Устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы Советский патент 1982 года по МПК B02C25/00 

Изобретение предназначено для автоматического измерения заполнения барабанной мельницы мелющими телами и рудой и может быть использовано для автоматического управления технологическими циклами измельчения в черной и цветной металлургии, промышленности стройматериалов и других областях техники.

Известно устройство для автоматического измерения заполнения барабанной мельницы, содержащее датчик динамического воздействия воспринимающий и усилительно-формирующие блоки, блок формирования команд, соединенные со входом усилительноформирующего блока, блок запрета и блок разрешения, связанные со входом блока формирования команд 1.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает достаточной точности измерения и надежности из-за необходимости введения датчика в зону динамического воздействия внутри измельченной загрузки.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержащее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали Архимеда, усилитель-инвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления 2.

Однако крутизна характеристики устройства недостаточно стабильна, так как длительность импульсов определяется не только, положением светящейся точки, но зависит и от скорости вращения обтюратора. Этот недостаток не является существенным в оптических следящих системах, цель которых - уменьшение рассогласования, но становится недопусти1 81м в измерительных системах. Кроме того, на длительность импульсов в устройстве значительно влияют изменения яркости источника, прозрачности оптики и другие амплитудные факторы. .Они оказываются особенно ощутимыми в тяжелых УСЛОВИЯХ эксплуатации измельчительного оборудования, характеризующихся большой запыленностью, влажностью, динамическими нагрузками и другими неблагоприятными факторами .

Цель изобретения - повышение точности измерения и надежности работы..

Цель достигается тем, что устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержащее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали Архимеда,,усилительинвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления, снабжено дополнительной заслонкой, датчиком углового положения барабана, переключателем, блоко вычитания, дополнительным измерителем длительности импульса, и блоком деления, причем фотоприемник через усилитель-инвертор и переключатель соединен с измерителем длительности импульса, выходы измерителей длителности импульсов подключены к соответствующим входам блока вычитания, один у-з выходов которого подключен к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом дополнительного измерителя длительности импульса, датчик углового положения барабана подключен ко входу блока управления, выходы которого соединены с переключателем, с другим выходом блока вычитания, с одним выходом блока деления и с выходом блока усреднения, вход которого подключен к другому выходу блока деления, а дополнительная заслонка выполнена в виде сектора.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - осциллограммы основных импульсов в функции угла поворота f , отсчитываемого по положению передней грани основной заслонки относительно вертикальной оси.

на схеме изображены барабан мельницы 1, основная заслонка 2, дополнительная заслонка 3, источник света 4, луч света 5, фотоприемник 6, усилитель-инвертор 7, переключатель 8; датчик углового положения барабана 9, блок управления 10, измерители длительностей импульсов 11 и 12, блок вычитания 13, блок деления 14, блок усреднения 15.

На поверхности барабана 1 укреплены непрозрачные заслонки 2 и .3 так, что они находятся в плоскости, перпендикулярной оси вращения бара бана посредине его длины. Основная заслонка 2 имеет профиль спирали Архимеда с центральным углом основания 4- . Дополнительная заслонка BunojlHGHa как часть сектора с углом оС , центр которого совпадает с ось барабана. Источник света 4, например, лазер, установлен так, что его луч 5 параллелен, образующей барабана и может перекрыва гься заслонками 2 и 3, с другой стороны которых установлен фотоприемник 6. Плоскость, проходящая через ось луча и ось . барабана, отклонена от вертикали

на угол Ч , в сторону вращения барабана. Источник света 4 имеет в своем составе фокусирующие элементы, которые обеспечивают минимальное сечение луча в плоскости вращения . заслонок.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника 4 попадает на фотоприемник б и вызывает на его вы ходе напряжение Ц (см. фиг. 2а). |При вращении барабана луч света 5 перекрывается заслонками поочередно, при этом на выходе фотоприемника б и усилителя-инвертора 7 возникают импульсы напряжения. Вначале

5 луч света перекрывает основная заслонка 2, имеющая профиль спирали Архимеда. Передний фронт импульса формируется в момент времени, когда переднее ребро заслонки 2, движущейся снизу вверх, отклоняется от вертикали на угол %. Задний фронт мпульса формируется через время Ц , определяемое степенью деформации барабана (на фиг. 26 этот фронт отмечен стрелкой). При дальнейшем повороте барабана свет перекрывается дополнительной заслонкой 3, имеющей форму сектора с центральным углом cCj . При такой форме заслонки длительности импульса Г,, не зависит от

степени деформации барабана.

Длительность каждого из импульсов измеряется при помощи измерителей длительностей импульсов 11 и 12.

Вследствие того, что работа переключателя 8 синхронизирована с угловым положением барабана 1 при помощи датчика углового положения барабана 9 и блока управления 10, измеритель

0 длительностей импульсов 11 соединен с усилителем-инвертором 7 в течение промежутка времени О- ( л угловая скорость барабана), охватывающего импульс Tj , сформированнЬ1й при

5 перекрытии луча света основной заслонкой 2 (см. фиг. 2в). Аналогично измеритель длительностей 12 соединен с усилителем-инвертором 7 в течение промежутка времени 0-- , охваQ тывающего импульс С , сформированный при перекрытии луча света дополнительной заслонкой 3 (см.фиг. 2г), Поэтому по окончании времени -0в измерителях длительностей импульсов 11 и 12 имеется информация о длительностях импульсов t и t, J Далее на промежутке времени эти длительности сравниваются путем вычитания в схеме вычитания 13 (см.фиг. 2д). При вычитании компенсируются

0 погрешности измерения длительности импульсов, связанные с амплитудными факторами (изменением яркости источника, прозрачности оптики, чувствительности фотоприемника и т. д.),

5 так как эти факторы совершенно одинаково влияют на длительности обоих ипульсов (аддитивные погрешности).

Полученная разность длительностей импульсов Т и Zj поступает в блок деления 14, на второй вход которой поступает делитель - длительность импульса Т . Результат делениобразуется на выходе блока деления -,14 в промежутке времени-S

(см. фиг, 2е). Он не зависит от углвой скорости барабана, так как разность длительностей импульсов ( Ц - Tj ) и длительность импульса Cj обратно пропорциональны угловой скорости барабана. Полученный результат в дальнейшем усредняется за несколько оборотов барабана,,в промежутках времени между- - тЗ При этом исключается влияние на результат измерения случайных флуктуации, вызванных наличием вибраций барабана мельницы. Если центральный угол дополнительной заслонки 3 выбрать так, что

Н-.А

где Н - высота основной заслонки; А - расстояние между лучом и

наружной поверхностью барабана при номинальном заполнении, то результат измерения

- сСг

S

Н

Здесь А - деформация барабана, вызванная отклонением заполненияот номинального.

Таким образом, между величиной изменения заполнения барабана и выходным сигналом предлагаемого устройства существует линейная зависимость, причем погрешность измерения деформации барабана пример в 500 раз меньше погрешности измерения деформации барабана известны устройством.

Кроме того, устройство может быть реализовано с использованием стан ртных элементов, например, лазера ЛГ-13, фотоприемника КФДМ, блока измерений длительностей, вычитания, деления и усреднения на субблоках агрегатированного комплеса КТС ЛИУС или интегральных микросхемах средней или большой степени интеграции серии К-155, а также на микро-ЭВМ типа Электроника С5-11

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения и надежность работы.

Формула изобретения

1.Устройство для автоматического измерения степени заполнения барабанной мельницы, содержащее источник света с фотоприемником, заслонку с профилем спирали Архимеда, усилитель-инвертор, измеритель длительности импульса, блок усреднения и блок управления ,отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности paiботы,ОНО снабжено дополнительной заслонкой, датчиком углового положения барабана, переключателем, блоком вычитания, дополнительным измерителем длительности импульса, и блоком деления, причем фотоприемник через усилитель-инвертор и переключатель соединен с измерителем дли тельности импульса, выходы измерителей длительности импульсов подключены к соответствующим входам блока вычитания, один из выходов которого подключен к одному из входов блока деления, другой вход которого соединен с выходом дополнительного измерителя длительности импульса, датчик углового положения барабана подключен ко входу блока управления, выходы которого соединены с переключателем, с другим выходом блока вычитания, с одним выходом блока деления и с выходом блока усреднения, вход которого подключен к другому выходу блока деления.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительная заслонка выполнена в виде сектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 268147, кл. В 02 С 25/00, 1968.

2.Катыс Г.Л. Оптико-электрбнная обработка информации. М., Маши.ностроение , 1973, с. 269-270.

дьпод