RU2690539C1 - Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету - Google Patents
Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690539C1 RU2690539C1 RU2018124151A RU2018124151A RU2690539C1 RU 2690539 C1 RU2690539 C1 RU 2690539C1 RU 2018124151 A RU2018124151 A RU 2018124151A RU 2018124151 A RU2018124151 A RU 2018124151A RU 2690539 C1 RU2690539 C1 RU 2690539C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- mixer
- quality
- key component
- analysis
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 2
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 244000188595 Brassica sinapistrum Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/60—Mixing solids with solids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/38—Diluting, dispersing or mixing samples
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки сыпучих материалов и может быть использовано при исследовании процессов смешивания сыпучих материалов. Способ включает загрузку компонентов в смеситель, включение привода, его остановку, фиксацию изображений поверхностей смеси через прозрачные поперечные перегородки, установленные внутри смесителя, анализ изображений поверхностей посредством деления на пробные зоны и вычисление в них концентраций ключевого компонента с последующим определением коэффициента неоднородности и его корректировкой с учетом случайных колебаний числа частиц ключевого компонента на поверхностях наблюдения. В целях осуществления анализа качества смеси в различных ее сечениях по длине смесителя перегородки последовательно по мере проведения анализа снимают, сыпучий материал, находящийся за снятой перегородкой, удаляют. Способ обеспечивает расширение функциональных возможностей, снижение материалоемкости и трудоемкости, повышение скорости определения качества смеси по длине смесителя. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области переработки сыпучих материалов и может быть использовано при исследовании качества смеси в процессах смешивания сыпучих материалов в различных отраслях химической, строительной, медицинской промышленности и ряде других.
Известен способ исследования процесса смешения сыпучего материала в барабанном смесителе, осуществляемый в устройстве для исследования процессов смешивания и сегрегации сыпучих материалов, находящихся в жидкости (патент РФ 2128080, МКИ В01F 3/12, опубл. 27.03.1999). Способ включает загрузку компонентов, вращение барабана, фиксацию смеси с помощью пластины, изогнутой по форме сечения сыпучего материала, остановку барабана, отбор и анализ проб с целью вычисления в них концентраций ключевого компонента с последующим определением коэффициента неоднородности. Пластина выполнена перфорированной для отвода жидкости при ее радиальном перемещении. К недостаткам данного способа необходимо отнести его неточность из-за невозможности сохранения относительного положения частиц компонентов при взятии проб контактным методом. Здесь возможно определение критерия качества лишь всей исследуемой партии, дозы смеси, без установления этого критерия в различных ее областях, например по длине смесителя.
Также известен способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету (патент РФ 2495398, МКИ G01N 1/38, опубл. 10.10.2013, включающий анализ изображения поверхности смеси и определение коэффициента ее неоднородности. Исследуемую смесь равномерно распределяют на гладкой поверхности, разделяют на необходимое число порций, получают цифровые изображения их поверхностей с построением гистограмм яркости, разделяют каждую порцию на одинаковое число частей - проб с построением их гистограмм яркости, а коэффициент неоднородности смеси рассчитывают сравнением цифровых изображений частей - проб порций с изображением всей порции исследуемой смеси по гистограммам яркости. К недостаткам этого способа следует отнести то, что при его использовании нарушается структура смеси при ее равномерном распределении на гладкой поверхности. Этим способом также невозможно получить значения критерия однородности в различных сечениях смеси. Кроме того, как и в предыдущем способе определяется критерий качества лишь сразу всей исследуемой смеси.
Также как и в способе, описанном выше, отсутствует информация об однородности смеси в различных ее областях (сечениях), которая является необходимой при исследованиях работы реальных устройств. Кроме того, данный способ не точен, поскольку предполагает перегрузку смеси из аппарата, при которой происходит относительное смещение ее частиц.
Наиболее близким к предлагаемому способу, принятым в качестве прототипа, является способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету (патент РФ 2385454 МКИ G01N 1/38, В01F 3/18, опубл. 27.03.2010). Он включает загрузку компонентов в смеситель, включение привода смесителя, его остановку, фиксацию изображения поверхности смеси через прозрачную стенку, анализ этого изображения посредством деления его на пробные зоны и вычисление в них концентраций ключевого компонента с последующим определением коэффициента неоднородности и его корректировкой с учетом случайных колебаний числа частиц ключевого компонента на поверхности наблюдения.
Недостатки данного способа связаны с тем, что он применяется лишь при анализе изображения поверхности смеси, перпендикулярного оси, вдоль которой смесь однородна, то есть, в случае когда качество ее вдоль этой оси не меняется. Поэтому он не эффективен для исследований поведения качества смеси в устройстве непрерывного действия по его длине. Проведение таких исследований этим способом возможно лишь в случае использования нескольких сменных корпусов различной длины (по числу исследуемых сечений, в которых определяется критерий качества смеси). Это приводит к повышению трудоемкости и материалоемкости при проведении и обеспечении эксперимента, увеличивается время проведения эксперимента.
Задачей изобретения является расширение исследовательских возможностей, снижение трудоемкости и материалоемкости, повышение скорости определения качества смеси по длине смесителя.
Поставленная задача достигается тем, что в способе исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету, включающем загрузку компонентов в смеситель, включение привода, его остановку, фиксацию изображения поверхности смеси через прозрачную стенку, анализ этого изображения посредством деления его на пробные зоны и вычисление в них концентраций ключевого компонента с последующим определением коэффициента неоднородности и его корректировкой с учетом случайных колебаний числа частиц ключевого компонента на поверхности наблюдения, перед фиксацией изображения смеси в исследуемых сечениях материала внутри корпуса смесителя устанавливают прозрачные поперечные перегородки, которые последовательно, после проведения анализа изображения поверхности смеси в конкретном сечении снимают, сыпучий материал, находящийся за снятой перегородкой удаляют, и анализ повторяют для следующего сечения исследуемого материала.
На фиг. 1 показан общий вид смесителя непрерывного действия, в котором осуществляется предлагаемый способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету.
На фиг. 2 показан вид А смесителя (фиг. 1).
Смеситель содержит корпус 1 с прозрачными торцевыми стенками, выполненными в виде колец 2 и 3, соединенный с приводом вращения 4, дозаторы (не показаны), бункер 5 загрузки компонентов, бункер 6 выгрузки смеси. В ходе исследований качества смеси используют прозрачные съемные перегородки 7, 8, 9.
Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету, осуществляется следующим образом. В исследуемых сечениях материала (II, III и IV) внутри корпуса 1 смесителя устанавливают прозрачные поперечные перегородки 7, 8, 9. Включается привод 4 и, после дозирования, компоненты через бункер загрузки 5 поступают в корпус 1, где происходит их смешивание в режиме переката. Значения внутренних диаметров кольцевых перегородок определяют по коэффициенту загрузки смесителя. Смесь, перетекая через отверстия кольцевых перегородок 7, 8 и 9 заполняет корпус 1 смесителя. После установления стабильного режима перетекания компонентов через прозрачную торцевую стенку 3 привод выключают. Остановку корпуса смесителя осуществляют в момент, когда отверстия прозрачных перегородок, выполненные с эксцентриситетом относительно оси корпуса 1, находятся в наивысшем положении. Изображение поверхности смеси фиксируют фотокамерой через прозрачную стенку 3 и подвергают компьютерной обработке, в соответствии с известной методикой (см. патент РФ 2385454, МКИ G01N 1/38, B01F 3/18. Опубл. 27.03.2010). При этом определяется мгновенное значение коэффициента неоднородности в сечении I, то есть, на выходе из смесителя, которое корректируется с учетом случайных колебаний числа частиц ключевого компонента на поверхности наблюдения. Затем прозрачную торцевую стенку 3 снимают, а сыпучий материал, находящийся перед кольцевой перегородкой 9 удаляют. После этого фотокамерой фиксируют поверхность сыпучего материала, через прозрачную перегородку 9 (см. фиг. 2) и анализ полученного изображения повторяют. При этом получают мгновенное значение коэффициента неоднородности сыпучего материала в сечении II (непосредственно за перегородкой 9). Снимая кольцевые перегородки 9 и 8, последовательно удаляя смесь, находящуюся перед кольцевыми перегородками 8 и 7, соответственно, проводят анализ по указанной методике и получают мгновенные значения коэффициентов неоднородности сыпучего материала в сечениях III и IV.
Данный способ определения качества смеси компонентов является бесконтактным и обладает тем преимуществом, что при его использовании не нарушается структура смеси. Исследуемая смесь не извлекается из смесителя. Применение данного способа позволяет определять значения критерия качества смеси в ее различных сечениях в зависимости от длины корпуса (барабана) смесителя, в том числе, смесителя непрерывного действия, не извлекая из него смеси. Данный способ для получения такой зависимости не требует применения нескольких барабанов различной длины для каждого эксперимента, как это было бы необходимо при использовании прототипа. Таким образом, способ отличается простотой, скоростью получения необходимых значений критериев качества смеси, сравнительно невысокими трудоемкостью и материалоемкостью поскольку при проведении исследований не требуется сменных корпусов (барабанов).
Пример. Приготавливалась двухкомпонентная смесь в смесителе непрерывного действия с гладким горизонтальным цилиндрическим барабаном аналогичном смесителю, показанному на фиг. 1 и 2. Внутренний диаметр барабана составлял 230 мм, его длина - 405 мм. Кольцевые перегородки были установлены на расстояниях 
=80, 150, 280 мм от торцевой стенки, через которую осуществлялась загрузка компонентов, которые соответствуют сечениям IV, III и II, соответственно (фиг. 1). Отверстия кольцевых перегородок диаметром 100 мм выполнены с эксцентриситетом 15 мм относительно оси барабана (и центра наружного кольца). Угловая скорость вращения барабана составляла ω=π рад/с (30 об/мин). Загрузка компонентов осуществлялась через бункеры с различными сечениями выходных патрубков, обеспечивающими соотношение объемов загрузки компонентов Q1:Q2=l:2. Коэффициент загрузки - 0,3. Смешивались семена рапса и проса. Насыпные плотности и средние диаметры частиц которых:
ρ1 = 667 кг/м3, d1=1,75 мм (рапс),
ρ2=840 кг/м2, d2=2,25 мм (просо).
Коэффициент неоднородности смеси Vc определялся предлагаемым способом, при последовательном фотографировании сечений смеси I, II, III и IV через прозрачные стенки колец 3, 9, 8, 7. (см. фиг. 1, 2). Начальное значение коэффициента неоднородности смеси определялось анализом изображения смеси, полученного фотографированием ее поверхности через прозрачную стенку 2, со стороны загрузки. В ходе эксперимента также определялся коэффициент неоднородности смеси 
гравиметрическим способом. При этом анализировалась смесь, забираемая в пробоотборник непосредственно за прозрачными перегородками 3, 8, 7, 6 (т.е. сразу за сечениями I, II, III и IV).
В таблице 1 приведено сопоставление значений коэффициентов неоднородности смеси, полученных двумя способами. Здесь δ относительное отклонение значения коэффициента неоднородности смеси Vc, полученного предлагаемым способом от значения коэффициента неоднородности смеси , полученного гравиметрическим способом.
Claims (1)
- Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету, включающий загрузку компонентов в смеситель, включение привода, его остановку, фиксацию изображения поверхности смеси через прозрачную стенку, анализ этого изображения посредством деления его на пробные зоны и вычисление в них концентраций ключевого компонента с последующим определением коэффициента неоднородности и его корректировкой с учетом случайных колебаний числа частиц ключевого компонента на поверхности наблюдения, отличающийся тем, что перед фиксацией изображения смеси в исследуемых сечениях материала внутри корпуса смесителя устанавливают прозрачные поперечные перегородки, которые последовательно после проведения анализа изображения поверхности смеси в конкретном сечении снимают, сыпучий материал, находящийся за снятой перегородкой, удаляют, и анализ повторяют для следующего сечения исследуемого материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124151A RU2690539C1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018124151A RU2690539C1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690539C1 true RU2690539C1 (ru) | 2019-06-04 |
Family
ID=67037848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018124151A RU2690539C1 (ru) | 2018-07-02 | 2018-07-02 | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690539C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819489C1 (ru) * | 2023-07-28 | 2024-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "ЯГТУ" | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6316772B1 (en) * | 1998-05-19 | 2001-11-13 | Agrovision Ab | Determination of concentration |
| RU2385454C1 (ru) * | 2008-11-06 | 2010-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
| US20160078611A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Appareo Systems, Llc | Non-image-based grain quality sensor |
-
2018
- 2018-07-02 RU RU2018124151A patent/RU2690539C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6316772B1 (en) * | 1998-05-19 | 2001-11-13 | Agrovision Ab | Determination of concentration |
| RU2385454C1 (ru) * | 2008-11-06 | 2010-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" | Способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
| US20160078611A1 (en) * | 2014-09-12 | 2016-03-17 | Appareo Systems, Llc | Non-image-based grain quality sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2819489C1 (ru) * | 2023-07-28 | 2024-05-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет", ФГБОУ ВО "ЯГТУ" | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bowler et al. | A review of in-line and on-line measurement techniques to monitor industrial mixing processes | |
| Muzzio et al. | Sampling practices in powder blending | |
| Green et al. | In-line monitoring of moisture content in fluid bed dryers using near-IR spectroscopy with consideration of sampling effects on method accuracy | |
| Kuentz | Analytical technologies for real-time drug dissolution and precipitation testing on a small scale | |
| KR20160022751A (ko) | 미세유체 검사장치 및 그 장치의 작동 방법 | |
| Bergström et al. | Biorelevant intrinsic dissolution profiling in early drug development: Fundamental, methodological, and industrial aspects | |
| Khaddour et al. | Grain-scale characterization of water retention behaviour of sand using X-ray CT | |
| NO137920B (no) | Fotometrisk analyseapparat. | |
| US20180231446A1 (en) | Method and system for determining dissolution properties of matter | |
| DE69935204T2 (de) | Photometer mit halterung zum halten und mischen einer küvette | |
| RU2690539C1 (ru) | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету | |
| RU2385454C1 (ru) | Способ определения качества смеси компонентов, различающихся по цвету | |
| EP2406612B1 (en) | Optical cell assembly and method of use | |
| Koide et al. | Detection of component segregation in granules manufactured by high shear granulation with over-granulation conditions using near-infrared chemical imaging | |
| Perez-Guaita et al. | Chemometric determination of lipidic parameters in serum using ATR measurements of dry films of solvent extracts | |
| DE202019101669U1 (de) | Vorrichtung für die Feldflussfraktionierung in Kombination mit Raman-Spektroskopie | |
| RU2819489C1 (ru) | Способ исследования качества смеси компонентов, различающихся по цвету | |
| JP2012202736A (ja) | 検査対象受体、検査方法および検査装置 | |
| Lee et al. | Extent of mixing in a two-component batch system measured using MRI | |
| Barałkiewicz | Fast determination of lead in lake sediment samples using electrothermal atomic absorption spectrometry with slurry samples introduction | |
| RU2492941C1 (ru) | Стенд для испытаний ячеистых поверхностей | |
| Papapetrou et al. | An improved contact method for quantifying the mixing of a binary granular mixture | |
| RU2371698C1 (ru) | Способ определения коэффициента неоднородности смеси сыпучих материалов | |
| Pu et al. | Real‐time monitoring of active ingredient dispersion in a pharmaceutical aqueous suspension using Raman spectroscopy | |
| Fuštar-Preradović et al. | Morphometry in differential diagnosis of pathologically altered parathyroid glands: adenoma and hyperplasia |