Устройство для регистрации текущего объема измельчаемой загрузки во вращающейся барабанной мельнице

 

Изобретение касается устройства определения текущего съема измельчаемой загрузки в барабане вращающейся барабанной мельницы, имеющем внутреннее подъемное средство. С тем, чтобы сделать возможным оптимальным образом использовать объем измельчаемой загрузки в качестве параметра контроля работы мельницы, предложено, наряду с другими средствами, выполнить подъемное средство упругим и установить внутри его датчик силы, определяющий при каждом обороте барабана, когда подъемное средство входит в контакт и выходит или выводится из контакта с измельчаемой загрузкой в барабане. В состав устройства, кроме того, входит тензодатчик, измеряющий напряжения в датчике силы, соответствующие силе, приложенной к подъемному средству со стороны измельчаемой загрузки.

Изобретение относится к автоматическому управлению измельчительным агрегатом и может быть использовано в горноперерабатывающей, строительной, горнохимической и смежных отраслях промышленности.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является система управления измельчительным агрегатом, содержащая датчик заполнения измельчительного агрегата, например барабанной мельницы, подключенный ко входу узла обработки информации, выход которого соединен с регулятором подачи перерабатываемого материала [1] Известное устройство управления регистрирует значение заполнения измельчительного агрегата перерабатываемым материалом и поддерживает его на заданном уровне путем увеличения или уменьшения его подачи.

Недостатком известного устройства является его сложность, значительная инерционность и малая надежность.

Задачей изобретения является повышение точности, надежности и быстродействия работы устройства.

Задача решается тем, что в устройстве для регистрации текущего объема измельчаемой загрузки во вращающейся барабанной мельнице с, по меньшей мере, одним внутренним подъемным средством, содержащем датчик заполнения мельницы, связанный с узлом обработки информации, в качестве датчика заполнения использован датчик силы, соединенный с тензодатчиком, при этом датчик силы установлен в подъемном средстве, выполненном упругим, с возможностью выдачи сигнала при каждом повороте барабана при контактировании и выходе из контакта подъемного средства с измельчаемой загрузкой в барабане. При этом датчик силы может быть выполнен с упругим чувствительным стержнем, преимущественно, из пружинной стали, проложенным внутри подъемного средства с возможностью измерения своего положения при изменении положения подъемного средства в диаметральной плоскости от действия преобладающих нагрузок. Чувствительный стержень может быть ориентирован в подъемном средстве по радиусу барабана мельницы.

Кроме того, чувствительный стержень может быть закреплен с помощью кронштейна в крепежном стержне подъемного средства.

В кронштейне может иметься уплотнение для герметизации относительно крепежного стержня. Также чувствительный стержень может быть выполнен с круглым, овальным или прямоугольным поперечным сечением. Кроме того, чувствительный стержень может быть завулканизирован в подъемном средстве.

Чувствительный стержень может быть проложен через отверстия в подъемном средстве и крепежном стержне, причем, по меньшей мере, в верхней части чувствительного стержня выполнена оболочка из эластомера с наружным диаметром, по меньшей мере, равным поперечному размеру отверстий.

К тому же тензодатчик может быть соединен с передатчиком установленным с внешней стороны барабана мельницы и введенным в телеметрическую систему передачи данных в блок обработки данных для управления работой барабана мельницы оптимальным образом.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено поперечное сечение вращающегося футерованного барабана мельницы; на фиг.2 вид в разрезе в более крупном масштабе, чем на фиг.1 подъемного средства, установленного на футеровке барабана. В подъемном средстве предусмотрен датчик силы. Названное подъемное средство показано в нерабочем состоянии; на фиг. 3 датчик силы, входящий в состав подъемного средства; на фиг.4 подъемное средство согласно изобретению, подъемное средство изображено в активном состоянии; на фиг.5 блок-схема телеметрической системы передачи данных от датчика, установленного внутри мельничного барабана, к расположенному вне барабана блоку обработки данных, названная телеметрическая система приведена только в качестве примера.

В процессе работы устройства барабан 1 вращается вокруг оси 2 в направлении стрелок 3 с заданной скоростью, которую можно варьировать в процессе измельчения в соответствии с определенными требованиями. Внутренняя поверхность 4 корпуса 5 барабана покрыта футеровкой 6 из износостойких элементов в виде подъемных средств 7, расположенных практически параллельно оси 2 вращения барабана 1, и в виде плит 8 в общем случае более коротких, чем самое низкое подъемное средство 7. На конце 9 подъемных средств 7, направленном в сторону корпуса 5 барабана, предусмотрен крепежный стержень 10 с желобком или канавкой, причем стержень проходит по всей длине подъемного средства 7. Канавки 11 предназначены для ввода крепежного болта, обеспечивающего надежное крепление подъемного средства, а также для прижатия известным способом плит 8 к корпусу 5 барабана, например, гайками, навинченными на соответствующие болты с внешней стороны корпуса 5 барабана.

Согласно представленному изобретению подъемное средство 7 изготовляют из эластомера, например, из износостойкой резины, а износостойкие плиты 8 футеровки можно изготовить из того же или сходного по свойствам эластомера или из металла, например, из стали, предпочтительно армированной, по крайней мере, в поверхностных слоях хромом и молибденом.

Как показано на фиг.1, барабан 1 мельницы вращается в направлении стрелок 3 и содержит измельчаемую загрузку, включающую мелющие тела, например, фактически измельчаемый материал в случае процесса самоизмельчения, или же в качестве мелющих тел применяют стальные шарики и измельчаемый материал в случае способа частичного самоизмельчения или исключительно стальные шарики в случае стандартного способа измельчения. Независимо от типа измельчаемой загрузки было получено, в том числе, исходя из требования по подводимой мощности, что в процессе измельчения желательно поддерживать объем загрузки или уровень загрузки внутри мельницы по возможности неизменным. С этой целью каждое подъемное средство 7, согласно изобретению, снабжено датчиком 12 силы, предназначенным для регистрирования нагрузок, действующих на рассматриваемое подъемное средство 7 при каждом обороте барабана. Подъемное средство с датчиком силы это предпочтительно высокое подъемное средство. Здесь и далее оно обозначено позицией 7а.

Датчик 12 силы содержит гибкий упругий чувствительный стержень 13 предпочтительно из пружинной стали, имеющий круглое, овальное или прямоугольное поперечное сечение, причем предпочтительно, более широкими гранями стержень повернут по направлению вращения барабана. Стержень 13 датчика силы надежно соединен с соответствующим подъемным средством. Таким образом, он следует деформациям названного устройства и реагирует на возникающие изменения положения подъемного средства 7а в диаметральном положении. С этой целью стержень 13 может быть завулканизирован непосредственно в подъемное средство, при этом конец названного датчика, направленный в сторону корпуса 5 барабана, надежно закреплен в крепежном стержне 10 рассматриваемого подъемного средства или запрессован в кожухе 14, конец которого, направленный в сторону корпуса 5 барабана, закреплен в кронштейне 15. Уплотнение 16 герметизирует кронштейн 15 относительно крепежного стержня 10. При этом диаметр кронштейна 15 совпадает с диаметром кожуха 14, как показано в иллюстрируемом варианте конструкции, согласно изобретению. Таким образом, в этом последнем случае, датчик 12 силы должен быть закреплен в отверстии 17, расположенном по радиусу к центру барабана и выполненном в крепежном стержне 10 и подъемном устройстве 7а. Внутренний диаметр отверстия 17 не должен превышать наружный диаметр кожуха 14 стержня датчика, обеспечивая плотное соединение стержня датчика и подъемного средства 7а. В случае, когда подъемное средство находится в нерабочем состоянии, стержень 13 датчика направлен по радиусу, т.е. внутрь по радиусу от крепежного стержня 10 подъемного средства и выступает на небольшое расстояние относительно внутренней поверхности 4 корпуса барабана. Это расстояние меньше или равно высоте самого короткого подъемного средства, если смотреть изнутри корпуса барабана. В случае износа подъемного средства 7а, содержащего датчик, согласно изобретению, до уровня, соответствующего приблизительно первоначальной высоте более короткого подъемного устройства, то можно соединить датчик 12 от этого устройства, и устройство далее будет работать как обычное подъемное устройство до полного износа. Одновременно можно заменить полностью изношенное подъемное средство 7 на новое подъемное средство 7а с датчиком 12, причем в рассматриваемом примере выполнения конструкции футеровки мельницы такое подъемное устройство более высокое. Однако, в других примерах выполнения конструкции можно использовать подъемные устройства одной высоты.

Кожух 14 стержня датчика может быть изготовлен из эластомера или полимерного материала, например, из резины или полиуретана. Кронштейн 16 можно плотно закрепить в отверстии 17 крепежного стержня, либо установить по прессовой посадке или с помощью резьбового соединения (не показано).

Стержень 13 датчика силы полностью открыт на участке между кожухом 14 датчика и кронштейном 15. На этом открытом участке стержня 13 закреплен датчик 18 напряжений или тензодатчик, соединенный проводником 19 с передатчиком 20, смонтированным на внешней стороне корпуса барабана и представляющим собой часть телеметрической системы передачи данных. Телеметрическая система показана только для примера. Помимо тензодатчика 18 и передатчика 20 в телеметрическую систему входят приемник 21 для приема данных, передаваемых передатчиком 20, и блок 22 обработки данных, например, мини-ЭВМ (миникомпьютер).

При вращении барабана 1 подъемное средство 7а с датчиком 12 силы подобно другим подъемным средствам в точке А (см.фиг.1) входит в контакт с измельчаемой загрузкой, а в точке В выходит или выводится из контакта с измельчаемой загрузкой, при этом подъемное средство 7а практически не изменяет своего положения между точками А и В при условии, что поддерживается один и тот же объем измельчаемой загрузки, т.е. при условии, что объем не увеличивается или не уменьшается.

В случае, когда подъемное средство 7а с датчиком 12 силы в точке А входит в контакт с измельчаемой загрузкой и на него действует сила, создаваемая измельчаемой загрузкой, что вызывает приведение в действие подъемного средства из эластомера силой, направленной против вращения барабана 1 мельницы, подъемное средство наклоняется или отклоняется назад если смотреть в направлении стрелки, указывающей направление вращения барабана. Отклонение подъемного средства вызывает изгиб стержня 13, предпочтительно изготовленного из пружинной стали, расположенного внутри подъемного средства 7а, причем степень изгиба стержня соответствует приложенной нагрузке. На поверхности стержня 13, направленной в сторону вращения барабана, возникают растягивающие напряжения, которые регистрируются, а их величина измеряется тензодатчиком 18. Измеренное в точке А значение напряжения поступает в передатчик 20, передатчик 20 в свою очередь передает это значение или данные в приемник 21 телеметрической системы, а от приемника эти данные направляются в блок 22 обработки данных телеметрической системы.

Таким образом, при дальнейшем повороте барабана мельницы подъемное средство 7а с датчиком 12 силы подвергается действию различной нагрузки, и в результате в стержне 13 датчика возникают растягивающие напряжения, которые непрерывно регистрируются тензодатчиком 18 датчика 12 и передаются далее в передатчик 20 и через приемник 21 в блок 22 обработки данных телеметрической системы.

При выходе или выводе подъемного средства 7а с датчиком 12 из контакта с измельчаемой загрузкой в точке В нагрузка со стороны измельчаемой загрузки на подъемное средство 7а отсутствует, и подъемное средство вместе со стержнем 13 возвращаются в исходное направление по радиусу нерабочее положение, при котором в стержне 13 датчика силы отсутствуют напряжения, и тензодатчик 18 регистрирует нулевое значение.

В этом случае для рассматриваемого примера выполнения конструкции точки А и В определяют наиболее приемлемый с точки зрения потребления мощности объем измельчаемой загрузки. Этот объем может быть определен через время при условии постоянства вращения с постоянной скоростью, через изменение скорости и т.д. указанное эталонное значение хранится в блоке 22 обработки данных.

При изменении объема измельчаемой загрузки, т.е. при уменьшении или увеличении его, либо изменяется скорость, либо изменяется угол α а время t или длина хорды уменьшаются при снижении объема измельчаемой загрузки и увеличиваются при его увеличении. Такие изменения являются мгновенными, и изменение объема непосредственно детектируется стержнем 13 датчика, а регистрируется тензодатчиком 18. В блоке 22 обработки данных по амплитуде и знаку обнаруженных изменений объема загрузки обеспечивается, например, снижение подачи материала в барабан 1 до достижения оптимального состояния, если зарегистрировано увеличение объема, а при снижении объема загрузки увеличивают подачу материала в барабан 1 до тех пор, пока снова не установится оптимальное состояние. Названное оптимальное состояние заложено в блок 22 обработки данных ЭВМ.

Таким образом, изобретение не ограничено вышеописанным примером выполнения конструкции и в него можно вносить различные дополнения.

Формула изобретения

1. Устройство для регистрации текущего объема измельчаемой загрузки во вращающейся барабанной мельнице с по меньшей мере одним внутренним подъемным средством, содержащее датчик заполнения мельницы, связанный с узлом обработки информации, отличающееся тем, что в качестве датчика заполнения использован датчик силы, соединенный с тензодатчиком, при этом датчик силы установлен в подъемном средстве, выполненном упругим с возможностью выдачи сигнала при каждом повороте барабана при контактировании и выходе из контакта подъемного средства с измельчаемой загрузкой в барабане.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик силы выполнен с упругим чувствительным стержнем, преимущественно из пружинной стали, проложенным внутри подъемного средства с возможностью изменения своего положения при изменении положения подъемного средства в диаметральной плоскости от действия преобладающих нагрузок.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что чувствительный стержень ориентирован в подъемном средстве по радиусу барабана мельницы.

4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что чувствительный стержень закреплен с помощью кронштейна в крепежном стержне подъемного средства.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в кронштейне имеется уплотнение для герметизации относительно крепежного стержня.

6. Устройство по пп. 2 5, отличающееся тем, что чувствительный стержень выполнен с круглым, овальным или прямоугольным поперечным сечением.

7. Устройство по пп. 2 6, отличающееся тем, что чувствительный стержень завулканизирован в подъемном средстве.

8. Устройство по пп. 4 7 отличающееся тем, что чувствительный стержень проложен через отверстия в подъемном средстве и крепежном стержне, причем по меньшей мере в верхней части чувствительного стержня выполнена оболочка из эластомера с наружным диаметром, по меньшей мере равным поперечному размеру отверстий.

9. Устройство по пп. 1 8, отличающееся тем, что тензодатчик соединен с передатчиком, установленным с внешней стороны барабана мельницы и введенным в телеметрическую систему передачи данных в блок обработки данных для управления работой барабана мельницы оптимальным образом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5