Способ контроля массового выхода пены и датчик для его осуществления Российский патент 2024 года по МПК B03B13/00 B03D1/02 

Изобретение относится к обогащению руд методом пенной флотации, а именно к контролю массы выходящей из флотационной машины пены.

В настоящее время для контроля выхода пены широко применяются системы машинного зрения, например, производства компании АО «НПО «РИВС» https://rivs.ru/mashinnoe-zrenie. Данная система позволяет контролировать скорость схода пены, размер пузырьков, стабильность пенного слоя, цветовые характеристики. С точки зрения управления процессом эти параметры являются косвенными, так как не показывают количество выходящего с пеной продукта – более легкая пена, содержащая меньшее количество минеральных частиц, может двигаться с большей скоростью по сравнению с нагруженной минеральными частицами пеной. При этом массовый выход полезного продукта в случае нагруженной пены будет значительно больше. Это обстоятельство является недостатком подобных систем и затрудняет их применение при управлении процессом.

Более информативным датчиком является датчик выхода концентрата (пены) ДВК-2МК компании ООО «ТВЭЛЛ» http://www.twellgroup.ru/dvk-2mk.html. Датчик представляет собой подвешенную на датчике углового перемещения штангу с закрепленным на ее нижнем конце полым шаром. Датчик устанавливается таким образом, чтобы полый шар был частично погружен в пенный слой. При движении пены к разгрузочному порогу на шар оказывается давление, в результате чего шар вместе со штангой отклоняется от вертикальной оси, а угол отклонения показывает интенсивность пеносъема. Чем нагруженнее пена и чем быстрее она движется, тем большее давление она оказывает на шар, увеличивая угол отклонения штанги.

Недостатком данной системы является, во-первых, ее нелинейность – чем больше угол отклонения, тем меньше площадь, на которую оказывается давление. Во-вторых, интенсивность пеносъема измеряется в процентах от максимального угла отклонения, возможного в данной конкретной операции, поэтому привести измерения к единой шкале даже в условных единицах на разных флотомашинах затруднительно. В-третьих, возможны ситуации, когда шар «застревает» в перегруженном пенном слое, показывая значительную интенсивность пеносъема, в то время как пена является неподвижной. Таким образом, при использовании данного датчика невозможно определить точное количество выходящей из флотомашины пены.

Известные датчики не измеряют массовый выход пены, а только показывают либо скорость движения поверхности пенного слоя, либо относительную силу давления пены в условных единицах. Задачей настоящего изобретения является создание датчика, обеспечивающего измерение массового выхода пены из флотационной машины.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении точного измерения массового выхода минерализованной пены путем в том числе измерения прямого, а не косвенного, как в указанных прототипах, технологического параметра работы конкретной флотомашины, приведенного к общей шкале измерения. Измерение осуществляется в режиме реального времени относительного массового выхода минерализованной пены на единицу длины разгрузочного желоба.

Конструктивное принципиальное отличие настоящего изобретения заключается в том, что в нем сочетаются возможности машинного зрения по измерению скорости движения поверхности пенного слоя и прямого контактного физического измерения динамического давления, которое пенный слой оказывает при движении. Датчик контроля массового выхода пены содержит корпус, внутри которого на антивибрационных опорах крепится пластина, на которой установлены видеокамера, консоль с закрепленной на ней тензобалкой и подшипниковый узел с закрепленной на нем чувствительным элементом в виде штанги.

В части способа заявляемый технический результат достигается тем, что способ контроля массового выхода пены включает измерение давления, создаваемого пенным слоем, путем погрузки в пенный слой чувствительного элемента датчика контроля, на который при движении пенного слоя оказывается динамическое давление, создавая момент, который передается на измерительный элемент, согласно изобретению дополнительно осуществляют измерение скорости движения поверхности пенного слоя в зоне перед чувствительным элементом при помощи видеокамеры и рассчитывают массовый выход пены по формуле

m=ρVS, где m – массовый выход пены, S – рабочая площадь чувствительного элемента, V –скорость движения пенного слоя, ρ – плотность пены,

при этом датчик контроля снабжают закрепленным на штанге для крепления на флотационной машине корпусом с по меньшей мере двумя отверстиями в днище и с закрепленной внутри него на антивибрационных опорах пластиной, на которой устанавливают видеокамеру, измерительный элемент, выполненный в виде тензобалки, закрепленной на консоли, и чувствительный элемент, выполненный в виде штанги, причем видеокамеру устанавливают таким образом, что объектив расположен над одним из отверстий днища корпуса, а чувствительный элемент таким образом, что нижняя часть штанги проходит через второе отверстие в корпусе, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку.

В части устройства заявляемый технический результат достигается тем, что датчик контроля массового выхода пены содержит чувствительный и измерительный элементы для измерения давления, создаваемого пенным слоем, согласно изобретению снабжен закрепленным на штанге для крепления на флотационной машине корпусом с по меньшей мере двумя отверстиями в днище и с закрепленной внутри него на антивибрационных опорах пластиной с установленной на ней видеокамерой, расположенной объективом над одним из отверстий днища корпуса, при этом на пластине также установлены измерительный элемент, выполненный в виде тензобалки, закрепленной на консоли, и чувствительный элемент, выполненный в виде штанги и установленный на пластине посредством подшипникового узла таким образом, что нижняя часть штанги проходит через второе отверстие в корпусе, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку.

На Фиг. представлена схема датчика контроля массового выхода пены.

Датчик контроля массового выхода пены (Фиг.) содержит корпус 1, установленный на штанге крепления 2, закрепленной на настиле 3 флотационной машины. Внутри корпуса 1 на антивибрационных опорах 4 закреплена монтажная пластина 5 с установленными на ней видеокамерой 6, консолью 7 с закрепленной на ней тензобалкой 8, подшипниковым узлом 9 с закрепленным на нем чувствительным элементом в виде штанги 10. В днище корпуса 1 выполнены два отверстия – для камеры 6 и штанги 10. Видеокамера 6 расположена объективом над одним из отверстий днища корпуса 1. Чувствительный элемент в виде штанги 10 установлен на подшипниковом узле таким образом, что нижняя часть штанги 10 проходит через второе отверстие в корпусе 1, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку 8.

Способ и датчик контроля массового выхода пены работают следующим образом.

На Фиг. показан установленный на настиле 3 флотационной машины датчик контроля массового выхода пены. В процессе флотации на поверхности пульпы 11 образуется пенный слой 12, который движется в сторону пенного желоба 13 для разгрузки. В пенный слой непосредственно перед разгрузочным пенным желобом погружен чувствительный элемент 10 в виде штанги, на который при движении пенного слоя 12 оказывается динамическое давление, создавая момент, который передается на тензобалку 8. Таким образом, происходит измерение давления Рд, создаваемого пенным слоем. Скорость V движения поверхности пенного слоя в зоне перед чувствительным элементом измеряется при помощи видеокамеры 6. Зная скорость движения пенного слоя V, давление Pд, которое он оказывает на известную рабочую площадь S чувствительного элемента 8, можно рассчитать плотность (удельный вес) ρ массового выхода пены m по формуле:

ρ=2Рд/V²,

где

ρ - удельный вес (плотность) , т/м³;

Рд – динамическое давление, Па

V - скорость, мм/с.

Массовый выход пены m рассчитывают по формуле:

m=ρVS, г/с

где S – рабочая площадь чувствительного элемента (площадь, на которую оказывается давление), мм².

Исходя из ширины чувствительного элемента, рассчитываем массовый выход пены на единицу длины разгрузочного желоба.

Предложенная группа изобретений относится к обогащению руд методом пенной флотации, а именно к контролю массы выходящей из флотационной машины пены. Способ контроля массового выхода пены включает измерение давления, создаваемого пенным слоем, путем погрузки в пенный слой чувствительного элемента датчика контроля, на который при движении пенного слоя оказывается динамическое давление, создавая момент, который передается на измерительный элемент. Дополнительно осуществляют измерение скорости движения поверхности пенного слоя в зоне перед чувствительным элементом при помощи видеокамеры и рассчитывают массовый выход пены по формуле m=ρVS, где m – массовый выход пены, S – рабочая площадь чувствительного элемента, V – скорость движения пенного слоя, ρ – плотность пены. Датчик контроля снабжают закрепленным на штанге для крепления на флотационной машине корпусом с по меньшей мере двумя отверстиями в днище и с закрепленной внутри него на антивибрационных опорах пластиной, на которой устанавливают видеокамеру, измерительный элемент, выполненный в виде тензобалки, закрепленной на консоли, и чувствительный элемент, выполненный в виде штанги, причем видеокамеру устанавливают таким образом, что объектив расположен над одним из отверстий днища корпуса, а чувствительный элемент таким образом, что нижняя часть штанги проходит через второе отверстие в корпусе, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку. Технический результат - обеспечение точного измерения массового выхода минерализованной пены, в том числе путем измерения прямого технологического параметра работы конкретной флотомашины, приведенного к общей шкале измерения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ контроля массового выхода пены, включающий измерение давления, создаваемого пенным слоем, путем погрузки в пенный слой чувствительного элемента датчика контроля, на который при движении пенного слоя оказывается динамическое давление, создавая момент, который передается на измерительный элемент, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют измерение скорости движения поверхности пенного слоя в зоне перед чувствительным элементом при помощи видеокамеры и рассчитывают массовый выход пены по формуле:

m=ρVS,

где m – массовый выход пены, S – рабочая площадь чувствительного элемента, V – скорость движения пенного слоя, ρ – плотность пены,

при этом датчик контроля снабжают закрепленным на штанге для крепления на флотационной машине корпусом с по меньшей мере двумя отверстиями в днище и с закрепленной внутри него на антивибрационных опорах пластиной, на которой устанавливают видеокамеру, измерительный элемент, выполненный в виде тензобалки, закрепленной на консоли, и чувствительный элемент, выполненный в виде штанги, причем видеокамеру устанавливают таким образом, что объектив расположен над одним из отверстий днища корпуса, а чувствительный элемент таким образом, что нижняя часть штанги проходит через второе отверстие в корпусе, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку.

2. Датчик контроля массового выхода пены, содержащий чувствительный и измерительный элементы для измерения давления, создаваемого пенным слоем, отличающийся тем, что снабжен закрепленным на штанге для крепления на флотационной машине корпусом с по меньшей мере двумя отверстиями в днище и с закрепленной внутри него на антивибрационных опорах пластиной с установленной на ней видеокамерой, расположенной объективом над одним из отверстий днища корпуса, при этом на пластине также установлены измерительный элемент, выполненный в виде тензобалки, закрепленной на консоли, и чувствительный элемент, выполненный в виде штанги и установленный на пластине посредством подшипникового узла таким образом, что нижняя часть штанги проходит через второе отверстие в корпусе, а верхняя часть одной стороной упирается в тензобалку.