Устройство для сортировки частиц материала Советский патент 1989 года по МПК B07C5/342 

Изобретение относится к устройствам для сортировки материалов по плотности, крупности, радиоактивному излучению и другим физическим свойствам и может быть использовано, например,горнорудной,сельскохозяйственной, пищевой и др. отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - вре.менные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит камеру матричного типа для определения объема, содержащую матрицы 1а и IB фотодетекторов, источники 2 излучения, исполнительный механизм 3,

блок 4 формирования управляющего сигнала и отсеки для приема сортируемых частиц с хвостовой и концентратными течка.ми.

Блок формирования управляющего сигнала содержит триггер 5 запуска задержки, схемы И 6-9, формирователи Ю-14 задержек, схему ИЛИ 15, триггер 16, генератор 17 считывания, узел 18 считывания, генератор 9 записи, узел 20 памяти, электронный ключ 21, интегратор 22, усилитель 23 мощности, триггер 24, сх емы ИЛИ 25-28 и переключатели 29 и 30.

Выход каждого светоприемника на плоскости la в строке aoiао соединен со схемой ИЛИ 25 и считывающим узлом 18.

4:

00

;о

00 О1

Выход каждого фотоприемника строки aii,...,ain Соединен со схемой ИЛИ 26, а также со считывающим узлом 18.

Таким образом, выход каждого свето- приемника в каждой строке плоскости 1а соединен со своей схемой ИЛИ и считывающим узлом, включая и светоприемники а„1,...,а„„, которые соединены со схемой ИЛИ 28 и считывающим узлом 18.

Выход каждого светоприемника во1,...,Впл плоскости Ь соединен со считывающим узлом 18. Выход каждой схемы ИЛИ 25-28 соединен с входом соответствующей ей схемы, И б-9, выход триггера 5 соединен с всеми схемами И 6-9, генератором 19

10

чения, сгруппированы по линиям. С матрицы а инвертированные сигналы каждой линии поступают на свою схему ИЛИ 25-28, последняя из которых (28) через переключатель 30 запускает триггером 5 всю схему (диаграмма 35 на фиг. 2).

Во-первых, запускается генератор 19, и ключ 21 подключает считывающий узел 18 к узлу 20 памяти.

Сигналы с приемников излучения каждой cfpoKH 0,7,...,а/; считываются в запоминающее устройство b:i,...,bii раз последовательно строка за строкой {bij,...,bij - затененные приемники излучения строки i). Считывание производится только с затененных

20

ДК (третья ордината Z - константа и в произведение не вощла потому, что определяется расстоянием между линиями в матрице и может быть принята за условную единицу). Отсюда следует, что число записанных импульсов прямо пропорционально объему, куска .

Конец записи определяется триггером 5. После окончания импульса (диаграмма 35

записи и ключом 21, а вход триг- 15фотоприемников. Так как а/,- xfe// представ- гера 5 через переключатель 30 сое-ляет собой элементарную ячейку с объемом динен со схемой ИЛИ 28. Выходы схем И б-9 соединены с соответствующими им формирователями 10-13 задержки, вход формирователя 14 задержки через переключатель 30 соединен со схемой ИЛИ 28, а выход - с триггером 24, все выходы формирователей задержки 10-13 соединены со схемой ИЛИ 15, выход которой через переключатель 29 соединен с триггером 16 или 24. Выход интегратора сое- 25на фиг. 2) ключ 21 отключает узел считы- динен с одним из входов усилителя 23вания от узла памяти, отключается и гене- мощности, выход которого соединен с ис-ратор 19 записи.

полнительным механизмом 3, а второйВо-вторых, кроме схемы считывания тригвход - с триггером 24. Узел считываниягер 5 запускает схему определения завходом соединен с генератором 19 записи,держки на срабатывание исполнительного

а выходом через ключ 21 - с узлом 20 па- 30механизма,

мяти.Задержка обусл овлена временем, необхоУстройство работает следующим образом.димым для прохождения частицы из камеры

Обрабатываемый материал поступает вдля определения объема в зону отсечки,

устройство для пощтучной подачи частиц.При этом необходимо, чтобы геометрический центр частицы ci при отсечке находилВ своем движении (в данном случае в 35ся точно против сопла исполнительного свободном падении) частицы проходят меж-устройства. С этой целью определяется самая ду источникам ; 2 излучения и матрицамиверхняя линия, имеющая затененные прием- la и Ь. Поток излучения воспринимаетсяники излучения. Расстояние между нижней и всеми приемниками излучения а// и i,/верхней линиями определяет размер частицы

((, 2п) до тех пор, пока падающая по вертикали, а следовательно, и положечастица материала не начнет экраниро-ние центра с на вертикальной оси в момент

вать их.замера. Для этого триггер 5 через схемы И

Когда частица начинает экранировать ка-б-9 запускает формирователи 10-13 закой-либо из приемников излучения самойдержки. При этом включаются только те

нижней линии а,,а,,,, происходит считы-формирователи, на которые поступает сигнал

вание сигналов со всех приемников излу- 45через схемы И 6-9 со схем ИЛИ 25-28.

чения матриц la и Ib. На диаграммахТак как каждой линии приемников излуфиг. 2 показаны сигналы на затененныхчения на матрице 1а соответствует своя схеприемниках излучения линий ао/,...,а()/; ai,-,....ма ИЛИ, своя схема И (диаграмма 36 на

а,,; a-2i....,ar, и а„,,...,а„/. Так как частица на-фиг. 2) и свой формирователь задержки

ходится в движении, то наибольщая дли-(диаграмма 37 на фиг. 2), то потенциал на

тельность сигнала имеется на верхней линии 50выходе схемы ИЛИ 15 находится до тех пор,

приемников излучения, а наименьщая - напока не кончится импульс формирователя нижней. Считывание происходит при прохождения самой нижней линии, поэтому сигнала в это время на приемниках излучения линии aw,...,ai)/ может и не быть (как это

задержки самой нижней из задействованных строк для данной чатсицы. Это и является той задержкой, которая необходима для прохождения расстояния сс данной часпоказано на диаграмме 31 на фиг. 2), счи- уицей (т. е. для частицы данного размера и тываются только сигналы с затененных при- в данном положении, в котором она была емников излучения с линии a/i,...,a,,- до линии а,„а„/.

Сигналы, приходящие с приемников излузафиксирована во время отсчета на линии а,|1,...,апл). Задним фронтом выходного сигнала схемы ИЛИ 15 запускается триггер 16

чения, сгруппированы по линиям. С матрицы а инвертированные сигналы каждой линии поступают на свою схему ИЛИ 25-28, последняя из которых (28) через переключатель 30 запускает триггером 5 всю схему (диаграмма 35 на фиг. 2).

Во-первых, запускается генератор 19, и ключ 21 подключает считывающий узел 18 к узлу 20 памяти.

Сигналы с приемников излучения каждой cfpoKH 0,7,...,а/; считываются в запоминающее устройство b:i,...,bii раз последовательно строка за строкой {bij,...,bij - затененные приемники излучения строки i). Считывание производится только с затененных

ДК (третья ордината Z - константа и в произведение не вощла потому, что определяется расстоянием между линиями в матрице и может быть принята за условную единицу). Отсюда следует, что число записанных импульсов прямо пропорционально объему, куска .

Конец записи определяется триггером 5. После окончания импульса (диаграмма 35

фотоприемников. Так как а/,- xfe// представ- ляет собой элементарную ячейку с объемом на фиг. 2) ключ 21 отключает узел считы- вания от узла памяти, отключается и гене- ратор 19 записи.

пока не кончится импульс формирователя

задержки самой нижней из задействованных строк для данной чатсицы. Это и является той задержкой, которая необходима для прохождения расстояния сс данной часуицей (т. е. для частицы данного размера и в данном положении, в котором она была

уицей (т. е. для частицы данного размера и в данном положении, в котором она была

зафиксирована во время отсчета на линии а,|1,...,апл). Задним фронтом выходного сигнала схемы ИЛИ 15 запускается триггер 16

(диаграмма 38), который запускает генератор 17 считывания (диаграмма 39 на фиг. 2). Считанные с узла памяти импульсы (диаграмма 40 на фиг. 2), количество которых пропорционально объему куска, поступают на интегратор 22, с выхода которого уже прямоугольный импульс (диаграмм а 41 на фиг. 2) поступает на усилитель 23 мощности. Усиленный по мощности сигнал с усилителя мощности подается на исполнительный механизм 3.

Нормировка воздушного импульса в течение его длительности обеспечивается постоянством рабочего давления и диаметром сопла исполнительного устройства, а длительность импульса определяется в соответствии с вторым законом Ньютона по формуле:

,(1)

где f и / - сила и время воздействия струи

на частицу материала; р и I/ - плотность и объем отделяемой

частицы материала;

и - скорость, приобретаемая частицей материала под действием импульса.

Из формулы следует, что при сохранении условия

Ft

Т

const

(2)

частицы разной плотности () двигаются с разной скоростью и разделяться в пространстве на ряд потоков.

Это позволяет разделять исходный материал сразу на несколько классов по плотности, т. е. предложенное устройство работает как флотационная машина.

При сохранении условия

t,p consl

частицы разного объема (крупности) (V Var) двигаются с различной скоростью U и разделяются в пространстве на ряд потоков, содержащих частицы одной и той же крупности. В этом случае предложенное устройство работает как многоситный грохот, классифицируя исходный материал по крупности.

В последнем случае схема работает следующим образом.

Работает только схема определения задержки на прохождение расстояния cci частицей, состоящая из элементов 6-15, 25-28 (фиг. 1). Переключатель 29 находится в положении 2. Триггер 24 формирует импульсы фиксированной длительности независимо от объема частицы. Импульсы усиливаются по мощности усилителем 23 и подаются на исполнительный механизм 3.

Пример. Сепаратор может быть использован для сортировки одинаковых продуктов, например, орехов с ядром и без ядра, одина

ковых по объему но разных по плотности деталей с внутренней полостью и без нее. В этом случае можно ограничиться только использованием одной плоскости 1а, так как

5 частицы по своей природе удовлетворяют требованию V Snpoeiui Схема упрощается. Переключатель 30 становится в положение два. Работает только уровень an,...,a,ui, схемы 28 и 14 (постоянная задержка) 22 и 23.

При применении сепаратора для обогащения руд используется вся схема. Так, для сортировки свинцово-цинковых руд, в которых плотность концентрата составляет 6 г/сы а плотность вмещающей породы

15 2,7-3 г/см может быть использована оптическая камера матричного типа (как на фиг 1). Источником излучения может служить лазер типа ЛГ-78 с разделителем светового потока, выполненным на волоконной оптике, а приемниками светового излу20 чения могут служит фотодиоды ФД-24. В качестве источника излучения могут использоваться обычные лампы накаливания с коллиматором, вырезающим узкий пучок света по размеру окна фотоприемника.

25

Формула изобретения

Устройство для сортировки частиц материала, содержащее механизм подачи материала, измерительную камеру, усилитель

30 .мощности, выходом связанный с входом дополнительного механизма, блок формирования управляющего сигна. а, содержащий формирователь задержки, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем сепарации по

35 плотности в заданном классе крупности, измерительная камера содержит излучатели, оптически связанные с размещенньши под прямым углом матрицами фотоприемников, блок формирования управляющего сигнала

дополнительно содержит схемы ИЛИ, схемы И триггер запуска задержки, дополнительные формирователи задержки, триггеры, генераторы считывания и записи, узел памяти, электронный ключ, переключатели режимов, узел считывания, интегратор, выходом сое45 диненный с первым входом усилителя мощности, выходы всех фотоприемников матриц фотодатчиков соединены с соответствующими первыми входами узла считывания, выходы фотоприемников первой матрицы фотодатчиков построчно соединены с входами

50 соответствующих первых схем ИЛИ, выходами связанных с первыми входами схем И, выходы которых через соответствующие дополнительные формирователи задержки связаны с входами второй схемы ИЛИ, выходом соединенной с входом первого переключателя, первым выходом соединенного через первый триггер и генератор считывания с первым входом узла памяти, выходом соединенного с входом интегратора, выход узла считывания- соединен с информационным входом электронного ключа, выходом соединенного с вторым входом узла памяти, при этом второй выход первой схемы ИЛИ, соответствующей нижней строке фотоприемников первой матрицы фотрдатчиков, соединен с входом второго переключателя, первый выход которого через триггер запуска задержки соединен непосредственно с вторыми входами схем И и управляющим входом электронного ключа и через генератор зап иси с вторым входом узла считывания, при этом второй выход второго переключателя режимов через основной формирователь задержки соединен с первым входом второго триггера, выход которого связан с вторым входом усилителя мощности, причем второй выход первого переключателя режимов соединен с вторым входом второго триггера.

Изобретение относится к отраслям промышленности, где производится сортировка материалов по плотности или крупности, таким как горнорудная, сельскохозяйственная, пищевая и т.п., и позволяет расширить технологические возможности. Устройство для сортировки частиц (кусков, плодов, зерен и т.п.) материала состоит из средств поштучной подачи частиц материала в камеру, содержащую два источника излучения и приемники этого излучения, расположенные в N параллельных строк, объединенные в первую и вторую матричные панели и установленные перпендикулярно друг другу, при этом излучатели установлены напротив панелей. Выход каждого приемника излучения соединен со считывающим устройством, кроме того, все приемники излучения одной из панелей построчно соединены со схемами ИЛИ, причем каждой строке соответствует своя схема ИЛИ. Все схемы ИЛИ через схемы И соединены каждая со своим формирователем задержки для автоматического формирования задержки с учетом размера частиц. Сигналы, задержанные на время прохождения частицей расстояния из камеры до зоны отсечки, со считывающего узла поступают на схему формирования, где формируется сигнал управления исполнительным устройством, длительность которого пропорциональна объему. Частицы обрабатываемого материала, поступающие поштучно из камеры для определения объема в зону отсечки, отбрасываются (отсекаются) струей сжатого газа или жидкости, нормированной по усилию, в разные точки в соответствии с их плотностью. 2 ил.

л:,-а „а„-а„...о,е,-бп(-еп,еп,:-е„„

Ooj 04

а )1- ain-t}iffto-)3afft-t)

uoi- CLoJ

п