Устройство для автоматического контроляграниц раздела пульпы, пены и воздухаво флотомашине

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Соцнаинстнческик Республик(22) Заявлено 21. Об. 79(21)2785388/22-03 В 03 0 1/02 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 3003,81, Бюллетень Мо 12 Дата опубликования описания 3003, 81",. втКомплексный научно-исследовательский и проектнв-;.конструкторский институт обогащения твердых горючихископаемых Министерства угольной промышленности СССР(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ПУЛЬПЫ ПЕНЫ И ВОЗДУХА ВО ФЛОТОМАШИНЕ Изобретение относится к автоматизации процессов пенной флотаций при обогащении полезных ископаемых и может быть использовано для контроля и регулирования флотационных машин.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 контроля. Измерение относительного отличия возможно блаводаря введению блока дифференцирования и преобразователя, а измерение высоты слоя пе. ны стало возможным введением программного блока, блоков разрешения, измерителей времени и реверсивного 5электродвигателя с подвижным электродом. В этом устройстве фактически используется специализированный вычислительный блок 1 .Известно устройство автоматического контроля границ раздела пульпы пены и воздуха во флотмашине,содержащее датчик, выполненный в виде линейки чувствительных элементов 2 . Недостатком известного устройства 15 является низкая точность измерения.толщины слоя пены, уровней пульпыи пены ввиду сильной зависимостиэлектрических потерь емкостного чувствительного элемента -в контуре не 20 только от наличия пены или пульпымежду пластинами, но также и отхимического состава пены и пульпы иот количества частичен угля и породы в пенном слоеЦель изобретения - повышениенадежности и точности контроля..Указанная цель достигается тем,что чувствительные элементы датчикавыполнены в виде гибкого волоконного 30 коллектора с источником света, светодиодор, и оптической отражательной призмы, имеющей индикаторные грани и расположенной вертикально в камере флотомашины так, что ее светопреломляющая 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 гибкого волоконного коллектора выполнены в,виде сужающихся фоконов, а угол между оптической осью фокона и светопреломляющей гранью оптической отражательной призмы о выбран в соответствии с соотношениемс -9 огде- угол полного внутреннегоотражения материала призмы,град;о - угол между оптической осьюфокона и светопреломляющейгранью отражательной призмы,градеНа Фиг.1 изображено предлагаемое, устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит источник 1 света например, лампочку накалива. ния), 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 в виде сужающихся конусообразных фоконов 6. Выходные торцы фоконов б имеют оптический контакт с оптической отражательной призмой 7 и ее светоприемной гранью 8, которая установлена вертикально в камере флотомашины. Светопреломляющая грань 9 призмы 7 имеет оптический контакт с пульпой 10 или соответственно с пеной, или с воздухом виутри камеры флотомашины). Измерительная грань 11 призмы 7 имеет оптический контакт со светодиодами 12, Элементарные жгутики 5 и светодиоды 12 расположены дискретно по высоте флотокамеры, Призма 7 закреплена в стенке флотокамеры 13 так, что ее грань 0 находится в флотокамере, в грани 8,11 и 14 снаружи. Индикаторная грань 14 имеет оптический контакт с атмосферой, а грани 8 и 11за 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 ирегулятора 17 расхода флотореагентов.Находящаяся в камере флотомашинычасть отражательной призмы 7 покрыта пленкой 18 из оптически прозрачного дирофобного материала напримериз фторопласта) . Верхний уровеньпены находится на отметке 19, верхний уровень пульпы находится на отметке 20. Участок 21 индикаторной5 грани призмы 7 находится над слоемпены, участок 22 - против слоя пены,участок 23 - против пульпыниже слояпеныУ строй ство работ ает следующим об 20 разом.Свет от источника 1 попадает наобщий торец 3 гибкого волоконногоколлектора 4 и по элементарным световодам 5 подводится к оптической25 отражательной призме 7. Для уменьшения апертуры выходящего из эле.- ментарных свктоводов света и концентрации света на светопреломляющую грань9 призмы 7 служат сужающиеся конусообразные фоконы 6, выходные торцыкоторых, имеют оптический контакт сосветоприемной гранью 8 призмы 7. Сцелью уменьшения потерь света вместе оптического контакта и локализации света на грань 9 показателипреломления фоконов 6 и призмы 7выбирают одинаковыми. Угол междуоптической осью фокона 6 и светопреломляющей гранью 9 численно равный углу скоса призмы О)выбран из40 условия о + 90 О, где- угол полного внутреннего отражения материалапризмы. При выполнении этих условийвесь подведенный элементарными жгутиками свет попадает в камеру флбтомашины (пути световых лучей показаныстрелками) , где происходит диффузионное отражение света. Флотационная пульпа, пена и воздух характеризуются различными по величине коэффициентами отражения света альбедо).Альбедо флотационной пульпы зависитот содержания в .ней частичек угля ипороды и количества пузырьков воздухаи колеблется в пределах от 5 до 8.Альбедо пены также зависит от содер-.жания в ней частичек угля и породыи от цвета пены и размера пузырькови колеблется в пределах от 60 до 70.Альбедо воздуха в камере флотомашиныповерх слоя пены зависит от содержа 60 ния в нем влаги и пыли и не превышает 0,5. Таким образом, отражательныеспособности пены, пульпы и воздухана порядок отличаются друг от друга.Если в камере флотомашины верхнийуровень пены находится на отметке19, а верхний уровень пульпы находится на отметке 20, то индикаторная грань 14 призмы будет засвечена следующим образом: если освещенность участка 21 (,находящегося над слоем пены 1 принять равной единице, то освещенность участка 22 (находящегося на уровне пены )будет колебаться от 120 до 140 единиц, а освещенность 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 светодиодов, 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 а призма должна быть установлена 20 так, чтобы при максимальной толщине слоя пены верх призмы выходил за этот слой. Тогда мерой толщины слоя пены будет количество светодиодов В с током на выходе в 120-140 единиц:5 величина й будет численно равна произведению расстояния между светодиодами на значение и. Мерой уровня пульпы аналогично будет количество светодиодов П 2 с током на выходе в З 10-16 единиц, а мерой уровня пены будет число светодиодов П 3 с единичным током на выходе. Такая обработка информации производится в вычислительном блоке 15, с выходов которого35 поступают сигналы на регуляторы: на регулятор уровня пульпы подается сигнал, пропорциональный П 2, а на регулятор расхода флотореагентов поступает сигнал, пропорциональный П 1 . Для обеспечения работоспособнос- "0 ти устрйства, т.е. предотвращения налипания пузырьков на светопреломляющую призму 7, на грани, которые находятся в камере флотомашины, напылена пленка иэ оптически про зрачного гидрофобного материала. Это дает воэможность получить указанную высокую контрастность разделения границ воздуха пены, а также пены и пульпы. 50Для дальнейшего увеличения контрастности по высоте призмы в ней могут быть вмонтированы светонепроницаемые перегородки, разделяющие призму на и = п 1 + пг+ пЗ, оптически изолированных друг от друга по высоте участков (места установкиперегородок показаны пунктиром).По величине сигнала со светодиодов и можно судить о качестве процесса флотации, а по градиенту сиг нала со светодиодов и., 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 работоспо- собность устройства и процесс флотации. Формула изобретения 1. Устройство автоматического контроля границ раздела пульпы, пены и воздуха во флотомашине, содержащее датчик, выполненный в виде линейки чувствительных элементов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля, чувствительные элементы датчика выполнены в виде гибкого волоконного коллектора с источником света, светодиодов и оптической отражательной нризьв, имеющей индикаторные грани и располо" женной вертикально в камере флотомашины так, что ее светопреломляющая 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 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения контрастности элементарные световоды гибкого волоконного коллектора выполнены в виде сужающихся фоконов, а угол между оптической осью фокона и светопреломляющей гранью оптической отражательной призмы выбран в соответствии с соотно- шением о(,+(3 90где- угол полного внутреннегоотражения материала призмы,град;0 - угол между оптической осьюфокона и светопреломляющейгранью отражательной призмы,град.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРР 501769, кл. В 03 О 1/02, 1978,2. Авторское свидетельство СССРР 325035, кл. В 03 О 1/02, 1967НИИП Заказ 1100 ал ППП фПатент ираж 625 Подписно жгород, ул. Проект