УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРЕДМЕТОВ ИЗ ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2001 года по МПК B03C1/16 B07C5/344 

Предлагаемое изобретение относится к технике разделения материалов и предназначено для обнаружения и извлечения опасных металлических предметов из потока сыпучего материала на ленточных конвейерах, например, в системах топливоподачи тепловых электрических станций.

Известны устройства для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, содержащие металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно соединенные исполнительное устройство и электромагнитный сепаратор (Металлодетектор МД800-2к. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Сибирский физико-технический институт, Томск, 1997, с. 4-7, рис. 2; А.с. 961783 (СССР), 1982 г., МКИ H 03 C 1/16).

Работа известных устройств происходит следующим образом. При движении сыпучего материала на ленточном конвейере металлодетектор осуществляет непрерывный контроль наличия металлических предметов. При обнаружении металлического предмета в зоне установки датчика происходит переключение логического элемента, сигнал с выхода которого поступает на блок задержки, который формирует сигнал для исполнительного устройства с задержкой, величина которой определяется временем движения металлического предмета от зоны установки датчика до электромагнитного сепаратора. Исполнительное устройство осуществляет включение электромагнитного сепаратора, выполняющего извлечение металлического предмета.

Известные устройства обеспечивают эффективное обнаружение и извлечение одиночных металлических предметов. Однако при наличии на конвейере нескольких металлических предметов, последовательно попадающих в зону действия металлодетектора в течение времени задержки, извлекается только первый.

Таким образом, недостаток известных устройств для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала заключается в недостаточной надежности извлечения металлических предметов.

Из известных наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, содержащее металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно соединенные исполнительное устройство и электромагнитный сепаратор (А.с. N 517322 (СССР), 1976, МКИ В 03 С 1/16).

Известное устройство работает следующим образом. При движении сыпучего материала на ленточном конвейере металлодетектор выполняет контроль наличия металлических включений. При обнаружении металлического предмета в зоне установки металлодетектора происходит переключение логического элемента, сигнал с его выхода поступает на блок задержки, который формирует сигнал для исполнительного устройства с выдержкой времени, равной времени движения металлического предмета от зоны датчика до электромагнитного сепаратора. Сигнал с блока задержки поступает на вход исполнительного устройства, которое производит включение электромагнитного сепаратора. Электромагнитный сепаратор производит извлечение металлического предмета из потока сыпучего материала и перемещение этого предмета в специальный бункер.

В известном устройстве эффективное извлечение металлических предметов реализуется только для одиночных металлических предметов, интервал прохождения которых через зону датчика превышает время цикла работы устройства от момента обнаружения металлического предмета до его извлечения. Однако при наличии на конвейере нескольких предметов, последовательно попадающих в зону действия датчика в течение цикла работы устройства, первый предмет обнаруживается, что приводит к включению блока задержки. При попадании еще одного металлического предмета в зону действия датчика в течение времени работы блока задержки повторного запуска нового цикла работы устройства не происходит. В результате этого металлический предмет не извлекается.

Таким образом, недостаток известного устройства - низкая надежность извлечения металлических предметов.

Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности извлечения металлических предметов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, содержащее металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно соединенные исполнительное устройство и электромагнитный сепаратор, дополнительно введены два RS-триггера, два элемента И, элемент НЕ и второй блок задержки, при этом выход логического элемента подключен к объединенным S-входу первого RS-триггера, входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, а выход через первый блок задержки подключен к S-входу второго RS-триггера, выход которого подключен к входу исполнительного устройства, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера, а выход через второй блок задержки соединен с объединенными R-входами первого и второго RS-триггеров.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением предлагаемое техническое решение имеет следующие новые признаки:
- два RS-триггера;
- два элемента И;
- элемент НЕ;
- второй блок задержки.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "новизна".

При реализации предлагаемого изобретения повышается надежность обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве при обнаружении металлического предмета металлодетектором на выходе логического элемента формируется импульс, передний фронт которого производит запуск первого блока задержки, а задний фронт переключает первый RS-триггер и запускает второй блок задержки. По истечении времени Т от момента обнаружения металлического предмета происходит переключение второго RS-триггера и включение с помощью исполнительного устройства электромагнитного сепаратора. Выключение электромагнитного сепаратора производится выходным импульсом второго блока задержки, который формирует задержку на время T + τ. Если при включенном втором блоке задержки происходит обнаружение других металлических предметов, происходит перезапуск второго блока задержки и, следовательно, сохранение включенного состояния электромагнитного сепаратора. Таким образом обеспечивается надежное обнаружение и извлечение металлических предметов из потока сыпучего материала.

Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "положительный эффект".

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области техники разделения материалов и контрольно-измерительной техники.

RS-триггеры, элементы И и элементы НЕ в сочетаниях, аналогичных предлагаемому техническому решению, в известных устройствах не обнаружены.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, на фиг. 2 и фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип его действия. Устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, функциональная схема которого приведена на фиг. 1, содержит металлодетектор 1, логический элемент 2, первый 3 и второй 9 RS-триггеры, элемент НЕ 4, первый и второй элементы И 5 и 6, первый и второй блоки задержки 7 и 8, исполнительное устройство 10, электромагнитный сепаратор 11, ленточный конвейер 12.

В предлагаемом устройство вход логического элемента 2 подключен к объединенным S-входу первого RS-триггера 3, входу элемента НЕ 4 и первому входу первого элемента И 5, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера 3, а выход через первый блок задержки 7 подключен к S-входу второго RS-триггера 9, выход которого подключен к входу исполнительного устройства 10, выход элемента НЕ 4 соединен с вторым входом второго элемента И 6, первый вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера 3, а выход через второй блок задержки 8 соединен с объединенными R-входами первого 3 и второго 9 RS-триггеров, выход исполнительного устройства 10 соединен с электромагнитным сепаратором 11.

Работа устройства для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала поясняется временными диаграммами, показанными на фиг. 2 и фиг. 3. Временные диаграммы сигналов обозначены символом "u" с индексом, соответствующим номеру блока на функциональной схеме устройства, показанной на фиг. 1.

На фиг. 2 изображены временные диаграммы работы устройства при наличии в потоке сыпучего материала одиночного металлического предмета.

В исходном состоянии первый и второй RS-триггеры 3 и 9 установлены в состояние u₃ = u₉, на выходах первого и второго блоков задержки 7 и 8 действуют сигналы с уровнем логического 0. При обнаружении металлодетектором 1 металлического предмета в момент времени t₁ происходит срабатывание логического устройства 2, на выходе которого формируется импульс с уровнем логической единицы и длительностью θ_1, равной времени прохождения металлического предмета через зону действия металлодетектора 1. Этот импульс действует на первом входе элемента И 5, S-входе первого RS-триггера 3 и входе элемента НЕ 4. Первый RS-триггер 3 переключается отрицательным фронтом импульса u₂ и на его прямом выходе в момент времени t = t₁+θ₁ устанавливается потенциал с уровнем логической единицы. На выходе элемента И 5 повторяется импульс u₂. Передний фронт импульса u₅ в момент времени t₁ вызывает запуск первого блока задержки 7. Длительность Т задержки импульса, осуществляемой этим блоком, равна времени движения металлического предмета на ленточном конвейере 12 от зоны действия металлодетектора 1 до электромагнитного сепаратора 11. Следовательно, в момент времени t = t₁ + Т выходной импульс первого блока задержки 7 вызывает переключение второго RS-триггера 9, выходной сигнал которого поступает на вход исполнительного устройства 10, осуществляющего включение электромагнитного сепаратора 11.

Импульс u₂ с выхода порогового элемента инвертируется элементом НЕ 4. Элемент И 6, на входах которого действуют сигналы с прямого выхода первого RS-триггера 3 и выхода элемента НЕ 4, формирует импульс с уровнем логической единицы, передний фронт которого соответствует моменту времени t = t₁+θ_1.
Импульс u₆ с выхода элемента И 6 поступает на вход второго блока задержки 8, который производит задержку импульса u₆ на интервал T + τ, где τ - заданное минимальное время включения электромагнитного сепаратора. Задний фронт выходного импульса u₈ второго блока задержки в момент времени t = t₁+θ₁+T+τ переключает второй RS-триггер 9 и, следовательно, с помощью исполнительного устройства 10 отключает электромагнитный сепаратор 11.

Задний фронт выходного импульса второго блока задержки 8 действует в момент времени t = t₁+θ₁+T+τ на R-входе первого RS-триггера и устанавливает его в исходное состояние u₃ = 0.

Таким образом, электромагнитный сепаратор 11 оказывается включенным при прохождении через зону его действия металлического предмета в течение интервала времени θ₁+τ. При этом происходит извлечение металлического предмета из потока сыпучего материала.

Временные диаграммы работы устройства при наличии нескольких (n) металлических предметов показаны на фиг. 3. При появлении в зоне действия металлодетектора 1 первого металлического предмета в момент времени t₁ происходит срабатывание логического устройства 2, на выходе которого формируется импульс с уровнем логической единицы и длительностью θ_1, равной времени прохождения металлического предмета через зону действия металлодетектора 1. Этот импульс действует на первом входе первого элемента И 5, на втором входе которого при t ≅ t₁+θ₁ действует сигнал с уровнем логической единицы с инверсного выхода первого RS-триггера 3. В результате выходной импульс элемента И 5 поступает на вход первого блока задержки 7. В момент времени t = t₁ + T выходной импульс первого блока задержки 7 вызывает переключение второго RS-триггера 9, выходной сигнал которого действует на входе исполнительного устройства 10, осуществляющего включение электромагнитного сепаратора 11 в момент времени t = t₁ + T.

Импульс u₂ инвертируется элементом НЕ 4. Элемент И 6, на входах которого действуют сигналы с прямого выхода первого RS-триггера 3 и выхода элемента НЕ 4, формирует импульс с уровнем логической единицы в момент времени t = t₁+θ_1.
При появлении второго металлического предмета в зоне действия металлодетектора 1 происходит переключение порогового элемента 2. Состояние первого RS-триггера 3 при этом не изменяется. Выходной импульс из порогового элемента повторяется на выходе второго элемента И 6. Импульс u₆ в момент времени t = t₂+θ₂ производит перезапуск второго блока задержки 8.

Далее процесс повторяется при обнаружении других металлических предметов.

Аналогичным образом производится перезапуск второго блока задержки 8 в момент времени t = t_n+θ_n при обнаружении в момент времени t_n n-го металлического предмета. Отрицательный фронт выходного импульса второго блока задержки 8 в момент времени t = t_n+T+θ_n+τ вызывает переключение второго RS-триггера 9 и отключение с помощью исполнительного устройства 10 электромагнитного сепаратора 11.

Отрицательный фронт выходного импульса второго блока задержки 8 действует в момент времени t = t_n+T+θ_n+τ на R-входе RS-триггера и устанавливает его в исходное состояние u₃ = 0.

Таким образом, электромагнитный сепаратор 11 оказывается включенным при прохождении через зону его действия n металлических предметов в течение интервала времени t_n+θ_n+τ-t_1. При этом происходит извлечение всех металлических предметов из потока сыпучего материала.

Таким образом, в предлагаемом устройстве осуществляется надежное обнаружение и извлечение металлических предметов из потока сыпучего материала.

Устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, реализованное в соответствии с предлагаемым техническим решением, успешно прошло промышленные испытания и опытную эксплуатацию в системе топливоподачи на Владимирской ТЭЦ ОАО "Владимирэнерго".

Следовательно, использование в предлагаемом устройстве для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, содержащем металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно сепаратор, дополнительно двух RS-триггеров, двух элементов И, элемента НЕ и второго блока задержки повышает надежность обнаружения и извлечения металлических предметов.

Применение предлагаемого технического решения на ленточных конвейерах позволит повысить эффективность контроля и извлечения опасных предметов из потока транспортируемого материала.

Изобретение относится к технике разделения материалов. Устройство повышает надежность извлечения опасных металлических предметов из потока сыпучего материала на ленточных конвейерах. Устройство содержит металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно соединенные исполнительное устройство и электромагнитный сепаратор. В устройство введены два RS-триггера, два элемента И, элемент НЕ и второй блок задержки. Выход логического элемента подключен к объединенным S-входу первого RS-триггера, входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, а выход через первый блок задержки подключен к S-входу второго RS-триггера, выход которого подключен к входу исполнительного устройства. Выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера, а выход через второй блок задержки соединен с объединенными R-входами первого и второго RS-триггеров. 3 ил.

Устройство для обнаружения и извлечения металлических предметов из потока сыпучего материала, содержащее металлодетектор, подключенный к его выходу логический элемент, блок задержки и последовательно соединенные исполнительное устройство и электромагнитный сепаратор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два RS-триггера, два элемента И, элемент НЕ и второй блок задержки, при этом выход логического элемента подключен к объединенным S-входу первого RS-триггера, входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом первого RS-триггера, а выход через первый блок задержки подключен к S-входу второго RS-триггера, выход которого подключен к входу исполнительного устройства, выход элемента НЕ соединен с вторым входом второго элемента И, первый вход которого подключен к прямому выходу первого RS-триггера, а выход через второй блок задержки соединен с объединенными R-входами первого и второго RS-триггеров.