Устройство для автоматической сортировки кускового материала Советский патент 1990 года по МПК B03B13/06 

Изобретение относится к разделению твердых; кусковых материалов с помощью электромагнитных эффектов и может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например, при крупнокусковой сепарации минерального сырья.

Цель изобретения - повышение точности сортировки.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для автоматической сортировки кускового материала; на Лиг. 2 - блок-схемы измерителя ширины полосы пропускания датчика и измерителя частотной расстройки, их с язи между собой и с другими элементами схемы; на фиг. За,б, 4а, б, 5а, б - временные диаграммы напряжений на выходах индуктивного датчика, амплитудного детектора и полосового фильтра соответ-

ственно, а - без куска в зоне измерений датчика, б - с куском в зоне измерений датчика; на фиг. 6 - блок- схема алгоритма работы блока вычисления.

Устройство для автоматической сор- тировни кускового материала содержит рудоподающий механизм 1, электронно- измерительный блок 2, включающий последовательно подключенные генератор 3 высокочастотных колебаний качающейся частоты (ГКЧ), генерирующий коте- бания с частотой f 0 , которая периодически с частотой модуляции fm меняется на величину tA1) резонансный усилитель 4, индуктивный датчик 5, сигнал на выходе которого содержит две частоты f0 и fm, ЯМППИТУДНЬГЧ детектор 6, выдечяющии гигчач г частотой 2fm, полосовой Ьгмыр 7, прозрачный

ел

С5 1 ND

ОЭ СО

лишь для спектра частот полезного сигнала, дискриминатор 8 рудного признака (пороговое устройство с тремя уровнями дискриминации-порогами), подключенный к разделяющему механизму 9 (электропневмоклапану). Электронно-измерительный блок 2 снабжен измерителем 10 ширины полосы пропускания датчика 5, измерителем 11 рассогласования частот и блоком 12 вычислений критерия сепарации.

Первые входы измерителей 10 и 11 подключены к выходу полосового фильтра 7, вторые входы измерителей 10 и 11 подключены ко второму выходу ГКЧ 3, а третьи входы - к третьему выходу ГКЧ 3. Выходы измерителей Ю и 11 подключены соответственно ко второму и третьему входам блока 12 вычислений критерия сепарации, перный вход которого подключен к выходу полосового . фильтра 7, а выход - ко входу дискриминатора 8 рудного признака.

Измеритель 10 ширины полосы пропус кания датчика 5 включает в себя два последовательно подключенные устройства выборки-хранения (УВХ) 13 и Т4, последовательно подключенные компаратор 15, ключ 16, двоичный счетчик 17 и регистр 18.

Вход УВХ 13 (первый вход измерителя 10) подключен к выходу полосового фильтра 7. Первый выход УИХ 13 дополнительно подключен ко второму входу ключа 16. Второй выход УВХ 13 подключен к первому входу компаратора 15 второй вход которого соединен с выходом УВХ 14, а выход компаратора 15 со вторым входом УВХ 14. Третий вход ключа 16 (второй вход измерителя 10) соединен со вторым выходом ГКЧ 3. Второй вход двоичного счетчика 17 (третий вход измерителя 10) соединен с третьим выходом ГКЧ 3. Выход регист- ра 18 (выход измерителя 10) подключен ко второму входу блока 12 вычислений критерия сепарации.

Измеритель 11 рассогласования частот UF) содержит УВХ 19, ключ 20, двоичный реверсивный счетчик 21 и регистр 22. Вход УВХ 19 (первый вход измерителя 11) подключен к выходу полосового фильтра 7, выход УВХ 19 под-

ключей к первому входу ключа 20 и первому входу двоичного реверсивного счетчика 21.

Второй вход ключа 20 (второй вход измерителя 11) соединен со вторым вы10

(5 2025JQ

дп Д5

7269

ходом ГКЧ 3, третий вход ключа 20 (третий вход измерителя 11) соединен с третьим выходом ГКЧ 3 и с третьим входом двоичного реверсивного счетчика 21, второй вход которого соединен с выходом ключа 20, а выход счетчика 21 соединен со входом регистра 22, выход которого (выход измерителя 11) подключен к третьему входу блока 12 вычислений критерия сепарации.

Генератор 3 высокочастотных колебаний качающейся частоты (свипгене- ратор) имеет среднюю частоту (0 13,4 МГц, (одна из разрешенных частот). Девиация его частоты &f0 % 100 кГц, производится с частотой модуляции f|Y,-4 кГц. Этого достаточно, чтобы анализировать куски размером до 200 мм, движущиеся со скоростью до 5 м/с, с интервалом примерно 200 мм.

Устройство работает следующим образом.

Куски сортируемой руды подаются рудоподающим механизмом 1 в зону чувствительности (зону измерения) индуктивного датчика 5. Во время пребывания куска руды в электромагнитном поле индуктивного датчика 5 его резонансное сопротивление Z, резонансная частота fp fat &F и добротность Q изменяются. Характер этих изменений зависит от электромагнитных свойств куска ((j,|V,Ј). В результате напряжение высокочастотных колебаний на выходе индуктивного датчика 5 (фиг.ЗБ) изменяется, что приводит к изменению выходного напряжения амплитудного детектора 6 (фиг. 46).

35

5

0

5

Огибающая амплитуд импульсов на выходе амплитудного детектора 6 характеризует полезный сигнал, несущий информацию об электромагнитных свойствах куска. Поскольку полосовой фильтр 7 прозрачен лишь для спектра частот полезного сигнала, то во время пересечения куском руды электромагнитного поля индуктивного датчика 5 на выходе полосового фильтра 1 (фиг. 56) появляется полезный сигнал, который поступает одновременно на первые входы измерителей 10 и 11 и на первый вход блока 12 вычислений. На вторые входы измерителей 10 и 11 одновременно подаются опорные сигналы с частотой f0 со второго выхода ГКЧ 3, с третьего выхода которого управляющие сигналы с частотой модуляции

515

fm поступают на третьи входы измерителей 1 О и 11.

УВХ 13 измерителя 10 определяет экстремум (максимум) выходного напряжения полосового фильтра 7 и лереца- ет соответствуюгций сигнал на первый вход УВХ 14 и на второй к.:од ключа 16, который открывается и пропускает импульсы с частотой f0 , поступившие на его третий вход с ГКЧ 3, на первый вход двоичного счетчика 17. Со второго выхода УВХ 13 текущее значение выходного напряжения полосового фильтра 7 поступает на второй вход компа- ратора 15. УВХ 14 определяет 0,7 от максимума выходного напряжения полосового фильтра и устанавливает это значение на первом входе компаратора 15.

Когда текущее значение выходного напряжения фильтра 7 снизится от UMOKC до 0,7 , срабатывает компаратор 15, закрывая ключ 16, и устанавливает нулевое значение нл втором

входе УВХ 14. За время, когда выходное напряжение фильтра / снижается от UMPKC Д° °.7имакс. счетчик 17 считает импульсы с частотой f0 , т.е. определяет количество импульсов с часто- той f 0 , укладываюдахся в полуширине (ЛО резонансной характеристики индуктивного датчика 5.

С приходом импульса с частотой Ј„, на второй вход двоичного счетчика 17 производится перезапись информации (кода) из счетчика 17 в регистр 18, из которого блок 12 вычислений принимает на свой второй вход кодовую информацию о величине полуширины (fif) резонансной характеристики датчика 5 согласно блок-схеме алгоритма работы на фиг. 6.

Управляющие сигналы с частотой модуляции f поступают на третий вход двоичного реверсивного счетчика 21 и на третий вход ключа 20 измерителя 11 рассогласования частот. По третьему входу в счетчик 21 записывается число - Nq, равное по модулю частоте де- виации Uf0) ГКЧ 3, и открывается ключ 20, пропуская импульсы с частотой fo на второй (суммир чощий) вход реверсивного счетчика I. УВХ 19 отслеживает изменение выходного напрл- жония полосоного фильтра 7.

Когда это напряжение достигнет UMCUC 19 посылает команду на пер- чый вход ключа 20, закрывая его, и

.;

5

5

0

0

5 0 5

696

на первый- вход реверсивного чг -чи1. : 21, который передает в НРМ информацию (код соотвртсггующий частотной расстройке iF) на вход регкс - ра 22. Из регистра 21 по программе

(фиг. 6) код частотной расстрочкл ДF поступает на третий вх°д блока 12 вычислений критерия сепарации.

При отсутствие часготнон расстройки () фиг. За на второй вход счетчика 21 поступает количестно им пульсов Na, характеризующее згаче е девиации частоты (ДГ0) ГКЧ 3, а на третий вход - количество импульсов - Na, равное по модулю частоте девиации (tЈ0) ГКЧ 3. Следовательно, в реверсивном счетчике будет код (-Na-t- ).J

Если резонансная характеристика индуктивного датчика 5 смещена г го- рону низких частот и момент достиже- ния ею максимума наступи пяньиге, чем ГКЧ 3 выработает имллльсы с частотой f0, то на второй вход счетчг - ка 21 поступит количество импульсов меньше чем NJ, следовательно, код п счетчике 21 будет меньше нуля нл величину UF расстройки резонансной характеристики датчика 5 относи гельно f0(f.f0 -UF)- Если резонансная характеристика индуктивного датчика j смещена в сторону более высоких частот (фиг. Зб), то на второй вход счетчика 21 поступит количество импульсов, превышающее Кд и код счетчика 21 будет больп е нуля на величину &F par- стройки резонансной характеристики датчика 5 относительно Ј, (fp f0 +ДР) .

Выходное напряжение полосового фильтра 7, пропорциональное резонансному сопротивлению Z индуктивного чика 5, поступает на nepsirft вход блока 12 вычислений, на второй и третий вход которого поступает кодовая информация о полуширине (Af) резонансной характеристики ивд гктивного датчика 5 и о частотной рлсстройке (AF) от измерителей 10 и 11 соответственно.

Блок 12 по программе (Ьиг. 6) вычисляет резонансную частоту датчик ч 5: fp i0t&F, добротность системы: датчик- кусок . Значение 10 - центргльной частоты генератора 3 ВЧ колебаний - хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) блок.; 12 (не показан). На основании полученной информации о Z,AF,0 блок 1 I чычисляет

10

значения критерия сепарации, решая систему уравнений:

У f(Z,AF,Q)

(Z,&F,Q)

(Z,uF,Q)

По окончании вычислений блок 12 готов к приему новой информации. дискриминаторе рудного признака 8, как было указано выше, происходит , сравнение вычисленных значений (Т ,(Ц, Ј с пороговыми значениями Gn ,|Un,Јn, no езультатам которого куски направлятся разделяющим механизмом 9 в соответствующий продукт сортировки. Алго- 15 ритмы вычислений рудного признака (Oi,|U,6) устанавливаются в процессе градуировки аппаратуры экспериментально по образцам известного состава (с известными свойствами G ,(U, 6) . 20

Формула изобретения

Устройство для автоматической сор- тировки кускового материала, содержащее узел подачи руды, измерительный 25 блок, включающий генератор качающей

5 0

5

ся частоты, первым выходом соединенный через резонансный усилитель, индуктивный датчик и амплитудный детектор с входом полосового фильтра, дискриминатор, выходом соединенный с входом исполнительного механизма, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сортировки, измерительньй блок дополнительно содержит блок вычисления критерия сепарации и измерители ширины полосы пропускания датчика и рассогласования частот, выходы которых связаны с первым и вторым входами блока вычисления критерия сепарации, выходом подключенного к входу дискриминатора, причем второй и третий выходы генератора качающейся частоты соединены соответственно с первыми и вторыми входами измерителей ширины полосы пропускания датчика и рассогласования частот, третьи входы которых объединены с входом блока вычисления критерия сепарации и связаны с выходом полосового фильтра.

Устройство для автоматической сортировки кускового материала относится к разделению твердых кусковых материалов с помощью электромагнитных эффектов, может быть использовано при обогащении полезных ископаемых, например при крупнокусковой сепарации минерального сырья, и позволяет повысить точность сепарации. Устройство содержит рудоподающий механизм, электронно-измерительный блок, включающий генератор высокочастотных колебаний качающейся частоты, резонансный усилитель, индуктивный датчик, амплитудный детектор, полосовой фильтр, дискриминатор рудного признака, разделяющий механизм, измеритель ширины полосы пропускания датчика, измеритель частоты рассогласования и блок вычислений критерия сепарации. 6 ил.

Фиг.1

Фиг. 2

Риг 3

Риг Ч