СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ИЗМЕЛЬЧАЕМОГО ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF DETERMINING GRAIN-SIZE DISTRIBUTION OF MILLED GRAIN MATERIAL

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения качества гранулометрического состава измельчаемого зерна в рабочей камере молотковых дробилок закрытого типа.
Известна система адаптивного нейросетевого определения гранулометрического состава частиц окомкованного и/или гранулированного материала, содержащая, по меньшей мере, один источник для лазерного облучения частиц, одно устройство измерения излучения, отраженного от частиц в виде камеры, один блок оценки, выполненный с возможностью дообученияна реальных данных лабораторных исследований гранулометрического состава частиц [1].
Недостатком этой системы является то, что окатыши двигаются по ленточному транспортеру, то есть на выходе готового продукта, в то время как определять качество гранулометрического состава предлагается в процессе его измельчения внутри рабочей камеры дробилки.
Из описания следует «Данная система позволяет более точно определять гранулометрический состав частиц окомкованного и/или гранулированного материала при условии, что видимые частицы составляют 80% всех частиц исследуемого материала». Следовательно, 20% невидимых частиц не оцениваются
Следует иметь в виду что, размеры окомкованного и/или гранулированного материала несоизмеримы с размерами, например, кормового сырья: ячмень, рожь, пшеница и т.д. и переизмельченная часть этих зерновок, в отличие от нормально измельченных зерновок представляет собой визуально мелкодисперсный порошок или как, например, для зерновых культур вещество похожее на муку.
Известен способ и система для определения геометрических размеров сыпучего материала, который подвергают воздействию направленного электромагнитного излучения. Затем отражают это электромагнитное излучение, измеряют по двумерному контурному изображению, определяют габаритные геометрические размеры, которые используют для статического распределения интенсивности отраженного излучения и тем самым получают геометрические размеры каждой облученной гранулы [2].
Недостатком этого способа является то, что измерение кусков-гранул может производиться тогда, когда куски падают на ленточный транспортер или когда они лежат на ленточном транспортере, в то время как определять качество гранулометрического состава предлагается в процессе его измельчения внутри рабочей камеры дробилки.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения гранулометрического состава смеси частиц произвольной формы. При этом способе подсветку контролируемого материала осуществляют с разных сторон и получают изображение смеси при помощи видеокамеры или цифрового фотоаппарата. Передают изображение на промышленный компьютер для идентификации видимых частиц и определения гранулометрического состава смеси. Осуществляется обработка изображения последовательно: вначале поиск первичных границ, полное восстановление границ, распознавание областей песка, затем учет сегрегации, частичного перекрытия частиц и отличия объемной доли от поверхностной. Технический результат изобретения заключается в автоматизации процесса фотопланиметрии [3].
Отметим недостатки этого способа для молотковой дробилки закрытого типа. Первый заключается в том, что для идентификации видимых частиц произвольной формы необходим промышленный компьютер. Второй заключается в требовании осуществлять подсветку контролируемого материала, что возможно только внутри рабочей камеры молотковой дробилки. Как известно, наружная поверхность объема воздушно-продуктового слоя (ВПС), циркулирующего внутри рабочей камеры, непременно будет касаться поверхности рассеивателя источника света, тем самым препятствуя рассеиванию потока света и, следовательно, освещению измельчаемого материала. Обязательным условием является установка электронного фотоаппарата для ведения высокоскоростного фотографирования частиц измельчаемого материала. Однако, измельчаемый материал ВПС будет контактировать с поверхностью объектива и поверхностью источника света, оставляя на них следы продуктов дробления, искажая тем самым качество снимка и делая невозможным способ определения гранулометрического состава смеси частиц произвольной формы.
Задачей изобретения является получение способа для определения качества гранулометрического состава измельчаемого зернового материала внутри рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа.
Для решения этой задачи определяется величина ударного импульса разных видов частиц измельчаемого зернового материала, который можно условно разделить на целые, недоизмельченные, нормально измельченные и переизмельченные зерновки.
Технический результат достигается следующим образом. Предлагаемый способ определения гранулометрического состава измельчаемого материала поясняется схемами, изображенными на фиг. 1, «Схема рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа» и фиг. 2 Схема передачи электрического импульса, продуцированного от удара частиц ВПС о рабочую поверхность пьезодатчика до монитора компьютера»
Определяется величина ударного импульса разных видов частиц измельчаемого материала, который можно условно разделить на целые, недоизмельченные, нормально измельченные и переизмельченные зерновки.
Внутри рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа в зоне входной горловины 1, нижней деки 2, решета 3 и верхней деки 4 установлены пьезодатчики 5 фиг. 1. Каждый пьезодатчик установлен так, что рабочая поверхность пьезодатчика находится в одной плоскости с внутренней поверхностью нижней части корпуса входной горловины, на среднем уровне ребристой поверхности нижней деки, в одной плоскости с поверхностью решета и на среднем уровне ребристой поверхности верхней деки.
Скорость перемещения частиц в составе ВПС примерно одинакова по зонам рабочей камеры, поэтому при ударе о рабочую поверхность пьезодатчика частицы будут продуцировать электрический заряд (прямой пьезоэффект) пропорционально своей массе.
Одиночный электрический импульс через фильтр 6 и аналого-цифровой преобразователь 7 поступает в системный блок персонального компьютера 8, в операционной системе которого установлена программа «Электронный осциллограф» 9 и выводится на монитор компьютера 10 фиг. 2.
Технические характеристики электронного осциллографа: диапазон измеряемых напряжений от 20 микровольт до 0,4 вольт; диапазон рабочих частот от 10 герц до 24 килогерц; предел допустимой погрешности канала вертикального и горизонтального отклонений не превышает 0,1%.
Следующим шагом способа определения гранулометрического состава измельчаемого зернового материала является нахождение границ электрических импульсов, получаемых от удара о рабочую поверхность пьезоэлемента пьезодатчика целых, нормально измельченных, недоизмельченных и переизмельченных зерновок. Решение этой задачи осуществлялась с помощью центробежно-ударной мельницы, патент РФ №223638. Запатентованная лабораторная установка «центробежно-ударная мельница» позволяет моделировать поведение каждого вида частиц в зонах рабочей камеры молотковой дробилки.
Три канала мельницы должны быть перекрыты так, чтобы рабочим оставался только один канал. Навеска целых зерен массой 500 г непрерывным потоком подается во входную горловину, величина ударного импульса фиксируется пьезодатчиком. По полученной осциллограмме устанавливается интервал изменений величины импульса данного вида зерновок.
+
1
2
3
2
3
Для отбора нормально измельченных и переизмельченных частиц может использоваться зерновая дерть, которая дополнительно расслаивается на классификаторе И.В. Макарова через сита с соответствующим диаметром отверстий. Полученные навески весом 500 г непрерывным потоком подаются во входную горловину центробежно-ударной мельницы, величина ударного импульса фиксируется пьезодатчиком. По осциллограмме от датчика устанавливаются интервалы изменений величины импульса данного вида частиц. Границы интервалов недоизмельченных частиц могут быть получены методом исключения: R/(0; ε) U(ε; ε) - интервал для нормально измельченных и переизмельченных частиц; (ε; ε) - интервал для целых зерновок.
Изменение оборотов ротора достигалось заменой шкивов на приводном валу мельницы.
Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что существуют зависимости между скоростью ВПС в условных зонах и частотой вращения лабораторной мельницы.
следовательно,
-1
где V - скорость зерновок, м/с; D - диаметр ротора, мм (D=300); n-частота вращения ротора, мин.
Таким образом, описанный способ позволяет установить границы изменения величины импульса от каждого вида частиц любого измельчаемого зернового материала с учетом его физико-механических свойств.
Показания датчиков, установленных в рабочей камере молотковой дробилки закрытого типа, посредством электронного осциллографа могут передаваться в любую программную среду для дальнейшей математической обработки. Опытные данные должны быть переведены в дискретный формат и ранжированы по возрастанию. На подготовленные таким образом данные накладываются интервалы значений величины ударного импульса видов частиц, что позволяет в реальном времени получить гранулометрический состав измельчаемого зернового материала в любой зоне рабочей камеры молотковой дробилки закрытого типа.
Источники информации:
1. Патент RU 2300753 10.06.2006 Бюл. №7.
2. Патент RU 2261432 27.09. 2005 Бюл. №27.
3. Патент RU 2282176 20.08.2006 Бюл. №23.