Устройство для обнаружения электропроводящих частиц в породах

 

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли, а именно к устройствам, предназначенным для определения наличия электропроводящих частиц в породах. Техническим результатом устройства является повышение его удельной эффективности за счет значительного увеличения длины контактных кромок электрической пары электродов, разделенных волнообразным диэлектрическим промежутком при сохранении ограниченной габаритной длины электродов. Указанный технический результат достигнут за счет того, что устройство содержит чувствительный элемент, выполненный в виде группы пар электродов, разделенных между собой в парах диэлектрическими промежутками разной ширины. Каждая пара электродов, разделенных диэлектрическим промежутком, отличным по ширине от других, снабжена анализатором. Смежные кромки взаимно рядом расположенных электродов выполнены волнообразными. При этом гребни волн кромки одного электрода расположены во впадинах волнообразной кромки другого, рядом расположенного электрода, с образованием между указанными кромками волнообразного диэлектрического промежутка. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к горнодобывающей отрасли, а именно к устройствам, предназначенным для определения наличия электропроводящих частиц в сыпучем материале, в том числе находящемся в состоянии пульпы, а также для предварительной оценки содержания металла в исследуемой породе.

Известно устройство для автоматического извлечения металла из потока сыпучего материала (Авторское свидетельство СССР 784917, МКИ В 03 В 13/04), которое содержит наклонный лоток со встроенным в его средней части сбрасывателем, а также металлоискатель, выполненный в виде двух продольных наклоненных под углом друг к другу стенок лотка, выполняющих роль пары электродов, разделенных диэлектрической прокладкой, установленной между ними. По лотку перемещается поток сыпучего материала. При наличии металлических частиц в сыпучем материале металлические частицы под собственной тяжестью должны, по замыслу авторов, опускаться на дно лотка и замыкать электрическую цепь металлоискателя. В результате замыкания электрической цепи включается отсекатель потока и включается сбрасыватель. Металлические частицы, замыкающие электрическую цепь, и часть массы сыпучего материала, находящаяся в этот момент времени на лотке сбрасывателя, сбрасываются в накопитель.

Основным недостатком известного аналога по авторскому свидетельству СССР 784917 является ограниченный диапазон чувствительности к металлическим частицам разного размера, а именно отсутствие чувствительности к таким частицам, которые по своим габаритным размерам меньше толщины диэлектрической прокладки, разделяющей единственную пару электродов металлоискателя и которые не могут замкнуть электрическую цепь.

Следовательно, металлические частицы, находящиеся в сыпучем материале и имеющие габаритный размер, меньший чем толщина диэлектрической прокладки, металлоискателем не выявляются.

Известен также прибор для обнаружения электропроводящих частиц в породах по патенту Российской Федерации 2008098, 5 МПК В 03 В 13/04, принятый в качестве ближайшего аналога. Известный прибор расширяет диапазон типоразмеров выявляемых электропроводящих частиц, находящихся в сыпучем материале, за счет увеличения количества пар электродов и расширения диапазона размеров толщин диэлектрических прокладок в указанных парах электродов, составляющих чувствительный элемент устройства или металлоискателя.

Прибор по патенту РФ 2008098 содержит чувствительный элемент, выполненный в виде группы пар электродов, разделенных между собой в парах диэлектрическими слоями разной ширины, при этом каждая пара электродов, разделенных диэлектрическим слоем, отличным по ширине от других, снабжена анализатором. В примере известного прибора в одной группе находится две пары электродов. Электроды одной пары разделены диэлектрическим слоем шириной, равной 2 мм, ширина диэлектрического слоя другой пары равна 1 мм. Один из электродов каждой пары является нулевым. Нулевой электрод расположен между диэлектрическими слоями разной ширины и фактически является общим в двух парах. В известном приборе все приведенные электроды чувствительного элемента разделены на четыре описанные группы. Все одноименные электроды четырех групп электрически связаны между собой и подключены к входу соответствующего анализатора. Нулевые электроды подключены к другому входу анализатора. Каждый из двух анализаторов содержит многопороговый измеритель, регистратор и индикатор. Пороги многопороговых измерителей обоих анализаторов настроены на электропроводимости +1,0; +0,4; +0,1 и +0,05 Ом^-1. При осуществлении исследования сыпучего материала вводят чувствительный элемент в контакт с указанным материалом. При наличии в материале частиц, имеющих электропроводимости выше 0,05 Ом^-1, электропроводящие частицы, попадая на диэлектрические слои, перекрывают их, замыкают электрическую цепь. Так происходит регистрация наличия электропроводящих частиц в исследуемой массе породы.

Необходимо отметить, что электроды, составляющие чувствительный элемент известного прибора по патенту РФ 2008098 выполнены в виде прямоугольников с прямолинейными взаимно смежными кромками.

Основным недостатком известного прибора для обнаружения электропроводящих частиц в породах по патенту РФ 2008098 является низкая удельная эффективность прибора из-за недостаточной длины смежных кромок двух рядом расположенных электродов, разделенных диэлектрическим слоем, входящих во взаимодействующую электрическую пару.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повысить удельную эффективность устройства, т.е. повысить вероятность замыкания взаимодействующей электрической пары электродов электропроводящими частицами, находящимися в исследуемой массе породы.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обнаружения электропроводящих частиц в породах, которое содержит чувствительный элемент, выполненный в виде группы пар взаимодействующих электродов, разделенных между собой в парах диэлектрическими промежутками разной ширины, и где каждая пара электродов, разделенных диэлектрическим промежутком, отличным по ширине от других, снабжена анализатором, смежные кромки взаимно рядом расположенных электродов в каждой взаимодействующей паре выполнены волнообразными, при этом гребни волн кромки одного электрода расположены во впадинах волнообразной кромки другого, рядом расположенного электрода, с образованием между смежными волнообразными кромками соседних электродов волнообразного диэлектрического промежутка.

Волнообразные смежные кромки всех электродов чувствительного элемента могут быть выполнены с закругленными гребнями и впадинами, при этом длина радиуса закругления впадины равна сумме длины радиуса закругления гребня и ширины волнообразного диэлектрического промежутка между электродами, высота гребня равна глубине впадины, а волнообразный диэлектрический промежуток имеет постоянную ширину по всей длине смежных волнообразных кромок.

Гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента могут быть выполнены в виде прямоугольников, ширина впадины равна сумме ширины гребня и удвоенного значения ширины диэлектрического промежутка между взаимно параллельными смежными кромками прямоугольных впадин и прямоугольных гребней, а глубина впадины равна высоте гребня, при этом минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары электродов, обладающей своим анализатором, больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов предыдущей пары электродов, обладающей своим анализатором.

Гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента могут быть выполнены в виде подобных равнобочных трапеций с образованием между всеми взаимно параллельными смежными сторонами гребня и впадины диэлектрического промежутка одинаковой ширины, при этом минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары электродов, обладающей своим анализатором, больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов предыдущей пары электродов, обладающей своим анализатором.

Благодаря выполнению смежных кромок взаимно рядом расположенных электродов в каждой взаимодействующей электрической паре волнообразными, значительно увеличилась длина указанных кромок и длина диэлектрического промежутка между электродами, а значит увеличилась и вероятность замыкания электрической пары электропроводящими частицами и повысилась вероятность выявления электропроводящих частиц, находящихся в исследуемой массе породы.

Таким образом достигнут технический результат, а именно, значительно увеличена длина контактных кромок электрической пары электродов, разделенных диэлектрическим промежутком, при сохранении ограниченной габаритной длины электродов, что можно охарактеризовать как повышение удельной эффективности устройства для обнаружения электропроводящих частиц в породах.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства.

На фиг. 2 показан 1-й пример выполнения волнообразных кромок электродов чувствительного элемента, вид-А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

На фиг. 3 показан 2-й пример выполнения волнообразных кромок электродов чувствительного элемента, вид-А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

На фиг. 4 показан 3-й пример выполнения волнообразных кромок электродов чувствительного элемента, вид-А на фиг.1 в увеличенном масштабе.

Устройство для обнаружения электропроводящих частиц в породах содержит чувствительный элемент 1 (фиг.1), который выполнен в виде группы электродов 2 - 10, разделенных между собой диэлектрическими промежутками 11 - 18, анализаторы 19 - 22, а также электроклеммы 23 и 24. Электроды 2, 4, 6, 8 и 10 подключены к электроклемме 23, а электроды 3, 5, 7 и 9 подключены к электроклемме 24 каждый через свой анализатор, соответственно, 19, 20, 21 и 22. Смежные кромки взаимно рядом расположенных электродов выполнены волнообразными, при этом гребни волн кромки одного электрода расположены во впадинах волнообразной кромки другого, рядом расположенного электрода, с образованием между смежными волнообразными кромками соседних электродов также волнообразного диэлектрического промежутка.

На фиг.1 приведен пример выполнения чувствительного элемента 1, где каждые два диэлектрических промежутка, отделяющих электрод, соединенный с анализатором и электроклеммой 24, от соседних электродов, соединенных с электроклеммой 23, равны между собой по значению ширины и отличаются по ширине от других пар диэлектрических промежутков, также отделяющих другие электроды, соединенные со своим анализатором и электроклеммой 24, от соседних электродов, соединенных с электроклеммой 23.

Волнообразные смежные кромки всех электродов могут быть выполнены с закругленными гребнями и впадинами. На фиг.2 показан пример такого выполнения волнообразных кромок электродов 9 и 10 в увеличенном масштабе, вид А фиг. 1, где закругленные гребни 25 волнообразной кромки электрода 10 расположены в закругленных впадинах 26 волнообразной кромки рядом расположенного электрода 9, а закругленные гребни 27 кромки электрода 9 расположены в закругленных впадинах 28 волнообразной кромки электрода 10. При этом длина радиуса R закругления каждой впадины 26 или 28 равна сумме длины радиуса r закругления гребня 25 или 27 и ширины Н волнообразного диэлектрического промежутка 18 между электродами 9 и 10. Высота закругленных гребней 25 и 27 равна глубине закругленных впадин 26 и 28, а волнообразный диэлектрический промежуток 18 между электродами 9 и 10 имеет постоянную ширину Н по всей длине смежных волнообразных куромок. В данном примере осуществления изобретения у чувствительного элемента 1 ширина Н диэлектрических промежутков: 11 и 12 равна 0,01 мм, 13 и 14 равна 0,02 мм, 15 и 16 равна 0,04 мм, 17 и 18 равна 0,08 мм.

Гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента 1 могут быть выполнены в виде прямоугольников. На фиг.3 показан пример такого выполнения волнообразных кромок электродов 9 и 10 в увеличенном масштабе, вид А фигуры 1, где прямоугольные гребни 29 волнообразной кромки электрода 10 расположены в прямоугольных впадинах 30 волнообразной кромки рядом расположенного электрода 9, а прямоугольные гребни 31 кромки электрода 9 расположены в прямоугольных впадинах 32 кромки электрода 10. При этом ширина L каждой прямоугольной впадины 30 или 32 равна сумме ширины М прямоугольного гребня 29 и 31 и удвоенного значения ширины N диэлектрического промежутка 18 между взаимно параллельными смежными кромками прямоугольных впадин 30 и 32 и прямоугольных гребней 29 и 31, а именно L=M+2N. Высота прямоугольного гребня 29 и 31 выбирается в зависимости от габаритов проектируемого чувствительного элемента 1 и она равна глубине прямоугольной впадины 30 и 32.

В случае выполнения гребней и впадин волнообразных кромок в виде прямоугольников, имеет место непостоянство ширины каждого конкретного диэлектрического промежутка, т.е. наименьшее его значение будет между взаимно параллельными смежными кромками впадины и гребня, а наибольшее значение относится к местам его угловых перегибов. Из этого следует, что в чувствительном элементе 1 минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары взаимодействующих электродов, обладающей своим анализатором, должна быть больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов в предыдущей паре электродов, обладающей своим анализатором.

Гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента 1 могут быть выполнены в виде подобных равнобочных трапеций. На фиг. 4 приведен пример указанного выполнения волнообразных кромок электродов 9 и 10 в увеличенном масштабе, вид А фигуры 1, где трапециевидные гребни 33 волнообразной кромки электрода 10 расположены в трапециевидных впадинах 34 волнообразной кромки рядом расположенного электрода 9, а трапециевидные гребни 35 волнообразной кромки электрода 9 расположены в трапецевидных впадинах 36 кромки электрода 10. При этом все стороны трапецевидных гребней кромок всех электродов чувствительного элемента 1 расположены параллельно одноименным сторонам трапециевидных впадин смежных волнообразных кромок и находятся от них на одинаковом расстоянии S, а высота гребня равна глубине впадины. В случае выполнения гребней и впадин волнообразных кромок в виде подобных равнобочных трапеций имеет место непостоянство ширины каждого конкретного волнообразного диэлектрического промежутка, т.е. наименьшее его значение между взаимно параллельными смежными кромками впадины и гребня, а наибольшее значение относится к местам его угловых перегибов. Отсюда следует, что в чувствительном элементе 1 минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары электродов, обладающей своим анализатором, должна быть больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов в предыдущей паре электродов, обладающей своим анализатором.

Устройство функцианирует следующим образом. В процессе перемещения исследуемой массы породы и чувствительного элемента 1 относительно друг друга, всякая электропроводящая частица породы, скользящая по поверхности чувствительного элемента 1, обладающая электропроводностью выше пороговых характеристик прибора и имеющая габаритные размеры большие, чем ширина Н самого узкого волнообразного диэлектрического промежутка данного чувствительного элемента 1, попадая на волнообразные промежутки 11 - 18, перекрывает один из них, одновременно касаясь двух смежных волнообразных кромок соседних электродов, замыкает электрическую цепь одного из анализаторов 19, 20, 21 или 22, который фиксирует факт наличия электропроводящей частицы в исследуемой породе.

Выполнение смежных кромок взаимно рядом расположенных электродов в каждой взаимодействующей электрической паре волнообразными, значительно увеличило длину диэлектрического промежутка между электродами при ограниченной габаритной длине электродов, тем самым повысило удельную эффективность устройства для обнаружения электропроводящих частиц в породах, увеличило вероятность выявления находящихся в исследуемой массе электропроводящих частиц.

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения электропроводящих частиц в породах, содержащее чувствительный элемент. выполненный в виде группы пар электродов, разделенных между собой в парах диэлектрическими промежутками разной ширины, при этом каждая пара электродов, разделенных диэлектрическим промежутком, отличным по ширине от других, снабжена анализатором, отличающееся тем, что смежные кромки взаимно рядом расположенных электродов в каждой паре выполнены волнообразными, при этом гребни волн кромки одного электрода расположены во впадинах волнообразной кромки другого, рядом расположенного электрода, с образованием между смежными волнообразными кромками соседних электродов волнообразного диэлектрического промежутка.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что волнообразные смежные кромки всех электродов чувствительного элемента выполнены с закругленными гребнями и впадинами, при этом длина радиуса закругления впадины равна сумме длины радиуса закругления гребня и ширины волнообразного диэлектрического промежутка между электродами, высота гребня равна глубине впадины, а волнообразный диэлектрический промежуток имеет постоянную ширину по всей длине смежных волнообразных кромок.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента выполнены в виде прямоугольников, ширина впадины равна сумме ширины гребня и удвоенного значения ширины диэлектрического промежутка между взаимно параллельными смежными кромками прямоугольных впадин и прямоугольных гребней, а глубина впадины равна высоте гребня, при этом минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары электродов, обладающей своим анализатором, больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов предыдущей пары электродов, обладающей своим анализатором.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гребни и впадины волнообразных смежных кромок всех электродов чувствительного элемента выполнены в виде подобных равнобочных трапеций с образованием между всеми взаимно параллельными смежными сторонами гребня и впадины диэлектрического промежутка одинаковой ширины, при этом минимальная ширина диэлектрического промежутка каждой следующей пары электродов, обладающей своим анализатором, больше максимального значения ширины диэлектрического промежутка в местах его угловых перегибов предыдущей пары электродов, обладающей своим анализатором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4