Устройство для контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин

 

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса флотации и может быть использовано для автоматического контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотационных машин на обогатительных фабриках, других параметров технологического процесса. Техническим результатом является повышение надежности контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин, упрощение устройства и снижение его стоимости. Для этого устройство содержит блок изолированных друг от друга контактов, два задатчика опорного напряжения, два компаратора, два элемента гальванической развязки, два вычислителя среднего значения, выходные сигналы которых определяют толщину слоя пены и уровень пульпы в камерах флотомашин, источник переменного напряжения, общий и опорный электроды. Причем устройство снабжено кольцевым аналоговым коммутатором, первым нагрузочным резистором, первым двухполупериодным выпрямителем, двухвходовым логическим элементом "Равнозначности". При этом входы кольцевого аналогового коммутатора подключены к соответствующим изолированным контактам блока контактов, а объединенный выход кольцевого аналогового коммутатора подключен к нагруженному на первый резистор входу первого двухполупериодного выпрямителя, выходом подключенного к объединенным одноименным входам компараторов, а выходы компараторов подключены к двухвходовому логическому элементу "Равнозначности", выход которого подключен к первому входу элемента гальванической развязки, а вход второго элемента гальванической развязки подключен к объединенным входам второго компаратора и элемента "Равнозначности". 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к автоматизации технологического процесса флотации и может быть использовано для автоматического контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин на обогатительных фабриках.

Известно устройство для автоматического измерения толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин [1], содержащее поплавок, блок изолированных друг от друга электродов, блоки резисторов и электронных ключей, задатчик опорного напряжения и преобразователь "напряжение-ток", выход которого является выходом устройства, определяющим уровень пульпы. Устройство [1] имеет низкую надежность и высокую стоимость из-за наличия механически подвижных частей.

Известно также устройство [2] для измерения толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин, содержащее блок изолированных друг от друга электропроводящих контактов, блок резисторов, блок ключей, генератор переменного напряжения, кольцевой счетный регистр, два компаратора, две трехвходовые логические схемы И, три RS-триггера, два элемента гальванической развязки, два электрических фильтра, два преобразователя "напряжение-ток", формирователь управляющих сигналов, общий электрод и контрольный электрод.

Устройство [2] сложно, имеет низкие надежность и помехозащищенность из-за наличия в устройстве спусковых элементов (RS-триггеров).

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин, упрощение устройства и снижение его стоимости. Это достигается тем, что устройство контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин, содержащее блок электрически изолированных контактов, соединенных с входами блока ключей, два задатчика опорных напряжений и два компаратора, а также два элемента гальванической развязки и два фильтра, выходами подключенных к входам соответствующих элементов гальванической развязки, согласно предлагаемому изобретению дополнительно снабжено двухполупериодным выпрямителем, входом подключенным к выходу введенного в устройство кольцевого аналогового коммутатора и элементом "Равнозначности", входы которого подключены к выходам компараторов, а выход элемента "Равнозначности" подключен к входу первого элемента гальванической развязки, а к входу второго элемента гальванической развязки подключен выход второго компаратора. С выхода первого элемента гальванической развязки поступает широтно-модулированный сигнал, соответствующий толщине слоя пены в флотомашине, а с выхода второго элемента гальванической развязки - сигнал, соответствующий глубине погружения блока контактов в пульпу.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит блок 1 электрических контактов 2, изолированных один от другого, источник переменного напряжения 3, выход которого соединен с общим электродом 4, кольцевой аналоговый коммутатор 5, нагрузочный резистор 6, двухполупериодный выпрямитель 7, задатчики опорного напряжения 8 и 9, компараторы 10 и 11, элемент "Равнозначности" 12, элементы гальванической развязки 13 и 14, а также вычислители среднего значения за период работы коммутатора 5 - фильтры (или измерители временных интервалов) 15 и 16. На фиг.1 также представлены флотационная машина 17, в которой находятся пульпа 18 и пена 19. Обозначения: Нж - уровень погружения блока контактов в пульпу, Нп - толщина слоя пены во флотомашине и Но - глубина погружения блока контактов 1 во флотомашину ниже сливного порога 20.

Устройство работает следующим образом. Кольцевой аналоговый коммутатор 5 поочередно подключает посредством своих ключей 21 контакты 2 к общему выходу кольцевого аналогового коммутатора. При этом ток, проходящий через общий электрод 4 и соответствующий замкнутый ключ, поступает на нагрузочный резистор 6, который образует делитель, составленный сопротивлением пульпы между общим электродом и выбранным контактом. Переменное напряжение, преобразованное выпрямителем 7, поступает на объединенные входы компараторов 10 и 11.

Опорное напряжение задатчика 9 выставляют таким, чтобы компаратор 11 срабатывал только при подключении коммутатором 5 контактов 2, находящихся в пульпе, а опорное напряжение задатчика 8 выставляется достаточным для срабатывания только от контактов, соприкасающихся с пеной (при этом компаратор 10 срабатывает и от контактов, соприкасающихся с пульпой).

Диаграмма сигналов на выходе компаратора 10 и 11, а также на выходе элемента "Равнозначности" 12 показана на фиг.2. Гальваническая развязка широтно-модулированных сигналов осуществляется, например, оптопарой, а выходные сигналы с элементов 13 и 14 соответствуют сигналам с выходов 12 и 11. Элементы (фильтры) 15 и 16 обеспечивают получение двух аналоговых сигналов, являющихся выходами устройства и соответствующих толщине слоя пены и уровню пульпы в камере флотомащины.

На фиг. 3 показан вариант устройства, где с целью расширения его функциональных возможностей, выход компаратора 10 соединен с элементом гальванической развязки 13, а к выходам элементов (фильтров) 15 и 16 подключены входы дополнительных суммирующих усилителей 22, 23, 24, причем выход элемента (фильтра) 15 подключен к неинвертирующим входам усилителей 22 и 24, а выход элемента (фильтра) 16 - к инвертирующим входам усилителей 22 и 23, а объединенные входы неинвертирующий усилителя 23 и инвертирующий усилителя 24 подключены к выходу введенного в устройство задатчика 25 опорного напряжения, сигнал с выхода которого соответствует глубине Но погружения блока контактов 1 (см. фиг.1) в камеру флотомашины. В этом случае с выхода усилителя 22 снимают сигнал, соответствующий толщине слоя пены в флотомашине, с выхода усилителя 23 снимают сигнал, соответствующий уровню пульпы от сливного порога, с выхода усилителя 24 - сигнал Нпс, соответствующий толщине слоя пены выше сливного порога флотомашины.

На фиг.4 показано устройство, в котором с целью повышения надежности работы устройства дополнительно введены блок управления 26, элемент 27 промывки блока контактов 1 и два ключа 28 и 29, а также выпрямитель 30 двухполупериодного сигнала, включенный в цепь компенсационного (опорного) электрода 31, нагруженного на резистор 32. Входы ключей 27 и 28 подключены к элементам гальванической развязки 13 и 14 соответственно, выходы ключей соединены с входами элементов 15 и 16. Управляющие входы ключей объединены и подключены к первому выходу блока управления 26, ко второму выходу которого подключен управляющий вход элемента 27 для промывки блока контактов. Блок управления периодически включает блок 27, устраняя нарастание твердой фазы пены на блоке 1 на границе раздела двух сред - пены и воздуха. Блок управления 26 сигналом с первого выхода на время промывки контактов отключает устройства 15 и 16, переводя их в режим запоминания.

Исключение негативного влияния на надежность работы устройства фактора изменения электропроводности пульпы реализовано путем введения в цепь контрольного электрода двухполупериодного выпрямителя, вход которого нагружен на резистор. Положительный эффект достигается из-за того, что величина опорного напряжения изменяется пропорционально изменению входных сигналов от контактов, соприкасающихся с пульпой.

Предлагаемое техническое решение является новым, так как включает совокупность новых существенных признаков с соответствующими связями, а именно введены новые элементы и связи - кольцевой аналоговый коммутатор, первый и второй двухполупериодный выпрямитель, логический элемент "Равнозначности", три суммирующих усилителя, два ключа, блок управления, элемент для промывки блока контактов и связи между ними.

Указанная совокупность новых существенных признаков позволяет получить новый положительный эффект, заключающийся в повышении надежности определения толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин путем исключения из него спусковых элементов (RS-триггеров), введением элемента промывки блока контактов, и увеличение числа измеряемых параметров - толщины слоя пены над сливным порогом и уровня пульпы от сливного порога флотомашины.

Изобретение промышленно применимо для автоматического измерения параметров технологического процесса флотации руд цветных металлов.

Литература 1. Патент RU 2104800, опубликовано 20.02.1998.

2. A.с. SU 1801583, опубликовано 15.03.1993.

Формула изобретения

1. Устройство для контроля толщины слоя пены и уровня пульпы в камерах флотомашин, содержащее блок изолированных друг от друга контактов, два задатчика опорного напряжения, два компаратора, два элемента гальванической развязки, два вычислителя среднего значения, выходные сигналы которых определяют толщину слоя пены и уровень пульпы в камерах флотомашин, источник переменного напряжения, общий и опорный электроды, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым аналоговым коммутатором, первым нагрузочным резистором, первым двухполупериодным выпрямителем, двухвходовым логическим элементом "Равнозначности", при этом входы кольцевого аналогового коммутатора подключены к соответствующим изолированным контактам блока контактов, а объединенный выход кольцевого аналогового коммутатора подключен к нагруженному на первый резистор входу первого двухполупериодного выпрямителя, выходом подключенного к объединенным одноименным входам компараторов, а выходы компараторов подключены к двухвходовому логическому элементу "Равнозначности", выход которого подключен к первому входу элемента гальванической развязки, а вход второго элемента гальванической развязки подключен к объединенным входам второго компаратора и элемента "Равнозначности".

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено первым, вторым и третьим суммирующими усилителями и третьим задатчиком опорного напряжения, при этом выход первого вычислителя среднего значения, например, фильтра, подключен к неинвертирующим входам первого и третьего суммирующих усилителей, выход второго фильтра подключен к инвертирующим входам первого и второго усилителей, а неинвертирующий вход второго и инвертирующий вход третьего суммирующих усилителей объединены и подключены к выходу третьего задатчика опорного напряжения, причем выходы первого, второго и третьего усилителей, а также выход второго фильтра являются выходами устройства контроля толщины слоя пены и уровня пульпы.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления, элементом промывки и двумя ключами, причем первый выход блока управления подключен к объединенным управляющим входам ключей, первый из которых включен в цепь первого элемента гальванической развязки и первого вычислителя среднего значения, а второй ключ - в цепь соединения второго элемента гальванической развязки и второго вычислителя среднего значения, а второй выход блока управления подключен к управляющему выходу элемента промывки блока контактов.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цепь опорного электрода последовательно включен второй двухполупериодный выпрямитель, к входу которого включен нагрузочный резистор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4