Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы

Авторы патента:

G01N15/02 - определение размеров частиц или распределения их по размерам (G01N 15/04,G01N 15/10 имеют преимущество; путем измерения осмотического давления G01N 7/10; путем фильтрации B01D; путем просеивания B07B)

Владельцы патента RU 2542594:

Совместное предприятие в форме Закрытого акционерного общества "Изготовление, Внедрение, Сервис" (RU)

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в процессе измельчения материала и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, а также в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности. Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы включает периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, пропорциональный их абсолютному размеру. Причем осуществляют программное управление приводом механизма ощупывания для обеспечения стабилизации длительности цикла возвратно-поступательного движения механизма ощупывания и синхронизации положения микрометрического щупа в момент измерения с циклом опроса вычислительным устройством величины электрического сигнала. При этом ощупывание частиц материала осуществляют мультиэлементным микрометрическим щупом, содержащим "n" независимых чувствительных элементов, обеспечивающих одновременное ощупывание "n" частиц и преобразование измеренных величин частиц в "n" электрических сигналов, пропорциональных их абсолютным размерам. Техническим результатом является повышение надежности и точности измерений гранулометрического состава материала в потоке пульпы за счет устранения влияния на результаты измерений колебаний параметров питающей сети и ускорения процесса измерений. 3 ил.

Известны различные способы для определения крупности частиц в потоке пульпы, основанные на фотометрическом анализе, поглощении ультразвука, дифракции лазерного луча при прохождении через контрольную пробу, и многие другие. Основными недостатками большинства известных способов является сложность технической реализации и, как следствие, высокая стоимость, что ограничивает их широкое применение в промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ автоматического контроля крупности частиц в потоке материала, включающий периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, и математическую обработку полученного сигнала с целью получения функциональной зависимости величины контролируемого класса крупности от средних величин минимальных значений электрических сигналов (RU, патент №2401425, кл. G01N 15/02, 2006 г.).

Недостатком известного способа являются низкие надежность и точность измерений, обусловленные несколькими причинами. Одной из них является то обстоятельство, что вследствие колебаний длительности периода вращения электропривода механизма перемещения микрометрического щупа, вызываемых нестабильностью электрических параметров питающей сети (напряжение, частота и т.д.), нарушается точность измерения параметров контролируемых частиц. Математическая обработка результатов измерений несколько повышает точность измерений, но полностью не устраняет причины, вызывающие разброс показаний.

Другая причина заключается в том, что применение микрометрического щупа, содержащего единичный чувствительный элемент, требует выполнения большого количества измерений на длительном промежутке времени для получения репрезентативной статистической выборки, адекватно отражающей свойства гранулометрической характеристики контролируемого продукта, что при частых изменениях крупности материала также приводит к ухудшению точности измерений.

Данное утверждение поясняется иллюстрацией (фиг.1). Как можно видеть, применение моноэлементного микрометрического щупа требует произвести в "n" раз больше измерений и, соответственно, затратить в "n" раз больше времени по сравнению с мультиэлементным микрометрическим щупом, имеющим "n" чувствительных элементов, для получения сопоставимых результатов измерений.

Технический результат, на достижение которого направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности и точности измерений гранулометрического состава материала в потоке пульпы за счет устранения влияния на результаты измерений колебаний параметров питающей сети и ускорения процесса измерений.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы, включающем периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, пропорциональный их абсолютному размеру, согласно изобретению осуществляют программное управление приводом механизма ощупывания для обеспечения стабилизации длительности цикла возвратно-поступательного движения механизма ощупывания и синхронизации положения микрометрического щупа в момент измерения с циклом опроса вычислительным устройством величины электрического сигнала, при этом ощупывание частиц материала осуществляют мультиэлементным микрометрическим щупом, содержащим "n" независимых чувствительных элементов, обеспечивающих одновременное ощупывание "n" частиц и преобразование измеренных величин частиц в "n" электрических сигналов, пропорциональных их абсолютным размерам.

Предложенный способ реализуется устройством, представленным на фиг.2 и 3.

На фиг.2 изображено устройство автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы.

На фиг.3 изображено устройство автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы в разрезе.

Устройство автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы содержит вычислительное устройство 1, шаговый двигатель 2 с приводной осью 3, коленчатый вал 4, подвижно закрепленный во втулках вращения 5, шейку 6 коленчатого вала 4, мультиэлементный микрометрический щуп, состоящий из чувствительных элементов 7, выполненных в виде штоков, имеющих прорези 8 и упорные пластины 9, прижимные пружины 10, микропроцессорные измерительные датчики, состоящие из датчиков перемещения 11 с подвижными измерительными головками 12 и усилителями 13, подпятники 14 и корпус 15.

В качестве микропроцессорных измерительных датчиков могут быть применены контактные измерительные датчики Omron ZX-T (электронный ресурс www.proenergo.ru/omron/zx-t.htm).

Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы осуществляют следующим образом.

Конструкцией устройства предусматриваются 2 режима работы: 1-й режим - «настройка цикла измерения» и 2-й режим - «измерение».

В 1-м режиме при отсутствии пульпы вычислительному устройству 1 задают параметры управляющих импульсов (длительность, частота), определяющие скорость вращения шагового двигателя 2. Далее с выходов вычислительного устройства 1 подают команды Y1, Y2 в виде последовательности импульсов с заданными параметрами на входы управляющих обмоток шагового двигателя 2. Последний начинает вращение, которое через приводную ось 3 передается коленчатому валу 4, подвижно закрепленному во втулках вращения 5. Совместные усилия эксцентрично вращающейся шейки 6 коленчатого вала 4 в прорезях 8 и прижимных пружин 10 приводят к возвратно-поступательным движениям чувствительных элементов 7 мультиэлементного микрометрического щупа (фиг.3). При этом воздействия упорных пластин 9 через корпус датчика перемещения 11 передаются измерительным головкам 12, опирающимся на подпятники 14, жестко закрепленные на неподвижных элементах конструкции корпуса 15. Вследствие этого измерительные головки 12 сжимаются или разжимаются, отслеживая величины смещений чувствительных элементов 7 относительно корпуса 15, и на выходе датчиков перемещения 11 появляются пропорциональные измеренным смещениям электрические сигналы x1…x4.

При фиксированном расположении лотка 16 подачи материала относительно корпуса 15 величины смещений чувствительных элементов 7 относительно корпуса 15 равны величинам отклонений нижних концов чувствительных элементов 7 относительно плоскости лотка 16 подачи материала.

Электрические сигналы x1…x4 поступают на входы усилителей 13, в которых усиливаются, масштабируются и в виде сигналов X1…X4 поступают на вход вычислительного устройства 1. В моменты времени, когда чувствительные элементы 7 нижним концом касаются поверхности лотка 16 подачи материала, с выходов усилителей 13 снимаются сигналы Х1(0)…Х4(0), соответствующие "0" или начальным условиям измерения. Интервал времени между наступлением "0" условий измерения вычислительным устройством 1 фиксируется в качестве длительности цикла измерений ΔТ. В дальнейшем, при неизменных параметрах управляющих импульсов, длительность цикла измерения ΔT остается постоянной. В момент фиксирования очередного момента наступления "0" условий вычислительное устройство 1 останавливает вращение шагового двигателя 2, движение механизма ощупывания прекращается и чувствительные элементы 7 остаются в положении касания нижними концами к поверхности лотка 16 подачи материала. На этом 1-й этап работы устройства в режиме «настройка цикла измерения» заканчивается.

В режиме «измерение» на лоток 16 направляют контролируемый материал 17. Вычислительное устройство 1 подает команды Y1, Y2 на входы управляющих обмоток шагового двигателя 2, который начинает свое вращение и приводит в действие механизм ощупывания. Во время движения чувствительных элементов 7 вниз находящиеся под ними частицы материала 17 прижимаются к поверхности лотка 16 подачи материала и до конца цикла измерения ΔТ находятся в фиксированном положении. В момент окончания цикла измерения ΔТ вычислительное устройство 1 останавливает вращение шагового двигателя 2 и опрашивает выходы усилителей 13, получая информацию о размерах частиц материала 17, зафиксированных чувствительными элементами 7. После завершения этой процедуры циклы измерений повторяют. Полученные данные в соответствии с заложенной в вычислительное устройство 1 программой обрабатываются и используются для построения гранулометрической характеристики контролируемого материала

Таким образом, стабилизация длительности цикла возвратно-поступательного движения механизма ощупывания и синхронизация положения микрометрического щупа в момент измерения с циклом опроса вычислительным устройством величины электрического сигнала, ощупывание частиц материала микрометрическим щупом, содержащим "n" независимых чувствительных элементов, позволяют повысить надежность и точность измерений гранулометрического состава материала в потоке пульпы за счет устранения влияния помех, создаваемых колебаниями параметров питающей сети, и ускорения процесса измерений.

Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы, включающий периодическое ощупывание частиц материала микрометрическим щупом с преобразованием величины частиц, зафиксированных механизмом ощупывания, в электрический сигнал, пропорциональный их абсолютному размеру, отличающийся тем, что осуществляют программное управление приводом механизма ощупывания для обеспечения стабилизации длительности цикла возвратно-поступательного движения механизма ощупывания и синхронизации положения микрометрического щупа в момент измерения с циклом опроса вычислительным устройством величины электрического сигнала, при этом ощупывание частиц материала осуществляют мультиэлементным микрометрическим щупом, содержащим "n" независимых чувствительных элементов, обеспечивающих одновременное преобразование "n" величин частиц в "n" электрических сигналов, пропорциональных их абсолютным размерам.

Изобретение относится к технике автоматизации измерений и может быть использовано при анализе взвешенных частиц произвольной формы. Согласно способу производят освещение потока частиц световым пучком и регистрацию параметров световых сигналов, формируемых частицами при их пролете через выделенную область потока частиц.

Способ автоматического контроля крупности дробленой руды в потоке // 2529636

Изобретение относится к способам автоматического контроля крупности дробленой руды в потоке и может быть использовано в области обогащения руд полезных ископаемых, в горно-металлургической, строительной и других областях промышленности.

Способ и устройство для оптического измерения распределения размеров и концентраций дисперсных частиц в жидкостях и газах с использованием одноэлементных и матричных фотоприемников лазерного излучения // 2525605

Изобретение относится к области оптической диагностики физических сред и может быть использовано в приборах, предназначенных для измерения распределения концентрации и размеров микро- и наночастиц в жидкостях и газах.

Способ замеров параметров выхлопных газов двс // 2525051

Изобретение может быть использовано для определения замеров параметров отработавших газов (ОГ) ДВС. Способ заключается в отборе газов в пробоотборник и последующем анализе материала пробы.

Устройство для определения размерно-количественных характеристик взвешенных в воде частиц // 2524560

Изобретение относится к океанологическим исследованиям. Устройство включает в себя средство для генерации параллельного потока импульсов оптического излучения, средство для формирования оптическим путем реперного объема прямоугольного сечения, средство для перемещения реперного объема, средство для приема и преобразования оптического излучения в электрические сигналы и средство для регистрации изменения амплитуды электрических импульсов, снабженное средством для определения разности между сигналом в отсутствие импульсов и сигналом, полученным во время действия импульсов, и средством, формирующим временной интервал на время регистрации частиц.

Способ определения дисперсности водогазовой смеси // 2522486

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения параметров мелкодисперсной водогазовой смеси перед закачкой в пласт.

Способ определения максимального размера и концентрации субмикронных аэрозольных частиц // 2521112

Изобретение относится к области измерения характеристик аэрозольных частиц оптическими методами. Способ заключается в измерении ослабления оптического излучения в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Способ автоматического контроля крупности частиц в потоке пульпы // 2517826

Способ оценки параметров факела распыла дисперсионноспособной технологической жидкости и установка для его осуществления // 2516581

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптико-электронным способам контроля и регулирования параметров дисперсных сред. По зарегистрированному импульсному световому изображению рассеченной плоской с малой толщиной части факела распыла определяют параметры распыла капель в данной части факела с помощью системы единиц дисперсности на основе формулы объема шара (сферы) капли, для чего в указанном изображении производят сортировку и подсчет количества капель стандартных классов диапазонов микроскопических размеров в их смежной последовательности.

Устройство анализа загрязненности моторного масла двигателя внутреннего сгорания дисперсными частицами // 2516200

Изобретение относится к технике измерений, может использоваться в автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо проводить оперативный анализ качества моторного масла.

Способ и устройство для определения локальной пространственной протяженности фазы минерала ценного материала в породе // 2553739

Изобретение относится к способу и устройству для определения локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе месторождения или залежи, причем порода включает в себя по меньшей мере один другой минерал, и при этом минерал ценного материала имеет более высокую плотность, чем по меньшей мере один другой минерал. Способ характеризуется следующими этапами: выполнение процесса бурения посредством буровой установки в породе, при этом создается буровая мелочь, образование аэрозоля, включающего в себя буровую мелочь и газовый поток, перенос аэрозоля от буровой установки к по меньшей мере одному воздушному сепаратору, выполнение классификации в потоке, причем образуются по меньшей мере две фракции, включающие в себя частицы соответствующей равнопадаемости буровой мелочи, и определение свойства по меньшей мере одной из фракций, которая применяется как мера для локальной величины зерна минерала для минерала ценного материала в породе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство определения спектра размеров взвешенных наночастиц // 2555353

Изобретение относится к области техники, а именно автоматизации измерений при анализе взвешенных наночастиц в газах. Для этого используют устройство для определения спектра размеров взвешенных наночастиц в газах, содержащее размещенные по ходу анализируемого потока газа входное сопло с каналами подачи; диффузионные батареи сетчатого типа для пропускания аэрозольных частиц определенного размера; укрупняющее устройство конденсаторного роста; счетный объем; вакуумный насос; температурные датчики, нагреватель, охладитель и микроконтроллер для управления процессами нагревания и охлаждения в укрупняющем устройстве конденсаторного роста; оптическую систему, включающую импульсный источник излучения, осветитель и объективы для фокусировки оптического излучения в области счетного объема потока частиц и формирования изображений на матрице ПЗС; аналогово-цифровой преобразователь и ЭВМ для управления микроконтроллером термостатирования, ваккумным насосом и обработки шести изображений укрупненных частиц для анализа спектра их размеров. Устройство позволяет проводить обработку на ЭВМ одновременно шести изображений укрупненных частиц, характеризующих разные размерные диапазоны наночастиц. Изобретение позволяет уменьшить время измерений и повысить их точность. 3 ил.

Способ измерения геометрических параметров несферических частиц в жидкости по деполяризованному динамическому рассеянию света и устройство для его осуществления // 2556285

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к оптическим методам измерения параметров несферических дисперсных частиц, взвешенных в жидкости. Способ заключается в измерении зависимостей интенсивности рассеянного излучения от времени при нескольких положениях поляризационного анализатора, промежуточных между положением, в котором пропускается излучение с линейной поляризацией, совпадающей с поляризацией возбуждающего излучения (VV), и положением, в котором пропускается излучение с поляризацией, перпендикулярной поляризации возбуждающего излучения (VH). Изобретение позволяет уйти от необходимости измерения очень слабых оптических сигналов, характерных для интенсивности рассеянного излучения при поляризации VH. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала в насыпном слое // 2557330

Изобретение относится к измерительной технике. Способ определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала в насыпном слое заключается в том, что формируют видимую область каждой частицы, путем выделения ее на растре видеоизображения от соответствующего ей максимума интенсивности отраженного излучения до ближайших к нему минимумов. Затем задают последовательность обработки этих областей от частиц с большей степенью округлости видимой области к меньшей, измеряют расстояние от соответствующего максимума интенсивности отраженного излучения до минимумов, граничащих с видимыми областями частиц, имеющих меньшую степень округлости, и тем самым определяют геометрические размеры частиц окомкованного и/или гранулированного материала.Техническим результатом является повышение точности определения геометрических размеров частиц окомкованного и/или гранулированного материала в насыпном слое. 8 ил., 1 табл.

Способ голографического анализа взвешенных частиц // 2558279

Изобретение относится области, связанной с анализом взвешенных частиц. При реализации заявленного способа происходит освещение потока частиц пучком когерентного излучения, который разделяется на два пучка опорный и объектный и регистрации голограммы изображений частиц, по которым и судят о размерах последних. Причем объектный световой пучок после прохождения потока частиц разворачивают перпендикулярно исходному пучку и вновь пропускают через поток частиц, при этом развернутый объектный пучок оптически сопрягают с исходным объектным пучком в некоторой области потока и регистрируют матрицей ПЗС в развернутом пучке интерференционную картину объектного и опорного пучков. В этом случае каждая частица фактически освещается двумя перпендикулярными пучками, а ее голографическое изображение в каждом из пучков несет более полную и точную информацию о проекции частицы на плоскость, перпендикулярную оси соответствующего пучка. Технический результат - автоматизация объективной регистрации формы частиц и их ориентации в пространстве в процессе движения дисперсного потока во всем размерном диапазоне размеров и форм, а также повышении точности измерений для частиц сложной конфигурации. 2 ил.

Способ определения спектра размеров взвешенных наночастиц // 2558281

Изобретение относится к области техники автоматизации измерений, при анализе взвешенных наночастиц. Способ определения спектра размеров взвешенных наночастиц состоит в пропускании газа (смеси газов), содержащего анализируемые частицы, через диффузионные батареи сетчатого типа и введении их в перенасыщенные пары низколетучего укрупняющего вещества. Затем осуществляют освещение потока частиц световым пучком и регистрацию параметров световых сигналов, формируемых укрупненными частицами при их пролете через выделенную область потока. Для повышения точности определения спектра размеров основной поток разделяется на шесть параллельных потоков. При этом пять пропускаются через пять диффузионных батарей с различным проскоком, а один - напрямую. Далее эти потоки проходят через шесть устройств конденсационного роста и затем поступают в поле зрения матрицы ПЗС и полученные шесть областей изображений укрупненных потоков частиц передаются в ЭВМ для анализа их спектра размеров. Способ в отличие от известных позволяет проводить обработку на ЭВМ одновременно шести изображений укрупненных частиц, характеризующих разные размерные диапазоны наночастиц. Техническим результатом является снижение времени измерений и повышение их точности. 1 ил.

Способ аспирационной оптической спектрометрии дисперсной среды // 2560142

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения размеров частиц атмосферного аэрозоля. Поляризованное излучение направляют на область, не пропускающую направленное поляризованное излучение, фокусируют излучение в счетном объеме, находящемся перед этой областью, измеряют излучение за этой областью, пропускающей излучение, рассеянное в счетном объеме, и определяют размер частицы дисперсной среды в счетном объеме по измеренному излучению. Изобретение обеспечивает повышение точности определения за счет более полного исключения влияющих факторов. 1 ил.

Способ мультиспектральной визуализации и устройство для измерения критического размера наноструктур // 2560245

Изобретение относится к области полупроводниковых технологий и более конкретно к способу мультиспектральной визуализации для измерения критического размера (КР) наноструктурированных объектов и к устройству, в котором осуществляется данный способ. В способе согласно изобретению получают эталонные распределения интенсивности в нескольких спектральных интервалах при различных положениях образца вдоль оптической оси, формируют библиотеку эталонных матриц; позиционируют исследуемый образец, освещают образец светом с широким частотным спектром, соответствующим видимому диапазону длин волн, собирают рассеянный образцом свет; получают распределения интенсивности рассеянного света для нескольких спектральных интервалов при различных положениях образца вдоль оптической оси, формируют матрицу распределений интенсивности для исследуемого образца и получают информацию о величине КР путем сравнения полученной матрицы распределений интенсивности с библиотекой эталонных матриц. Устройство содержит источник оптического излучения, освещающую оптическую систему, собирающую оптическую систему, блок спектральной селекции, детектор изображения, устройство позиционирования образца и вычислительный блок. Изобретение обеспечивает более эффективное и точное определение критического размера при существенно меньших затратах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ определения полей числовой концентрации дисперсной фазы в аэрозольном потоке и устройство для его реализации // 2562153

Изобретение относится к области исследования многофазных потоков, в частности к технике определения параметров твердой, жидкой и газообразной фаз потока оптическими средствами, и может быть использовано для определения концентрации и массовой плотности дисперсной фазы в пространстве, а также оценивать распределение частиц дисперсной фазы по размерам и ослабление света в мутной среде. Оптическая система линз и диафрагмы создает лазерную плоскость постоянной ширины в исследуемой области. По интенсивности рассеянного частицами излучения в этой плоскости определяют концентрацию дисперсной фазы. Согласно способу получают пространственное распределение концентрации дисперсной фазы при существенном количестве частиц или капель в аэрозольном потоке при осесимметричном течении. Переход от относительных единиц измерения полей числовой концентрации дисперсной фазы к абсолютным значениям осуществляется путем калибровки системы. Калибровка заключается в сопоставлении интенсивности рассеянного дисперсной фазой излучения с измеренным значением числовой концентрации дисперсной фазы весовым методом. 2 н.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.

Способ измерения концентрации частиц аэрозоля и устройство для его осуществления // 2563762

Предложенный способ позволяет измерять распределение по фракциям и концентрации твердых и жидких частиц аэрозоля в интервале размеров частиц: от 0,8 мкм до 2 мкм, от 2 мкм до 5 мкм, от 5 мкм до 10 мкм и более 10 мкм при помощи полупроводниковых кондуктометрических сенсоров по изменению проводимости. При применении заявляемого способа измерения концентрации частиц аэрозоля в реальном времени и устройства для его осуществления, состоящего из забора пробы из окружающей среды, распределения по дисперсности исследуемого потока аэрозоля по соответствующим камерам и измерения концентрации аэрозоля в каждой камере, измерения проводятся полупроводниковыми кондуктометрическими сенсорами по изменению их проводимости после предварительного прогрева, для чего проводится предварительная калибровка сенсоров по их проводимости на атмосферном воздухе и на воздухе, содержащем аэрозоль с известной концентрацией и дисперсностью, которая принимается постоянной вплоть до окончания измерений, причем калибровка осуществляется для каждого сенсора, далее с учетом калибровки значения проводимостей по заданному алгоритму пересчитываются в концентрации. Техническим результатом является снижение стоимости измерения и потребления энергии, а в части устройства - уменьшение его массогабаритных характеристик. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.