Устройство контроля уровня кусковых материалов в подземных емкостях Советский патент 1977 года по МПК G01F23/296 

1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности для автоматического цифрового контроля уровня кусковых материалов, например горной массы в подземных емкостях.

Известны акустические измерители уровня, содержащие излучатели и приемники акустических колебаний. Время про/хождения акустической волны от излучателя до границы раздела сред и обратно к приемному преобразователю акустических волн служит мерой уровня материала в накопительной емкости 1.

Эти измерители непригодны для контроля уровня материала в подземных емкостях произвольной формы.

Ближайщим аналогом из известных уровнемеров является акустический уровнемер, содержащий измерительную трубу с боковым ответвлением с излучателем и приемником, цепь обратной связи, состоящую из усилителя, формирователя прямоугольных импульсов, симметричного триггера, формирователя зондирующих импульсов, а также передающий и приемный каналы, связанные через блок разделения сигналов с блоком деления, к выходу которого подключен цифровой электронный счетчик 2.

Однако известный уровнемер обладает невысокой точностью и надежностью измерения, обусловленными многократным отражением звукового импульса от границы раздела сред «воздух - кусковой материал.

С целью повыщенпя точности и надежности измерения уровня кускового материала в подземных емкостях в предлагаемом устройстве датчики акустических колебаний размещены в верхней и нижней частях емкости, механически связаны с нею и подключены к формирователям прямоугольных нмпульсов, выходы которых через инверторы соединены со входами четырехвходовой схемы совпадения и через элементы «запрет - со входами формирователей стандартных сигналов начала и окончания падения материала, причем выход первого соединен со входами двух триггеров управления и входом установки

счетчика в исходное состояние, выход второго формирователя соединен через первую двухвходовую схему совпадения со входом третьего триггера управления и через схему ИЛИ - со вторим входом второго триггера,

выход которого соединен с управляющим входом второй двухвходовой схемы совпадения; через нее генератор импульсов соединен со счетчиком, а выходы первого и третьего триггеров управления соединены со вторыми входами схем «запрет и входами четырехвходовой схемы совпадения, выход которой подключен ко вторым входам этих триггеров. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема размещения датчиков в подземных выработках; на фиг. 2 приведена блок-схема данного устройства. Подземная емкость или рудоспуск 1 соединен верхним сечением с горизонтальной выработкой 2, где размещены скрепер 3 и скреперовальная лебедка 4, а нижним сечением- с откаточной выработкой 5. Датчики акустических колебаний 6 и 7, фиксирующие начало и окончание падения руды 8, электрически размещены в верхней и нижней части подземной емкости, причем верхний датчик снабжен механическим выступом, закрепленным на пути падения материала. Датчики электрически соединены через выработку 9 с электронным измерительным блоком 10. Кроме датчиков, устройство содержит первый формирователь прямоугольных импульсов 11 в виде последовательно соединенных усилителя, детектора и триггера Шмидта, который связан выходом через инвертор 12 с входом четырехвходового элемента совпадения 13 и через первый элемент «запрет 14 с входом формирователя 15 стандартных по амплитуде и длительности сигналов начала падения горной массы. Формирователь 15 соедииен выходом с первыми входами триггеров управления 16 и 17, а также с цепью установки в нулевое состояние счетчика импульсов 18, разрядные выходы которого подключены к входам решающего устройства 19, причем последний разрядный выход подключен, кроме того, к одному из входов двухвходового элемента ИЛИ 20. Второй датчик 7 по аналогии с первым датчиком 6 соединен со вторым формирователем прямоугольных импульсов 21, состоящим из тех же элементов, что и первый формирователь прямоугольных импульсов 11. Формирователь 21 связан выходом через инвертор 22 со входом элемента сов надения 13 и через элемент «запрет 23 со входом формирователя 24 стандартных по амплитуде и длительности сигналов окончакия падения горной массы. Формирователь 24 соединен через первый двухвходовой элемент совпадения 25 с первым входом триггера унравления 26, а через элемент ИЛИ 20 - со вторым входом триггера 17, выход которого подключен ко входу второго двухвходового элемента совпадения 27. Второй вход этого элемента совнадения связан с выходом генератора импульсов 28, а выход его - со счетным входом счетчика импульсов 18. Выходы триггеров управления 16 и 26 соединены с запрещающими входами соответствующих элементов «запрет 14 и 23, а также с двумя входами четырехвходового элемента совпадения 13, выход которого связан с вторыми входами триггеров 16 и 26. Кроме того, выход триггера 16 подключен к другому входу иервого двухвходового элемента совпадения 25. Устройство цифрового контроля уровня работает следуюпип образом. При сбрасывании горной массы скрепером 3 из выработки 2 в рудоспуск 1 эта масса вызывает акустические и сейсмические колебания, вследствие чего в датчиках 6 и 7 возникают сигналы начала и окончания падения очередной порции горной массы. Эти сигналы поступают по линии связи в электронный блок 10, где они усиливаются и преобразовываются формирователями 11 и 21 в прямоугольные импульсы. С выхода формирователя 11 импульс поступает через инвертор 12 на один из входов элемента совпадения 13, а также непосредственно на вход элемента «запрет 14. В исходном состоянии на запрещающем входе элемента «запрет 14 отсутствует запрещающий сигнал с выхода триггера 16. Следовательно, прямоугольный имиульс с выхода формирователя И проходит элемент «запрет 14 и ностуиает на вход формирователя 15 стандартных по амплитуде и длительности прямоугольных импульсов. Сформированный импульс поступает на нервые входы триггеров 16 и 17, а также в день установки счетчика 18 в исходное состояние. Этим импульсом переключается триггер 16 и с его выхода поступает запрещаюи1,ий сигнал на вход элемеита «заирет 14, после чего он не пропускает сигналы, поступающие от формирователя 11. Одновременно с этим импульс с выхода формирователя 15 поступает на триггер 17 и переключает его. Сигнал с выхода триггера 17 поступает на один из входов элемента совпадения 27 и разрешает прохождение импульсов от генератора 28 на счетный вход счетчика 18, который начинает отсчитывать время падения материала. В момент падения материала датчик 7 вырабатывает сигнал окончания надения, который поступает на формирователь 21 и далее на вход элемента «запрет 23 и через инвертор 22 на вход элемента совпадения 13. На втоРОм входе элемента «запрет 23 отсутствует запрещающий потенциал с выхода триггера 26, иоэтому импульс проходит через элемент «запрет и поступает на вход формирователя 24. С выхода этого формирователя снимается стандартный прямоугольный импульс, который поступает на вход элемента ИЛИ 20 и на вход элемента совпадения 25. На втором входе элемента совпадения 25 в этот момент времени присутствует разрешающий потенциал с выхода триггера 16, поэтому импульс проходит через этот элемент совпадения и переключает триггер 26, сигнал с выхода которого поступает на запрещающий вход элемена «запрет 23 и запрещает прохождение сигналов через этот элемент на вход формироваеля 24. Кроме того, сигнал с триггера 26 потупает на вход четырехвходового элемента овпадения 13. Импульс с выхода формироваеля 24 нроходит элемент ИЛИ 20 и перелючает триггер 17. Выходной сигнал триггеpa 17 запрещает дальнейшее прохождение импульсов от генератора 28 на вход счетчика 18 через элемент совпадения 27. Таким образом, заканчивается счет времени падения материала, которое в коде поступает на входы решающего устройства 19 для обработки и подготовки к передаче на диспетчерский пункт или ЭВМ (на чертеже не показано). Разрешающий сигнал для очередного цикла измерения формируется на выходе элемента совпадения 13 при отсутствии сигналов на выходах формирователей И и 21. Сигнал с выхода элемента совпадения 13 устанавливает триггеры 16 и 26 в исходное состояние. Запрещающие сигналы на выходах этих триггеров исчезнут и через схемы запрета 14 и 23 смогут проходить сигналы начала и окончания падения материала. Таким образом, устройство подготовлено к следующему циклу измерения. При воздействии случайной помехи на датчик 6 возможно ложное срабатывание устройства и на вход счетчика 18 будут поступать импульсы с генератора 28 до момента его переиолиения. Сигнал переполнения счетчика 18 снимается с последнего разрядного выхода счетчика и через элемент ИЛИ 20 производит переключение триггера 17, сигнал с выхода которого запрещает дальнейшее прохождение импульсов от генератора 28 на вход счетчика 18 через элемент совпадения 27. Формула изобретения Устройство контроля уровня кусковых материалов в подземных емкостях, содержащее 5 10 15 20 25 30 35 датчики акустических колебаний, усилители, формирователи прямоугольных импульсов, счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и иадежности измерения кускового материала в больших емкостях датчики акустических колебаиий размещены в верхней и части емкости, механически связаны с нею и подключены к формирователям прямоугольных импульсов, выходы которых через инверторы соединены со входами четырехвходовой схемы совпаден 1я и через элементы «запрет со входами формирователей стандартных сигналов начала и окончания падения материала, причем выход первого соединен со входами двух триггеров управления и входом установки счетчика в исходное состояние, выход второго формирователя соединен через первую двухвходовую схему совпадения со входом третьего триггера и через схему ИЛИ - со вторым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющим входом второй двухвходовой схемы совпадения, через которую генератор импульсов соединен со счетчиком, а выходы иервого и третьего триггеров управления соединены со вторыми входами схем «запрет и входами четырехвходовой схемы совпадения, выход которой подключен ко вторым входам этих триггеров. 11СТОЧНИКИ информации, принятые во вниманиг при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР Ai 322639, М. Кл.2 G 01F 23/28, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 329397, М. Кл.2 G 01F 23/28, 1972 (прототип).