完成。
技术领域
[0003]本发明涉及用于分析散装材料的系统和方法，更具体地，它涉及一种散装材料的流线分析仪，其具有一种特殊设计的气动滑板。
【背景技术】
[0004]在使用散装材料的制造厂，材料通过使用各种不同的技术进行运输。所述材料可通过使用前端装载机、体力劳动、输送机、升降机、斗式提升机或管道被输送。一种广泛使用的运输方法，是在稍微倾斜的流态化空气管道在此称为气动滑板上输送料。
[0005]气动滑板是一种使用重力作用来移动材料的系统。曝气输送(即气动滑板)用于以传递低压空气通过多孔膜介质插入材料床进入正在处理的材料床的方式重力输送粉末，导致该材料成为流化态。材料的运动是通过倾斜气动滑板以匹配材料依靠流化态的角度来实现的。在正确的斜率上，流化态材料将像液态一样“流动”。
[0006]通常气动滑板用于输送一般具有粒状一致性的材料，例如，像面粉或粉末一样。通过气动滑板输送的材料实例为生料，和水泥厂操作的成品水泥。在许多行业中，具有被输送材料的物理性能和组成的测量值是有利的。这个信息用于各种原因，包括验证该材料为正确共混物或材料的混合物，验证该材料具有正确的材料特性，或使用该测量值优化制造过程。可以获取不同的测量值，包括材料的元素组成，该材料的分子组成，该材料的粒状尺寸，材料的反射率，材料的密度等等。确切的测量值依赖于应用的要求。
[0007]在现有技术中，各种系统已经被开发以解决流化态材料的准实时评估，主要用于非气动滑板系统。例如，一种使用广泛的流线分析仪，是一种使用叫做瞬发伽马(γ)中子活化分析(PGNAA)技术的传送带分析仪。PGNAA使用热中子来测量在传送带上的材料的元素组成。然而，这些系统均是在传送带上工作，而不是在气动滑板上工作。这是因为，以目前的技术来说，材料的低密度使准确测量值成为不可能。迄今为止，用于测量气动滑板上的流化材料的高度精确系统还不存在。
[0008]因此，在工业中，对于一种精确、高性能的气动滑板分析仪是长期需要的。这种分析仪的各种细节阐述在下面描述中。
【发明内容】
[0009]下面给出以提供对所要求保护的主题的一些方面的基本理解的简要概述。此概述并非为广泛综述，且并不旨在标识关键/重要的元素或划定所主张的标的物的范围。其目的是为了以简化的形式呈现一些概念作为前奏，稍后呈现更详细的描述。
[0010]在所公开的实施例的一个方面中，一种用于测定气动滑板中的材料的元素含量的气动滑板分析仪被提供，所述气动滑板分析仪包括:具有倾斜隧道和透气性材料的气动滑板，所述气动滑板适于通过所述隧道传送材料，借助重力作用和透过所述透气性材料的材料悬浮气动作用；具有气动滑板的进口与出口和气动滑板通道的内部空隙的分析仪主体，所述主体包括辐射屏蔽材料；位于分析仪主体内部和气动滑板近端的辐射检测器，具有朝向气动滑板的监测区；位于分析仪主体和气动滑板近端的辐射源，具有朝向气动滑板的辐射场；和处理器，用于分析来自所述辐射检测器检测到的信息；其中，所述气动滑板接收来自辐射源的放射线的照射，产生的排放由辐射检测器检测并由处理器分析，以提供含于气动滑板的材料的分子和元素信息中的至少一个。
[0011]在所公开的实施例的另一个方面中，所述气动滑板分析仪上被设置，其中:所述分析为瞬发伽马(y)中子活化分析(PGNAA)、热中子分析(TNA)、脉冲快中子分析(PFNA)和快中子分析(FNA)中的至少一种；和/或所述辐射检测器是多个检测器；和/或所述多个检测器中的至少一个是激光诱导击穿光谱(LIBS)和近红外成像(NIR)检测器中的至少一个；和/或所述辐射源是放射性中子源和可控中子发生器中的至少一个；和/或气动滑板分析仪内的气动滑板的部分是由吸收中子少于钢的材料制成；和/或还包括至少一个位于隧道内部的可动闸门，所述至少一个闸门的操作是为了增加或减少位于隧道材料堆积区的材料的总重量，以通过气动滑板分析仪进行测定；和/或还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积区的前部或内部的材料；和/或还包括至少一个加热器和冷却器来加热或冷却所述检测器；和/或还包括位于气动滑板和检测器之间的活跃冷却通道；和/或还包括中子慢化剂，以优化来自气动滑板分析仪的信号；和/或还包括位于所述主体上的γ射线吸收剂，以直接或间接地减少那些不希望被吸收和计数或有助于外部生物辐射剂量从气动滑板分析仪发出的背景辐射；和/或设置所述屏蔽材料以减少对于生物屏蔽的外部辐射；和/或所述主体包括多个基本均匀形状的，独立的，屏蔽的部分，使所述主体以分段的方式构造或拆除；和/或所述主体被构造，以适应不同的屏蔽要求或不同的气动滑板尺寸；和/或还包括位于隧道内的开口，以使物理采样材料中的至少一个直接来自所述隧道，以及评价隧道的校准标准；和/或所述气动滑板包括多个部分，其中的一个部分可被替换以便于维护或校准；和/或位于主体上的气动滑板的堆积区被设计为具有一定形状和尺寸，以提高气动滑板分析仪的信号准确度；和/或所述分析仪内部的启动滑板的一部分的尺寸被设计，以改善信号的精度；和/或还包括所述气动滑板的材料，所述材料为生料，成品水泥，成品水泥和集料的共混物，预拌混凝土，飞灰，石膏，石灰石，水泥熟料，不合规格的熟料，底灰，炉渣，选矿飞灰，石灰，硅粉，研磨的粒状高炉炉渣，页岩，砂，砂石，铁更，铝土矿，火山，和灰中的至少一种；和/或还包括含所述材料中的至少一种的筒仓；和/或所述处理器发送信息，根据气动滑板中的材料的分子和元素组成中的至少一个，来调节来自所述筒仓的材料的供给量。
[0012]在所公开的实施例的还有一个方面中，一种用于测量气动滑板中的材料的元素含量的方法，包括:形成气动滑板分析仪主体，其具有气动滑板的进口与出口和气动滑板通道的内部空隙，所述主体包括辐射屏蔽材料；布置气动滑板于所述主体的所述内部空隙，所述气动滑板的一部分被指定为一个分析区；输送材料到气动滑板，并在分析区积累；设置位于分析区和气动滑板近端的辐射检测器，具有朝向所述分析区的监测区；设置位于分析仪主体和气动滑板近端的辐射源，具有朝向分析区的辐射场；通过辐射检测器，检测来自分析区被照射材料的辐射信息；转发所述辐射信息于处理器；分析所述转发信息，并确定分析区材料的元素和分子组成信息中的至少一个。
[0013]在所公开的实施例的还有另外一个方面中，提供的所述方法还包括:调整分析区的材料的量；和/或所述分析为瞬发伽马(γ)中子活化分析(PGNAA)、热中子分析(TNA)、脉冲快中子分析(PFNA)、快中子分析(FNA)、激光诱导击穿光谱(LIBS)和近红外成像(NIR)探测器中的至少一种；和/或所述辐射源是一种产生广谱X射线的X射线源，所述辐射检测器是一种X射线检测器，所述分析是基于X射线源光谱并随材料中的每种元素衰减；和/或所述材料的分子和元素组成中的至少一个由每种元素的独特能量依赖性对入射γ射线的响应函数确定，其中，所述入射γ射线取决于每种元素的原子密度厚度(g/cm2);和/或还包括根据气动滑板中的材料的分子和元素组成中的至少一个，来调节来自提供材料于气动滑板的所述筒仓的材料的供给量，其中，所述筒仓包含生料，成品水泥，成品水泥和集料的共混物，预拌混凝土，飞灰，石膏，石灰石，水泥熟料，不合规格的熟料，底灰，炉渣，选矿飞灰，石灰，硅粉，研磨的粒状高炉炉渣，页岩，砂，砂石，铁更，铝土矿，火山，和灰中的至少一种。
【附图说明】
[0014]图1是相关技术的滑道分析仪的透视图。
[0015]图2是相关技术的传送带分析仪的侧视图。
[0016]图3是相关技术的分析仪在材料流动深入所述分析仪的示意图。
[0017]图4是相关技术的气动滑板的透视图。
[0018]图5是示例性气动滑板分析仪的一个实施例的透视图。
[0019]图6是示例性气动滑板分析仪的一个实施例的剖面图。
[0020]图7是示例性气动滑板的剖面图。
[0021]图8是另一示例性气动滑板的剖面图。
[0022]图9是示例性气动滑板分析仪的一个模块化实施例的透视图。
[0023]图10是具有多个检测器的示例性气动滑板分析仪的一个实施例的剖面图。
[0024]图11是包括源的示例性气动滑板分析仪的一个实施例的剖面图。
[0025]图12是配置各种尺寸的气动滑板的示例性气动滑板分析仪的一个实施例的剖面图。
[0026]图13是控制硬件的组件示意图。
[0027]图14是在水泥制造环境的示例性滑板分析器的示意图。
【具体实施方式】
[0028]广泛使用的流线传送带分析仪的分析方法是瞬发伽马(γ)中子活化分析(PGNAA) ο PGNAA使用热中子来测量在传送带上的材料的元素组成。这种技术对于散装材料分析特别有用，因为该技术是深穿透性的并且可以测量大部分材料如果不是全部在传送带上。因此，与其它的使用表面测量的技术如X射线衍射和X射线荧光不同，PGNAA分析仪能够测量大批量和深度的材料。PGNAA的另一个显著好处是，所述测量是无接触的，而且PGNAA设备几乎没有运动部件。
[0029]由于PGNAA的性能和优点，PGNAA设备广泛使用于整个煤，水泥和矿物质市场。在水泥市场，PGNAA通常用于原材料的分析和混合。来自水泥厂的原料