Устройство для автоматического контролягРАНиц РАздЕлА пульпы, пЕНы и ВОздуХАВО флОТОМАшиНЕ Советский патент 1981 года по МПК B03D1/02 

1

Изобретение относится к автоматизации процессов пенной флотации при обогащении полезных ископаемых и может быть использовано для контроля и регулирования флотационных

маши и.

Известно устройство контроля,содержащее датчик, выполненный,в виде подвижного электропроводящего щупа,., преобразователя, реверсивного электродвигателя и программного блока. Для повышения точности и надежности устройство снабжено блоком дифференцирования, выход которого через блоки разрешения связан со входами измерителей времени, причем блоки разрешения и измерители времени по второму входу связаны с программным блоком. В этом устройстве контроль толщины слоя пены и уровня пульпы осуществляется не за счет определения абсолютных значений физических параметров пульпы, пены и воздуха, а за счет их относительного отличия между собой, что позволяет повысить точность и надежность контролч. Измерение относительного отличия возможно благодаря введению блока дифференцирования и преобразователя, а измерение высоты слоя пены стало возможным введением программного блока/, блоков разрешения, измерителей времени и реверсивного электродвигателя с подвижным электродом. В этом устройстве фактически используется специализированный вычислительный блок f .

Известно устройство автоматического контроля границ раздела пульпы.

0 пены и воздуха во флотмг шине,содержащее датчик, выполненный в виде линейки чувствительных элементов 2 .

Недостатком известного устройства

5 является.низкая точность измерения .толщины слоя пены, уровней пульпы и пены ввиду сильной зависимости электрических потерь емкостного чувствительного элемента в контуре не

0 только от наличия пены или пульпы между пластинами, но также и от химического состава пены и пульпы и от количества частичек угля и породы в пенном слое..

5 Цель изобретения - повышение надежности и точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что чувствительные элементы датчика выполнены в виде гибкого волоконного

0 коллектора с источником света,светодиодоэ/ и оптической отражательной призмы, имеющей индикаторные гра ни и расположенной вертикально в камере флотомашины так, что ее светопрломляющая грань, покрытая пленкой из оптически прозрачного гидрофобного материала, имеет оптический контакт с пульпой, светоприемная ее грань имеет оптический контакт с расположенными дискретно по высоте флотокамеры элементарными световодами гибкого волоконного коллектора, а измерительная ее грань имеет оптический контакт с расположенными дискретно по высоте флотокамеры светодиодами,

С целью повышения контрастности элементарные световоды гибко.го волоконного коллектора выполнены в .виде сужающихся фоконов, а угол между оптической осью фокона и светопреломляющей гранью оптической отражательной призмы оС выбран в соответствии с соотношением

ot + (Ь i 90,

где R - угол полного внутреннего

отражения материала призмы, град; .

об - угол между, оптической осью фокона и светопреломляющей гранью отражательной призмы град. На фиг.1 изображено предлагаемое,

устройство,общий вид на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. .

Устройство содержит источник 1 снета (например, лампочку накаливания), закрытый светонепроницаемым кожухом 2, свет от которого направляется на общий торец 3 гибкого волоконного коллектора 4. Гибкий волоконный коллектор 3 состоит из пучков волокон, одни концы которых объединены в один общий торец 4, а другие разделены на элементарные световоды 5, концы которых выполнены S виде сужающихся конусообразных фоконов 6. Выходные торцы фоконов б имеют оптический контакт с оптической отражательной призмой 7 и ее светоприёмной гранью 8, которая установлена вертикально в камере флотомашины. Светопреломляющая грань 9 призма 7 имеет оптический контакт с пульпой 10 {или соответственно с пеной, или с воздухом внутри камеры флотомашины). Измерительная грань 11 призмы 7- имеет оптческий контакт со светодиодами 12. Элементарные жгутики 5 и светодиод 12 расположены дискретно по высоте флотокамеры. Призма 7 закреплена в стенке флотокамеры 13 так, что е грань О находится в флотокамере, в грани 8,11 и 14 снаружи. Индикаторная грань 14 имеет оптический контакт с атмосферой, а грани 8 и 11 (за исключением мест оптического контакта с фоконами; 6 или фотодиодами 12) зачернены. Светодиоды 12 соединены с вычислительным блоком 15, . выходы которого соединены со входами регулятора 16 уровня пульпы и регулятора 17 расхода флотореагентов. Находящаяся в камере флотомашины часть отражательной призмы 7 покры.. та пленкой 18 из оптически прозрачного дирофобного материала например из фторопласта) . Верхний уровень пены находится на отметке 19, верхний уровень пульпы находится на отметке 20. Участок 21 индикаторной 5 грани призмы 7 находится над слоем пены, участок 22 - против слоя пены, участок 23 - -против пульпы (ниже слоя пены).

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 1 попадает на общий торец 3 гибкого волоконного коллектора 4 и по элементарным све- . товодам 5 подводится к оптической

5 отражательной призме 7. Для уменьшения апертуры выходящего из элементарных свктоводов света и концентрации света на светопреломляющую грань 9 призмы 7 служат сужающиеся конусоQ образные фоконы 6, выходные торцы которых-имеют оптический контакт со светоприёмной гранью 8 приз.мы 7. С целью уменьшения потерь света в месте оптического контакта и локализации света на грань 9 показатели преломления фоконов 6 и призмы 7 выбирают одинаковыми. Угол между оптической осью фокона 6 и светопреломляющей гранью 9 (численно равный углу скоса при3мы oS) выбран из

0 условия об 4 {55:90°, где (3 - угол полного внутреннего отражения материала призмы. При выполнении этих условий весь подведенный элементарными жгу- и тиками свет попадает в камеру флбтома

5 шины (пути световых лучей показаны стрелками) , где происходит диффузионное отражение света. Флотационная пульпа, пена и воздух характеризуются различными по величине коэффиQ циентами отражения света (альбедо). Альбедо флотационной пульпы зависит от содержания в .ней частичек угля и породы и количества пузырьков воздуха jH колеблется в пределах от 5 до 8%.

е Альбедо пены также зависит от родержания в ней частичек угля и породы и от цвета пены и размера пузырьков и колеблется в пределах от 60 до 70%. Альбедо воздуха в камере флотомашины поверх слоя пены зависит от содержаО НИН в нем влаги и пыли и не превышает 0,5%. Таким образом, отражательные способности пены, пульпы и воздуха на порядок отличаются друг от друга. Если в камере флотомашины верхний уровень пены находится на отметке 19, а верхний уровень пульпы наход ся на отметке 20, то индикаторная грань 14 призмы будет засвечена сле дуквдим образом: если освещенность участка 21 (находящегося над слоем пены ) принять равной единице, то освещенность участка 22 (находящегося на уровне пены )будет колебаться от 120 до 140 единиц, а осве щенность участка 23 (находящегося в пульпе)будет колебаться от 10 до 16 единиц. Соответственно ток на выходе верхнего светодиода будет равна 1 единице, ток на выходе свет диодов, находящихся на участке 22, будет равен 120-140 единицам и ток на выходе нижнего светодиода будет равен 10-16 единицам. Для расширения области применения устройства длина призмы 7 должна быть больше максимальной толщины слоя пены h , а призма должна быть установлена так, чтобы при максимальной толщин слоя пены верх призмы выходил за этот слой. Тогда мерой толщины слоя пены будет количество светодиодов Ь с током на выходе в 120-140 един величина h будет численно равна произведению расстояния между светодиодами на значение п . Мерой ур ня пульпы аналогично будет количест светодиодов током на выходе в 10-16 единиц, а мерой уровня пены будет число светодиодов П-jC единичным током на выходе. Такая обработк информации производится в вычислите ном блоке 15, с выходов которого поступают сигналы на регуляторы: на регулятор уровня пульпы подается сигнал, пропорциональный П2 а на регулятор расхода флотореагентов по ступает сигнал, пропорциональный П . Для обеспечения работоспособно ти устрйства, т.е. предотвращения налипания пузырьков на светопреломляющую призму 7, на грани, которые находятся в камере флотомашины, напылена пленка из оптически прозрачного гидрофобного материала. Эт дает возможность получить указанную высокую контрастность разделения гр ниц воздуха пены, а также пены и пульпы. Для дальнейшего увеличения контрастности по высоте призмы в ней могут быть вмонтированЕЛ светонепроницаемые перегородки, разделяющие призму нал П;, + П7+Пз °птически изолированных друг от друга п высоте участков (места ydTaHOBKH пе регородок показаны пунктиром). По величине сигнала со светодиодов п,, можно судить о качестве про цесса флотации, а по градиенту сигнала со светодиодов п по высоте слоя пены можно судить о выпадании частичек угля из слоя пены. Резкое различие альбедо пульпы, пены и воздуха позволяют надежно определять границу их раздела и .визуально контролировать работоспособность устройства и процесс флотации. Формула изобретения 1. Устройство автоматического контроля границ раздела пульпы, пены и воздуха во флотймашине, содержащее датчик, выполненный в виде линейки чувствительных элементов, отличающееся тем, что,-с целью повышения надежности и точности контроля, чувствительные элементы датчика выполнены в виде гибкого волоконного коллектора с источником света, светодиодов и оптической отра хательной призмы, имеющей индикаторные грани и расположенной вертикально в камере флотомашины так, что ее светопреломлягадая грань,покрытая пленкой из оптически прозрачного гидрофобного материала, имеет оптический контакт с пульпой, светоприемная ее грань имеет оптический контакт с расположенными дискретно по высоте флотокамеры элементарными световодами гибкого волоконного коллектора, а измерительная грань имеет оптический контакт с расположенными дискретно по высоте флотокамеры светодиодами. 2. Устройство по П.1, о т л и чающе е с я тем, что, с целью повышения- контрастности элементарные световоды гибкого волоконного колектора выполнены в виде сужагацихся фоконов, а между оптической осью фокона и светодреломляющей гранью оптической отражательной приэы выбран в соответствии с соотноениемОС + (i 90°, де - угол полного внутреннего отражения материала призмы, гpaд 06 - угол между оптической осью фокона и светопреломлягацей гранью отражательной призмы, град. Источники информации, ринятые во внимание -при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 501769, кл. В 03 D 1/02, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР 325035, кл. В 03 D 1/02, 1967 прототип).