УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОЗДУХА В ПУЛЬПЕ ФЛОТАЦИОННОЙ МАШИНЫ Российский патент 1998 года по МПК B03D1/06 

Изобретение относится к области автоматизации процессов обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при управлении, регулировании и контроле работы флотомашины. Автоматическое измерение объемной концентрации воздуха в пульпе позволяет оперативно управлять процессом флотации путем поддержания заданной аэрации пульпы.

Известны различные способы аэрации пульпы при флотации. Наиболее близким взятым за прототип, является устройство регулирования аэрации пульпы, включающее камеру флотомашины, измерительный элемент, регулятор и исполнительный механизм. В данном устройстве измеряется расход воздуха, поступающий во флотомашину, по значению которого в регуляторе оценивается концентрация воздуха в пульпе (газосодержание) с использованием экспериментальных зависимостей и определяется то положение, которому соответствует по экспериментальным зависимостям максимум содержания воздуха в пульпе. (см. а.в. N 1604485, кл. МКИ B 03 D 1/00, 1988 г.).

Данное изобретение касается способов флотационного обогащения и использует метод контроля концентрации по косвенному показателю - расходу воздуха. Однако известно, что указанная концентрация зависит в значительной степени и от других факторов - плотности, вязкости, температуры пульпы, динамических возмущений в потоке пульпы и т.д. Следовательно точность поддержания максимальной концентрации воздуха не высока. В то же время регулирующее воздействие осуществляется фактически путем изменения продольного перемешивания, тогда как сам расход воздуха в качестве воздействия не используется. Данное обстоятельство снижает качество регулирования.

Задача настоящего изобретения состоит в улучшении условий флотации за счет автоматического регулирования концентрации воздуха во флотируемой пульпе.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве автоматического регулирования концентрации воздуха в пульпе флотационной машины, содержащем камеру флотационной машины с импеллером и измерительным элементом концентрации воздуха в пульпе, регулятор и исполнительный механизм в виде электродвигателя, измерительный элемент выполнен в виде двух пар трубок, размещенных на разных уровнях в камере флотомашины, причем концы одной пары трубок расположены в зоне аэрированной пульпы, а концы другой - в зоне неаэрированной пульпы, устройство снабжено дифференциальными манометрами, устройством деления и преобразователем частоты, при этом манометры соединены с указанными трубками, а электрические выходы манометров подключены к устройству деления, соединенному с регулятором, выход которого подключен к входу преобразователя частоты, присоединенному к входу электродвигателя, связанного с импеллером.

Новизна предложения состоит в новой совокупности известных признаков. Изобретательский уровень подтверждается тем, что взаимодействие между собой признаков новой совокупности позволяет получить новое свойство, выраженное в том, что благодаря связи между концентрацией воздуха в пульпе и ее удельным весом, а также зависимости указанной концентрации от скорости вращения импеллера, создано устройство, обеспечивающее автоматическое регулирование концентрации воздуха в пульпе с большей точностью, что, в свою очередь, позволяет получить технический эффект, выраженный в поддержании заданной аэрации пульпы при изменении внешних условий.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит две питающие трубки 1, соединяющие напорный бак 2 с камерой флотационной машины 3. В пульпу 4 введены концы измерительных трубок 5, длина которых обусловлена выбором зоны контроля аэрации пульпы. Компенсационные трубки 6 также погружены в пульпу, но их открытые концы находятся в той зоне камеры флотомашины, где аэрация практически отсутствует. Трубки 6 используются для компенсации погрешности измерения, обусловленной колебаниями содержания твердого в пульпе. Разность давлений на первой паре трубок 5 зависит от концентрации воздуха и содержания твердого в пульпе. Разность давлений на концах второй пары трубок 6 зависит только от содержания твердого в пульпе. Исключение погрешности, вызванной колебаниями твердого осуществляется делением первой разности давлений на вторую.

Напорный бак 2 заполняют водой из магистрального трубопровода 7, а избыток воды переливается в сливную воронку 8. К трубкам 5, 6 подсоединены посредством отборных трубок 9 дифференциальные манометры имеющие соответственно электрические выход 10 и 11. Отношение выходных электрических сигналов дифманометров 10, 11 определяется устройством деления 12, выходной сигнал которого пропорционален концентрации воздуха. Выход устройства 12 включен на вход регулятора 13, определяющего по величине отклонения концентрации воздуха от заданной величины необходимое управляющее воздействие. Выход регулятора 13 подсоединен к входу частотного преобразователя 14, выход которого подключен к управляющему входу электродвигателя 15 импеллера 16.

Устройство 12 определяет отношение плотностей аэрированной и неаэрированной пульпы, однозначно зависящее от концентрации воздуха в ней.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Из напорного бака 2 вода течет по питающим трубкам 1, измерительным 5 и компенсационным трубкам 6 в пульпу 4 камеры 3 флотомашины. Для обеспечения постоянного напора бак 2 работает с переливом, а избыток воды сливается в сливную воронку 8. Давление на концах трубок 5 и 6 зависит от плотности аэрированной и неаэрированной пульпы, а также от глубины погружения трубок и определяется соотношениями:

где
γ₁γ_п - плотности аэрированной и неаэрированной пульпы соответственно.

h₁, h₂, h₃, h₄ - глубины погружения измерительных и компенсационных трубок. (см. чертеж)
Разность давлений, измеряемая дифманометром 11
ΔP₁₂= P₁-P₂= γ(h₁-h₂) = γΔh₁₂
Разность давлений, измеряемая манометром 10
ΔP₃₄= P₃-P₄= γ_п(h₃-h₄) = γ_пΔh₃₄
Дифференциальные манометры преобразуют разность давлений в электрическое напряжение:
U₁₂ = K • Δ P₁₂
U₃₄ = K • Δ P₃₄
где
U₁₂, U₃₄ электрические напряжения на выходе дифманометров.

K - коэффициент пропорциональности
Отношение напряжений U₁₂ и U₃₄

где
α - концентрация воздуха в аэрированной пульпе.

Как видно из последней формулы выход устройства 12 определяется концентрацией воздуха α и не зависит от плотности неаэрированной пульпы γ_п .

Регулятор 13 рассчитывает управляющее воздействие по ПИД - закону регулирования и изменяет его таким образом, чтобы уменьшить рассогласование измеренного значения концентрации воздуха α от заданного значения. Результат расчета передается с выхода регулятора 13 на вход частотного преобразователя 14, изменяющего соответствующим образом скорость вращения электродвигателя 15.

Изобретение относится к автоматизации процессов обогащения полезных ископаемых и может использоваться при управлении, регулировании и контроле работы флотомашины. Сущность изобретения: устройство содержит камеру флотомашины с импеллером и измерительным элементом концентрации воздуха в пульпе. Измерительный элемент выполнен в виде двух пар трубок, размещенных на разных уровнях в камере флотомашины. Концы одной пары трубок расположены в зоне аэрированной пульпы, а концы другой пары - в зоне неаэрированной пульпы. К трубкам подключены дифференциальные манометры, электрические выходы которых соединены с блоком деления, подключенным к регулятору. Выход регулятора соединен с входом преобразователя частоты, подключенного к входу электродвигателя, связанного с импеллером. 1 ил.

Устройство автоматического регулирования концентрации воздуха в пульпе флотационной машины, содержащее камеру флотомашины с импеллером и измерительным элементом, а также регулятор и исполнительный механизм в виде электродвигателя, отличающееся тем, что измерительный элемент выполнен в виде двух пар трубок, размещенных на разных уровнях в камере флотомашины, причем концы одной пары трубок расположены в зоне аэрированной пульпы, а концы другой пары - в зоне неаэрированной пульпы, устройство снабжено дифференциальными манометрами, блоком деления и преобразователем частоты, при этом манометры подключены к указанным трубкам, электрические выходы манометров соединены с блоком деления, подключенным к регулятору, выход которого соединен с выходом преобразователя частоты, подключенного к выходу электродвигателя, связанного с импеллером.