Устройство для измерения степени разрыхления постели в отсадочной машине

Полезная модель относится к углеобогатительной отрасли промышленности, в частности к процессу гравитационного обогащения рядового угля методом отсадки, и может быть использована для измерения степени разрыхленности постели.
Процесс обогащения угля осуществляется в отсадочных машинах (ОМ), состоящих из двух отделений, породнего и промпродуктового. Отсадочная машина используется для гравитационного обогащения полезных ископаемых, путём разделения смеси минералов по плотностям   под воздействием пульсирующего потока воды и воздуха. Основным фактором качественного разделения материалов в ОМ служит формирование постели необходимой плотности (разрыхленности).
В практике обогащения полезных ископаемых в ОМ применяют щупы, которыми пользуются вручную для определения плотности постели [1] (Технологическая инструкция ТИ 899–УОЦ-07-2020, 2020г. АО «ЕВРАЗ ЗСМК», г. Новокузнецк). На сегодняшний день технолог с помощью деревянного щупа диаметром 40-50мм и длиной 1,5 м, погружаемого в постель, определяет плотность постели.
Недостатком этого устройства   является то, что точность определения разрыхленности постели в большей степени зависит от квалификации, опыта технолога и личных ощущений.
Результат работы ОМ определяется качеством продуктов обогащения: порода в отходы, промпродукт в качестве энергетического топлива на ТЭЦ, концентрат потребителю в коксовые батареи.
Основной задачей ОМ является производство продуктов обогащения с заданными качественными характеристиками и минимальными потерями концентратной фракции с отходами.
Наиболее близким техническим решением является устройство для регулирования степени разрыхления постели в отсадочной машине [2] (авторское свидетельство SU №155763 МПК В03b 1а, 4, опубл. 1963.) содержащее щупы, снабженные сферическими подшипниками, причем щупы укреплены на коленчатом валу, приводимом во вращательное движение от электродвигателя через планетарную передачу, при этом венец планетарной передачи удерживается пружиной и соединен датчиком активного сопротивления, вырабатывающим сигнал в исполнительную систему, регулирующую подачу воды или воздуха.
Недостатком этого устройства является сложность и «громоздкость» конструкции, наличие множества подвижных узлов, подверженных интенсивному износу, износ пружины (изменение упругости) влияет на точность измерений. Зависимость от электроснабжения.
Техническим результатом настоящей полезной модели является: простота конструкции, малый размер, точность показаний вне зависимости срока эксплуатации, повышение эффективности обогащения угля за счет снижения содержания угольного концентрата в отходах, увеличение выхода и качества товарного продукта (промпродукт и концентрат) из рядового угля, исключение субъективного характера определения плотности постели за счет замены ручного труда.
Указанный технический результат решается благодаря тому, что в устройстве для измерения степени разрыхления постели в отсадочной машине, содержащем щуп, выполненный в виде стержня, зафиксированного от поперечного смещения в направляющие ролики, предусмотрены следующие отличия: дополнительно снабжено тензометрическим датчиком, жестко закрепленного верхней частью к корпусу, а нижней частью – к верхнему торцу щупа.
Кроме того, предложенное устройство отличается тем, что корпус жестко закреплен к отсадочной машине с помощью кронштейна, а щуп   выполнен металлическим.
Кроме этого, тензометрический датчик преобразует воздействие потока постели в отсадочной машине в электрический сигнал, который передается в контроллер автоматической системы управления, соединенный посредством проводов с дисплеем для вывода информации о текущей степени разрыхленности постели отсадочной машине.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно:
при нисходящем потоке угля, за счет возникающего
разряжением под основанием погруженного в постель 6 щупа 4, постель 6 пытается утянуть щуп 4 за собой, создавая при этом растягивающие усилия на тензометрический датчик 1.
в зависимости от марки и поставщика угля степень
разрыхленности постели 6 разная, соответственно и сила воздействия на щуп 4 разная, и может иметь значение от 0 – 7кг.
за счет применения тензометрического датчика 1,
обеспечивается измерение физического влияния постели 6 на щуп 4 и преобразуя его в унифицированный электрический сигнал от 4-20 мА, который передается в контроллер 8 автоматизированной системы управления и далее выводится на дисплей 9 автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора отсадочной машины.
в зависимости от марки и поставщика рядового угля, а
также нагрузки на отсадочную машину (ОМ), степень разрыхленности постели 6 различная, кроме этого числовые значения, выводимые на дисплей 9 соответствуют своей степени разрыхленности, что позволяет информировать оператора отсадочной машины о необходимости корректировки режимов работы.
Техническая сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена:
- Фиг.1 – Устройство для измерения степени разрыхления в отсадочной машине (схема);
- Фиг.2 - Устройство для измерения степени разрыхления в отсадочной машине (общий вид).
Позиции по чертежам:
1- тензометрический датчик;
2- кронштейн;
3- корпус;
4- щуп;
5- направляющие ролики;
6- постель;
7- сито;
8- контроллер;
9- дисплей.
Устройство для измерения степени разрыхления в отсадочной машине содержит (Фиг.2): щуп 4, направляющие ролики 5, корпус 3, тензометрический датчик 1, кронштейн 2.
Щуп 4 выполнен в виде стержня диаметром 40-50мм. Нижняя рабочая часть щупа 4, погружаемая в постель 6 заглушена, для того, чтобы исключить попадание угля внутрь щупа 4. Верхняя часть щупа 4 жестко закреплена к тензометрическому датчику 1.
Выполнение щупа 4 металлическим, позволяет выдержать высокие нагрузки, которые возникают при нисходящем потоке угля, что обеспечивает высокую эксплуатационную надежность.
Направляющие ролики 5 позволяют зафиксоровать щуп 4 от поперечного смещения.
Корпус 3 имеет в сечении п-образную форму, ширина которого зависит от диаметра щупа 4.
Геометрические размеры длины корпуса 3 получены опытно-экспериментальным путем и составляют ½ от высоты щупа 4, т.к. именно при такой длине корпуса 3 обеспечивается безаварийная работа предлагаемого устройства.
П-образная форма корпуса 3 обеспечивает надежное укрытие и размещение тензометрического датчика 1 и щупа 4.
Корпус 3 жестко закреплен к отсадочной машине с помощью кронштейна 2, что позволяет надежно зафиксировать его и обеспечить точность измерения.
Тензометрический датчик 1, размещен под корпусом 3 и жестко закреплен верхней частью к корпусу 3, а нижней частью   - к верхнему торцу щупа 4 при помощи болтов М8х20 ГОСТ 155591-70.
Тензометрический датчик 1 преобразует воздействие потока постели 6 отсадочной машины в электрический сигнал. Для преобразования электрического сигнала предусмотрен контроллер 8, который соединен с дисплеем 9 автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.
Полезная модель работает следующим образом.
Корпус 3 предлагаемого устройства крепится с помощью кронштейна 2 к отсадочной машине. Щуп 4 погружается в постель 6, при этом предпочтительное расстояние от нижней части щупа 4 до сита 7 отсадочной машины должно быть 50мм для исключения контакта с изгибающимися ситами отсадочной машины при восходящих потоков. При нисходящем потоке подрешетной воды тензометрический датчик 1 измеряет физическое влияние постели 6 на щуп 4, которое может показывать различное значение от 0 – 7 кг, преобразует его в унифицированный электрический сигнал от 4-20 мА, который передается с помощью контроллера 8 на дисплей 9 автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора отсадочной машины. Если постель 6 слишком сплоченная и имеет высокую плотность, оператор увеличивает подачу подрешетной воды, если плотность постели 6 низкая, оператор уменьшает подачу воды.
Анализ патентов и научно-технической информации не выявил
использования новых существенных признаков, используемых в предлагаемом решении по их функциональному назначению. Следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию «изобретательский уровень».
Таким образом, использование заявленной полезной модели устройство для измерения степени разрыхления постели в отсадочной машине обеспечивает:
1.Повышение эффективности обогащения за счет снижения содержания угольного концентрата в отходах;
2.Увеличить выход и качество товарного продукта (промпродукт и концентрат) из рядового угля;
3.Исключить субъективный характер определения плотности
постели;
4.Заменить ручной труд.
Источник информации:
[1] Технологическая инструкция ТИ 899–УОЦ-07-2020, 2020г. АО «ЕВРАЗ ЗСМК», г. Новокузнецк.
[2] Авторское свидетельство SU №155763 МПК В03b 1а, 4, опубл. 1963.