专利名称：测量散装物料的装置和方法
测量散装物料的装置和方法本发明涉及測量物料流的至少ー个性能、尤其是在线近红外測量散装物料例如像谷粒及其在面粉磨或饲料磨中的物料流内的组成部分的成份和质量參数的装置和方法。谷粒或谷粒组成部分的成份的近红外测量即在电磁光谱的近红外范围内的測量本身是已知的。EP-B-0539537公开ー种在线方法，在这里要确定散装物料流内的成份，其中，物料在一个竖直取向的管子内以密实流方式经过测量值记录仪。针对ー个光谱，在多次单独测量中确定反射光的波长范围。上述的装置必然需要致密均匀的散料流，用以保证足够高的測量精度。为此目的，物料流将会壅塞并且相对于测量值记录仪壅堵回流。这借助螺旋卸料机来保证，该螺旋卸料机用于使物料在測量通道内稳定下降。但是，这样的结构构造复杂。而且，为了能够实现稳定的下降，螺旋卸料机必须以完全确定的转速运行。在W085/04957中也描述了ー种装置，其中，物料必须被堆积、聚集或压实。用于此的结构措施也是非常复杂的。而且，该装置因为必须周期性地堆积和继续传输物料而只允许在旁路物料流中进行测量。本发明基于以下任务，以克服其缺点的方式改进已知的装置和方法。就是说，尤其应该提供測量物料流性能的装置和方法，它们允许更简单地使物料流经过测量探针，同时有足够高的测量质量。这个和其它的任务将通过根据本发明的、測量物料流的至少ー个性能的装置来完成。该装置包括至少一条流动管线，物料流可在该流动管线内输送。流动管线能以流动管的形式构成，尤其呈圆管或四边形管的形式。而且，该装置包括至少ー个測量探针，构成和布置測量探针，在流动管线内输送的物料流的至少ー个性能可借助该测量探针来测量。该装置尤其可被设计用于近红外測量，特别是在线近红外測量。在这里和在下文中采用术语“在线”(尤其与在线测量相关)是与“Prozessanalytik, Strategien undFallbeispiele aus der industriellen Praxis”(Rudolf ff. Kessler (2006)出版)一致的。据此，当在线测量时，将安放測量探针的测量位置融入到物料流中。就是说，在线测量被用于直接获得关于エ艺性能和物料性能的信息。尤其可以由此避免取样。根据本发明，流动管线至少在测量探针的区域内在物料流动方向上相对于水平面以ー个小于75°、优选为最高70°、进一歩优选为最高65°、尤其优选为最高60°的角度向下傾斜。即，物料因为流动管线的安装姿态具有朝下的竖直速度分量地流动。该物料流的流动且尤其是流动方向此时由流动管线的形状来決定。物料应该以结构尽量紧凑的覆膜形式流过测量探针，尤其在測量探针的测量窗旁流过。测量质量主要受到松装密度的影响，因为光散射和进而反射光的強度也随着松装密度而变化。松装密度尤其由流动管线相对于水平面的角度来确定。对于具有圆柱形内壁的流动管，尤其对于谷物磨或饲料磨中的流动管，松装密度还由物料质量流和物料速度来决定，在这里，在自由流动的物料中的物料速度取决于进料路段和角度。因为根据本发明的、以超过15°的角度偏离竖直平面的倾斜角度，至少在流动管 线的下侧内壁处得到均匀的物料流，只是因为物料受控地贴沿该内壁滑动。即，物料不一定像在现有技术中所需要的那样利用复杂的措施被壅堵。该装置的结构由此简单了许多并且明显不易发生故障。根据对测量精度和各自物料性能的要求的不同，该角度可以在规定的极限范围内变化。对于谷粉測量，已被证明有效的是，在相对于水平面以50°平缓角度倾斜时，已经从50kg/h的物料流量开始获得可靠的测量值。该最小角度由物料流动能力确定。对于谷粉，该最小角度在相对于水平面成50°的范围内。如果平缓地安置该管，则物料滞留并因而可能造成卫生问题或物料淤积的危险增加。就是说，某个最小倾斜角度可以保证測量窗被随后到来的物料清理，从而出现自清理。因此，流动管线优选尤其对于谷粉的測量至少在测量探针的区域内相对于水平面以至少50°的角度向下傾斜。与之相比，对谷粉的试验表明，在管相对于水平面成75°角度的情况下，只要质量流动大致超过200kg/h，就能获得还算可靠的測量值。但在ー些情况下，可能需要在此范围内的质量流动时的入口路段不大于2米，否则物料可能已经在管内分为太多股，结果，无法、再在测量窗前形成均匀一致的层。测量质量主要取决于，紧接在测量窗前面的、根据物料密度而厚薄不同的物料层可以作为整个物料流的代表样品被測量。对此，这尤其对于像谷粉这样的均匀物料来说不成问题。但如果要測量不均匀的物料，则要保证还是总满足该要求。在现有技术中知道了这样的測量探针，在这里，測量探针或其部分是活动设置的，以便能实现在物料流外的清理。这种布置结构例如在W02007/088047、W02007/009522或EP1837643中有所描述。但是，活动的装置在结构上非常复杂并且容易出故障。这些缺点将通过利用本发明所帯来的自清理效果来克服。在有利的实施方式中，测量窗的清理基本上只通过随后到来的物料来保证，因此出现了自清理。在一些实施方式中，清理例如也可以通过附加的组成部分例如像压缩空气、机械刮擦工具或高频振动来实现。測量探针就可以被设计用于直接接触或没有直接接触物料地漫反射測量，或者被设计用于传输測量或横弯测量。作为测量探针，尤其可采用如W02009/068022所述的光谱计测量头。在优选的实施方式中，该装置具有用于在流动管线内产生壅塞压カ的壅塞机构，该壅塞机构设置在測量探针的测量窗区域内。利用这样的壅塞机构，物料流可堆积在測量窗区域内，由此可以至少在局部为测量提供较大的并因而有代表性的均匀物料量。特别优选的是，该壅塞机构以静止方式构成，就是说是相对于流动管线是不可运动的。这实现了非常简单且少故障的结构。在优选的实施方式中，壅塞机构布置在测量窗区域内意味着壅塞机构以最多20cm、优选最多IOcm且尤其优选最多5cm的距离距测量窗布置。特别优选的是，壅塞机构设置在测量窗的上游。但也能想到壅塞机构设置在测量窗的下游。由壅塞机构产生的壅塞压カ由此也可以在局部影响到在測量探针的测量范围内的物料量。壅塞机构能够以流动管线内壁的横截面缩小部分的形式构成。此时，这是简单的结构。作为替代或补充，壅塞机构能够以至少一个设置在流动管线中的隔挡形式构成，尤其呈塹壕的形式。可行的是，壅塞机构且尤其塹壕至少部分由测量窗本身构成。这同样是简单的结构设计。只要物料直接在測量窗处转向，就也改善自清理效果。有利的是，塹壕和/或测量窗以ー个相对于物料流动方向较平缓的角度布置。这样，实现了物料呈现的改善，因为物料被压向测量窗。而且，通过该附加的压力，加强了自清通效果。在塹壕和/或测量窗与物料流动方向之间的优选角度取决于物料性能以及流动管线的结构。被证明对于许多用途有利的是，在测量窗和物料流动之间的角度在0°至30°、优选为5°至20°且特别优选为8°至15°的范围内。可以想到，測量探针、尤其是测量窗设置在流动管线的中心。但这导致物料聚集在测量窗区域内并固定住測量探针，結果，必须定期清理测量探针。上述的专利申请W02007/088047、W02007/009522或者EP1837643虽然提供了用于清理的相应结构措施，但
非常昂贵。因而，该测量窗优选与流动管的内壁平齐地布置。因而避免了物料可能堆积在此并由此造成比如说卫生问题的死点空间。界定流动管线内腔的表面非常有利地至少在测量探针的测量窗区域内是基本上不可运动的。这些表面可由流动管线的内壁构成或包含该内壁。但是，除了流动管线的内壁外，该表面也可包含伸入内腔的其它构件的表面，例如像上述隔挡的表面。即，对发明目的而言，物料流通过强制运动被送往测量探针不是关键的。省掉活动构件降低了故障易发性和维护成本。在一些实施方式中，測量探针可以设置在流动管线的ー个区域内，在该区域中，物料流动方向有改变。物料流动方向此时由流动管线和尤其是其内壁形状的设计来限定。因为物料流动方向的这种改变，所以同样可能在測量探针的区域内产生物料局部壅塞，这又简化了測量。物料流动方向的改变例如可以如此实现，流动管线的内壁的截平面至少在测量探针的测量窗区域内不是笔直的，尤其呈弧形和/或带有拐弯。此时，该截平面的位置允许它 至少包含或平行于当前的物料流动方向。例如流动管线可以具有弯曲，在这里，測量窗设置在该弯曲的区域内。在有利的实施方式中如此布置測量探针，该物料流直接贴沿测量探针的测量窗流动。通过此措施，可以避免在测量窗和物料流之间夹杂空气，这种空气夹杂会不利地影响到測量。对于控制エ艺，尤其对于控制谷物饲料碾磨业中的エ艺，关于各不同測量值的变化趋势的信息通常已足以控制该エ艺或设备。现已证明，可以利用简化的物料呈现获得对许多应用已足够高的精度。如此有利地构成和布置流动管线和測量探针，可借助測量探针測量在流动管线内自由流动的、尤其是流动的或滑动的物料流的至少ー个性能。自由流动的物料流因为其固有重力而流动并且不一定通过强制输送装置例如像螺旋卸料机被驱动。优选该装置距测量探针有20cm、优选50cm距离地在下游不具有用于强制输送物料流的装置，例如像螺旋卸料机。因为在使用本发明的装置时不需要物料壅塞倒流，所以測量可以在主物料流内发生。据此，可以如此构成和布置流动管线和測量探针，可借助測量探针测量主物料流内的至少ー个性能。就是说，不需要分流出一个旁支物料流。尽管如此，当然也可以且也在本发明范围内的是，如此构成和布置流动管线和測量探针，可借助測量探针测量旁支物料流内的至少ー个性能。为保证可靠的测量，应防止测量窗被污染。根据物料的不同，測量窗是可加热的可能对清理行为有利。温度控制例如可以通过紧邻测量窗的至少ー个加热丝或加热线圈来进行。通过加热，例如可以做到测量窗温度高干物料温度，因此没有水凝结于测量窗。凝结的水将会导致污染和可能的测量误差，因为水和物料的混合物粘附在测量窗上并且无法通过随后到来的物料被清除掉或清除不彻底。为了分析由測量探针记录下的測量数据，该装置可包括至少ー个分析仪。在这里，測量探针和分析仪可以设置在ー个壳体内。但该装置优选包括多个测量探针，它们尤其能
安置在物料流的不同位置上。例如，一个测量探针也可以测量进料的物料流的ー个性能，另一个测量探针可测量中间产物的物料流的ー个性能，又一个测量探针可测量最终产物的物料流的ー个性能。可选的是，也可以在工人区域内设置ー个测量探针。此时不一定将该装置的所有測量探针设置在倾斜的流动管线的ー个区域内；在本发明的范围内，只是对于至少ー个測量探针时情况才须如此。通过使用低成本的单独组成部分、简化的物料呈现和可选设的多个不同(根据需要)的測量探针与ー个分析仪的连接，与迄今所用的近红外测量系统相比，可以明显降低每个测量位置的成本。分析仪通过至少一条玻璃光纤缆与測量探针相连或可与之连接。通过玻璃光纤缆，在各測量位置上由物料反射的光可由測量探针传输至分析仪。尤其是玻璃光纤缆可设计用于传输近红外范围(780-2500nm)内的光能。玻璃光纤缆的使用还实现了分析装置与这个或这些测量探针在空间上分隔布置。该装置同样可以包括至少一条控制电缆，分析仪借助该控制电缆与这个或这些测量探针连接或可与之连接。分析仪还可以包括至少ー个光谱计，该光谱计分解例如经玻璃光纤缆所传输的光并且测量光强。该光谱计例如可以是本身已知的ニ极管阵列式光谱计。对此可以想到的是，不同的測量探针对应于不同的光谱计。此外，该分析仪也可以包括其它的组成部分，例如像其它的光学元件、带操作软件的嵌入式个人电脑、所需的电子装置和/或本身已知的光学复用器(如果有多个测量探针的话)。利用光谱计和复用器的组合，一般只可以进行不同的測量位置的依次測量，即这些测量探针被先后问询。允许并行问询多个探针的布置形式迄今在行业内通常要求的成本框架范围内是个问题。但这可以如此实现，例如本身已知的“推扫成像仪”被用作复用光谱计。这样的推扫成像仪以两维传感器阵列扫描图像区，在这里，同时记录一条线的每个点的光谱信息。对于推扫成像仪的其它细节，參见“Prozessanalytik, Strategien undFallbeispiele aus der industriellen Praxis”(Rudolf ff. Kessler (2006)出版)的9. 4. I 和 9· 6. 2. 3 部分。从由光谱计所记录的光谱，可以在分析仪中确定相应的成份(定量和/或定性)、质量參数和/或其它的物料性能并作为測量值输出。相应的成份、质量參数和/或物料性能的校准可以有利地利用市场上常见的软件来进行，该软件提供化学计量工具井能以多变量的数据组来工作。校准工作的结果作为供分析仪装载的模型。近红外系统的操作软件允许将多种不同的这些模型与一些测量位置对应起来。该分析仪和/或该分析仪的操作软件可以设计用于滤除不适用的光谱，以便不将该光谱用于确定测量值。这种不适用的光谱例如可能出现在测量窗没有始終被物料充分遮盖或松装密度低到不足以分析測量探针上的漫反射光照。该状态的光谱应最好不被分析，因为其将会提供错误結果。这些状态例如可通过光谱内的较高基线来识别。因此，通过适当选择与物料相关的极限范围和极限值，可自动识别不适用的光谱。或者，该光谱也可结合其它的数学參数被评估和过滤，所述其它数学參数能用目前可用的化学计量软件工具来计算。为了建立模型，通常采用标准数据库，其包含光谱和对应的标准值(例如成份或质量參数)。标准数据库有利地涵盖所有的应测范围。对于エ艺测量，在此尤其也考虑不同的物料温度并且不同于现有技木地也考虑不同的物料密度。由此，可以在工作过程中适当补偿物料温度变化和物料密度变化并且避免转换误差。此外，该装置可以包括控制单元和/或控制系统。测量值可被传输给该控制単元和/或控制系统。该控制単元或者控制系统随后可以负责调整上级エ艺过程和/或上级设备。上级エ艺过程比如说可以是加工物料流的碾磨方法，而且上级设备可以是为此所用的磨机。本发明还涉及用于测量物料流的至少ー个性能的方法。尤其可以是用于近红外测量且特别是在线近红外测量的方法。该方法可以用根据本发明的装置来实施。在该方法中，借助測量探针来测量在流动管线且尤其是流动管中输送的物料流的至少ー个性能。根据本发明，该流动管线至少在測量探针区域内在物料流动方向以相对于水平面以ー个小于75°、优选为最高70°、进一歩优选为最高65°且尤其优选为最高60°的角度向下傾斜。在该方法的实施方式中得到了已经结合本发明装置所描述的优点。优选利用至少ー个測量探针记录下近红外范围的光谱。同样优选的是，物料流直接贴沿着測量探针的测量窗流动。由此可以避免在測量窗和物料流之间夹杂入空气，而空气夹杂会不利地影响到测量。还优选的是，该测量在自由流动的物料流上进行。就是说，不需要复杂的物料壅塞回流。优选该測量在主物料流中进行。但也可以想到且在本发明范围内的是，測量在旁支物料流中进行。在一些实施方式中，由測量探针记录下的測量数据、尤其是近红外范围的光谱被传输给尤其在空间上与測量探针分隔布置的分析仪。有利的是，该分析仪处于具有尽量恒定的室温的受保护地方，例如像在测控室或测控柜中。这样，可以避免在由分析仪的光谱计记录光谱时出现可能因温度产生的漂移。或者，分析仪的壳体可配备有温度控制装置。此夕卜，通过在エ艺区域外设置分析仪，其它的电子零部件(例如像嵌入式个人电脑)没有受到不利的エ艺条件(比如说像剧烈变化的温度或振动)的影响。还可能的是，由測量探针记录的測量数据、尤其是用模型算出的测量值和/或近、红外范围的光谱被传输给控制系统和/或控制单元并在那里被处理。在实施该方法时，可以按顺序询问至少两个測量探针。在该方法中，物料流可以包含谷粒和/或其组成部分或者由其构成。借助该方法，例如可測量物料流的成份和/或质量參数，例如像淀粉损失。该物料流可以包含生产エ艺如粉碎エ艺比如说磨碎方法的进料、中间产物和/或最终产物。测量优选在线执行。在磨坊中，不同的配方经常来到同一设备，用于处理不同的谷物品种或生产不同类型的谷粉或谷粉混合物。因此，比如说ー个測量探针可以设置在一个测量位置上，它在该測量位置上例如对于ー个配方測量面包粉并且对于另ー配方测量饼干粉。因而在可能的实施方式中規定，给或可给这些測量探针分配不同的校准模型。尤其是，此时可以与配方选择相关地自动进行该分配和/或该装置可以借助分级自动完成该分配。由此ー来，可以针对两种不同的谷粉采用不同的模型，或者对于ー种谷粉測量附加參数。各模型可对应于这些配方并且随后由系统自动调用。而且也可以想到，该测量系统自动识别哪些物料经过测量探针并且随后自动挑选出相应的模型。最后，本发明的另ー个方面涉及本发明装置的用途。本发明的装置和本发明的方法允许例如在物料制备和加工过程中測量散装物料的成份和质量參数或总体物料性能以便监测エ艺过程(測量、监视)以及控制和/或调整设备和/或エ艺。本发明尤其涉及本发明装置在以下场合的用途一尤其用于谷物碾磨业的整套设备；一用于エ业化面包房的谷粉制备设备；一用于碾磨业的专业设备,尤其用于大豆、荞麦、大麦、燕麦、斯佩尔特小麦、黍/膏粱、假谷淀粉酶和/或荚果的脱壳和/或碾磨；ー用于食用动物和家畜的饲料生产设备；一用于鱼和甲壳动物的饲料生产专业设备；一用于生产有效物质混合物的预混浓缩设备；一用于由油料果实获得油的设备；一用于处理提取粗磨谷粉和白片的设备；一用于处理生物物质并生产能源球的设备；一こ醇生产设备；
ー尤其是整套稻米处理设备；-用于食品、谷种和塑料的拣选设备；一用于谷物和大豆处理的设备；一用于通过仓库给船舶、卡车和火车装货和/或卸货直到卸下谷物、油料果实和衍生物的设备；-用于钢筋混凝土式圆顶贮仓和矮仓的贮仓装备；—机械式和气动式船舶卸货设备和船舶装货设备；—エ业麦芽作坊和粗磨谷粉坊设备；ー用于加工可可豆、坚果和咖啡豆的机器和设备；
一用于生产巧克カ以及填料和外皮物质的机器和设备；一用于巧克力物品成形的机器和设备；一用于生产面食、尤其是长条面、短条面、意大利宽面、长扁面条、蒸粗麦粉和专用面食的设备；一用于挤出(烹饪和成形) 早餐麦片、食品成份和饲料成份、宠物食品、水产饲料和药品的系统和设备；ー用于生产颜料、油漆和弥散物的设备；一用于生产化妆业、电子业和化工业的印刷顔料、涂料和弥散颗粒的机器和エ艺装备；—用于聚合物(PET)热处理的设备；一生产瓶子PET的设备；一用于处理PET和其它塑料的SSP和温湿度处理设备；一用于瓶-瓶回收的设备；一用于生产即可使用的纳米颗粒弥散物的设备；一由糠麸、尤其是小麦糠麸构成的糨糊的分离和性能调整的设备；ー稻米富强设备。利用根据本发明的用于在线近红外测量的装置和根据本发明的用于在线近红外测量的方法，可以满足各种各样的測量任务。在谷物碾磨业中尤其追求以下的测量參数对于全粒测量含水量；蛋白质含量；含灰量(矿物)；对于谷粉或碾磨中间产物的測量含水量；蛋白质含量；含灰量(矿物)；淀粉损失；对于副产物的测量含水量；残余淀粉含量。这些测量參数可以借助本发明的装置和本发明的方法来确定。被测的物料性能可以给设备操作者提供有价值的关于エ艺过程的信息并且能够以各种各样的方式在其它的步骤中被用于设备控制或エ艺控制。因此，例如可以针对润湿或配方来建立控制环路。同样可以分析混合物的组成并且或许再加以调整。在线近红外測量所优选的装置具有模块结构并且原则上包括至少ー个測量探针和至少ー个分析仪。为了使每个测量位置的成本尽量低，多个测量探针应该与ー个分析仪相连。在有利的实施方式中，该分析仪在空间上与測量探针分隔开布置，用于获得与通常是不利的エ艺环境条件的尽量无关性。多个测量探针(带有照明単元、光学组件和电子装置的就地探针)可以设置在如下设备中用于测量进料/原料的设备；用于测量中间产物的设备；用于测量最终产物的设备；用于在规定条件下在工人区域内測量零散样品的设备。所规定的条件例如包括尤其可以保持恒定的规定的温度和/或规定的空气湿度。在有利的实施方式中，如此构成这些测量探针，它们能被整合到不同的环境、机器或者设备中并且尤其由成本低廉的零部件构成。还有利的是，这些測量探针允许连续的测 量工作。以下，将结合实施例和附图
来详细描述本发明，其中图I是用于在主流、旁流壅塞段和工人区域内在线近红外测量的本发明装置的示意图；图2示出图I所示的装置的包含设置在塹壕区域内的測量探针的局部；图3示出用于在气动弯管内测量的另ー个本发明装置。根据该视图，该装置基本上由至少ー个測量探针I、在优选实施方式中是多个測量探针I和一台分析仪2组成。在这里，測量探针I的结构和工作方式应适配于待测物料3和周围环境。因此，对于粉末状物料3例如像谷粉，已经证明以漫反射方式进行测量。此时，能以接触方式測量物料3，或者利用本发明的方法在以落管16形式构成的流动管线中在下降段4内或者像迄今常见的那样在壅塞段5内进行测量。而且，按照漫反射的方式，也可以进行非接触測量，即，在测量窗和待测物料3之间留有距离地进行测量。该装置可能对于其它目的是有利的，例如当在工人区域6内或在输送带等上方測量吋。图I未示出的其它测量方法，例如像上述的在输送带上方且不直接接触物料的測量或者在传输或横弯中的弱吸收性介质的测量，可以与为此设计的測量探针一起按照任何组合方式被整合到本装置中并且与分析仪2相连。而且，对所有的測量方法都有利的是，物料3在测量过程中始終连续运动，因为能由此测定较高的物料量。在有利的实施方式中，每个测量探针I包含至少ー个光源7，光源在人们所感兴趣的光谱范围内透过在各自光谱范围内吸收性弱的测量窗8照射待测物料3。对于在近红外(NIR)范围的測量，在エ艺环境中以蓝宝石玻璃作为测量窗材料已被证明是有利的。出于エ艺安全考虑，光源7可以有冗余设计。为了控制和供应能量，这些测量探针I借助控制电缆9与分析仪2相连。控制电缆可以如图I所示通过星形结构来实现；但树状结构也是可行的。这些测量探针I还通过玻璃光纤缆10与分析仪2相连接。玻璃光纤缆10将由物料3漫反射的光从测量探针I传输至分析仪2。在分析仪2中集成有光学复用器11，以便能用多个测量探针I来工作。这实现了用玻璃光纤10传输的光的依次导通。通道的数量取决于复用器11的结构形式并且本身是可以任选的。借助复用器11，信号从ー个測量探针I被传输至光谱计12，光谱计以波长函数的形式记录下光強。对于应用在谷物磨和饲料磨，ニ极管行已被证明作为光谱计是适当的。所记录下的光谱在嵌入式个人电脑13上被分析计算。而且，在分析仪2内整合有运行所需的电子装置14。分析仪2的操作以及测量值的可视化可直接在嵌入式电脑13上实现，或者通过具有相应的操作元件或可视化元件15的控制系统22来进行。如果测量值被提供给控制系统22或控制单元24例如像SPS (存储器可编程的控制器)，则它们可相对简单地被用于エ艺或设备的控制调整任务。在图2中示出了用于在呈落管16形式的流动管线内測量散装物料3的真正的测量装置。落管16通常在谷物饲料碾磨业中具有120mm或150mm的直径d。待测物料3此时自由流动，即，只因地球引力而在落管16内直接经过测量探针I的测量窗8。落管16为此在物料流动方向R上以ー个角度α相对于水平面向下傾斜。该角度可以视物料3和安装状况是不同的。为了测量谷粉，50°至75°被证明对角度α是有用的。如此构成和布置包含测量窗8的測量探针1，可利用測量探针I測量物料流3。接触物料的測量探针I部分具有19mm的直径。测量窗8具有13mm的直径。为了获得足够高的测量质量，紧接在测量窗8之前的物料层18必须有一定的最小松装密度，但这取决于物料3漫反射红外射线有多強。为了提高在测量窗8前方的松装密度，如此形成落管16，相对于物料流3以角度β安置测量窗8。测量窗8为此构成塹壕17的一部分，该堑壕构成用于产生壅塞压カ的壅塞机构。此时要注意确保不会出现导致物料聚集和进而造成卫生问题的空隙。塹壕17从测量窗8起在上游延伸经过最多5cm的距离 b。该距离选择得越小，在测量窗8处的通过随后流来的物料产生的自清理效果越明显。堑壕17相对于落管16是静止不动的并且同时构成落管16的内壁20的横截面缩小部。角度β取决于物料的性能以及落管16的结构。对于谷粉測量被证明有用的是，利用10°的角度β能获得好的結果。物料流3紧接在测量窗8之前被转向，这同样导致更紧密地抵压在测量窗8上。就改善测量窗通过随后到来的物料3被清理的清洁效果而言，这ー情况产生有利的作用。图3示出另ー个实施方式。在这里，流动管线以气动管线23的形式构成。測量探针I和测量窗8布置在气动管线23的ー个区域内，在该区域中，流入的物料输送方向R因启动管线23的内壁20形状而改变到流出的物料输送方向R’，即在管弯区域内。为此，内壁20在测量窗8的区域内不是笔直的，而是在包含流入的物料输送方向R和流出的物料流动方向R’的图平面中有拐弯。由此，物料因离心カ而被甩压到测量窗8上。这也加强了在测量窗8处的自清理效果。气动管线23在平面的测量窗8的区域内被截平并为此还构成隔挡，该隔挡造成附加的壅塞压力。
权利要求
1.一种测量、尤其是近红外测量且特别是在线近红外测量物料流(3)的至少一个性能的装置，包括 -至少一个流动管线且尤其流动管(16)，该物料流(3)可在该流动管线中输送， -如此构成和设置的至少一个测量探针(I)，在该流动管线内输送的物料流(3)的至少一个性能可借助该测量探针来测量， 其特征是，该流动管线至少在该测量探针(I)的区域内在物料流动方向(R;R’)上相对于水平面以一个小于75°、优选为最高70°、进一步优选为最高65°、特别优选为最高60°的角度(a)向下倾斜。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征是，该流动方向至少在该测量探针(I)的区域内相对于水平面以至少50°的角度(a)向下倾斜。
3.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该装置具有尤其是静止的用于在流动管线内产生壅塞压力的壅塞机构，该壅塞机构设置在该测量探针(I)的测量窗(8)的区域内。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是，该壅塞机构以距该测量窗(8)的最多20cm、优选最多10cm、特别优选最多5cm的距离(b)布置。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征是，该壅塞机构以该流动管线的内壁(20)的横截面缩小部的形式构成。
6.根据权利要求3至5之一所述的装置，其特征是，该壅塞机构以至少一个设置在该流动管线内的隔挡、尤其是堑壕(17)的形式构成。
7.根据权利要求3至6之一所述的装置，其特征是，该壅塞机构、尤其是隔挡且特别是堑壕(17)至少部分由该测量窗⑶构成。
8.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，界定该流动管线的内腔的表面、尤其是该流动管线的内壁(20)至少在该测量探针(I)的测量窗(8)的区域内基本上不能运动。
9.一种用于测量、尤其是近红外测量且特别是在线近红外测量物料流(3)的至少一个性能的装置，尤其是根据前述权利要求之一所述的装置，其中该装置包括 -至少一个流动管线、尤其是流动管(16)，该物料流(3)可在该流动管线内输送， -至少一个如此构成和设置的测量探针(I)，在该流动管线内输送的物料流(3)的至少一个性能可借助该测量探针被测量， 其特征是，该测量探针(I)、尤其是该测量探针(I)的测量窗(8)设置在该流动管线的一个区域内，在该区域内，由该流动管线界定的物料流动方向(R;R’)尤其因为内壁(20)的形状而改变。
10.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该流动管线的内壁(20)的截平面至少在该测量探针(I)的测量窗(8)的区域内不是笔直的，尤其呈弧形和/或带有拐弯，其中该截平面包含当前的物料流动方向(R;R’)或平行于该物料流动方向。
11.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该测量探针(I)如此设置，该物料流(3)直接贴沿着该测量探针(I)的测量窗(8)流动。
12.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该流动管线和该测量探针(I)如此构成和布置，在该流动管线内自由流动的、尤其是流动或滑动的物料流(3)的至少一个性能可借助该测量探针(I)来测量。
13.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该装置在该测量探针(I)下游且离该测量探针(I)有一段20cm且优选为50cm距离不具有用于物料流(3)的强制输送的机构，例如像螺旋卸料机。
14.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该流动管线和该测量探针(I)如此构成和布置，可借助该测量探针(I)来测量在主物料流中的至少一个性能。
15.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该流动管线和该测量探针(I)如此构成和布置，可借助该测量探针(I)来测量在旁支物料流中的至少一个性能。
16.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该测量探针(I)的测量窗(8)可被加热，尤其借助加热丝和/或加热线圈。
17.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该装置具有至少一个分析仪(2)，该分析仪通过至少一个控制电缆(9)和/或通过至少一个玻璃光纤缆(10)与该测量探针(I)相连或者可与之连接。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征是，该分析仪(2)具有集成式光谱计(13)。
19.根据权利要求17或18所述的装置，其特征是，该测量探针(I)在空间上与该分析仪⑵分隔开。
20.根据权利要求17至19之一所述的装置，其特征是，该分析仪(2)与控制单元(24)和/或控制系统(22)相连或可与之连接。
21.根据权利要求17至20之一所述的装置，其特征是，该分析仪(2)设计用于过滤掉不适用的光谱。
22.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征是，该装置具有尤其在规定条件下设置在工人区域(6)内的至少另一个测量探针(I)。
23.一种用于测量、尤其用于近红外测量且特别是在线近红外测量物料流(3)的至少一个性能的方法，尤其利用根据前述权利要求之一所述的装置，其中在流动管线且尤其是流动管(16)内输送的物料流(3)的至少一个性能借助测量探针(I)被测量， 其特征是，该流动管线至少在该测量探针(I)的区域内在物料流动方向(R;R’)上相对于相对于水平面以一个小于75°、优选为最高70°、更优选为最高65°且特别优选为最高60°的角度(a)向下倾斜。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征是，利用至少一个测量探针(I)来记录下近红外范围的光谱。
25.根据权利要求23或24所述的方法，其特征是，该物料流(3)直接贴沿着测量探针(I)的测量窗⑶流动。
26.根据权利要求23至25之一所述的方法，其特征是，该测量在自由流动的物料流(3)上执行。
27.根据权利要求23至26之一所述的方法，其特征是，该测量在主物料流(3)中执行。
28.根据权利要求23至27之一所述的方法，其特征是，尤其由测量探针(I)记录下的测量数据且尤其是近红外范围的光谱被传输给尤其在空间上与测量探针间隔布置的分析仪⑵。
29.根据权利要求23至28之一所述的方法，其特征是，由测量探针⑴记录下的测量数据且尤其是借助模型算出的测量值和/或近红外范围的光谱被传输给控制系统(22)和/或控制单元(24)并在那里被处理。
30.根据权利要求23至29之一所述的方法，其特征是，使用至少两个被依次询问的测量探针(I)。
31.根据权利要求23至30之一所述的方法，其特征是，该物料流(3)包含谷粒和/或谷粒组成部分或者由其构成。
32.根据权利要求23至31之一所述的方法，其特征是，测量该物料流(3)的成份和/或质量参数。
33.根据权利要求23至32之一所述的方法，其特征是，该物料流(3)包含生产工艺、尤其粉碎工艺且特别是碾磨工艺的进料、中间产物和/或最终产物。
34.根据权利要求23至33之一所述的方法，其特征是，在线进行测量。
35.根据权利要求23至34之一所述的方法，其特征是，给或者可给多个测量探针(I)分配不同的校准模型，其中尤其与配方相关地自动进行该分配和/或该装置借助分级自动完成该分配。
36.将根据权利要求I至22之一所述的装置尤其用在面粉磨或饲料磨中的用途。
全文摘要
本发明涉及用于低成本地在线近红外测量、尤其是在面粉磨或饲料磨等的物料流(3)中低成本地在线近红外测量尤其谷粒及其组成部分的成份、质量参数或总体物料性能的装置和方法。利用至少一个测量探针(1)，有利地对在流动管内的自由流动的物料(3)记录下反射光谱并且传输给在空间上与之分隔布置的具有集成式光谱计(12)的分析仪(2)。由分析仪(2)确定的测量值被传输给控制单元(24)或控制系统(22)并且能在那里被用于监视和/或调整工艺或设备。通过简单的物料表现和重复使用该分析仪，可以与迄今所用的近红外系统相比显著降低每个测量位置的成本。
文档编号G01N33/10GK102686998SQ200980163116
公开日2012年9月19日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者M·海尔弛, M·海涅, U·杜本多尔弗 申请人:布勒股份公司