[发明专利]用于测量输送管中的固体/液体混合物的浓度参数的系统和方法

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的、用于测量固体/液体混合物中的浓度的系统。

该系统还涉及用于测量固体/液体混合物中的浓度的方法。此类型的系统和方法用于，例如，挖掘机的输送管。

为了最优有效地运送输送管中的固体/液体混合物，使用传感器测量可表示输送过程的性质的过程参数。这些过程参数也可用来(自动)调节输送过程。

一个过程参数与混合物浓度有关，所述混合物浓度即输送液体(例如水)中固体物质(例如沙)的浓度。

调节混合物浓度对挖掘过程是重要的。过低的混合物浓度导致效率低的挖掘过程，因为每单位时间通过输送液体泵送的固体太少。另一方面，过高的浓度也是不希望的，因为这可能导致管淤塞。因此为了最优有效的挖掘过程，常规的是在挖掘期间尽可能使混合物浓度——其随固体类型、挖掘深度、开挖速度、泵的扬程(lift)、泵的可用容量以及期望的混合速度而变化——保持稳定。

为了确定混合物浓度，在挖掘工业中使用借助放射源确定管中混合物浓度的系统和方法。

可通过测量在通过输送管运送挖掘混合物的过程中通过输送管的放射性(γ)辐射的相对强度，推导出混合物浓度。然而，放射源的使用存在一些缺陷。

在一些国家，对放射源的运输和/或使用有法律限制。这经常使在挖掘机上的使用复杂化。将放射源从核电厂运输到挖掘机或存储放射性物质也不是不受法律限制的。此外，放射源的使用受与辐射保护和安全有关的各种要求影响。此外，舆论一般不赞成使用放射源。

现有技术利用电磁波确定液体/固体混合物中的密度。

JP 07346080描述了一种借助无线电波辐射测量固体/液体混合物中固体物质的量的系统和方法。天线被置于输送管的外缘上。为了允许辐射混合物，输送管应该在天线处由塑料材料制成。

JP 07346080的缺点是，无防护地使用无线电波辐射。另外，考虑到塑料材料对由例如像沙子之类的固体颗粒导致的磨损具有相对较低的抗性，在例如像挖掘系统之类的、于其中泵送固体/液体混合物的系统中使用塑料材料管是不希望的。由于挖掘输送管中使用的压力，塑料材料相对低的耐压强度也可能成为障碍。

本发明的目的是提供一种用于测量固体/液体混合物中的浓度的系统和方法，该系统和方法相比于根据现有技术的系统没有缺点或具有较少的缺点。

该目的通过如权利要求1中限定的系统实现。

本发明利用以下事实：天线可抵靠管壁定位，从而不会对天线的电磁机能产生不利的影响。

本发明的优点在于，输送管可完全由金属制成，从而允许相对于现有技术增加管壁的强度。此外，本发明通过金属管壁从环境中屏蔽掉从天线发出的辐射，从而提供更好的信噪比，并因此保护环境免受管中辐射的影响，如此获得了更好的电磁兼容性。因为可将天线直接定位在管壁上，本发明具有以下优点：保护覆盖层可基本不变地经由天线附接到管壁内侧。

下文中将参照描绘本发明示例性实施方案的各附图更详细描述本发明。这些示例性实施方案意在仅为了说明的目的，而不限制由权利要求书限定的本发明的要旨。

在附图中：

图1为设有根据本发明的系统的输送管的示意性横截面；

图2为取自图1横截面的一部分的放大图；

图3是天线的示意性平面图；

图4是根据图4的天线的示意性横截面；

图5示出了一替代实施方案；

图6是设有附加的外部电导计的输送管的示意性横截面；以及

图7示出了一包括多个用于以“层析(tomographic)”图的形式测量混合物分布的天线的实施方案。

图1是设有根据本发明的系统的输送管T的示意性横截面。输送管T的一部分充当测量体积V的壳，在该测量体积V中系统可测量固体/液体混合物M的浓度参数。术语“浓度参数”指描述固体/液体混合物的组成的参数，诸如混合物的密度或混合物中固体物质的浓度。

测量体积V的壳设有第一天线A1和第二天线A2，第一和第二天线A1、A2为片状天线(patch antenna)类型的。“片状天线”类型也被称为微带天线。在下文中将更详细分析在本发明中实现这种类型天线的方式。

天线A1和A2均位于输送管T的在测量体积V中的壁W上。

优选地，第二天线A2位于第一天线A1对面(即，在直接视线(direct visibility line)上)，测量体积位于第一和第二天线之间。

壁W衬有覆盖层C，该覆盖层C电气且机械地保护壁W以及第一和第二天线A1、A2免受在使用期间含有固体/液体混合物M的测量体积V影响。