Устройство для определения гранулометрического состава зернистого материала Советский патент 1981 года по МПК G01N15/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО .1 Изобретение относится к гранулометрам и может быть использовано для классификации материалов по круп ностн частиц в технологическом продессе, например на производствах горно-рудной промышленности. Извес тно устройство для гранулометрического анализа частиц зернистого материала, содержащее оптическу систему с осветителем и фотоприемником, размещенными напротив друг дру га с противоположных сторон измерите льного сосуда, а также усилитель, со диненный с выходом фотоприемника, пересчетную схему,связанную с гёнера тором тактовых импульсов, самописец, датчик температуры жидкости в цепи регулирования частоты тактовых импульсов. Работа устройства осуществляется следующим образом,. Через определенные промежутки вре мени включается источник света одновременно с запуском ленты самописца, в это время засыпают в измерительный сосуд исследуемый материал. Самые крупные частицы тонут первыми и поэтому абсорбция света в начальный момент времени показывает количество крупных фракций в составе. На СОСТАВА ЗЕРНИСТОГО МАТЕРИАЛА диаграммной ленте.самописца отмечается значение этой абсорбции, пропор циональное количеству частиц данного размера. Через определенный промежуток времени снова включается источник света, и на ленте самописца фиксируется величина абсорбции-света частицами следующей фракции и т.д. При измёнеии температуры в жидкости датчик температуры синхронизирует работу генератора тактовых импульсов и время включения и выключения оптической системы Cl . , Однако устройство обладает большой длительностью получения информации о процёЯГтной содержании различных по крупности в объеме исследуемой жидкости, обусловленной необходимостью обработки осциллограмм, а принцип работы устройства не позволяет его использовать при непрерывном контроле крупности частиц и при контроле тяжелых зерен материала, так как последние тонут практически одновременно. Известно также устройство для определения распределения по крупности зернистого материсша, содержащее корпус с проточным каналом, боковые стенки которого выполнены пропускающими излучение, загрузочное отверстие, расположенное на одной из сторон канала, и систему излучения, с расположенными друг против друга источ ником и приемником, между которыми помещена исследуемая жидкость, при этом к загрузочному отверстию присо единен питатель, а система излучени вместе с источником и приемником установлена на подставке, шарнирно укрепленной с внешней стороны пропу кающих излучение боковых стенок. Работа устройства осуществляется следующим образом. При введении в поток рабочей жид кости- исследуемого материала через загрузочное отверстие с помощью питателя, благодаря большой скорости йведения и разной кинетической энер гии, которой обладают различные по крупности .частицы, происходит их ра пределение По толщине потока жидкос ти. Это распределение фиксируется по степени поглощения излучения от источника к приемнику. При этом излучение производится в разных точках боковой стенки корпуса по мере вращения подставки вокруг шарнира Однако и это устройство характеризуется Длительностью получения информации о процентном содержании частиц отдельных фракций по крупнос ти в контролируемом составе материа обусловленной необходимостью переме щения подставки на шарнире вдоль всей боковой стенки измерительной емкости и последовательном облучении всех участков траекторий движения частиц. Кроме того, устройство обладает низкой надежностью за счет наличия шарнирно закрепленной подставки, которая должна с большой частотой и скоростью постоянно совершать возвратно-поступательное движение вдоль измерительной емкост Наиболее близким по технической сущности и схемному исполнению к предлагаемому является устройство для определения гранулометрического состава зернистого материала, работеиощее по принципу распределения частиц по крупности в зависимости о градиентов скоростей рабочего потока , содержащее корпус с проточным каналом и измерительной емкостью, стенки которой выполнены пропускающими излучение, загрузочное отверстие, расположенное на одной из сторон канала, систему излучения с источниками и приемниками, между которьши помещена исследуемая среда и электронный блок обработки сигнал при этом одна пара источника и прие ника излучения расположена в точке измерения, а другая - в контрольной точке на стенке измерительной емкос ти, и выходы приемников излучения подключены на входы электронного блока обработки сигналов. Работа этого устройства осуществляется следующим образом. В поток рабочей жидкости через загрузочное отверстие вводится исследуемый материал, который поступа ет в измерительную емкость. На всем протяжении измерительной емкости поддерживается постоянная скорость протекания потока через поперечное сечение емкости. Этим достигается резкое изменение градиента скорости потока жидкости вблизи стенок емкости. Более мелкие частицы материала скаплива ются вблизи стенок емкости, а остальные распределяются по толще потока, в зависимости от их размера. Жидкость облучают в процессе измерения в точке измерения и в контрольной точке. На приемниках излучения величина интенсивности поступившего сигнала преобразуется в частотный код и подается на блок обработки сигналов. На последнем осуществляется сравнение частоты сигнала от измерительного и контрольного приемников, и в случае совпадения кодов частотный сигнал преобразуется в удобную для считывания информации форму. В случае несовпадения кодов происходит коррекция сигнала в зависимости от контрольной информации.СзЗ . Устройство характеризуется длительностью получения процентного содержания различных по крупно сти фракций частиц в исследуемом объеме, так как частицы движутся непрерывно перед источниками и приемниками излучения, и дпя определения нужного параметра концентрации необходимо знать время и определить объем жидкости, прошедший через .сечение канала и емкости за это время. Это усложняет обработку информации и не позволяет применить устройство для гранулометрического анализа в производственном процессе непосредственно на технологической, линии. Цель изобретения - ускорение процесса анализа гранулометрического состава зернистого материала. Цель достигается тем, что устройство снабжено электронным блоком управления включением источников излучения, времеиньм задатчиком, синхронизатором и логическим блоком выбора канала измерения, при этом выходы блока управления включением источни ков излучения непосредственно соединены с соответствующими источниками излучения, а на его вход подключен выход временного задатчика, другой выход которого соединен со входом логического блока выбора канала измерения, соединенного с выходами приемников излучения, а выход временного задатчика подключен к выходу синхронизатора, соединенного с блоком обработки сигналов, причем вход синхронизатора подключен к ло-. гическому блоку выбора канала измерения, а другой выход этого блока подсоединен ко входу блока обработки сигналов. На фиг. 1 изображена принципиаль ная, схема предлагаемого устройства.; на фиг«2 - конкретный пример реализацци устройства для гранулометрического анализа пульпы на обогатиггельном производстве. Устройство (см.фиг.1) содержит ИСТОЧНИКИ 1 излучения, выходы которых соединены с блоком 2 управления включением источников 1 излучения, приемники 3 излучения, выходы которых соединены с логическим блоком 4 выбора канала измерения, на вход ко торого также гюдсоединен выход временного задатчика 5. Другой выход временного задатчика 5 подключен к выходу синхронизатора 6, соединенного с блоком 7 обработки сигналов. Вход синхронизатора 6 соединен с вы ходом логического блока 4 выбора ка ла измерения,а другой выход подсоединен ко входу блока 7 обработ ки сигналов. При этом источники 1 излучения расположены на одной прямой вдоль стенок корпуса 8 с про точным каналом 9 и измерительной ем костью 10, а приемники 3 излучения расположены аналогичным образом в точках попадания излучения от соотвествующих источников 1. В канале 9 также расположено Загрузочное отверстие 11. Блок 2 управления включением источников излучения состоит, например из стабилизированного источника 12 питания, соединенного со входами ключевых схем 13, выходы которых подключены ко входам соответствующи источников 1 излучения. Логический блок 4. выбора канала измерения представляет собой, например, предварите льные усилители 14, через которые выходы приемников 3 излучения соединены со входами время-импульсных пре образователей 15, подключенных ко входу блока 7 обработки сигналов и ко входам логических элементов И-НЕ 16. Кроме того, в блок 4 входит регулируемый генератор 17 импульсов, соединенный со входами логических элементов И-НЕ 16 и со входом синхронизатора 6. Временной задатчик представляет собой, например, сдвигг щий регистр 18, выходы которого подсоединены ко вход: ключевых схем 13 и ко входу время-импульсных преобразователей 15. Работа устройства осуществляется следуюгцим образсм. Исследуемый материал через отверс тие 11 подается в канал 9 с рабочей средой и выносится потоком в измерительную емкость 10, где любым извест ным способом создается градиент скоростей движения потока по объему емкости 10, например с помощью придания емкости формы перевернутого усеченного конуса. Это обуславливает распределение частиц исследуемого материала на различных уровнях восходящего потока в измерительной емкости 10 Б зависимости от крупности час- тиц. Включается один из источников 1 излучения по сигналу с блока 2 управления включением источников излучения, который вьвдается с выхода ключевой скемы 13, которая подсоединяет источник 1 излучения к стабилизированному источнику 12 питания. Разрешающий сигнал на включение блока 2 поступает с выхода временного задатчика 5, например с одного из сдвигающего регистра 18. Включение источника происходит в уравновешивания частиц различной крупности на восходящем потоке в измерительной емкости 10 за счет-созданного распределения скоростей потока. Соответствующий приемник 3 фиксирует сигнал от источника 1, прошедший через, среду с исследуемым материалом. Величина этого сигнала характеризует концентрацию частиц Исследуемого материала на заданном уровне, т.е. определенной крупности. С выхода приемника 3 сигнал поступает на вход логического блока 4 выбора каната измерения, который управляется сигналом с временного задатчика 5. На блоке 4 сигнал через усилитель 14 поступает на вход время-импульсного преобразователя 15, куда подаются также задающие тактовые импульсы с вывыхода сдвигающего регистра 18. Сигнал с выхода преобразователя 15 в виде стробирующего импульса подается на вход элемента И-НЕ 16, куда на второй вход поступает сигнал заполнения с генератора 17. С выхода блока 4 сигнал подается на блок 7 обработки сигналов. Вкотором, например, происходит преобразование количества.. импульсов в потенцисшьный код числа и этот код ДоШее запоминается или отображается в виде цифровой информации . Перезапись информации в блоке 7 обработки сигналов производится задним фронтом стробирующего импульса с время-импульсного преобразователя 15. Синхронизатор 6, управляемый генераторе 17 импульсов блока 4 регулирует работу сдвигающего регистра 18 и осуществляет обнуление информации на блоке 7 обработки сигналов.: Переключение сдвигающего регистра 18 осуществляется после каждого прихода импульса с синхронизатора 6 на временной задатчик 5, от чего срабатывает следующая ключевая схема 13 в блоке 2 управления включением источников излучения. Таким образом, осуществление послеовательного переключения каналов

измерения позволяет с помощью устройства зафиксировать процентное содержание различных фракций по крупности материала в определенном объеме, в то время как частицы остгиотся во взвешенном состоянии. По окончании измерения yвeличeниeм мощности потока смывают исследуемый материал, а затем вновь устанавливают нужную скорост;ь и загружают новую партию частиц.

С помощью устройства осуществляют контроль гранулометрического состава пульпы на обогатительном про.иэводстве. На фиг,2 показана одна из возможных конструктивных реализаций изобретения, представляющая собой изиерительную камеру 19, выполненную в ,виде перевернутого усеченного конуса, например из органи-. ческого стекла, на который одета крышка 20 в виде перевернутого стакана, свободно укрепленная над верхним основанием конуса 19. Крышка снажена водоотливными патрубдами 21. В нижнее основание измерительной камеры вставлена мелкоячеистая решетка 2 для создания ламинарности потока рабоЧей среды. Внутри измерительной камеры расположены вертикальные прозраные трубки 23, в которых закреплены соответственно источники и приемники излучения. В верхней части крышки 20 сделано загрузочное отверстие 24 со специальным приспособлением для равномерной засыпки исследуемого материала на поверхности рабочего потока (приспособление не показано). Вся электронная часть устройства выполнена в виде отдельного блика 25 с измерительными шкалами. Устройство позволяет с погрешностьюi5% определять процентное содержание различных по крупности классов частиц обогащаемогоспродукта в пульпе. Определяются классы крупности .1 - 0,05 мм. Содержание твердого компонента в рабочей среде составляет О - 100%. Анализ грансоётава производится в автоматическом режиме, причем время на определения грансостава одной порции пульпы составляет 10 - 30 с, что позволяет использовать информацию с уст ройства для регулирования процесса обогащения.

Использование предлагаемого устройства значительно процесс анализа гранулометрического состава зернистого материала, на который затрачивается в среднем 20 с. Это дает возможность использовать устройство для контроля и управления технологическими процессами на горно-обогатительных производствах, например процессами помола, дробления, флотации и т.д. Кроме того, устройство обладает простотой, что позволяет применить его в качестве первичного преобразователя информации в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Формула изобретения

Устройство для определения гранулометрического состава зернистого материала, работающее по принципу распределения частиц по крупности в зависимости от градиентов скоростей рабочего потока, содержащее корпус с проточным каналом и измерительной емкостью, стенки которой выполнены пропускающими излучение, загрузочное отверстие, расположенное на одной из сторон канала, систему излучения с источниками и приемниками, между которыми помещена исследуемая среда, и злектронный блок обработки, сигналов, отличающееся тем. что, с целью ускорения процесса анализа, оно снабжено электронным блоком управления включением источников излучения, временным задатчиком, синхронизатором и логическим блоком выбора канала измерения, при этом выходы блока управления включением источников излучения непосредственно соединены с соответствующими источниками излучения, а на его вход подключен выход временного задатчика, другой выход которого соединен со входом логического блока: выбора канала измерения, соединенного с выходгши приемников излучения, а выход временного задатчика подключен к выходу синхронизатора, соединенного с блоком обработки сигналов, причем вход синхронизатора подключен к логическому блоку выбора канала измерения, а другой выход этого блока подсоединен ко входу блока обработки сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 491881, кл.С 01 N 15/04, 1976.

2.Патент ФРГ 2304879, кл. .G 01 N 15/02, 1976.

3.Патент США № 3982126, кл. 250-272, 1976 (прототип).