Устройство для анализа качества потока сыпучего материала на ленте конвейера

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА НА ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА, преимущественно угля , содержащее закрепленную на станине конвейера портальную раму, к верхней части которой с помощью подвесок прикреплено шасси, несущее ролик ,- источник радиоактивного излучения и детектор, а подвески выпол . нены в виде шарнирных параллелограм-. мов, отличающее С- я тем, что, с целью повышения точности .из . мерения при сохранениипростоты приборной реализации, оно дополнительно снабжено двумя фильтрами из материалов с атомными номерами более 50, установленными на ролике, приводом вращения ролика, коммутатором и двумя измерительными блоками, каждый из. которых состоит из одноканально го амплитудного анализатора и счетчика импульсов, причем фильтры выполнены в виде полуколец, образующих щ полый стакан, опоясывающий источник радиоактивного излучения, а выход детектора соединен с входом коммутатора , два выхода,, крторого соединены с входами измерительных блоков. ОО и) ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19l SU (ill

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3303718/18-25 (22) 19 06 ° 81 (46) 15 ° 02.84 Вюл. Р 6 (72) Л.П.Старчик, A.M.ÎHèùåíêo, Ю.И.Мокроусов и Е.Н.Комова (71) Комплексный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт обогащения твердых горючих ископаемых (53) 539.1.06 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 679490, кл. B 65 G 47/22, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 810580, кл. В 65 G 43/08, 1977 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА КАЧЕСТВА ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА HA

ЛЕНТЕ КОНВЕЙЕРА, преимущественно угля, содержащее закрепленную на станине конвейера портальную раму, к верхней части которой с помощью под3(51) G 01 N 23/00//B 65 G 43/08 весок прикреплено шасси, несущее ролик, источник радиоактивного излучения и детектор, а подвески выполнены в виде шарнирных параллелограммов, о т л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения точности из. мерения при сохранении простоты при борной реализации, оно дополнительно снабжено двумя фильтрами из материалов с атомными номерами более 50, установленными на ролике, приводом вращения ролика, коммутатором и двумя измерительными блоками, каждый из которых состоит из одноканально-го амплитудного анализатора и счетчика импульсов, причем фильтры выполнены в виде полуколец, образующих ф полый стакан, опоясывающий источник радиоактивного излучения, а выход детектора соединен с входом коммутатора, два выхода которого соединены с входами измерительных блоков..

1073646

Изобретение относится к конвейерному горному транспорту, а более конкретно — к устройствам для анализа качества потока Различных сыпучих материалов (углей, железных, полиметаллических, марганцевых, асбестовых и других руд) непосредственно на ленточном конвейере.

Известны устройства для формирования потока сыпучего материала на ленте конвейера, включаюцие установленные на раме ограничители ширины потока, разравнивающий нож, полурессору из упругого листового материала, один конец которой закреплен на раме с воэможностью прижатия дру- 15 гого конца, снабженного грузом, к потоку сыпучего материала, при этом груз связан с рамой при помощи рычагов, платформу для размецения на ней датчика контроля качества сыпучего материала, один конец которой шарнирно соединен с грузом, а другой — шарнирно соединен с рамой посредством рычагов, длина которых

Равна длине рычагов, связывающих 25 груз с рамой (1) .

Однако при работе конвейера в случае использования тяжелого груза материал будет сильно раздавливаться за пределы зоны контроля, а в случае использования легкого груза материал будет плохо разравниваться.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для анализа качества потока сыпучего материала на конвейерной ленте, содержащее закрепленную на станине конвейера портальную раму, к верхней части которой с помощью подвесок прикреплено шасси, несуцее ролик, источник радиоактивного излучения и детектор, 4(j причем подвески выполнены в виде шарнирных параллелограммов, которые содержат нижние поперечины с шаровыми шарнирами, шасси по краям снабжено ребрами, и имеется возможность 45 прижатия шасси к потоку сыпучего материала (2).

В известном устройстве возможен анализ состава сыпучих материалов, котоРые можно представить в виде простых бинарных смесей. Такими простыми бинарными смесями представлены лишь немногие типы углей отдельных месторождений и некоторые типы железных Руд. Подавляющее большинство углей и руд не могут быть представлены бинарными смесями. Так, например, в углях при постоянной зольности изменяется содержание железа и кальция, в железных рудах при постоянном содержании железа изменя- 60 ется содержание марганца и тяжелых элементов. В этих случаях известное устройство не может применяться изза больших методических погрешностей при определении состава. 65

Целью изобретения является повь1шение точности измерения состава сыпучего материала, преимущественно угля, за счет уменьшения методической погрешности, вызванной изменениями влажности или колебаниями содержания мешающих примесей в сыпучем материале, при сохранении,простоты приборной реализации.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для анализа качества потока сыпучего материала, содержацее закрепленную на станине конвейера портальную раму, к верхней части которой с помощью подвесок прикреплено шасси, несущее ролик, источник радиоактивного излучения и детектор, а подвески выполнены в виде шарнирных параллелограммов, дополнительно введены два фильтра из материалов с атомными номерами более 50, установленные на ролике, привод вращения ролика, коммутатор и два измерительных блока, каждый из которых состоит из одноканального амплитудного анализатора и счетчика импульсов, причем фильтры выполнены в виде полуколец, образующих полых стакан, опоясывающий источник радиоактивного излучения, а выход детектора соединен со входом коммутатора, два выхода которого соединены со входами измерительных блоков.

Использование двух сменных фильтров у источника полизнергетического радиоактивного излучения позволяет, получить принципиально новое устройство — источник гамма-излучения со сменной энергией гамма-квантов. Разновременное взаимодействие этих гамма-квантов с сыпучим материалом и выделение обратно рассеянных материалом гамма-квантов позволяет проводить анализ состава уже не двухкомпонентных (как у прототипа), а трехкомпонентных сыпучих материалов, обходясь при этом всего одним источником гамма-излучения, одним детектрром и получая при этом высокую точность °

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое . устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид свеРху; на фиг. 3 — то же, вид спереди; на фиг . 4 — схематический, разрез ролика устройства с укрупненной электронной блок-схемой; на фиг.5 энергетический спектр источника рентгеновского излучения типа ИРИТ; на фиг. 6 — зависимость массового коэффициента ослабления гамма-излучения свинцом и вольфрамом; на фиг. 7 (кривая A) — энергетический спектр попадающего на сыпучий материал гамма-излучения после свинцового фильтра с поверхностной плотностью р d=0, 743 г/см; на фиг. 7

1073646 (кривая Б) — энергетический спектр попадающего на сыпучий материал гамма-и злучени я после вольфрамового фильтра с поверхностной плотностью

i3<1=0i555 г/см.

Устройство для анализа качества потока сыпучего материала состоит из конвейерной ленты 1 (фиг. 1-3), на которой находится слой сыпучего материала 2. На ставе конвейера 3 смон10 тирована портальная рама 4, к которой с помощью подвесок 5 и шарниров

6 прикреплено шасси 7, несущее ролик 8 с ребордами 9.Ролик 8 с помощью шарикоподшипников 10 (фиг.4) установлен на оси 11, которая вместе с LtIB.с- 15 си 7 составляет единую жесткую {например, сварную) конструкцию. К оси

11 прикреплен контейнер-коллиматор

12 с источником радиоактивного излучения 13, а также контейнер-колиматор 14 с детектором 15. Ролик 8 в области источника радиоаКтивного излучения 13 и детектора 15 выполнен в виде тонкостенного цилиндрического стакана 16, выполненного из материала повышенной прочности и малого атомного номера (например, иэ стеклопластика) . На оси 11 смон20

25 тирован привод вращения ролика, состоящий из электродвигателя 17, редуктора 18, приводной шестерни 19 и закрепленной на ролике 8 шестерни с внутренним зацеплением 20. На торце 21 ролика 8 закреплен цилиндр

22, который в области источника радиоактивного излучения 13 состоит из двух полуколец 23 и 24, образующих полый стакан, вращающийся вместе с роликом 8 вокруг оси 11. Выход детектора 15 соединен со входом ком40 мутатора 25, два выхода которого соединены соответственно со входами одноканальных амплитудных анализаторов 26 и 27, выходы которых соединены со входами счетчиков импульсов 28 и 29. Сигналы со счетчиков импульсов 28 и 29 могут подаваться в вычислительное устройство 30.

Работа устройства для анализа какоторые шарнирами 6 соединены с шасси.7 и портативной рамой 4, смонти.рованной на ставе конвейера 3 (фиг. 1 — 3). Ролик 8 имеет реборды 9, чества потока сыпучего материала осуществляется следующим обРазом.

Находящийся на ленте 1 сыпучий материал подается в зону контроля (направление движения материала показано на фиг. 1 и фиг. 2 сплошной линией со стрелкой) . Поверхность материала сглаживается и частично уплотняется с помощью ролика 8, закрепленного на оси 11, составляющей с шасси 7 единую жесткую конструкцию. При изменении толщины слоя материала 2 ролик 8 поднимается или 60 опускается с помощью подвесок 5, которые предотвращают разданливание материала за пределы ролика (по ши—

Рине). Для предотвращения пробуксовки ролика ио слою угля (что имеет место в прототипе) он снабжен приводом, а,для предотвращения налипания — скребком-очистителем (на фиг. 1 — 3 для упрощения скребок †очиститель не показан) . Поэтому при работе конвейера ролик всегда остается чистым, расстояние от оси ролика 11 до слоя материала 2 остается неизменным при любых изменениях толщины слоя, а одна сторона оси все

Bpe ß Обращена —.c. чн о вниз, так I

Коллимированный с помощью контейнера †коллимато 12 поток гамма-квантов от источника излучения 13 Через полукольцо 24 (или 23) и тонкую стеклопластиковую стенку 16 попадает на контролируемый материал 2.

Рассеянное материалом гамма-излучение попадает на детектор 15, На фиг. 4 пути прямых и рассеянных гамма-кантов уcJIGBHQ показаны сплошными линиями со стрелками. Интенсивность попадающих ..а детектор 15 гамма-квантов обратно пропорциональна среднему атомному номеру материала, находящегося под роликом. Для анализа состава трехкомпонентного сыпучего материала необходимо иметь по крайней мере дна сигнала, которые по-разному зависят от концентраций составляющих материал компонентов .

Для повышения точности определения состава материала необходимо повышать обусловленность Решаемой системы уравнений (система уравнений составлена зависимостями двух сигналов от концентраций компонентов и раBBficTBoM единице сум>ы трех компонентов материала) . Теоретическими и экспериментальны:<и исследованиями установлено, что обусловленность системы уравнений выше в случае использования двух источников гамма— излучения разных энергий и получения для каждой энергии соответствующего сигнала, нежели в случае ис-. пользования моноэнергетического или полиэнергетического (с непрерывным спектром) источника гамма-излучения и выделения из спектра падающего на детектор гамма-излучения двух энергетических интервалов. Данный вывод использован в изобретении для осуществления анализа трехкомпонентного сыпучего материала с высокой точностью °

В устройстве используется источник полиэнергетического гамма излучения с непрерывным cïåêòðîì, например источник рентгеновского излучения на основе Р -излучающего изото1073646 па таллия-204 типа ИРИТ. Энергетический спектр гамма-квантов от источника 13 до фильтра показан на фиг. 5.

Фильтры 23 и 24 выполнены из материала со средним атомным номером не менее 50, так чтобы максимум в энергетическом спектре прошедшего через фильтр гамма-излучения приходился на энергии гамма-квантов не менее

29 кэВ. Другим требованием к материалу фильтров 23 и 24 является такое различие их атомных номеров, которое обеспечивает разность энергий

К-скачков. поглощения Е, и Ек гамма-излучения материалами фильтров не менее 15-20 кэВ. B устройстве ис- 15 пользуется фильтр 24 из свинца с энергией К-скачка Ек„ =88 кэв и фильтр 23 из вольфрама с энергией

К-скачка Ек =69,5 кэВ. Энергетический спектр гамма-квантов после свин- 2р цового фильтра 24 поверхностной плотностью Pd=0,743 г/см показан на фиг. 7 (кривая A) а энергетический спектр гамма-квантов после вольфрамового фильтра 23 поверхностной плотностью рd=0,555 г/см показан на фиг. 7 (кривая Б) . Спектры на фиг. 7 могут быть получены соответствующим умножением интенсивностей исходного спектра источника ИРИТ на значение ехр (-ppd) для данного материала фильтра и данной энергии гамма-квантов. Для наглядности такой трансформации спектров на фиг ° б приведены зависимости массовых коэффициентов ослабления гамма-квантов фильтрами из свинца и вольфрама от энергии гамма-квантов.

В процессе работы конвейера и устройства для анализа ролик враща- 40 ется с помощью привода, состоящего из электродвигателя 17 с редуктором

18 и зубчатой передачей с внутренним зацеплением 20, В течение первого полуоборота ролика между источником 45

13 и материалом 2 находится свинцовый фильтр 24 (фиг. 4), и на материал попадает .гамма-излучение, энергетический спектр которого в основном лежит в диапазоне энергий От

Е,(, =88 кэВ до 70 кэВ (фиг. 7, кривая А) . Рассеянные материалом гамма-кванты попадают на детектор 15, электрические импульсы с которого через коммутатор 25 подаются на одноканальный амплитудный анализатор

26, выделяющий импульсы, соответствующие гамма-квантам с энергией от

88 кэВ до 69,5 К3В. На счетчик импульсов 28 попадают импульсы, средняя частота следования которых f< 60 зависит от концентраций первого С1, второго С2 и третьего Сз компонентов смеси (1)

К„С1 К2С - К С + А где A — свободный член, зависящий от конструкции устройства, активности источника и типа детектора;

К, К, K9 — соответственно чувствительности устройства к измене— ниям содержания первого, второго и третьего компонентов сыпучего материала, выраженные в единицах изменения скорости счета на единицу изменения соответствующей концентрации.

В течение второго полуоборота ролика 8 между источником 13 и материалом 2 находится вольфрамовый фильтр 23, и на материал попадает гамма-излучение, энергетический спектр которого в основном лежит в диапазоне энергий от 69,5 до 50 кзВ (фиг. 7, кривая Б). Рассеянные материалом гамма-кванты попадают на детектор 15, электрические импульсы с которого через коммутатор 25 подаются на одноканальный амплитудный анализатор 27, .выделяющий импульсы, соответствующие гамма-квантам с энергией примерно от 60-65 до 2040 кэВ, На счетчик импульсов 29 попадают импульсы напряжения, средняя частота следования которых по иному, нежели в уравнении (l), зависит от концентраций компонентов =К С -К С -КьС 8, (2)

К К „К

В данном случае т.е, уравнения (1) и (2) независимы друг от друга.

Сигналы со счетчиков 28 и 29, про порциональные частотам f) H fbi могут подаваться в вычислительное уcT ройство 30, которое решая уравнение (1) и (2) совместно с уравнением

C<+C +C3=1, выдает си налы об искомйх концентрациях компонентов контролируемого материала.

Таким образом, в результате использования изобретения ликвидируется техническое противоречие: для увеличения надежности анализа требуется простое устройство с одним источником излучения и детектором и простыми низкостабильными Одноканальными амплитудными анализаторами, а для увеличения точности анализа требуется сложное устройство с двумя разнесенными источниками излучения с разной энергией гамма †квант, двумя разнесеннь:ми детекторами и стабильными одноканальными амплитудными анализаторами . Применение сменных фильтров перед полиэнергетическим источником, привода вращения ролика, коммутатора и специального их соединения позволяет одновременно

ПОВЫСИТЬ И НаДЕжНОСТЬ И ТОЧНОСТЬ анализа состава. Дополнительными требованиями к работоспособности устройства с допустимой погрешностью.1079640 является диапазон пропускаемых ана-лизаторами 26 и 27 импульсов. Для анализатора 26 пропускаемые импульсы должны соответствовать гамма-кван там с диапазоном энергий от Е,(«

E Е . Анализатор 27 должен пропус2 кать диапазон импульсов, соответствующих гамма †квант с энергией Е »Е„ .

Q6OCHOBBHIiBM JTOCTHJKBHi7H IiBJiIi ласно изобретению являются следующие результаты. 10

Если в качестве источника излуче- ния в известном устройстве использу- . ется радионуклид с моноэнергетическим потоком гамма-квантов (например, типа америций -241), то с детектора 15 можно получить лишь один сигнал, ко— торый зависит от концентраций раэ личных компонентов и поэтому одно1 значно определить состав углей и руд невозможно, так как они не могут быть представлены как бинарные смеси.

Если же в качестве источника излучения в известном устройстве использовать радионуклид с полиэнерге1г тическим потоком гамма-квантов (например, рентгеновский источник из галлия-204) и проводить спектрометрию регистрируемого детектором гамма-излучения, то с детектора мс;кlo получить два сигнала, каждый из которых зависит от концентраций раз— личных компонентов. Однако и в этом случае нельзя с удовлетворительной точностью определять сос3» тав углей и руд, Обусловлено это двумя причинами: оба сигнала с детектора взаимосвязаны друг с другом, так как в низкоэнергетический канал попадают как низкоэнергетические однократно рассеянные кванты, так и высокоэнергетические многократно рассеянные гамма-кванты, а поэтому определитель получаемой системы уравнений близок к нулю и решить такую систему с приемлемой то-:Hocò»10 невоз-4» можно; использование спектромегрического детектора и двухканального амплитудногс дискриминатора в услоВиях значительных колебаний влажности и температуры на горнорудных предприятиях без дополни-ельных мер пс их стабилизации невозможно. !1зобретение устраняет оба недостатка. Использование сменных фильтров даже при использовании интегрального детектора позволяет получить два независимых друг o T друга сигнала.

При этом точность измерения соста—

Ва значи тел ьн о вьи7е.

Так, например, при использовании источника излучения из галлия-204, сцинтилляционного детектора из

ХаХ (Tl) размером 401<10 мм и фотоуliножителя

i :BH BB 3 аВи симы 1!B!

35 раз) .

Применение предлагаемого устройства для анал1<за качества угля на ленTB конвейера тра lcnopTBpc1 1703ВОляет проводить одновременное О.: ределение зольности i! сетя (no Вели-Гине содер-:i

607РР 2-гЪ . 31<снсми IBcI

ГОЦ (ГОДОВ аз псг pB6н - <-J гT J1; В c T рой 1- т вах для п,"дприят11й iiii.»i.г "B .рома

СССР составляет около 100 шт.) .

1073646

1073646

Рие. б /0P

50

ЦО1/Р. 7

Заказ

319/41 Тираж 823 Подпи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель В. Терентьев

Вздактор С.Тимохина Техред Л.Пилипенко Корректор. A,Тяско