УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ ПРОМПРОДУКТОВ

Полезная модель относится к устройствам автоматического измерения размеров частиц твердых веществ в процессах измельчения, сепарации и транспортировки жидких и сыпучих измельченных промпродуктов и может быть использована в горно-металлургической, химической, строительной и других отраслях промышленности.
Известны различные способы для определения гранулометрического состава материала в потоке: общепринятый ситовой анализ, ультразвуковой, фотометрический. С использованием ультразвукового способа выполнены гранулометры типа ПСМ-100 - ПСМ-400[Л1], фотометрического - гранулометры SKC-2000, SKS-2000S.
Недостаток этих устройств: достаточная сложность прибора, его монтажа, эксплуатации, необходим отбор пробы промпродукта на анализ, транспортировка ее к анализатору, подготовка пробы (деаэрация промпродукта, набор объема, навески пробы и т.д.), а также специально оборудованное место для установки устройства и отвода из него промпродукта, достаточная сложность прибора, его монтажа, эксплуатации.
На обогатительных фабриках нашел применение также способ определения содержания контрольного класса крупности в промпродукте, основанный на дискретных замерах частиц крупной фазы промпродукта микрометрическим щупом, реализованный в гранулометрах типа ПИК-074П [Л5]. На подобном принципе выполнены устройства по [Л3-Л6].
В этом способе используется дискретный метод замера абсолютного размера частицы, зажатой между измерительным штоком и подпятником, закрепленном на неподвижной штанге при прохождении измельченного продукта (пульпы) через приемный канал устройства. Положение измерительного штока в момент замера частицы передается через коромысло на шток перемещения плунжера преобразователя и последний перемещает подвижный плунжер индуктивного преобразователя. Преобразователь выдает электрический сигнал, пропорциональный размеру измеряемой в данный момент частицы. Измерительный сигнал с преобразователя поступает на специальное устройство обработки сигнала, которое выдает значение величины, функционально связанной с контрольным классом крупности пульпы [Л2-Л6].
Устройство для автоматического контроля размера гранул измельченного продукта содержит корпус, раму крепления электродвигателя, жестко закрепленной на корпусе, на оси электродвигателя размещен эксцентричный кулачок. Кулачок соединен подпружинно с коромыслом, которое жестко соединено с подвижным измерительным штоком и датчиком измерения положения. При прохождении пульпы наибольшая частица зажимается между нижней частью измерительного штока и подпятником на неподвижной штанге, жестко соединенной с корпусом. Верхняя часть устройства заключена в защитный кожух для обеспечения работы датчика положения. Канал подачи размельченного продукта промывается водой под давлением для очистки места измерения.
Недостатками известных устройств [Л2-Л5] являются недостаточная устойчивость измерительного штока к ударным нагрузкам, которые воздействуют на подвижной шток микрометрического щупа, недостаточная долговечность и надежность работы датчика. Для улучшения устойчивости к ударам, обеспечения повышения надежности используем открытый линейный подшипник, жестко закрепленный во внутренней части станины устройства.
Для обеспечения интенсивной промывки непосредственно в месте измерения размера частицы используем подвод очищающей воды в зону контакта измерительного щупа и пяты.
Для обеспечения большей долговечности и службы в качестве контактной износостойкой пластины используем металлокерамическую пластину, закрепленную в верхней части шара подпятника.
Для исключения боковых и осевых нагрузок на вал электродвигателя, последний дополнительно закреплен в подшипнике, размещенного в раме крепления узла электродвигателя к станине устройства.
Наиболее близким (прототипом) к предлагаемому изобретению является устройство по [Л4].
Задачами настоящей полезной модели являются совершенствование конструкции устройства по [Л4] с целью повышения надежности и точности работы устройства, его эксплуатационных характеристик, а также рациональной организации промывки пяты и подпятника гранулометра.
На рис.1 и 2 представлена новая конструкция устройства автоматического контроля гранулометрического состава измельченных продуктов.
1 - станина (корпус)
2 - рама крепления электродвигателя к корпусу
3 - электродвигатель
4 - кулачок-эксцентрик
5 - измерительный шток микрометрического щупа
6 - неподвижная часть линейного подшипника скольжения, закрепленная на корпусе устройства
7 - подвижная часть линейного подшипника скольжения
8 - подпятник микрометрического щупа
9 - штанга неподвижная закрепления подпятника к корпусу
10 - коромысло связи с датчиком перемещения
11 - датчик индуктивный преобразования величины перемещения штока в напряжение
12 - измеряемая частица пульпы
13 - выходная часть датчика перемещения
14 - защитный кожух датчика перемещения
15 - сопло (для подвода) промывочной жидкости
16 - штуцер системы промывки водой по внутреннему каналу штанги
17 - шар подпятника штанги
18 - металлокерамическая износостойкая пластина
19 - пластина ориентации шара подпятника
20 - пластина закрепления шара подпятника
21 - винты крепления
22 - канал подачи воды внутри штанги
На станине (корпусе) устройства 1 жестко закреплена рама крепления 2 электродвигателя 3, при этом на валу электродвигателя 3, проходящем через подшипник, закрепленный в раме крепления 2, проходит далее через ось вращения кулачка эксцентрика 4. При вращении электродвигателя 3 кулачок эксцентрик 4 также вращается и периодически отжимает подпружиненное коромысло 10, датчиком перемещения 11. Коромысло 10 жестко закреплено с подвижной частью 7 линейного подшипника скольжения. Неподвижная часть 6 линейного подшипника скольжения жестко закреплена с корпусом устройства 1. Подвижная часть линейного подшипника жестко соединена с измерительным штоком 5. Измерительный шток 5 периодически зажимает одну из крупных частиц 12 измельченного продукта пульпы, фиксируя промежуточное положение датчика 11. На выходе 13 датчика 11 фиксируется изменение выходного напряжения датчика 11. В исходном состоянии системы: измерительный шток 5 - подпятник 8 штанги 9 - коромысло 10 - датчик 11 отрегулированы так, что при прямом соприкосновении щупа измерительного штока 5 и подпятника 8 штанги 9 напряжение на выходе датчика перемещения 11 равно нулю. Периодически, в случае наличия частицы пульпы 12 между штоком 5 и подпятником 8, выходное напряжение пропорционально размеру зажатой частицы 12. Перемещение эксцентрика кулачка 4 должно обеспечить максимальный размер частицы 12.
Выходное напряжение датчика перемещения 13 поступает на устройство обработки сигнала и регистрацию. Элементы устройства 1-2-3-4 - частично 5-6-7-10-11 - размещены в защитном кожухе 14, защищающем от производственной среды. Элементы - частично 5-8-9-12-15-16-22 размещены в производственном потоке измельченных частиц 12 и отделены станиной 1 корпуса.
Измерительный шток 5 (рис.1) микрометрического щупа сквозь корпус 1 жестко соединен с нижним концом подвижной части линейного открытого направляющего подшипника 7, верхняя часть которого жестко соединена с коромыслом 10 и с индуктивным датчиком положения 11, при этом неподвижная часть линейного подшипника 6 жестко закреплена на внутренней стороне станины 1, что обеспечивает высокую устойчивость микрометрического штока к ударным нагрузкам, упрощения работ по настройке, а также большую надежность, точность и долговечность.
Внутри штанги 9 (рис.1) с подпятником 8 микрометрического щупа, по ее оси сделан полый канал 22 для организации промывки и очистки пяты 5 и подпятника 8 датчика положения 11, заканчивающийся соплом 15 от штуцера 16 системы промывки.
Подпятник микрометрического щупа выполнен в виде шара 17 (рис.2) с закрепленной в верхней его части металлокерамической пластиной 18, пластиной ориентации 19, пластиной крепления 20 и винтами 21, что обеспечивает возможность проведения быстрой и качественной регулировки параллельности пяты и подпятника.
Кулачек 4 (рис.1) перемещения подвижного штока закреплен в подшипнике, установленном в раме крепления 2 двигателя 3, что исключает действия боковых и осевых нагрузок на вал двигателя, повышает надежность и обеспечивает более долгий срок службы двигателя.
Предложенное устройство обладает новизной конструкции. Для обеспечения высокой устойчивости измерительного штока к динамическим усилиям потока пульпы использован открытый линейный направляющий подшипник, одна часть которого 6 жестко закреплена на внутренней стороне корпуса устройства, другая часть 7 - подвижная и жестко соединена с коромыслом 10 и датчиком положения 11.
Для обеспечения лучших условий промывки места измерительного контакта штока и пяты улучшены условия подачи воды. Вода под давлением от системы промывки через штуцер 16 на жесткой штанге 9 по внутреннему полому каналу 22 штанги, расположенному по оси, через сопло 15 подается непосредственно в место измерения частиц между подпятником 8 штанги 9 и пятой измерительного штока 5.
Для обеспечения большей износостойкости контактирующих поверхностей микрометрического щупа использована новая конструкция этого узла. Применены металлокерамические пластины. Подпятник 17 выполнен в виде шара, в котором закреплена металлокерамическая пластина 18 с помощью пластины ориентации шара 19, пластины закрепления шара 20 к пяте подпятника и винтов 21.
Для обеспечения долгой службы электродвигателя 9 и надежности, для исключения боковых нагрузок вал электродвигателя закреплен в осевом подшипнике, установленном в раме крепления электродвигателя к корпусу устройства, на оси которого закреплен эксцентричный кулачок 4.
Все перечисленные признаки обеспечивают новизну и изобретательские шаги нового устройства.
Новое устройство более устойчиво к ударным нагрузкам, требует меньше воды для промывки, обеспечивает более качественную регулировку параллельности пяты и подпятника контактирующей пары. Новое устройство широко применимо для автоматического контроля гранулометрического состава измельченных промпродуктов непосредственно в производственном потоке в горно-металлургической, строительной, химической отраслях промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каталог «Ультразвуковой гранулометр ПСМ-400 фирмы «Аутометрикс», США, 1998 г.
2. Свидетельство RU 20965 U1, приоритет 06.06.2001 G01 №15/02, опубл. Бюл. №34, 10.12.2001 г.
3. Каталог «Установка контроля крупности частиц ПСИ-200 фирмы «Оутокумпа Электронике», Финляндия, 2000 г.
4. Патент на полезную модель №30990, приоритет 28.03.2003 г.
5. Патент на полезную модель №72765, приоритет 02.11.2007 г.
6. Заявка на полезную модель №2010136889, приоритет 02.09.2010 г.