CN109641241B

CN109641241B - 一种用于分离流中的颗粒的方法和装置

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Publication number: CN109641241B
Application number: CN201780047295.XA
Authority: CN
Inventors: 戴维·普里思图帕; 约翰·帕察克; 罗伯特·科扎克维奇
Original assignee: 9754741 Canada Ltd
Current assignee: 9754741 Canada Ltd
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: US20220001424A1; CN115428625A; IL264177A; US20180029086A1; WO2018018155A1; RU2757185C2; CA3032471A1; US10933447B2; US11897002B2; US20200078829A1; BR112019001728B1; US20210016326A1; US11691183B2; EP3490730A4; CN109641241A; AU2017301242B2; AR109191A1; AU2017301242A1; JP2022163004A; EP3490730A1

Abstract

通过将颗粒形成为至少一个管道中的流，基于可测量的参数将颗粒分选入路径中，其中所述至少一个管道承载在绕轴旋转的主体上，管道被成形为使得颗粒加速，从而使得分离进入管道中的颗粒在管道中一个接一个地对齐排成一排。在对齐的流中一个接一个地测量颗粒的参数，并且将颗粒引导入通过测量确定的多个路径中的一个路径中。在一个布置中，主体包括盘构件，盘构件具有面向供应导管的前表面，并且管道位于盘构件的径向平面中。在一个布置中，通过一个或多个测量装置测量参数，一个或多个测量装置承载在盘上或者位于盘的边缘外。

Description

一种用于分离流中的颗粒的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种分离颗粒的方法，使得可以对颗粒进行操作，例如用于检测流中颗粒的参数。本发明可以但不一定用于在分离后分选颗粒的方法和装置中。下文描述的布置主要涉及基于颗粒的例如光学评估对种子或谷粒进行分选以提取出病种；但是本发明可应用于使用任何评估方法来检测颗粒的任何参数并基于参数来进行分选。此外，本发明还可用于在分离时对颗粒进行操作，用于包衣、灭菌或补充流中的颗粒。

背景技术

光学种子分选机通常具有三个子系统：分离谷粒的装置；检测谷粒的品质特性的装置；以及取代具有正或负品质特性的谷粒的装置。

种子分选机中最常见的分离方法是瀑布方法，其中种子从振动料斗中排出，并且通过重力沿着倾斜平面以陡角加速。由重力引起的位移随时间呈二次方，因此在略微不同时间进入系统的谷粒之间会出现间隙。在商业领域中，载玻片通常1米多长。通过瀑布方法分离的种子以随机间隔排出并具有一定的速度范围。更确定的系统使用具有确定的谷粒位置的移动带、圆筒或板。在一个变型中，通过重力将谷粒临时限制在带或板上的凹痕内。在另一个变型中，通过离心力将谷粒限制在凹痕内。在另一个变型中，通过抽吸将谷粒接合到板、圆筒或带上的固定位置。

主要通常光学测量谷粒性质，但声学方法在文献中也是已知的。光学方法可以分为成像和非成像。在成像方法中，一个或多个照相机捕获两到四个波段的图像。通常使用频闪照明。这些方法存在各种测量之间的同步问题，并且已经提出了改进方案以帮助同步。非成像方法测量大部分谷粒的集体性质。实例包括近红外光谱和散射。

大多数现有技术使用压缩空气来喷射谷粒。尽管有一些技术不断进步，但是压缩空气喷射是不准确的，响应速度慢，且不节能。2008年，已经提出了一种系统，其使用附接到旋转音圈的机械杠杆，该机械杠杆更准确且用到压缩空气系统使用的能源的10％。然而，音圈的循环时间与压缩空气喷射器的启动时间相当。

在一个示例中，本文中的发明可用于检测和移除谷物中受感染的谷粒。入射光由谷粒散射，其中不同于健康的谷粒，受感染的谷粒定量地反射和散射。通过检测器测量反射和散射光的振幅，将反射和散射光的振幅归一化到谷粒区域，并将反射和散射光的振幅与通过数据分析已知健康的和受感染的谷粒的单独的样品得到的阈值进行比较。在所开发的方法中，当振幅高于阈值时，认为谷粒是“受感染的”，当散射光低于阈值时，认为谷粒是“健康的”。可以设置阈值以使得最小化被认为是“健康的”谷物中的总霉菌毒素量，然后将受感染的“谷物”从“健康”谷物中分离出来。

尽管具体描述和涉及了本发明，因为其涉及一种方法和装置以通过比较散射和反射光的振幅来执行该方法以检测和分离受感染的谷物，但是应该理解，本发明的原理同样适用于任何类型的颗粒分离的类似方法、装置、机器和结构。因此，应该理解，本发明不限于用于感染谷物分离的这些方法、装置、机器和结构。

本发明特别适用于赤霉病，这种病多发生在全球所有谷物生产地区，并感染谷物，例如小麦。气候干燥地区和气候湿润地区的感染率不同，气候干燥地区的感染率为几个百分比，而气候湿润地区的感染率则超过50％。感染的严重程度范围从小于1％的FDK(镰刀菌破坏的谷粒)到100％的FDK，大多数的感梁率为1％FDK和5％FDK。与受感染的谷粒相关的霉菌毒素降低了商业价值。1％受感染的谷粒通常相当于霉菌毒素的百万分之一，这是目前加拿大食品的最高含量，而欧盟的最高含量为五十万分之一。含有超过3％FDK的谷物通常会大打折扣。由于受感染的小麦很少或没有商业价值，因此有效去除霉菌毒素具有重要的经济价值。小麦按谷粒最大感染镰刀菌分为以下级别：0.25％、0.5％、1％、1.5％、2％、5％，并非每种类型的小麦都有分级，其中感染越高，折扣越高。在加拿大，超过5％的小麦被评为“镰刀菌损害”，超过10％”的小麦被评为“商业挽回”，这根据行情来定，可能以很高的折扣出售或根本不出售。目前可通过筛分谷粒(因为健康的谷粒比受感染的谷粒大)或通过在制粉中研磨(去除毒素所集中的谷粒表面)谷粒来减少霉菌毒素含量。根据经验，通过去除谷粒的外层，研磨可将霉菌毒素减少一半，即从2ppm减少至1ppm。谷粒悬浮在空气流中。密度较大的健康谷粒下沉，密度较小的谷粒漂浮到顶部。根据经验，筛分和重力表去除了大约40％的FDK。

发明内容

根据本发明，提供了一种分离颗粒的方法，包括：

在供应导管中提供一定量的聚集颗粒；

围绕轴旋转旋转体；

所述旋转体限定至少一个管道，该管道从邻近轴的内端向外延伸到外端，与内端相比，外端与所述轴间隔开更大的径向距离；

在所述至少一个管道的内端处供给聚集的颗粒；

将内端布置成与轴相邻的阵列，使得供应导管用于将颗粒沉积在所述至少一个管道的内端处，以使颗粒进入内低速端并用于将管道中的颗粒流分离至所述至少一个管道的单独的管道中；

所述至少一个管道被成形和布置成使得当颗粒从内端到外端时颗粒被加速，从而使得颗粒移向外端时，分离入所述至少一个管道的颗粒在管道中一个接一个地排成一排。

在许多情况下，该方法包括在分离的颗粒保持分离的同时对分离的颗粒进行操作。该操作可以包括仅查看或计数分离的颗粒。然而，分离对于处理例如通过灭菌、接种、灭菌的分离的颗粒，特别有效。在其它情况下，操作可以包括进行颗粒的分析或评估。然而，在其它情况下，颗粒可以以分离的状态用于接种，其中可以以高速执行分离入单独的管道，以进行高速接种操作。

然而该系统在单个管道产生高速的分离的颗粒流方面可以是有效的，在许多情况下，提供了多个管道，多个管道绕中心进给导管布置成阵列。

上面定义的方法可以用于检测颗粒流的至少一个可测量参数的方法中，包括：

在供应导管中运输颗粒流中的颗粒；

围绕轴旋转旋转体；

将内端布置成与轴相邻，使得供应导管用于将颗粒沉积在所述至少一个管道的内端处，以使颗粒进入内端；

所述至少一个管道被成形和布置成使得当颗粒从内端到外端时颗粒被加速，从而使得颗粒移向外端时，分离入管道的颗粒在管道中一个接一个地排成一排；以及

针对所述至少一个管道的每一个管道测量颗粒的所述至少一个参数。

在某些情况下，提供了用于分选颗粒的方法，使得对于每个管道，颗粒被引导到通过测量参数确定的多个路径中的一个路径中。但是，一个参数或多个参数的测量值可用于其它目的，其中鉴于增加的分离程度，通过使用本文的布置来更有效地获得一个参数或多个参数的测量值。

因此，上面定义的布置可以提供这样的优点：通过主体的旋转获得的加速连同在主体上的颗粒的增加的加速度更好地将每个颗粒与下一个颗粒分离以检测参数。此外，可以使用增加的颗粒速度来增加系统的吞吐量，因为可以更快地执行参数的检测或测量。

在一种布置中，在颗粒处于管道中的同时进行参数的测量。这具有以下优点：颗粒的位置更清晰和明确，因为颗粒的位置是通过主体的旋转和管道的位置来控制的。鉴于颗粒的更准确的位置，在许多情况下，可以更有效地进行参数的测量。

在这种情况下，优选地，参数的测量由承载在旋转体上的测量装置执行。以这种方式，测量装置位于相对于管道的特定位置处，进而位于相对于颗粒的特定位置处。这可以简化测量装置的操作，因为它可以更精确地聚焦在特定位置上。在这种情况下，每个管道可以包括专用于测量流过该管道的颗粒的一个或多个单独的测量装置。也就是说，每个颗粒在沿着管道移动时可以通过多个传感器或测量装置，这些传感器或测量装置可以排成一排，其中每个传感器或测量装置检测颗粒的不同参数，以便能够更好地评估要制造的颗粒。但是，在某些情况下，单个传感器可以提供所有必需的信息。

优选地，至少靠近测量装置的一部分管道由透明材料构成。将一部分管道设置为透明的，以允许管道保持恒定的形状以继续控制颗粒的运动的同时通过透明部分进行测量。

在一种布置中，管道的壁或管道本身被分段，在段与段之间具有一个或多个间隙。一个或多个测量装置位于间隙附近以测量颗粒的不同参数，其中视线不受管道的阻挡。在管道本身被分成分开的段的情况下，每个段优选地沿着管道的路径布置，所述段基本上平行于所述段的位置处的颗粒的平均速度矢量，以最小化沿着管道的颗粒流的扰动。因此当颗粒在间隙中时，可使用本文描述的任何技术对颗粒进行操作。

在另一种布置中，颗粒的分离可以使用静电力进行，其中根据所选的参数对颗粒进行差分充电，然后颗粒通过场，使得差分充电导致颗粒转向到不同的路径。通常，提供一种在每个颗粒上产生相等电荷的装置，使得通过使这些颗粒通过场来分离不同质量的颗粒，其中所述场基于颗粒的不同质量而有所不同地作用于颗粒，因为每个颗粒的单位质量具有不同的或独特的电荷。

在替代布置中，参数的测量可以通过位于围绕管道的外端的环形区域中的多个测量装置来执行，使得在颗粒从管道被释放之后进行测量。这具有以下优点：测量装置在空间中是静止的或者可以是静止的，仅旋转体上的管道旋转。这具有以下缺点：颗粒的特定位置可在较大范围内变化，因此降低了特定聚焦测量装置的能力。因此，测量装置可能需要在更宽的区域内进行测量，以便在颗粒位于该区域的任何位置时准确进行测量。

优选地，每个测量装置与多个分离装置中的相应一个分离装置相关联，每个分离装置被布置成用于将相应的颗粒引导到多个路径中的一个路径中，所述多个路径中的一个路径是通过由相应测量装置测量的参数确定的。也就是说，通过测量装置检测和测量每个颗粒，并且该测量值用于激活相关的分离装置，该分离装置根据其参数将颗粒转移到多个单独路径中的一个路径中。

在优选的布置中，参数的测量由多个测量装置执行，其中装置的数量等于管道的数量，或者每个管道可以有多于一个的装置。也就是说，使用每个管道的单独的测量装置独立地测量每个管道中的每个颗粒。然而，应当理解，只要颗粒彼此适当地间隔开并且适当地定向，管道就可以布置成将颗粒引导到与多个管道相关联的测量装置。测量装置可包括多个单独的测量部件，例如X射线、UV、可见光、散射光、红外光、微波和声学检测器。

在一种布置中，一个或多个测量装置和颗粒分离装置均位于旋转体上。这确保了颗粒的位置更具体地定义，但是需要安装操作部件以与主体一起旋转。

在另一种布置中，提供了一排围绕旋转体布置的固定颗粒分离装置，使得从管道的外端释放的颗粒由一个分离装置操作，这取决于颗粒从管道的外端释放出来的角位置。

也就是说，颗粒在沿着一轨迹从管道的外端通过至一排分离装置时可不被引导，其中所述轨迹由旋转体的角速度和外端处的管道的方向所决定，并且其中相关的检测装置相对于分离装置定位以作用于其轨迹内的颗粒上。

在这种布置中，可以在每个管道的外端设置引导构件，该引导构件可操作用于改变在颗粒从旋转体被释放时的轨迹。

优选地，每个分离装置与引导通道相关联，当颗粒从外端释放时，颗粒进入该引导通道，并且当颗粒处于引导通道中时，相关的检测装置作用在颗粒上。

在一个优选的布置中，旋转体包括前表面面向供应导管的盘，并且管道位于盘的径向平面中并且从轴向外延伸到盘的周边。然而，可以使用其它形状和布置的旋转体。例如，主体可以是三维的，通道或管道也具有沿着旋转轴在Z方向上延伸的部件。当颗粒径向向外运动时，这可用于改变管道中颗粒的加速力。在一个优选的布置中，管道被成形为存在第一加速区以加速颗粒，从而引起所需的分离，然后是无净加速度区。在第三部分中，可以存在减速区，以在颗粒接近分离系统或收集系统时使颗粒减慢，以在分离期间或当颗粒停止到收集系统时减小冲击负荷。可以使用二维结构或三维结构的管道成形来获得这些区。

在第二区中，管道的路径被布置成使得惯性力平均地通过摩擦平衡，因此没有净加速度并且谷粒间距保持几乎恒定。几乎恒定速度区的优点是：有更多时间进行谷粒测量。

在某些情况下，在分离或分选之前或之后减小颗粒速度(减速)可能是有利的，以最小化或消除高速冲击造成的损害。减小的幅度受限于在谷粒n+1到达之前作用于谷粒n的分离机构返回到中性位置所需时间的要求。在测量到喷射循环的时间之后，可以减小谷粒之间的间隙。减速的目的是使用了具有在高速冲击时可能损坏的颗粒的系统。减速的需要必须与动作所需的分离程度和最大吞吐量的需求相平衡。

在加速之后，通过沿着管道的路径调节径向位移的速率，平衡摩擦力和惯性(离心和科里奥利)力，颗粒的速度可以保持基本恒定以获得所需的分离。

在旋转体是盘的情况下，优选地，管道形成具有面向供应导管的开口面的通道。然而，可以使用其它布置，其中盘不一定是完整的固体结构，而是可以简单地由盘形状的主体的那些部分提供，这些部分是提供颗粒通过的管道或导管所必需的。在一个示例中，该结构可以由轮毂和轮辐构造提供，其中颗粒在轮毂处被进给到管道中，每个管道由相应的一个轮辐限定。虽然通常该结构包括可能形成到结构中的尽可能多的管道，以通过最大化管道的数量来最大化系统的流速，但是在一些情况下，该结构可以包括非常有限数量的管道，例如仅两个或三个不需要高吞吐量的管道。

优选地，管道是弯曲的，使得外端相对于内端成角度延迟。这种形状通常紧跟颗粒的路径，因为颗粒在离心力和科里奥利力下加速，使得颗粒可以沿着路径行进而不会对管道的侧面产生过度摩擦。

优选地，管道在邻近轴的内端处紧挨着彼此并排布置，使得进料导管以将颗粒直接分离到管道的内端的方式沉积颗粒，其中当管道朝向旋转体上直径增加的区域移动时，管道朝向外端的间距增加。

为了最大化管道的数量，在管道的外端，优选地，管道可以包括将颗粒流分离成单独的分支管道的分支，以相对于入口的数量增加出口的数量，从而最大化在旋转体的外边缘处的出口的数量。

在另一个可选的布置中，在内端处，管道可以一个接一个地彼此堆叠，以最大化入口的数量并且在外端处布置在共同的径向平面中，使得所有出口在径向平面中并排放置在旋转体的外边缘。

在另一个可选的布置中，由称为“母管道”的中心进料导管供给的每个管道可以具有一个或多个称为“子管道”的辅助管道。每个子管道由母管道或另一个子管道供给。子管道基本上平行于母管道。颗粒通过第一管道的壁中的一个或多个通道从第一管道进入第二管道，所述一个或多个通道对颗粒施加力。第一管道中的每个通道成形为允许小于阈值尺寸的颗粒进入第二管道。大于阈值的颗粒被第一管道保留。该通道用作尺寸过滤器，使得母管道的排出端输送最大的颗粒，每个随后的子管道逐渐输送较小的颗粒。子管道可以与检测器和喷射器或在作用管道内的颗粒上的其他动作相关联，或者可以简单地将不需要的颗粒输送到丢弃箱。在谷物的情况下，子管道可用于输送不太理想的颗粒，例如未成熟的种子、破碎的种子、杂草种子和污垢。

优选地，旋转体的轴是垂直的，使得盘位于水平平面中。然而，可以使用其它定向。

优选地，每个管道的侧壁沿着轴的方向倾斜，使得沿着每个管道的侧壁行进的颗粒上的加速力用于将颗粒移动到共同的径向平面中以从旋转体释放。也就是说，加速力倾向于使旋转体的颗粒轴向朝向共同的轴向位置移动。以这种方式，即使颗粒在沿轴线间隔开的位置进入管道，管道的形状也将颗粒全部带到相同的轴向位置。

在一个优选的布置中，每个管道成形为使得加速度导致颗粒靠管道的壁运动，其中壁是V型的，以将颗粒限制在V型底部。壁可包括一表面，该表面包括用于啮合和旋转管道中的颗粒的膛线。此外，壁可在一个位置处包括一个或多个开口，使得小于颗粒的组分通过释放通过开口与颗粒分离。每个管道可包括与管道平行的相关第二管道，分离的较小组分进入第二管道。这可以用在具有一堆这种管道的系统中，使得颗粒按照尺寸与第一管道分离。

在一个示例中，每个分离装置包括一分离头，该分离头具有前边缘，该前边缘被布置成使得待分离的颗粒以流的形式朝向前边缘移动；一致动器，用于在第一位置和第二位置之间移动前边缘，第一位置在流的一侧上，该流的一侧被布置成将颗粒引导至流的第二侧，而第二位置在流的第二侧上，该流的第二侧被布置成将颗粒引导至流的所述一侧上。

在该示例中，优选地，分离头布置在旋转体的径向平面中，并且第一侧和第二侧布置在径向平面的相应侧上。

在该示例中，优选地，分离头包括在前边缘的第一侧和第二侧上的倾斜引导表面，使得分离头通常是楔形的。

优选地，致动器通过压电构件移动。然而，可以使用其它驱动力，例如电磁音圈。

优选地，致动器安装在管中，该管从分离头径向向外延伸并且位于分离头的径向平面中。

根据可以独立于其他特征使用的本发明的另一个重要特征，每个分离装置包括一管道部分，该管道部分布置成使得待分离的颗粒以流的形式移动通过管道部分，以及一致动器，用于在至少两个分离位置之间移动管道部分的排出端，所述至少两个分离位置被布置成将颗粒引导至相应的分离收集位置。

在这种布置中，优选地，管道部分的排出端移动到所述第一位置和第二位置，所述第一位置和第二位置在旋转体的轴向上间隔开。然而，如果第一位置和第二位置允许所需的分离进入分开的位置或进入分开的收集通道，则其它移动是可能的。

在这种布置中，优选地，管道部分安装在旋转体上以随旋转体旋转。然而，可移动的管道部分也可以用于这样的实施例，其中颗粒在离开旋转体之后被引导到管道部分中，其中管道部分根据产生的测量值移动到分开的位置。

在某些情况下，致动器通过压电构件移动。然而更优选地，为了提供所需的力和移动量，致动器更典型地是电磁音圈。

根据可以独立于其他特征使用的本发明的另一个重要特征，每个管道优选地包括第一部分和第二部分，第一部分布置成用于通过加速度将每个颗粒与下一个颗粒分离，第二部分用于测量第一和第二部分的布置位置使得第一部分中的颗粒加速度大于第二部分中的颗粒加速度。其目的在于，在该方法中，第二部分被布置成使得第二部分中的颗粒加速度低或接近于零，以在测量期间将颗粒保持在或接近恒定速度。

根据可以独立于其他特征使用的本发明的另一个重要特征，优选地提供管道的另一部分，中颗粒在所述另一部分中减速以减小其分离速度，或者在动作完成之后，用于收集颗粒。以这种方式，可以充分地减小颗粒的速度以避免冲击损坏，特别是在颗粒是较大的种子如豌豆或豆或浆果的情况下，其具有高质量并且相对柔软。

在一个示例中，颗粒可以通过管道的另一部分的形状减速，所述管道的另一部分用于使其中的颗粒减速。也就是说，这一管道部分的形状被设置成抵消加速颗粒的离心力。

在另一个示例中，颗粒可以通过位于另一部分中的空气流减速，例如通过空气喷嘴等减速。

根据可以独立于其他特征使用的本发明的另一个重要特征，颗粒在被引导时可以通过冲击表面接合，该冲击表面设置成冲击颗粒的同时减小其上的冲击载荷。例如，冲击表面包括弹性材料以减少对颗粒的冲击载荷。然而，可以使用其他布置，例如冲击表面的成形。

根据可以独立于其他特征使用的本发明的另一个重要特征，提供了一种用于封闭从供应导管进入一个或多个管道的封闭构件。封闭构件可以在一个或多个管道与供应导管隔开的情况下使用，使得当从供应导管供应的颗粒很少时，仅可以使用一些管道。

当诊断测试显示一个或多个测量装置或喷射器发生故障时，该封闭特征对于允许装置(以减小的容量)持续操作也是有用的，从而允许系统利用系统具有正常运行的管道继续。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于分选颗粒的方法，包括：

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

将颗粒分离装置定位在流处，以可操作地将每个颗粒引导入通过分离装置的操作确定的多个路径中的一个路径中；

其中每个分离装置包括：

一分离头，具有通常沿着流设置的前边缘，使得流中的颗粒向前边缘移动；

以及一致动器，用于在第一位置和第二位置之间移动前边缘，第一位置在流的第一侧上，该流的第一侧被布置成将颗粒引导至流的第二侧，而第二位置在流的第二侧上，该流的第二侧被布置成将颗粒引导至流的所述第一侧上。

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

其中每个分离装置包括一致动器，用于在第一位置和第二位置之间移动分离部件，第一位置被设置成将颗粒引导至第一路径，第二位置被设置成将颗粒引导至第二路径；

其中所述致动器通过压电构件移动。

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

其中每个分离装置包括一导管部分，该导管部分被布置成使得待分离的颗粒以流的形式通过导管部分移动，以及一致动器，用于在至少两个分开的位置之间移动导管部分的排出端，所述至少两个分开的位置被布置成将颗粒引导至相应的分开的收集位置。

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

其中每个颗粒通过路径的第一部分和第二部分，第一部分布置成用于通过加速度将每个颗粒与下一个颗粒分离，其中第一部分和第二部分被布置成使得第一部分中的颗粒加速度大于第二部分中的颗粒加速度。

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

将颗粒分离装置定位在流处，以可操作地将每个颗粒引导入通过分离装置的操作确定的多个路径中的一个路径中；以及

将每个颗粒减速以减小其速度，从而防止颗粒损伤。

输送要在供应导管中分选的颗粒；

将供应导管中的颗粒形成为一排颗粒流；

包括封闭从供应导管进入一个或多个流。

在所有上述方面中，分离装置的操作基于在路径中测量的颗粒的参数的测量值。然而，分离装置可用于不进行测量的其他情况。

本文的布置可以包括测量分离的颗粒的质量参数，对分离的颗粒执行操作，然后在操作之后测量质量参数以确定进一步操作的可能性。测量和操作的循环可以发生几次。本文的布置还可以包括对分离的颗粒执行操作，然后在操作之后测量质量参数以确定进一步的操作的可能性。操作和测量的循环可以发生几次。本文的布置还可以包括在没有操作步骤的情况下测量分离的颗粒的质量参数的可能性。本文的布置还可以包括在没有测量步骤的情况下对分离的颗粒执行操作或按顺序操作的可能性。

按顺序操作可以是本文定义的分离。分离操作可以以多个步骤级联。例如，可以使用第一测量来确定颗粒沿着两条或更多条后续路径中的哪一条。每条路径可以具有不同的进一步操作和测量。该循环可以重复多次以产生多个输出流。然而，可以在相同的系统中进行其它操作，例如颗粒的涂层或用于灭菌的颗粒辐射。分离允许对颗粒的所有表面进行灭菌或照射。没有分离，涂层可能是不均匀的，或在相邻颗粒之间桥接。分离可以有助于优异的涂层工艺。例如，UV辐射灭菌仅在表面和辐射源之间具有直接视线的表面上有效。阴影表面未经过灭菌，因此分离对于灭菌操作的有效性至关重要。因此，每个管道可以与多个顺序过程相关联，其中一些或全部过程与分离有关，并且一些过程可以与有关颗粒的其它过程相关。一些过程可以对颗粒进行操作以改善沿着管道的后续站处的测量步骤。在一些过程之间，可能需要减速和/或加速颗粒。

因此，本发明可用于在多个步骤过程中控制颗粒流动，并基于测量的参数针对性地处理每个颗粒。基于在每个检测步骤测量的颗粒特性，可以对颗粒执行多个检测步骤和多个操作。例如，第一步可以是检测和去除诸如谷壳的外来物质，并且剩余的材料可以沿着管道进一步流到测量种子质量参数的第二检测器。在另一个示例中，基于测量的种子参数，可以给予沿着管道流动的分离的种子不同的包衣(肥料、杀真菌剂、杀虫剂、益生菌等)。在另一个示例中，可以将一定剂量的辐射，例如电磁辐射或光子治疗，应用于在管道中流动的颗粒，并且可以根据测量的颗粒参数应用该剂量。电磁辐射可用于烘焙天然产物(微波、红外线)或控制珠(UV)中的光聚合度。

也可以使用第二旋转体执行多步骤过程，该第二旋转体接收来自第一旋转体的颗粒，第二旋转体例如围绕内盘的环形盘，然后内盘能够以不同的速率旋转。

通常进行分选以将不均匀的原料分离入更均匀的箱，然后可以在更均匀的原料上进行进一步处理。从概念上讲，可以对分离的颗粒进行处理步骤。

在需要“软着陆”以防止对易受损的颗粒造成冲击损害时，颗粒可能会撞击具有条带的幕或刷子，所述条带可以在与冲击周期相当的时间尺度上变形。幕可能由水组成。在一个实施例中，水弯液面由与分离装置一起绕公共轴旋转的箱形成。在另一个实施例中，水幕是围绕分离装置的瀑布。包括水幕的这些实施例是优选的，以最小化或消除对诸如蓝莓或七度科植物(Saskatoon)的软水果的损害。用于提供诸如浆果的易碎颗粒的受控减速的替代布置包括使得颗粒在垂直方向上从管道的水平面平滑地逐渐转动的表面，使得抵抗向上移动的颗粒的重力利用减速产生的低力减小速度。通过在围绕管道的盘中形成旋转液体弯月面也可以获得这种效果，使得颗粒在液体中向上转出管道平面。应当理解，在操作，例如测量和分离完成之后以及在收集颗粒之前，取决于它们的结构，许多颗粒需要在管道中或管道下游受控减速。可以提供用于受控减速的各种方法，并且在本文中对其进行描述。

本发明不限于所涉及的颗粒的类型或尺寸，并且可以用待分离的不同颗粒或物体来操作。

浆果果实如Saskatoons和蓝莓由于腐败而保质期短，需要在收获后及时加工。将变质的和未成熟的浆果挑选出来。本发明提供了一种更快速地分类浆果的装置，该装置减少了腐败变质并为消费者提供了更高质量的产品。

在农业中，通过每单位面积种植指定数量的种子来优化作物产量。并非所有的种子都能长成能养活的植物。播下额外的种子以补偿未能发芽或未能长成能养活的植物的种子。本发明通常可以在播种或种植装置上使用，以根据与生存力相关的测量参数对种子进行分类，从而播种最可能产生能养活的植物的种子，而那些不那么容易养活的种子则用于其它目的。本发明可用于根据大小对种子进行分类以与播种装置相匹配。本发明可用于对种子进行计数，从而可以播种指定的数量。本发明还可用于在播种装置中提供已知质量和数量的快速的分离的种子流。因为本发明提供的每秒分离的种子的数量远高于现有技术，所以农民每小时可以播种更多的英亩。

采矿作业生产矿石，将矿石粉碎以产生大小类似的颗粒然后进行熔炼。通常，只有一小部分矿石是有用的矿物，其余矿石作为矿渣被丢弃。相当多的能源花费在了熔化岩石上，熔化的岩石最终成了矿渣。本发明提供了一种提高采矿作业能效的方法。每个矿石颗粒中的矿物质发生变化并且可以通过各种光谱法，例如X射线、拉曼光谱和红外线测量矿物质。含有超过阈值浓度的有用矿物质的颗粒可以被引导到冶炼厂，并且含有小于阈值浓度的有用矿物质的颗粒可以被引导到垃圾堆。节省了熔化丢弃的颗粒的成本。

本发明可以应用于分选胶体颗粒，通常在缩合工艺中制造胶体颗粒，产生尺寸和形状的分布。金属胶体中允许的电子跃迁敏感地取决于胶体的尺寸和形状。本发明可用于按照尺寸和形状或基于吸收光谱将胶体颗粒分选成同种类别。

虽然在本文的一些示例中描述的管道通常是具有在盘中形成的直立侧面的通道，但是管道也可以是圆形、椭圆形、三角形或四边形等，或者可以是通常为C型、V型或L型的部分管)。管道也可以由最小的二维或三维表面限定，或者由在颗粒上施加力的接触点限定的表面限定。管道也可以是具有许多不同横截面形状的封闭管，横截面形状例如为圆形、椭圆形、三角形或四边形。

现有技术的实施例能够以高精度实现每通道每秒大约100个谷粒的速率，以低精度实现每通道每秒大约200个谷粒的速率。

如下所述的布置可以提供增加谷粒速率，减小设备尺寸和减少能源需求的目的。

附图说明

现在将结合附图描述本发明的一个实施例，其中：

图1是根据本发明的谷物分选装置的等距视图，示出了颗粒分离方法。

图2是图1的装置的垂直横截面视图。

图3A，3B和3C示出了图1和图2的装置的分离装置的垂直横截面视图。

图4是示出图1的装置的凹槽或管道中的形状的局部等距视图。

图5是使用根据本发明所述的方法的装置的第二实施例的垂直横截面视图。

图6是用于图1装置中的用于按尺寸分离颗粒的一堆管道的示意图。

图7是使用根据本发明所述的方法的所述装置的第二实施例的垂直横截面视图。

图8是图7的实施例的平面图，仅示出了一个管道。

图9是包括使用图1的分离装置的一系列阶段的方法的示意图。

图10是另一个实施例的示意图，其中分离系统用于播种系统中，用于将有活性的种子和不那么有活性的种子分开，以及用于对种子进行计数以将需要的计数的有活性的种子播种入地下。

图11是一种使用图1的分离装置对颗粒进行不同操作的方法的示意图。

图12是用于根据本发明所述的方法的盘的示意图，并示出了管道形状的不同选择。

具体实施方式

图1和图2中示出的基于颗粒的测量参数来分选颗粒的装置包括供应导管10，供应导管10输送待分选的来自进料供给10A的颗粒，进料供给10A通过导管以可展现出来的连续流的形式将颗粒供给围绕轴12旋转的旋转体11。在所示的实施例中，旋转体是平盘，其轴12垂直设置，使得盘提供上部水平表面，来自导管10的颗粒13以流的形式供应到上部水平表面上。导管布置在盘的中心，使得颗粒沉积在盘旋转但是几乎不存在向外速度的位置的中心处。此时的谷粒速度来自供应导管10中的流动。盘上某点处的速度是v＝wr，其中w是角速度，r是半径。如果颗粒沉积在速度变化太大的区域，它们会反弹并且流动是混乱的。谷粒沉积在中心区域以最小化速度的变化。

在形成旋转体的盘的上表面上设置有多个管道14，每个管道14从邻近轴的内端15向外延伸到外端16，与内端相比，外端16与轴向外间隔开更大的径向距离。在该实施例中，管道的外端16布置成与盘11的边缘17相邻但是与盘11的边缘向内间隔开。在该实施例中，每个管道14从紧邻盘的中心的位置延伸到盘的周边17，使得中心处的管道紧挨着彼此并排布置，同时管道向外分散，使得管道在外端16处绕周边17间隔开。

因此，内端15布置成与轴相邻的阵列，使得供应导管10用于将待分选的颗粒沉积在管道的内端15处，以使待分选的颗粒进入内端。由于内端在盘的中心处紧邻，因此内端处的颗粒在中心处形成堆，该堆在其内端处自动地分选均匀进入管道的开口中。假设在中心处连续堆积颗粒，盘的旋转将会使颗粒均匀地以流的形式分选入单独的管道中，所述流由相对于颗粒的尺寸的开口的尺寸所限定。在沿着管道的路径的起点处，颗粒将紧邻或重叠。然而，当颗粒通过离心力加速时，颗粒沿着管道通过将使每个颗粒从下一个颗粒扩散，形成没有重叠的颗粒线。由于力随着距轴12的径向距离的增加而增加，颗粒将逐渐加速，因此颗粒之间的距离将沿着管道的长度增加。在管道的第一部分中，谷粒与管道轴向对齐，并且谷粒长度限定初始中心到中心间距，其中因为谷粒大小差异，存在一些变化。在给定半径下离心加速度是均匀的，但谷物的摩擦力变化约20％。摩擦力随科里奥利力＝uN(u＝摩擦系数约为0.2-0,25，N＝管道壁的法向力，主要由科里奥利力提供)而变化。如上所述，管道可以成形为通过沿着(前述文本中提及的)净力线弯曲管道来最小化法向力和摩擦力的形状。相反，通过弯曲管道(将管道弯曲至恒定甚至逐渐减小半径)以增加法向力，或通过改变纹理和/或材料增加所选管道部分的摩擦系数，可以降低颗粒的加速度。

可以选择相对于颗粒的尺寸的长度的管道，使得每个颗粒和后面的颗粒之间的间隔可以选择为与颗粒的长度成比例。在将分离器用于种子的示例中，每个种子与下一个种子之间的分离可以至少等于种子的长度，并且通常是种子长度的1.5倍或2.0倍。

因此，管道被成形和布置成使得当颗粒从内端到外端时颗粒被加速，从而使得颗粒移向外端时，颗粒一个接一个地对齐排成一排。

外端16在旋转体的周边处以成角度间隔的阵列布置，使得每个管道中的一排颗粒的颗粒通过来自盘的轴的离心力向外从盘释放。开口全部位于盘的共同径向平面中。管道可以形成为切入较厚盘的上表面的凹槽，或者通过施加在盘的顶表面上的附加壁，或二维和/或三维形状的引导件。

颗粒分离装置21的阵列20环形地布置在盘的外边缘17处，使得各个分离装置21布置在围绕盘的成角度间隔开的位置处。

每个分离装置可操作以将每个颗粒引导到通过分离装置的操作确定的多个路径中的一个路径中。在所示的示例中，分离装置被布置成相对于出口16的平面向上或向下引导颗粒。如图2和图3A所示，分离装置21可以占据一开始的中间或起始位置，此时颗粒没有沿着一个方向或另一个方向分离。如图3B所示，分离装置可以向上移动，以将颗粒向下引导到路径22中以便在收集室23内收集。类似地，当分离装置移动到如图3C所示的降低位置时，颗粒沿着路径24在分离装置的顶部上方向上移动，以便在腔室25内收集。两个路径22和24由引导板26分开，引导板26确保颗粒移动到腔室23,25中的一个中或另一个中。

为了控制分离装置21，提供了一个通常用28表示的测量系统，测量系统用于在颗粒从盘的边缘处的管道的一端朝向分离装置移动时，测量颗粒的一个或多个选定参数。测量装置承载在安装环28A上。

测量系统可以是本行业中已知的任何合适类型，例如光学测量系统，其检测颗粒的某些光学特性以确定需要测量的特定参数。也可以使用其他测量系统，因为要使用的系统类型和要选择的参数不是本发明的一部分。

在典型的示例中，颗粒的分析涉及种子由于疾病而导致的退化，并且通常可以例如使用本发明人在先前美国专利8227719中公开的系统光学检测这种种子的退化，其中所述专利的公开内容通过引用并入本文或可供参考以获取更多细节。

每个分离装置21与相应的检测装置28相关联，检测装置28可包括多个检测部件，其可操作以测量颗粒的参数，并且响应于由相关检测装置测量的参数，操作相应或分离装置以选择路径22或路径24。

应当理解，根据要测量的参数，如果需要，可以修改路径的数量以包括两个以上的路径。可以通过提供位于初始分离下游的后续分离装置21来增加路径。以这种方式，一个或两个路径可以被分成两个或更多个子路径，其中所有分离装置受控制系统29控制，控制系统29接收来自测量装置28的数据。

因此，盘11具有面向供应导管的前表面30，并且导管14位于盘的径向平面中并且从轴线向外延伸到盘11的周边17。

如图4所示，管道14形成一个直立壁14A，其开口面朝向供应导管10并横向穿过盘。壁14A限定V型横截面，其中两个侧面14B和14C在顶点14E处汇集，在顶点14E处设置有膛线14D。然而，管道可以在顶表面处闭合，仅开口15和排放端16打开。

如图1所示，管道14是弯曲的，使得外端16相对于内端15成角度延迟。这形成了每个管道的侧表面14B，如图4中最佳所示，侧表面14B相对于旋转方向(沿着用D所示的逆时针方向)成角度延迟。管道的曲率设置成基本上遵循科里奥利力和离心力，使得颗粒沿着管道跟随而没有对管道的任一侧壁施加过大的压力。然而，管道的形状布置成使得科里奥利力倾向于驱动颗粒抵靠管道14的下游侧14B。如图4所示，侧壁14B是倾斜的，使得颗粒上的力F推动颗粒抵靠倾斜壁，驱动颗粒朝向管道14的顶点14E。这用于使所有颗粒朝向管道的顶点14E，使得颗粒在管道14的顶点14E的径向平面处从盘中出现。

如图4所示，壁14B包括形成为沿侧壁延伸的凹槽或肋的膛线14D，使得当颗粒从表面的上边缘到底壁在表面上滚动时，颗粒绕颗粒的纵向轴线旋转，以倾向于使颗粒与其壁的较长的纵向轴线对齐，并且还倾向于围绕该纵向轴线旋转颗粒。图4中所示的膛线凹槽或肋是与管道表面相交的大致螺旋形路径的段。螺距调节颗粒旋转。以这种方式，当颗粒沿着表面从入口15滑动到出口16时，颗粒朝向表面的顶点移动并围绕它们的轴线旋转以适当地定向颗粒并赋予旋转。当颗粒从出口16中出现时，这些颗粒因此在共同的径向平面中对齐，沿着管道与其纵向轴线对齐并且随着颗粒的出现而具有一些旋转，以便通过检测系统28更好地分析颗粒。旋转允许将颗粒的不同表面呈现给检测系统28以获得表面特性的平均值。同时颗粒以共同定向呈现。

如图1中最佳所示，管道14在邻近轴线的内端15处紧邻彼此并排布置并且朝向外端16增加间距。在内端15处，管道紧邻彼此并排布置，使得通过最大数量的开口15设置最大数量的管道。在未示出的布置中，可以增加管道的数量，其中管道包括分支，使得每个管道沿其长度分成一个或多个分支。

在未示出的另一种布置中，管道可以在内端15处彼此堆叠，以增加内端处的管道开口的数量。也就是说，例如，如果三个管道环彼此堆叠，则管道的总数可以增加三倍。然后，当外边缘处的空间可用于容纳公共平面中的三个管道环时，管道在外端处布置在共同的径向平面中，其中最上面的管道向下移动。以这种方式，管道的外端16可以直接并排布置在盘的周边17处或附近。

在图1和图2的实施例中，检测装置28和分离装置21均位于盘的周边17内。以这种方式，在颗粒从管道的外端到一排分离装置时引导颗粒。

图5中示出了另一种布置，其中分离装置21超出盘的周边17。在该实施例中，颗粒沿着由盘11的角速度和管道14在外端16处的方向确定的轨迹行进。相关的检测装置28相对于分离装置21定位以作用其轨迹中的颗粒。也就是说，轨迹布置在外周边17和分离装置21之间的自由空间中，使得离开管道的排出端16的颗粒基于其释放位置经过检测装置28中的其中一个，同时颗粒从检测装置运动到相关的分离装置21，分离装置21用于根据分析进行分离，所述分析通过其相关的检测装置28进行。因此，轨迹必须一致并确保检测到的颗粒运动到必要的分离装置。

如果需要，在每个管道的外端设置一个可移动的引导构件(未示出)，用于改变轨迹，引导构件形成一个引导表面，该引导表面可以是刚性的或柔性的，它在角度方向上改变方向以在盘和在盘上的管道旋转以及从一个检测器移动到下一个检测器时将颗粒引导至最近的检测器和相关的分离器。

在未示出的另一种布置中，没有使用颗粒轨迹来控制颗粒经过所需的检测装置和相关的分离装置的运动，每个分离装置21与引导轨道相关联，当颗粒从外端16释放出来时进入该引导轨道，并且相关的检测装置作用在引导轨道中的颗粒上。

在未示出的另一种布置中，检测装置和分离装置均安装在盘上以随管道一起旋转。以这种方式，分离装置直接与管道中的相应一个相关联，以确保在管道中行进的颗粒经过相关的检测装置并从该检测装置直接移动到分离装置，以确保准确分离而不会出现由于图5的布置中的轨迹差异产生的错误。再次，分离装置用于分离颗粒，这取决于它们在路径中检测到的特征或由引导件分开。在这种布置中，路径通过盘中的开口。

如图3A，3B和3C中最佳所示，每个分离装置包括分离头40，分离头40具有通常位于盘11的径向平面中的前边缘41，使得从外端16释放的颗粒朝向前边缘41移动。分离头40在前边缘41的相应侧上包括倾斜的引导表面42和43。以这种方式，分离头40通常是楔形的。分离头安装在杠杆44上，杠杆44安装在管45内侧，使得杠杆和杠杆的致动机构在管内受保护，所述管位于分离头的后面，且受到分离头的保护。设置了一致动器46，用于在径向平面47的上方和下方的第一位置和第二位置之间移动前边缘41，所述径向平面47由颗粒的路径限定。因此，图3A中示出了中心位置和中间位置。在图3B中，前边缘41向上移动，其布置成将颗粒引导到径向平面下方的径向平面的一侧。在图3C所示的位置中，前边缘向下移动到径向平面的第二侧，并且布置成将颗粒引导到径向平面的第一侧或上侧。楔形头部及其前边缘的这种运动需要前边缘41的很小的运动，并且利用颗粒本身的动力仅通过颗粒在引导表面42和43上滑动而引起分离。因此，分离头不需要与颗粒碰撞或在颗粒上产生横向力，因为头部仅需要运动到允许颗粒产生所需分离力的位置。

鉴于杠杆的设置，致动器46仅需要产生小的距离运动，因此可以通过压电构件运动。或者，可以通过小电磁线圈进行运动。该设计允许使用能够产生必要的高速动作的部件，以足够快地占据图3B和3C的两个位置，以适应颗粒的高速运动。如图所示，致动器46位于分离头的外侧，并位于分离头的径向平面内。

因此，本发明的布置提供了一种用于分离颗粒，例如谷粒的系统，其中颗粒在进料区中供应并且通过管道和管道的入口分开，从而形成多个颗粒流。

进料管道10的流速由其最窄的腰部确定，并且还可以控制该流速以为颗粒提供合适的流速。谷粒填充盘中心的中心区并径向流入对齐区中的通道。通过尺寸的选择和等于进料管道10提供的进料速率的旋转速率设置沿着管道的颗粒的去除速率。该流动满足连续性方程式P1V1＝P2V2，其中PI和P2是谷粒数密度，V1和V2是谷粒速度。谷粒之间的平均中心间距与V成正比。

通过管道14的宽度提供第二约束，其中通道宽度选择成避免谷粒堵塞。因此，通道宽度优选地大于谷粒长度以避免堵塞。在通道宽度大于谷粒的长度的1.5倍的情况下，谷粒可以在没有紧窄感的情况下流动。以这种方式，通道的数量乘以通道的宽度可以近似等于进料管直径。但是，通道不需要从进料管直径开始。通常，在通道开始之前可以存在直径大于进料管直径的平坦区。

另一个约束涉及靠近进料管道10的盘11与进料管道10本身之间的允许速度差。对于小麦谷粒，进料区半径处的进料管道和盘之间的速度差必须小于2m/s，优选小于1m/s。允许的速度差通常随待分离的颗粒的类型而变化。具有较大变量增量v的谷粒从盘反弹。在中心进料位置处在盘上提供盖子的布置中可以容许更大的速度。需要来自进料管道的小的初始速度以帮助从进料区运动到对齐区。如果初始速度太大，则谷粒会反弹。通过进料管道和盘11之间的垂直间隔来调节初始速度。可以提供中心锥体以助于在中心处将材料向外引导，远离轴线。

在由管道提供的对齐区中，谷粒从进料区流入通道。通过离心力促进流动，该区域中的离心力接近1G。最初谷粒是密集堆积的。随着谷粒获得径向速度，平均间距增加，并且与径向速度成比例的科里奥利力(通常为1至3G)施加在谷粒上。科里奥利力使得谷粒沿着通道或管道的下游或后侧壁端对端地对齐。由于与重力和科里奥利力的矢量成比例的来自侧壁的摩擦，谷粒经受拖曳力。通过用光滑的耐磨材料制造盘来最小化或减小摩擦系数。优选地，管道的侧壁在垂直方向上是弯曲的或倾斜的，使得由于沿着通道的侧壁的科里奥利力，谷粒沿Z方向运动至共同的径向平面中。

在加速区中，随着谷粒通过离心力加速，谷粒之间的间距增加。如图所示，管道是弯曲的，因此科里奥利力也有助于谷粒加速。通道的侧壁由光滑的硬质材料制成，以最小化摩擦和磨损。每个谷粒上的净力通常远大于1G并且随径向位移迅速增加。在一个示例中，在直径为220mm以400rpm旋转的盘中，最大力约为44G。随着速度的增加，颗粒上的气动阻力变得很重要，最终将终端速度设定在8m/s和9m/s之间。如果通过真空泵在盘上降低环境压力或者盘周围的区域填充有比诸如氦的空气密度小的气体，则可以实现更高的速度。压力差可用于增加进料管中的流速，同时增加终端速度。忽略摩擦力，离开盘的外围边缘17的谷粒的最终速度等于盘的角速度乘以盘半径。

关于通过检测器28的谷粒的速率，希望中心距足以允许一个谷粒的喷射而不影响后续谷粒的轨迹。通过上面给出的连续性方程，两个小麦谷粒长度的分离对应于每1m/s谷粒速度大约每秒80个谷粒的谷粒速率。

谷粒的特征的检测不是本发明的一部分，因此不再详细描述。可以使用不同的技术和不同的颗粒的特征来使用许多不同的传感系统。

在一个示例中，使用光学系统，其中采样区域被照射具有合适的光特性。当颗粒通过采样区域时，从正在研究的颗粒中接收反射光。可以分析反射光在不同波长下的不同特性。可以通过光谱仪进行分析。

如上所述，谷粒被机械杠杆偏转。在一个实施例中，机械杠杆可以附接到旋转音圈。在优选实施例中，机械杠杆由压电传感器驱动。在一个实施例中，压电叠堆产生小的位移，通过杠杆放大该位移。在优选实施例中，压电传感器是双压电晶片。具有20至45度的顶角的楔形头40安装在双压电晶片的端部上。更优选地，顶角在30到35度之间。通过分离装置将谷粒导向楔形头的前边缘。当电压施加到双压电晶片上时，楔形物偏离其中心静止位置。如果电压符号反转，则偏转方向反转。40毫米长的双压电晶片可以产生大约2毫米的位移。双压电晶片的驱动速度明显快于其他类型的喷射器。喷射器处的响应时间较短，加快了谷粒速率。

参考图7和8，示出了另一实施例，其包括由电机301驱动的盘300。进料管道302沿着路径303将颗粒材料供应到进料位置304，在该进料位置304处将特定材料落到盘300的上表面上。中心锥体或圆顶部分305直接位于导管302下方，以便有助于将材料向外扩散到多个管道306,307中，管道306,307的数量当然可从最小的一个至可用的区域内可获得的最大数量。特别是当存在大量管道时，提供了门308,309，每个门都定位在相应管道的入口之外，以控制特定材料流入管道。以这种方式，当进料量相对较低时，可以通过操作驱动相应门的致动器310来关闭一些管道。

每个管道由具有两个大致直立的侧壁311和312的通道形成，颗粒在两个侧壁311和312之间通过。这些侧壁可以是垂直的，但更可能具有如前所述的倾斜“侧壁”。此外，根据被分类的物品和旋转体的几何形状，该管道可以是管(圆形、椭圆形、三角形或四边形等)或部分管，即C型、L型、V型，或与在其中通过管道施加在颗粒上的力的路径相一致的最小的二维和/或三维形状，最小的二维和/三维形状。

例如图8中所示的管道307，每个管道包括第一部分313、第二部分314和第三部分315，所述第一部分313、第二部分314和第三部分315在沿着管道的长度的间隔位置处通向在管道端部处的排除口316，该管道端部与门309相对。管道的第一部分313被成形和布置成使得在通过门309进入之后加速颗粒，从而沿着管道部分的长度纵向地分离一个颗粒与下一个颗粒。

第二管道部分314包括沿管道部分314的长度在间隔位置处的一个或多个传感器317,318,319。传感器可用于测量穿过管道部分314的颗粒的不同特性，从而接收来自传感器的信号的控制装置320可以引导分离系统以分离管道内的颗粒。

第二管道部分314被成形和布置成使得第二管道部分内的颗粒的加速度减小。优选地，该布置使得在第二管道部分中，颗粒的加速度非常低或为零，使得当它们通过第二管道部分通过传感器时保持几乎恒定的速度。这可以通过例如设定第二管道区域中的摩擦来平衡离心加速度来实现。替代地或与摩擦力组合，通过沿着曲线布置第二管道部分，可以减小离心加速度，其中所述曲线距旋转轴线径向距离几乎恒定。

第三管道部分315用作分离系统，其中管道部分315围绕安装销321枢转，以使排出端316在至少两个分开的位置之间移动。在管道307右端所示的位置，排出口316位于与盘相同的平面内，并将离开该排出口的颗粒引导到第一通道322中，以收集作为一组颗粒，该组颗粒具有由传感器测量的第一特性。设置第二通道323，用于接收如图8的左端示出的管道部分315的第二位置中的颗粒。

因此，应注意，管道部分315通过致动器324在通道322和323的第一位置和第二位置之间移动，致动器324在通道322和323之间向上和向下提升排出端316。通常，致动器324是电磁音圈，电磁音圈提供足够的力和运动以在两个位置之间提升管道部分315。

如图所示，在该实施例中，第三管道部分315形成主管道306或307的一部分，并且承载在盘300上以随盘300旋转。

如图所示的第三管道部分315的形状也不同于第一管道部分和第二管道部分，使得通过其中的颗粒减速。因此，从排出端316出现的颗粒的速度相对于测量阶段的速度减小，从而减小颗粒离开排出端后受到冲击损害的可能性。应注意，通过管道的所需速度分布取决于材料特性。对于一些材料，第三管道部分可以成形为提高速度。作为替代方案，第三管道部分可以由倾斜的门代替，该倾斜的门可以是刚性的，但更优选地是柔性的和弯曲的，以在颗粒上施加较低的重定向力。

另外地或者替代地，管道部分314内的颗粒可以通过沿管道引导的气流减速，所述管道趋向于减缓颗粒的运动。同样，这用于减速颗粒以防止或减少颗粒离开开口316时的冲击损坏。

另外地或者替代地，管道部分314内的颗粒可以通过诸如前述瀑布或弯月面之类的水幕减速。

另外地或者替代地，通过在通道322,323的表面上设置弹性层326可以减少冲击损坏，当颗粒离开排出口316时，颗粒撞击该弹性层326。在一个示例中，层326是弹性材料，例如橡胶。在另一种布置中，可以通过倾斜颗粒撞击的表面来减少冲击损坏。

在图1的布置中，分离器21包括盖部分21A，盖部分21A形成封闭的通道，被选择为通过该路径24的颗粒通过该封闭的通道。该通道可包括冲击表面和/或其他起到减速作用的部件。同样在图1中，从盘的周边17出来的材料被收集在收集器通道98中，该收集器通道98包含如本文所述的合适的减速材料99。

所提及的与接近分离系统时的减速有关的所有方法都是潜在技术，该技术可用于在分离后使颗粒减速。分离后的减速将非常重要，具体取决于分类的内容。

因此，在该实施例中，管道的端部安装在铰链上，该铰链使管道的端部能够向上或向下倾斜，使得离开的管道的颗粒向上或向下偏转。管道的端部附接到致动器，致动器可以是压电致动器、旋转音圈或其他合适的致动器。该方法的优点在于，端部到管道的角位移可以基于谷粒品质特性而变化，以利用单个设备将谷粒分选成多个输出流。

在喷射器中，谷粒朝向喷射器行进，喷射器由安装在压电双晶片的端部上的楔形头40组成，压电双晶片则安装在管道中。图3A中所示的位置示出了无动力压电双晶片，其中谷粒被分离器分离偏转入上部箱或下部的概率相等。图3B中所示的位置示出了当向压电双晶片施加+100V(电压)时喷射器的位置，谷粒被偏转入下部箱。图3C中所示的位置示出了当向压电双晶片施加-100V(电压)时喷射器的位置，谷粒被偏转入上部箱。

本文描述和示出的分离器系统可以与不对颗粒参数进行特定测量的系统一起使用，因为分离装置的特征可以用于其它领域。

如图10所示，示出了一般用400表示的播种系统，包括播种工具棒401，其上安装有一系列单独的播种装置402。每个播种装置402通过输送管道系统403供给种子，输送管道系统403的种子来自如上大致所述的分离器404，所述分离器的种子来自料斗405。

因此，本发明的测量和分离系统用于播种或种植装置400，以根据与生存力相关的测量参数对种子进行分类，从而播种最可能产生能养活的植物的种子，而那些不那么容易养活的种子则用于其它目的。本发明可用于根据传感器406检测到的大小对种子进行分类以与播种装置相匹配。传感器406可用于对种子进行计数，从而可以播种指定的数量或将指定的数量装袋。该布置还在播种装置中提供已知质量和数量的快速的分离的种子流，其中种子通过分离器407分离种子。因为本发明提供的每秒分离的种子的数量远高于现有技术，所以农民每小时可以播种更多英亩。

如408所示，靠近测量装置406的管道的一部分由透明材料409组成。

同样如410所示，测量装置位于管道间隙中的间隙411附近，以测量颗粒的不同参数，其中视线不受管道壁的阻挡。在这种布置中，管道部分412基本上平行于间隙411的位置处的颗粒的平均速度矢量，以最小化沿管道的颗粒流的扰动。

如图6所示，示出了一个管道，其基本上具有图4中所示的V型轮廓。即，管道14被成形为使得加速度导致颗粒靠管道的壁14B，14C移动，其中壁是V型的，以将颗粒限制在V型底部上。

壁14在顶点处包括一个或多个开口14G，使得颗粒13在壁14B,14C上行进，但是小于颗粒的组分13A通过开口14G的释放而与颗粒分离。在所示的实施例中，开口14G沿顶点呈大致连续的开口的形式。因此，每个管道包括与管道14平行的相关第二管道14S，分离的较小组分进入该管道14。然后是第三管道14T，其再次接收更小的颗粒13B。因此，存在一堆这样的管道14,14S,14T，使得按照尺寸将颗粒与第一管道14分离。

同样如图10中示意性所示，在分离器407处颗粒的分离是使用静电力进行的，其中根据所选参数对颗粒进行差分充电，然后颗粒通过场412，使得差分充电导致颗粒转向不同的路径。

如图所示，基于颗粒尺寸用500表示的初始分离和分离过程将分离的材料输送入路径501和502中。在路径501中，对颗粒进行包衣步骤503，接着是UV固化步骤504。在路径502中，对颗粒进行UV灭菌步骤505，然后进行抗体施加步骤506。

在路径501的末端，基于尺寸的第二分离步骤507使接受的颗粒通过路径508。在路径508中，对颗粒进行UV灭菌步骤509，然后进行抗体施加步骤510。在路径508的末端，进一步的分离步骤511选择是否接受路径的颗粒。类似地，在路径502的末端，进一步的分离步骤512选择是否接收路径的颗粒。

图11是使用本发明方法对颗粒进行不同操作的示意图。也就是说，在这些情况下，分离方法不是用于如上所述的分选，而是用于各种操作，例如计数、包衣、灭菌等。

图12是图1装置的盘的示意图，示出了管道形状的不同选择。在每个管道中，管道与盘半径之间的角度会产生不同的效果，加速、无加速(恒定速度)和减速。即，在管道141中，颗粒在向外运动时受到逐渐增大的加速。在管道142中，颗粒在向外运动时受到加速，然后是恒定速度，然后是进一步的加速度。在管道143中，颗粒在向外运动时受到加速，然后是恒定速度，然后是减速。在管道144中，颗粒在向外运动时受到可变的速度分布。

Claims

1.一种分离颗粒的方法，包括：

在供应导管中提供一定量的聚集颗粒；

围绕轴旋转旋转体；

所述旋转体限定至少一个管道，所述至少一个管道从邻近所述轴的内端向外延伸到外端，与所述内端相比，所述外端与所述轴向外间隔开更大的径向距离；

在所述至少一个管道的所述内端处供给所述聚集的颗粒；

将所述内端布置成与所述轴相邻的阵列，使得所述供应导管将所述颗粒沉积在所述至少一个管道的所述内端处，以使所述颗粒进入所述内端并将所述管道中的颗粒流分离至所述至少一个管道的单独的管道中；

在以一角速度旋转所述旋转体的步骤中，所述角速度在所述颗粒上产生离心力，所述离心力克服所述颗粒与所述管道接触引起的颗粒上的摩擦，所述颗粒从所述内端到所述外端时被加速，并导致所述颗粒被分离，从而通过由所述至少一个管道中的所述离心力引起的加速度将每个所述颗粒与下一个所述颗粒分开一个空间，并且当它们朝所述外端移动时，在所述管道中一个接一个地排成一排；

其特征在于，提供了至少一个分离装置，所述至少一个分离装置包括：

一分离头，所述分离头具有一布置在中立位置的前边缘，所述前边缘被布置成使得待分离的颗粒以流的形式朝向处于中立位置的所述前边缘移动；

一致动器，所述致动器用于将前边缘从中立位置移动到流的第一侧的第一位置或流的第二侧的第二位置；

其中，前边缘布置在第一位置以将颗粒引导到流的所述第二侧上的第一路径；以及

其中，前边缘布置在第二位置以将颗粒引导到流的所述第一侧上的第二路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括对分离的颗粒进行操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由承载在所述旋转体上的一个或多个装置执行所述操作。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述操作由环形区中的围绕所述至少一个管道的所述外端的多个装置执行，使得在所述颗粒从所述至少一个管道中释放出来后再执行所述操作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道包括多个绕所述轴布置成阵列的管道，其中所述管道在邻近所述轴的内端处紧邻彼此并排布置，以便与所述供应导管协作，同时增加朝向所述外端的间距。

6.根权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述操作包括一测量装置，所述测量装置与多个分离装置中的相应一个分离装置相关联，所述分离装置被布置成用于将相应的颗粒引导到所述第一路径和所述第二路径中的一个路径中，所述多个路径中的哪一个路径是由所述相关联的测量装置测量的参数确定的。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道包括围绕轴线布置成阵列的多个管道，其中管道在邻近轴线的内端处紧邻并排，以与所述供应导管配合并增加外端的间距，所述参数的测量由多个测量装置执行，其中所述测量装置的数量等于管道的数量，每个测量装置包括一个或多个用于分离颗粒参数的部件。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述旋转体包括一盘构件，所述盘构件具有面向所述供应导管的前表面，并且所述至少一个管道位于所述盘构件的径向平面中并且从所述轴向外延伸到所述盘的周边。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道是弯曲的，使得所述外端相对于所述内端成角度延迟。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道包括分支。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道包括一侧壁，所述颗粒抵靠所述侧壁通过所述加速度驱动，所述侧壁被成形为使得所述颗粒上的加速度用于使所述颗粒运动至共同的径向平面中，从而从所述旋转体释放出来。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道包括一第一部分和一第二部分，所述第一部分布置成用于通过加速度将每个颗粒与下一个颗粒分离，所述第二部分用于测量所述第一部分和所述第二部分的位置，使得所述颗粒减速以减小其速度。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述颗粒通过所述管道的另一部分的形状减速，所述管道的另一部分用于使其中的颗粒减速。

14.根据权利要去12所述的方法，其特征在于，所述颗粒通过液体流减速。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，通过改变所述至少一个管道的一个表面的摩擦特性使所述颗粒减速。

16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述颗粒通过冲击表面减速，所述冲击表面设置成用于减小其上的冲击载荷。

17.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括一封闭构件，用于封闭从所述供应导管进入一个或多个管道的通道。

18.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，至少一部分管道由透明材料组成。

19.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道具有被分段的壁，其中所述壁的段之间或所述管道的分开的段之间具有至少一个间隙。

20.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道的表面包括用于啮合和旋转所述管道中的颗粒的膛线。

21.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道在一个位置处包括一个或多个开口，使得小于所述颗粒的组分通过开口的释放与所述颗粒分离。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道具有一相关的第二管道，所述第二管道平行于被分离的较小组分进入的管道。

23.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个管道成形为使得加速度导致所述颗粒靠所述管道的壁运动，其中所述壁是V型的，以将所述颗粒限制在V型底部。

24.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述分离头设置在所述旋转体的径向平面中，且所述第一侧和所述第二侧布置在所述径向平面的相对侧上。

25.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述分离头包括在所述前边缘的所述第一侧和所述第二侧上的倾斜引导表面。

26.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述分离头是楔形的。

27.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述致动器通过压电构件移动。

28.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述分离头设于所述旋转体上。

29.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括在所述第一路径和所述第二路径(22、24)中的至少一个路径中提供的第二颗粒分离装置(507)，所述第二颗粒分离装置(507)可操作地将每个颗粒引导到多个路径中的第三路径和第四路径中的选定的一个中，其中，第二颗粒分离装置包括第二分离头和第二制动器，所述第二分离头具有大体沿流布置的前边缘，使得流中的颗粒朝向所述第二分离器的前边缘移动，至少第一侧和第二侧的表面远离第二分离器的前边缘发散，所述制动器用于移动所述第二分离器的前边缘。

30.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，每个管道包括一管道部分和一致动器，所述致动器用于在至少两个分开位置移动所述管道部分的排出端，所述至少两个分开的布置被布置成将所述颗粒引导至相应的分开的收集位置。