УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОГО РАЗРУШЕНИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Полезная модель относится к горнодобывающей отрасли промышленности, конкретно к способам контроля за разрушением горных пород, и может быть использована для контроля за процессом электроимпульсного разрушения твердых тел, и в первую очередь, электроимпульсного дробления и измельчения. Необходимость такого контроля связана с с вероятностным характером пробоя твердых тел, помещенных в жидкость.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство для электроимпульсного разрушения твердых тел (Авторское свидетельство СССР №1153631, приоритет от 16.01.84., МПК Е21С 37/18), содержащее токоограничивающий дроссель, повысительно-выпрямительное устройство ВТМ-35/70, генератор импульсных напряжений, рабочую камеру с электродами, бункер с твердым материалом, анализатор гармоник напряжения и осциллограф. Контроль разрушения твердых тел осуществляется по амплитуде высших гармоник напряжения и затем на основе сравнения с эталонным уровнем делается вывод об эффективности внедрения канала разряда в твердое тело.
Точность контроля, реализуемого с помощью известного устройства недостаточно высока из-за возможных погрешностей при определении амплитуды сигнала визуально с экрана осциллографа. Также возможна погрешность за счет колебания амплитуды высших гармоник напряжения.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности и автоматизация контроля.
Указанная задача решена за счет того, что устройство для контроля процесса электроимпульсного разрушения твердых тел, также как и в прототипе содержит дроссель насыщения, повысительно-выпрямительное устройство ВТМ-35/70, генератор импульсных напряжений, рабочую камеру с конденсируемой средой, бункер с твердым материалом, анализатор гармоник напряжения и осциллограф, подключенный к низковольтной цепи, где контролируется амплитуда высших гармоник, согласно изобретению к датчику установленному в низковольтной цепи подключен селективный усилитель, выход которого включен на вход сглаживающего фильтра, а выход сглаживающего фильтра подключен ко входам компараторов, выходы которых подключены ко входам измерительных каналов, содержащих одинаковые последовательные звенья из логических элементов, элементов временной задержки, счетчиков и блоков индикации, за исключением первого канал, в котором отсутствует логический элемент.
На фиг. представлено устройство для контроля процесса электроимпульсного разрушения твердых тел.
Устройство для контроля процесса разрушения твердых тел содержит дроссель насыщения - 1 подключенный к повысительно-выпрямительному устройству - 2, которое связано с генератором импульсных напряжений - 3, рабочую камеру 4 с электродами, один из которых - 5, подключен к генератору 3, а другой - 6 - заземлен. Дозирующее устройство 7 для загрузки кусков твердого тела расположено над рабочей камерой 4. С помощью ключа К1 к низковольтной цепи установки подключается анализатор несинусоидальности 8 и осциллограф 9. С помощью ключа К2 датчик 10 подключен между дросселем насыщения 1 и повысительно-выпрямительным устройством 2. К датчику 10 подключены: селективный усилитель 11; сглаживающий фильтр 12; компараторы 13, 17, 22; логические элементы 18, 23; элементы временной задержки 14, 19, 24; счетчик 15, 20, 25; блоки индикации 16, 21, 26. Устройство работает следующим образом. С датчика 10, подключенного к низковольтной цепи на вход на вход устройства подается напряжение. Форма кривой этого напряжения зависит от вольтамперной характеристики канала разряда, возникающего при пробое среды в рабочей камере 4.
В спектральном составе кривой напряжения низковольтной цепи содержится высшая гармоника с наибольшим амплитудным значением, которая меняется в процессе разрушения твердого тела и тем самым может характеризовать определенную фазу технологического процесса, причем изменение амплитудного значения высшей гармоники более чувствительно к переходу к новой фазе технологического процесса разрушения, чем действующее значение несинусоидального напряжения. Выделение высшей гармоники напряжения, по которой анализируется технологический процесс, производится при помощи селективного усилителя 11 и сглаживающего фильтра 12. Затем сигнал поступает на измерительные органы нескольких идентичных каналов. Измерительные органы выполнены на компараторах 13, 17, 22 контролируют значение высшей гармоники входного сигнала устройства и, если оно превышает величину уставки хотя бы одного измерительного канал, то с выдержкой времанени, задаваемой элементами временной задержки 14, 19, 24 запускается свой счетчик 15, 20, 25. Уставки измерительных органов смежных каналов по напряжению отличаются на некоторую величину ΔU. Пуск счетчиков канала с меньшей уставкой возможен только в том случае, если кал с большей уставкой находится в несработанном состоянии. В противном случае по поперечной связи через логические элементы 18, 23 поступают сигналы запрета. Текущее состояние технологического процесса электроимпульсного разрушения твердых тел отображается на табло, посредством соответствующих блоков индикации 16, 21, 26. В качестве компораторов использовались операционные усилители К554. Логические элементы созданы на основе микросхем К176, Временная задержка представляет собой цепочки R-C. Счетчики - микросхемы К155ТА, К155ИЕ2. Блок индикации - ИИ-14.
Пример конкретного выполнения
Предварительно было установлено, что при электрическом импульсном пробое твердого тела (бакора) в процессе его электроимпульсного дробления, амплитуда 13 гармоники в 2,5 раза превышает амплитуду этой же гармоники при пробое в воды и в 3,2 раза больше амплитуды 13 гармоники при экспоненциальном разряде конденсаторов генератора импульсных напряжений на проводящую нагрузку, то есть локальный канал разряда не образуется. Далее процесс контроля электроимпульсного разрушения бакора осуществлялся следующим образом. Замыкали ключ К2, через который на вход устройства подавалось несинусоидальное напряжение. С помощью селективного усилителя 11 и сглаживающего фильтра из кривой напряжения выделялась 13 гармоническая составляющая, которая поступала на измерительные органы устройств 13, 17, 22. При пробое твердого тела (бакора) срабатывала цепочка элементов 13, 14, 15, 16. При пробое воды - 17, 18, 19, 20, 21, а в случае беспробойных разрядов - цепочка, состоящая из элементов 22, 23, 24, 25 и 26. На табло 16, 21, 24 выводились числа, соответствующие формированию канала разряда в твердом теле, в воде, и разряда без образования локального канала (экспоненциальный разряд на проводящую нагрузку).
1
Чем больше число на табло 16, тем выше вероятность пробоя твердого тела и значит эффективность процесса его электроимпульсного разрушения. Например, для электроимпульсного разрушения бакора, массой 12 кг потребовалось подать на электроды N=2000 импульсов, на табло 16 было высвечено число N=1880, на табло 21 - число 40, на 24 табло число 80. вероятность пробоя бакора оценивалось по выражению:
Таким образом вероятность пробоя бакора импульсными электрическими разрядами составляла 94%, то есть процесс дробления бакора электроимпульсным способом осуществлялся достаточно эффективно и данное устройство позволяло его контролировать в автоматическом режиме с высокой точностью.