CS241733B1 - Zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých materiálů - Google Patents

Abstract

Řešení se týká radiometrického měření rozdružování směsí sypkých materiálů, obsahujících anorganický materiál aspoň jako jednu složku, jako je tomu například u krmivových směsí. Zařízení sestává z nádobky na vzorek se dnem propouštějícím radioaktivní záření, z plošného zdroje radioaktivního záření a jeho detektoru, a z přítlačného zařízení udržujícího konstantní plošnou hmotnost. Podstatou této experimentální metody je měření zeslabení záření po průchodu vrstvou proměřované směsi. Hlavní podstata je však ve využití experimentálních hodnot ověřování. Četnost fotonů záření gama potom přímo udává obsah částic vybrané složky směsi.

Description

Řešení se týká radiometrického měření rozdružování směsí sypkých materiálů, obsahujících anorganický materiál aspoň jako jednu složku, jako je tomu například u krmivových směsí. Zařízení sestává z nádobky na vzorek se dnem propouštějícím radioaktivní záření, z plošného zdroje radioaktivního záření a jeho detektoru, a z přítlačného zařízení udržujícího konstantní plošnou hmotnost. Podstatou této experimentální metody je měření zeslabení záření po průchodu vrstvou proměřované směsi. Hlavní podstata je však ve využití experimentálních hodnot ověřování. Četnost fotonů záření gama potom přímo udává obsah částic vybrané složky směsi.

Vynález se týká zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých materiálů, zejména pro hodnocení segregace krmných směsí metodou prozařování.

Krmné směsi obsahují obilniny jako podstatnou část, dále anorganické látky a tzv. doplňkové organické látky — biofaktory. Uvedené složky se směšují a homogenizují v diskontinuálních a kontinuálních směšovačích tak, aby krmná směs měla normou předepsané složení. Při směšování a míšení složek v mísiči, ale i při dopravě vyrobené směsi nebo při plnění a vyprazdňování zásobníků dochází k relativnímu pohybu částeček jednotlivých složek. Podle povahy tohoto pohybu a podle vlastností pohybujících se částeček dochází k jejich míšení nebo rozdružování (Sommer K.: Mechanisms of powder mixing and demixing, I.C.E. Symp. ser. No. 65, Birmingham 1981 j. Proces rozdružování znehodnocuje jakost vyráběné krmné směsi, proto je nutné jej analyzovat, aby bylo možno správně konstruovat mísiče a další zařízení. Rozdružování je velice komplikovaný proces, který není snadné řešit teoretickým způsobem ani při jednoduchých dvousložkových směsích, takže pro řešení praktických případů jsou důležité experimentální metody, které umožňují hodnotit změnu složení směsi jako důsledek míšení nebo rozdružování. Z metod promísení a rozdružování se dosud nejlépe osvědčily tzv. radioindikátorové metody (Thýn Hodnocení míšení a rozdružování sypkých hmot radioaktivními metodami, Radioisotopy 24, 307 — 349, 1983 j, při nichž se určitá část podstatné minerální složky směsi nahradí radioaktivně značenou minerální složkou, která se pak účastní procesu míšení a rozdružování.

Provádí se to buď kontinuálním sledováním „koncentrace“ radioindikátoru detekcí záření přes stěny zařízení, nebo sledováním „koncentrace“ ve vzorcích odebraných v různých místech zařízení v konstantních časových intervalech. Kontinuální metoda je sice rychlejší, vadí však skutečnost, že získanému průběhu pochodu, například ve tvaru závislosti variačního koeflfcientu na době pochodu, nelze přisoudit přesně známý objem proměřované směsi. Při této metodě neznáme tedy přesně měřítko pozorování, které je definováno jako poměr měřeného objemu směsi k celkovému objemu směsi v zařízení. Hlavními nevýhodami obou zmíněných metod jsou však nevýhody všech radioindikátorových metod: označené složky je nutno zvlášť připravovat (například v jaderném reaktoru), radioindikátor je nutno zvlášť dávkovat a dobře promísit; hlavně však jsou to práce s otevřenými zářiči. I když lze zajistit bezpečné provedení, jsou tyto práce spojeny s určitými riziky, takže je musí provádět pracovníci, kteří jsou oprávněni pracovat s radioaktivními látkami. Celkové provedení těchto prací není jednoduché.

Tyto nevýhody odstraňuje zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých látek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v, umístění nádobky s měřenou směsí sypkých látek mezi uzavřený radioaktivní zářič a mezi detektor, přičemž nádobka má dno z materiálu propouštějícího záření a zářič je plošného tvaru. Další součástí nutnou k provedení měření je přítlačné zařízení umožňující udržení konstantní výšky měřeného materiálu. Přítlačné zařízení sestává ze stativu s úhlovým měřítkem, z páky a z přítlačné desky.

Podstatnou výhodou radiometrického měření podle vynálezu je možnost přímé indikace anorganické složky ve směsi na základě úměrnosti zeslabení záření a obsahu této složky ve směsi. Je to dosud nejrychlejší postup stanovení rozdružování směsí určitého druhu. Co do časové náročnosti a složitosti je daleko výhodnější než například chemická analýza vzorků směsí nebo než radioindikátorová metoda. Velkou výhodou je také skutečnost, že se pracuje s uzavřenými zářiči, takže se nekladou zvláštní nároky na pracovníky.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na výkresech, kde obr. 1 znázorňuje schematický nákres zařízení v řezu, obr. 2 představuje příklad kalibračního grafu závislosti četnosti pulsů na obsahu minerálních látek v premixu krmivové směsi.

Na obr. 1 je znázorněn celkový schematický nákres zařízení v řezu. V nádobce 1 je vzorek 2 měřené směsi sypkých materiálů. Pod jejím dnem 3 z materiálu propouštějícího záření je umístěn zdroj 4 radioaktivního záření, procházejícího vzorkem směsi a dopadajícího na detektor 5, který je umístěn nad nádobkou souose se zdrojem záření. Před měřením se nádobka 1 se směsí sypkých materiálů 2 uloží na podložku stativu 7, a materiál směsi v ní uložený se poipočí páky 8 a přítlačné desky 9 stlačí na konstantní výšku h. Potom se nádobka 1 opět vloží do zařízení mezi detektor 5 a ?droj záření 4 i detektor 5 jsou umístěny ve stínění z materiálu nepropouštějícího záření.

Na obr. 2 je příklad kalibračního gráfu závislosti četnosti impulsů N na obsahu minerálních látek c ve směsi krmivá, kde na ose x je koncentrace minerálních látek ve směsi ve váhových procentech, a na ose y je počet impulsů.

Vynález bude dále podrobněji popsán pomocí příkladu praktické realizace metody v oboru výroby krmivových směsí.

Metoda je založena na předpokladu, že zeslabení proudu částic gama záření radioaktivního zdroje detegované po projití proměřovaným prostředím je úměrné obsahu minerálních látek v proměřovaném materiálu. Zeslabení proudu částic I/I_o po projití vzdálenosti x cm v prostředí definovaném hustotou p v g/cm³ a hmotnostním nebo lineárním μ koeficientem zeslabení je dáno vztahem

I/Io = exp(—μχ) =. exp(—jUmpx) = '= exp{ — í4„.m) kde m je plošná hmotnost prostředí.

Po úpravách a zavedením konstanty k obdržíme proi závislost zeslabení proudu částic na koncentraci minerální složky vztah I/I_o = exp ( — k . c) který je základem metody.

Důležitým předpokladem úspěšného měření je vhodně zvolená energie záření, aktivita i tvar radioaktivního zdroje. Protože teoretické určení hmotnostních koeficientů není snadné, zjišťuje se závislost I/I_o = f (c) experimentálním proměřením sady připravených vzorků krmné směsi s koncentrací sledované složky v požadovaném rozsahu. Získané kalibrační závislosti se využívají na stanovení koncentrace sledované složky v odebraných vzorcích. Přesnost měření se kontroluje současným proměřováním standardních vzorků.

Měření vzorků se provádí ve speciální nádobce za předpokladu, že plošná hmotnost je v celém vzorku stejná. Tento předpoklad je splněn mechanickým stlačením materiálu pomocí přítlačného zařízení (obr. 1 vlevo). Nádobka na vzorek může mít průměr 8 až 10 cm, výšku 6 až 8 cm. Materiál dna nádobky může být plexisklo o síle 1 až 3 mm. Plošná hmotnost se má pohybovat v rozmezí 1,2 až 2,4 g. cm². Minimální celkový počet impulsů má být 20 000. Jako detektoru záření lze použít scintilační sondy nebo proporcionálního počítače, které jsou napojeny na spektrometrickou vyhodnocovací soupravu.

Popsaného způsobu hodnocení rozdružování směsí sypkých materiálů je možno použít také v chemickém a farmaceutickém průmyslu, v cementářství apod.

Claims (1)

1. PREDMÉT

   Zařízení pro radiometrické měření rozdružování směsí sypkých materiálů, tvořené nádobkou na vzorek směsi, zdrojem radioaktivního záření a jeho detektorem, přičemž zdroj i detektor jsou umístěny ve stínění, vyznačené tím, že nádobka (1) má dno (3) z

   YNÁLEZU materiálu propouštějícího záření, zdroj (4) je plošného tvaru, kdy přítlačné zařízení pro dodržování konstantní plošné hmotnosti měřeného materiálu sestává ze stativu (7) s měřítkem, páky (8) a přítlačné desky (9).