Патент на изобретение №2346759
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СОРТИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ СОРТИРОВКИ
(57) Реферат:
Предлагается сортирующее устройство, в котором поток продукта в виде частиц материала проходит концентратор для подачи продукта на коническую рассеивающую пластину, которая подает продукт равномерно в виде кольцевого монослоя к коллиматору, содержащему внутреннюю и внешнюю направляющие продукта для создания кольцевого направленного вертикально потока продукта. В кольце потока продукта расположен блок детекторов, содержащий верхний детектор и оптический блок (33), ниже которого установлено с возможностью вращения светоделительное зеркало, приводимое в движение двигателем и сканирующее продукт в кольцевой зоне регистрации. Продукт, проходящий через зону регистрации, бомбардируется источником, а сигнал от отраженного или прошедшего света измеряется затем детектором в блоке детектирования и оптики. Классифицированный продукт удаляется из потока материала посредством режектора, приводимого в действие в ответ на сигнал средства управления, управляемого датчиком в блоке детектирования и оптики. Классифицированный продукт проходит в лоток к одной стороне разделительной пластины. Остальной продукт беспрепятственно проходит в лоток. Изобретение позволяет повысить качество сортировки продукта в потоке. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
Это изобретение относится к сортирующему устройству и способам сортировки. Изобретение может быть в частности, но не исключительно, применено в сортирующем устройстве и способах сортировки сыпучих материалов, таких как уголь и продукты, полученные из него, и в иллюстративных целях рассматривается именно такое применение. Однако следует иметь в виду, что это изобретение может быть использовано и в других случаях, например, как правило, для создания препятствий в потоке частиц. ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Существуют хорошо разработанные способы сортировки материалов в потоке посредством перевода потока по существу в монослой пропускания монослоя мимо цепочки датчиков для идентификации частиц в потоке и воздействия, на основе этой идентификации, для обработки потока. Обработка может включать удаление или выталкивание идентифицированных частиц из потока или их активную модификацию. Обычно, как показано в сравнительном примере на фиг.1, сортирующее устройство в соответствии с известным уровнем техники содержит поток продукта в виде плоского монослоя. Этот поток 10 продукта может проходить горизонтально, вертикально или под любым углом между этими положениями. При прохождении потока продукта через зону 11 регистрации продукт бомбардируется лучами 12 источника. После этого отраженный или пропускаемый сигнал 13 интенсивности измеряется детектором 14. При использовании одиночного точечного источника или, по меньшей мере, одиночного точечного источника для каждой из нескольких цветностей, имеются преимущества. Однако существует фундаментальный закон, который обусловливает один недостаток, последствия которого не были полностью приняты во внимание. Существует естественное ограничение на ширину потока по направлению движения потока, причем это ограничение определяется для потока вблизи детектора, во-первых, расстоянием источника от потока, а во-вторых, шириной потока. Угол, под которым свет проецируется на продукт и затем отражается им, отличается для каждой исследуемой точки по всей зоне регистрации благодаря обратной квадратичной зависимости, I=I0/d2, где I – конечная интенсивность, I0 – начальная интенсивность, а d – расстояние. Если отраженный свет или любой другой отраженный сигнал измеряется на некотором расстоянии от точечного источника (продукта в данном случае) при интенсивности х, то сигнал, измеренный на удвоенном расстоянии, будет составлять х/4 или 1/4 от интенсивности сигнала, измеренного на расстоянии х, если пренебречь потерями в среде. Так, на фиг.1 видно, что расстояние, которое проходит отраженный сигнал, возрастает, когда материал находится дальше от центра зоны регистрации. Таким образом, измеренные сигналы интенсивности отличаются по зоне регистрации. Если бы два одинаковых продукта были помещены в зоне регистрации, один в центре, а другой на краю зоны регистрации, и сравнивались отраженные сигналы интенсивности, то можно было бы увидеть, что интенсивность в центре была бы больше, чем интенсивность от того же продукта на краю исследуемой области. Таким образом, отраженный от продукта сигнал или его характеристика будут различаться в зависимости от положения материала в зоне регистрации. Для того чтобы можно было использовать эту технологию для анализа продукта и сделать заключение о пригодности или непригодности продукта, характеристика продукта должна выглядеть одной и той же для электронного оборудования, принимающего решение. Чтобы компенсировать это в некоторых системах используется сложная предварительная обработка, которая сжимает сигнал, так что продукт представляется имеющим одну и ту же характеристику, независимо от положения. В других, чтобы проверить и компенсировать влияние обратной квадратичной зависимости, используются диафрагмы (см. патентное описание WO 98/443350), которые уменьшают общую величину отраженного сигнала и создают линейный отраженный сигнал. Это уменьшает сигнал, отраженный от любого положения, чтобы уравнять его с наиболее слабым сигналом от крайних точек зоны регистрации. Интенсивность сигнала уменьшается с увеличением ширины зоны регистрации, поэтому существует естественный предел возможной ширины зоны регистрации. Этот предел имеет место тогда, когда ширина возрастает настолько, что интенсивность отраженного сигнала от продукта в крайних точках зоны регистрации становится непригодной для применения. Кроме того, объекты большего размера могут также создавать затенение. Это не очень существенно в центре потока, но дальше от центра больший угол падения может привести к тому, что отдельные частицы будут частично затенять другие частицы, расположенные дальше от центра зоны регистрации. Таким образом, внешние части потока страдают не только от уменьшенной интенсивности сигнала, но также и от увеличенных потерь сигнала из-за затенения. ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Это изобретение в одном аспекте заключается в способе сортировки, включающем следующие этапы: формирование по меньшей мере частично кольцевого потока материала в виде частиц путем пропускания указанного материала в виде частиц в осевом направлении над телом, имеющим по существу коническую поверхность обтекания, мимо которой может проходить указанный материал, воздействие детектором, расположенным по существу по центру в указанном кольцевом потоке ниже указанного тела по направлению потока и выбранным так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и воздействие сортирующими средствами, управляемыми от указанного детектора для сортировки частиц в указанном потоке согласно указанному критерию. В дополнительном аспекте это изобретение заключается в сортирующем устройстве, содержащем: тело, имеющее по существу коническую поверхность, ограниченную кромкой, источник подачи материала в виде частиц к указанной поверхности обтекания, выбранный так, что материал в виде частиц проходит в осевом направлении указанную кромку, образуя по меньшей мере частично кольцевой поток, детектор, расположенный по существу по центру в указанном кольцевом потоке ниже указанного тела по направлению потока и выбранный так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и сортирующие средства, управляемые от указанного детектора для сортировки частиц в указанном потоке согласно указанному критерию. В еще одном аспекте это изобретение в общих чертах заключается в способе сортировки, включающем следующие этапы: формирование потока материала в виде частиц, воздействие на указанный поток блоком оптических детекторов, включающим источник излучения и детектор, имеющий по меньшей мере один монохроматор с дифракционной решеткой и выбранный так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и воздействие сортирующими средствами, управляемыми от указанного оптического детектора для сортировки частиц в указанном потоке согласно указанному критерию. В еще одном аспекте это изобретение в общих чертах заключается в способе сортировки, включающем следующие этапы: формирование потока материала в виде частиц, воздействие на указанный поток блоком детекторов, выбранным так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и воздействие цепочкой сортирующих средств на основе струй текучей среды, управляемых от указанного блока детекторов для сортировки частиц в указанном потоке в соответствии с указанным критерием посредством удара, причем для сортировки указанных частиц указанная цепочка может осуществлять совместное или последовательное воздействие. В еще одном аспекте это изобретение в общих чертах заключается в сортирующем устройстве, содержащем: источник непрерывной подачи, формирующий поток материала в виде частиц, блок оптических детекторов, расположенный над указанным потоком и включающий источник излучения и детектор, имеющий, по меньшей мере один монохроматор с дифракционной решеткой и выбранный так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, сортирующее средство, которое для сортировки частиц в потоке согласно указанному критерию управляется от указанного блока оптических детекторов. В еще одном аспекте это изобретение в общих чертах заключается в сортирующем устройстве, содержащем: средство формирования потока материала в виде частиц, блок детекторов, расположенный над указанным потоком и выбранный так, что к частицам в потоке применяется критерий сортировки, и цепочку сортирующих средств на основе струй текучей среды, управляемых от указанного блока детекторов для сортировки частиц в указанном потоке в соответствии с указанным критерием посредством удара, причем для сортировки указанных частиц указанная цепочка может осуществлять совместное или последовательное воздействие. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В контексте данного изобретения “по существу коническая поверхность обтекания” означает поверхность твердого тела, которое сужается от части тела, лежащей выше по направлению потока, к периферической кромке, или часть твердого тела такого типа. Примером потока частиц, проходящего над телом так же, как в данном изобретении, являются частицы, проходящие под действием силы тяжести над вершиной конуса, падая с тела в виде кольцевого потока по окружности основания конуса. Специалистам понятно, что тело может быть частичным или усеченным конусом, а может иметь основание, отличающееся от круглого, например эллиптическое или многоугольное. Подобным же образом подразумевается, что термин “кольцевой поток” включает все потоки, рассмотренные ранее, и будет определяться по существу формой периферии части тела. Блок детекторов может быть выбран, чтобы выполнять любое подходящее установление различий для сортировки. Например, детектор может быть выбран так, чтобы обеспечить способ обнаружения нежелательных объектов среди потока частиц. В альтернативном случае датчик может быть выбран, чтобы помечать или преобразовывать выбранные частицы в потоке. Из частиц может быть сформирован кольцевой поток, представляющий собой по существу монослой. В альтернативном случае частицы могут быть расположены в более толстом слое, в котором можно использовать более одного блока датчиков, а локальная турбулентность представляет частицы для регистрации тому или иному блоку детекторов. Этот поток может иметь любую выбранную ориентацию. Например, материал в виде частиц может увлекаться или приобретать текучесть в потоке газа, который может проходить в любом выбранном направлении. Однако предполагается, что это изобретение найдет наибольшее применение в устройстве, в котором тело имеет по существу горизонтальную периферическую кромку. Когда поток частиц проходит кромку тела, он может войти в зону регистрации, расположенную ниже тела по направлению потока и содержащую блок детекторов. Блок детекторов может включать источник для активного сканирования потока частиц в сочетании с детектором. В альтернативном случае обнаружение может быть пассивным сканированием. Предполагается, что блок детекторов в большинстве случаев содержит активное сканирующее средство, в котором поток частиц освещается или бомбардируется фактически существующим или фактически вращающимся источником, а сигнал отраженной или пропускаемой интенсивности затем измеряется детектором. Преимущество блока детекторов с точечным источником, в котором источник расположен по центру на траектории потока, а детектор расположен так же как точечный детектор или является внутренним (для отражения, эмиссии или рассеяния) или внешним (для пропускания, эмиссии или рассеяния), состоит в том, что равные расстояния означают, что длина траектории от источника к частице и детектору по существу одна и та же для всех частиц. Конечно, все эквивалентные конструкции предполагаются такими, где источник содержит кольцевую цепочку из ряда источников для выполнения той же цели, которую выполняет одиночный точечный источник, расположенный на оси кольцевого потока. Концепция кольцевого потока может быть воплощена в устройстве, пригодном для таких материалов, как уголь и т.п., которые могут пропускаться через устройство под действием силы тяжести. Может быть применена по существу коническая рассеивающая пластина, которая может снабжаться любым подходящим средством, таким как загрузочный лоток. Рассеивающая пластина может быть использована для равномерной подачи материала в виде монослоя к области регистрации. Чтобы обеспечить надлежащий поток продукта, могут быть использованы направляющие пластины для продукта. Угол и поверхность конической рассеивающей пластины зависят от продукта и выбираются так, чтобы соответствовать характеристикам продукта. Загрузочный лоток может быть регулируемым, чтобы максимизировать равномерное распределение по рассеивающей пластине. Продукт, проходящий через зону регистрации, может бомбардироваться источником. Сигнал отраженной или пропускаемой интенсивности может затем быть измерен детектором. После этого может быть принято решение и продукт, если он признан непригодным, может быть удален из потока продукта посредством режектора (отбраковывающего устройства). Отбракованный материал, траектория или другие характеристики которого были изменены режектором, может пройти для удаления к лотку для отбракованного продукта или подобному устройству, расположенному на разделительной стороне разделительной пластины. Остающийся принятый продукт может беспрепятственно продолжать путь для сбора в приемный лоток или подобное устройство. При работе идентичный продукт, помещенный где-либо в зоне регистрации, дает одни и те же отраженный сигнал или характеристику. В предпочтительных вариантах данного изобретения влияние обратной квадратичной зависимости отсутствует, так как расстояние от источника и/или детектора до материала всегда одно и то же. В круглом или кольцевом потоке продукта радиус или расстояние от продукта до детектора остается постоянным. Затенение также минимизировано, так как нет углового отражения от материала. Чувствительное устройство может быть основано на использовании света и может принимать вид обычного монохроматического луча от точечного источника, который сканирует поток частиц в направлении, перпендикулярном к направлению потока частиц. Как и в обычных оптических сортирующих системах, в которых используется точечный источник света, направленного на продукт, этот точечный источник может быть источником света лазера или любым другим точечным источником. Для того чтобы сделать сигнал монохроматическим, результирующий отраженный свет может быть отфильтрован для удаления всех других длин волн, отличающихся от требуемой. Это можно сделать обычным путем с помощью полосового пропускающего оптического фильтра, который пропускает только требуемую длину волны, и затем измерить интенсивность; остальная часть отраженной интенсивности отражается и теряется. В зависимости от настройки оптического устройства может быть достигнута противоположная цель с полосовым заграждающим фильтром, в котором отражается и измеряется требуемая длина волны, а прошедшая интенсивность по существу теряется. В некоторых случаях отраженный сигнал от потока частиц нужно разделить на полосы различных длин волн (полихроматические), а затем измерить детектором, в котором критерий для выбора может использовать этот метод. Комбинация этих интенсивностей разных длин волн создает типичную картину или характеристику продукта, на который может воздействовать сортирующее средство. Использование полосовых пропускающих или полосовых заграждающих фильтров имеет некоторые ограничения. Во-первых, они могут только разделять длины волн, для разделения которых предназначен оптический фильтр. Во-вторых, оптический полосовой пропускающий и полосовой заграждающий фильтры обладают потерями на прохождение и подавление. Если ряд фильтров расположен последовательно и первый полосовой заграждающий фильтр удаляет требуемую длину волны, то остающиеся длины волн проходят или пропускаются через оптический фильтр с потерей интенсивности. Это затем повторяется на каждом оптическом фильтре. Каждый раз при прохождении или отражении света происходит потеря интенсивности. Фильтры могут добавляться только до тех пор, пока общие потери при пропускании, которые испытывают остающиеся длины волн, не станут непригодными для использования. Таким образом, существует физический предел числу фильтров и числу дискретных длин волн, которые можно измерить. Использование дифракционной решетки в оптике сортирующего механизма может уменьшить ограничивающее влияние оптических полосовых пропускающих и полосовых заграждающих фильтров и является особенно подходящим для круглой сканирующей конфигурации по данному изобретению с присущим ей устранением недостатков, вызванных влиянием обратной квадратичной зависимости на системы, известные из уровня техники. В устройстве, в котором система с дифракционной решеткой используется в качестве ядра чувствительного средства, при сканировании потока частиц с помощью точечного источника результирующий отраженный от потока частиц свет (полихроматический), который проходит через зону регистрации, может быть направлен на поверхность дифракционной решетки. Назначение дифракционной решетки заключается в преломлении света с получением спектра. Этот спектр может быть измерен в отдельных местах с использованием любого числа фотоумножителей, матриц приборов с зарядовой связью или других фотоэлектрических чувствительных измерительных устройств. Это дает возможность измерять интенсивность при любой желаемой длине волны или длинах волн с единственной потерей интенсивности на дифракционной решетке. Физические размеры, число штрихов на миллиметр и угол блеска дифракционной решетки можно изменять, чтобы удовлетворять требованиям конкретного применения. Сортирующее средство может принимать любую приемлемую форму. Существующие сортирующие устройства могут использоваться в качестве устройств, которые отбраковывают нежелательные объекты из потока в виде монослоя за счет использования струй сжатого воздуха, выпускаемых из коллектора, содержащего один ряд воздушных клапанов. Каждый клапан направлен приблизительно под углом 90° к потоку частиц. Ряд клапанов обычно параллелен потоку продукта и отделен от него зазором. Нежелательные объекты распознаются среди потока доброкачественного продукта при наличии существенного различия в отражении света или характеристиках. При обнаружении нежелательного продукта для генерирования сигнала, используемого для запуска соответствующего эжектора, можно использовать входное устройство в виде датчика. Этот сигнал может быть синхронизирован таким образом, чтобы нежелательный продукт находился перед эжектором при его запуске. Концентрированная струя воздуха из эжектора или эжекторов (для продуктов большего размера) прикладывает усилие к поверхности продукта и отклоняет его. Чтобы изменить траекторию более тяжелого продукта, требуется большее усилие или большее время. Так как эжектор является неподвижным, а продукт движется, то эжектор может направлять струю и прикладывать усилие к нежелательному продукту только в течение ограниченного времени. Если к продукту во время его нахождения перед эжектором прикладывается недостаточное усилие, то единственный другой вариант состоит в использовании более высокого давления воздуха и/или эжекторов большего размера. Это дополнительное давление может создать массу пыли, водяные капли и т.п., которые могут войти в зону контроля и уменьшить отраженный или пропускаемый сигнал. Дополнительное давление воздуха может также повредить продукт. Следовательно, в случае продукта большего размера и/или веса можно ввести дополнительные ряды эжекторов, которые расположены на одной линии по существу вдоль направления потока и каждый из которых выполнен так, что последовательно наносит удар по выбранной частице. Таким образом, на каждый кусочек продукта может воздействовать не один эжектор, а много эжекторов, посылающих струю воздуха последовательно при прохождении продукта мимо каждого эжектора. При этом каждым эжектором необходимо сообщать меньшее усилие, но суммарный эффект дает такое же отклоняющее усилие, как одна более мощная струя. Это позволяет уменьшить давление воздуха и, следовательно, уменьшить количество пыли, воды и уменьшить ухудшение качества продукта. Количество дополнительных рядов клапанов зависит от продукта и конкретного применения. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Для того чтобы изобретение было легче понять и реализовать его на практике, будут делаться ссылки на сопровождающие чертежи, которые иллюстрируют предпочтительный вариант выполнения и на которых: фиг.1 является видом сканирующего устройства, выполненного в соответствии с известным уровнем техники; фиг.2 иллюстрирует концепцию сканирования, применяемую в способах по данному изобретению; фиг.3 является видом сбоку устройства, выполненного по данному изобретению; фиг.4 иллюстрирует концепцию регистрации с многополосной пропускающей фильтрацией, используемой в способах по данному изобретению; фиг.5А иллюстрирует в аксонометрии концепцию регистрации с дифракционной решеткой, используемой в способах по данному изобретению; фиг.5В иллюстрирует сбоку концепцию регистрации с дифракционной решеткой, представленной на фиг.5А; фиг.6 является последовательной схемой работы известного эжектора, которая может быть использована в устройстве по данному изобретению; фиг.7 является последовательной схемой работы новой цепочки эжекторов, которая может быть использована в устройстве по данному изобретению. Чертеж фиг.1, представляющий известное техническое решение, обсуждался в данном описании выше. Фиг.2 иллюстрирует теоретические основы для данного изобретения. Здесь поток продукта, направление перемещения которого показано сплошной стрелкой 20, направляется в виде узкого кольца 21 мимо детектора 22, расположенного по существу вдоль оси. Отдельные частицы 23 отражают падающее излучение к детектору 22, причем отраженные лучи 24 обладают признаком или качеством (например, интенсивностью и т.п.), которые являются характерными для частицы 23. На фиг.3 показан вариант концепции с кольцевым потоком, в котором поток 25 продукта, содержащего частицы, концентрируется концентратором 26 для подачи продукта на вершину конической рассеивающей пластины 27. Рассеивающая пластина 27 равномерно подает материал в виде кольцевого монослоя к коллиматору, содержащему внутреннюю 30 и внешнюю 31 направляющие продукта, которые вставлены друг в друга, являются коаксиальными, противолежащими и имеющими форму усеченного конуса, создавая кольцевой вертикально направленный поток 32 продукта. Внутри кольцевого потока 32 продукта находится блок детекторов, содержащий верхний блок 33 детекторов и оптики, ниже которого расположено с возможностью вращения светоделительное зеркало 34, которое приводится в движение двигателем 35 и сканирует продукт в кольцевой зоне 36 регистрации. Продукт, проходящий через зону 36 регистрации, бомбардируется источником, а сигнал 37 отраженной или пропускаемой интенсивности измеряется детектором в блоке 33 детекторов и оптики. Принимается решение, и продукт, если он признан непригодным, удаляется из потока продукта посредством одного из подходящих для этого режекторов 40, которые работают в ответ на управляющее средство, направляемое детектором 33 в блоке детекторов и оптики. Отбракованный продукт 41, траектория которого была изменена режектором 40, проходит в лоток 42 для отбракованного продукта к одной стороне разделительной пластины 43. Остающийся принятый материал проходит беспрепятственно в приемный лоток 44 для сбора. В тех оптических сортирующих системах, в которых используется точечный источник света, нацеленный на материал, этот точечный источник может быть источником света лазера или любым другим точечным источником. Результирующий отраженный свет может фильтроваться для удаления всех других длин волн, кроме требуемой длины волны (монохроматической). Это обычно выполняется полосовым пропускающим оптическим фильтром, который пропускает только требуемую длину волны и измеряет интенсивность; остальное отражается и теряется. В зависимости от настройки оптики можно достигнуть противоположного при полосовом заграждающем фильтре, в котором отражается и измеряется требуемая длина волны, а пропускаемый сигнал теряется. На фиг.4 результирующий отраженный сигнал 45 от продукта разделяют на полосы с различными длинами волн (полихроматические) последовательными захватывающими фильтрами 47, а затем детекторами 46 измеряют монохроматические лучи 50. Это делается для определения интенсивности света при различных длинах волн. Комбинация интенсивностей этих различных длин волн создает типичную картину или характеристику продукта, относительно которого сортирующая электроника принимает решение. Использование полосовых пропускающих или полосовых заграждающих фильтров, описанных со ссылкой на фиг.4, имеет некоторые ограничения. Во-первых, вы можете разделить только длины волн, для разделения которых предназначен данный оптический фильтр. Во-вторых, оптические полосовые пропускающие и полосовые заграждающие фильтры имеют потери на пропускание и отражение. Потери на пропускание или отражение определяются оптическими свойствами и могут быть получены от изготовителя. Если несколько фильтров установлены последовательно и первый полосовой заграждающий фильтр удаляет требуемую длину волны, то остальные длины волн проходят или передаются через оптический фильтр с потерей интенсивности. Это повторяется затем на каждом оптическом фильтре. Каждый раз, когда свет пропускается или отражается, происходит потеря интенсивности. Фильтры можно добавлять только до тех пор, пока общие потери на пропускание, приходящиеся на остальные длины волн, не станут неприемлемыми. Таким образом, существует физический предел числу фильтров и числу измеряемых дискретных длин волн. Использование дифракционной решетки в оптике сортирующей машины, показанной на фиг.5А и 5В, может уменьшить ограничивающее влияние оптических полосовых пропускающих и полосовых заграждающих фильтров. Результирующий отраженный свет 37 (полихроматический) от продукта в зоне 36 регистрации отражается вращающимся сканирующим зеркалом 49, приводимым в движение двигателем 48, в блок 33 детекторов и оптики. Затем луч попадает на неподвижное зеркало 52, создавая отраженный луч 53, который проектируется на поверхность дифракционной решетки 51. Дифракционная решетка преломляет свет с получением спектра 54. Этот спектр измеряется в отдельных местах при помощи любого числа фотоумножителей, матриц приборов с зарядовой связью или других фотоэлектрических чувствительных измерительных устройств 55. Это дает возможность измерять интенсивность на любой требуемой длине волны или длинах волн при единственной потере интенсивности только в дифракционной решетке. Эта потеря определяется оптическими характеристиками и может быть получена от производителя. Физические размеры, число штрихов на миллиметр и угол блеска дифракционной решетки можно изменять для удовлетворения требований конкретного применения. Существующие сортирующие устройства отбраковывают нежелательные объекты за счет использования струй сжатого воздуха, создаваемых коллектором, содержащим один ряд воздушных клапанов 60, показанных на сравнительном чертеже фиг.6. Каждый клапан 60 направлен приблизительно под углом 90° к продукту 61. Ряд клапанов обычно параллелен потоку продукта (угол потока материала несущественен), и между ними имеется зазор. Нежелательные объекты обнаруживаются среди потока доброкачественного продукта при наличии существенного различия в отражении света или характеристиках. При обнаружении нежелательного продукта электроника посылает сигнал на срабатывание соответствующему эжектору. Сигнал синхронизируется так, чтобы нежелательный продукт находился перед эжектором при его срабатывании. Концентрированная струя воздуха 62 от эжектора или эжекторов (для продуктов большого размера) прикладывает усилие к поверхности продукта и отклоняет его. Чтобы отклонить траекторию более тяжелого продукта, требуется большее усилие или более длительное время приложения усилия. Так как эжектор неподвижен, а продукт движется, то существует только ограниченное время, когда эжектор может действовать и прикладывать силу к нежелательному продукту. Если к материалу при его нахождении перед эжектором прикладывается недостаточное усилие, то единственный другой вариант заключается в использовании более высоких давлений воздуха и/или эжекторов большего размера. Дополнительное давление может создать массу пыли, водяных капель, которые могут войти в зону контроля и уменьшить свет, отраженный от продукта. Дополнительное давление воздуха может также повредить продукт. Для продукта больших размеров и/или веса на фиг.7 показана конструкция эжекторов, включающая дополнительные, отстоящие друг от друга по вертикали ряды эжекторов 63. Таким образом, на каждый кусочек материала 61 воздействуют много струй 62 воздуха, срабатывающих последовательно при прохождении продукта мимо каждого эжектора. При этом требуется меньшее усилие, прикладываемое каждым эжектором, но суммарный эффект дает такую же отклоняющую силу, как одна более мощная струя. Это позволяет использовать меньшее давление воздуха и, таким образом, получать меньше пыли, воды и уменьшить ухудшение качества продукта. Число дополнительных рядов клапанов зависит от продукта и конкретного применения. Устройство и способы, соответствующие приведенным выше вариантам выполнения (исключая сравнительные примеры), обеспечивают получение технологии, с помощью которой можно исследовать большие объемы любого вида свободно протекающих сыпучих материалов и которая обеспечивает оптимальную и равномерную чувствительность по всей зоне контроля, предоставляя возможность идеального обнаружения и классификации нежелательных или желательных объектов очень экономным образом. Кроме того, условия процесса, которые влияют на проницаемость среды, через которую осуществляет излучение источник и проходит сигнал, часто уменьшают линейность сигнала с расстоянием. В данных вариантах этого не происходит благодаря одинаковому расстоянию, которое сигнал проходит для всех точек сканирования потока. Следует иметь в виду, что хотя приведенное выше дано в виде иллюстративного примера данного изобретения, для специалистов очевидно, что эти и другие модификации и изменения рассматриваются в качестве находящихся в пределах границ и объема данного изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения.
Формула изобретения
1. Способ сортировки, включающий этапы формирования по меньшей мере частично кольцевого, представляющего собой по существу монослой, потока насыпного материала в виде частиц путем пропускания указанного материала в осевом направлении над телом, имеющим по существу коническую поверхность обтекания, ограниченную по существу горизонтальной периферической кромкой так, что указанный поток направляется по существу в виде монослоя от указанной кромки под действием силы тяжести через коллиматор, содержащий коаксиальные противолежащие внутреннюю и внешнюю направляющие, которые вставлены друг в друга и имеют форму усеченного конуса, для формирования вертикально направленного кольцевого потока в виде монослоя, воздействия детектором, имеющим оптический элемент, расположенный по существу по центру в указанном кольцевом потоке ниже указанного коллиматора по направлению потока, так что длина траектории от всех частей потока до указанного детектора является по существу постоянной вследствие наличия коллимированного монослойного потока, причем указанный детектор выбран так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и воздействия сортирующими средствами, управляемыми от указанного детектора для сортировки частиц в указанном потоке согласно указанному критерию. 2. Способ по п.1, в котором излучение принимают оптическим элементом, расположенным по существу по центру по отношению к по меньшей мере части кольцевого потока и направляющим излучение к детектору. 3. Способ п.2, в котором оптический элемент содержит вращающееся зеркало. 4. Сортирующее устройство, содержащее тело, имеющее по существу коническую поверхность, ограниченную по существу горизонтальной периферической кромкой, источник подачи насыпного материала в виде частиц к указанной поверхности обтекания, выбранный так, что указанный материал падает с указанной кромки в осевом направлении и направляется под действием силы тяжести через коллиматор, содержащий коаксиальные противолежащие внутреннюю и внешнюю направляющие, которые вставлены друг в друга и имеют форму усеченного конуса, для формирования вертикально направленного кольцевого потока в виде монослоя, детектор, имеющий оптический элемент, расположенный по существу по центру в указанном кольцевом потоке ниже указанного коллиматора по направлению потока, так что длина траектории от всех частей потока до указанного детектора является по существу постоянной вследствие наличия коллимированного монослойного потока, причем детектор выбран так, что к частицам в указанном потоке применяется критерий сортировки, и сортирующие средства, управляемые от указанного детектора для сортировки частиц в указанном потоке согласно указанному критерию. 5. Сортирующее устройство по п.4, в котором указанный поток частиц подвергается облучению реальным или фактически вращающимся источником излучения, а детектор регистрирует интенсивность отражаемой или пропускаемой части указанного излучения. 6. Сортирующее устройство по п.5, в котором указанный источник является монохроматическим лучом точечного источника, который сканирует поток частиц в направлении, перпендикулярном направлению потока в виде частиц. 7. Сортирующее устройство по п.6, в котором для того, чтобы сделать регистрируемый сигнал монохроматическим, отраженный свет подвергается фильтрации для удаления всех других длин волн, кроме требуемой длины волны. 8. Сортирующее устройство по п.7, в котором указанная фильтрация выполняется с использованием по меньшей мере одного полосового пропускающего оптического фильтра, который пропускает только полосы требуемых длин волн. 9. Сортирующее устройство по п.7, в котором указанная фильтрация выполняется с использованием по меньшей мере одного полосового заграждающего оптического фильтра, который отражает только полосы требуемых длин волн. 10. Сортирующее устройство по п.5, в котором указанный регистрируемый свет является полихроматическим. 11. Сортирующее устройство по п.10, в котором указанный полихроматический свет раскладывается в спектр дифракционной решеткой, а указанный детектор содержит ряд регистрирующих элементов, расположенных так, что воспринимают указанный спектр. 12. Сортирующее устройство по п.11, в котором указанные регистрирующие элементы выбраны из фотоумножителей, матриц приборов с зарядовой связью и других фотоэлектрических чувствительных устройств. 13. Сортирующее устройство по любому из пп.4-12, в котором указанные сортирующие средства содержат по меньшей мере один режектор, управляемый от указанного детектора и выполненный с возможностью нанесения удара по выбранной частице для ее смещения из указанного потока. 14. Сортирующее устройство по п.13, каждый из указанных режекторов содержит средства для создания струи сжатого воздуха, которая отбрасывает обнаруженную частицу из потока частиц в ответ на сигнал, генерируемый в результате обнаружения указанным детектором. 15. Сортирующее устройство по п.14, в котором указанные режекторы состоят из кольцевого коллектора, содержащего один ряд воздушных клапанов, по существу параллельный указанному потоку и отделенный от него зазором, причем каждый клапан направлен под углом приблизительно 90° к потоку частиц. 16. Сортирующее устройство по п.14, в котором указанные режекторы состоят из большого числа кольцевых коллекторов, каждый из которых содержит один ряд воздушных клапанов, по существу параллельный указанному потоку и отделенный от него зазором, причем каждый клапан направлен под углом приблизительно 90° к потоку частиц, а указанные воздушные клапаны расположены в одну линию между рядами в направлении указанного потока, вследствие чего расположенные в одну линию воздушные клапаны приводятся в действие последовательно для последовательного нанесения удара по выбранной частице. 17. Сортирующее устройство по п.4, в котором по существу по центру относительно кольцевого потока расположен оптический элемент для направления излучения от материала в кольцевом потоке к детектору. 18. Сортирующее устройство по п.17, в котором оптический элемент содержит вращающееся зеркало.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
