|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение относится, в общем, к области процессов дробления в горной и металлургической промышленности и дробления посредством барабанных мельниц, а более конкретно, - к способу и устройству для определения степени заполнения большого барабана дробильной мельницы и к большому барабану дробильной мельницы. Устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы согласно настоящему изобретению оснащено узлом (13), (18), (28), (29), (30) датчиков, прикрепленным по меньшей мере к одному болту (7) по меньшей мере одного лифтера (5) дробильной мельницы, причем указанный узел (13), (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один датчик (9), (25) силы, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера. С помощью устройства, выполненного согласно настоящему изобретению, могут быть получены более надежные результаты измерений для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение относится, в общем, к области процессов дробления в горной и металлургической промышленности и дробления посредством барабанных мельниц, а более конкретно, - к способу и устройству для определения степени заполнения большого барабана дробильной мельницы и к большому барабану дробильной мельницы. Устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы согласно настоящему изобретению оснащено узлом (13), (18), (28), (29), (30) датчиков, прикрепленным по меньшей мере к одному болту (7) по меньшей мере одного лифтера (5) дробильной мельницы, причем указанный узел (13), (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один датчик (9), (25) силы, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера. С помощью устройства, выполненного согласно настоящему изобретению, могут быть получены более надежные результаты измерений для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы.
(19)
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201692015 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.04.27
(51) Int. Cl.
B02C17/18 (2006.01) B02C17/22 (2006.01)
(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ
БОЛЬШОГО БАРАБАНА ДРОБИЛЬНОЙ МЕЛЬНИЦЫ И БОЛЬШОЙ БАРАБАН ДРОБИЛЬНОЙ МЕЛЬНИЦЫ
(31) (32) (33)
(86) (87) (71)
(72)
(74)
20145394
2014.04.28
PCT/FI2015/050288
WO 2015/166140 2015.11.05
Заявитель:
ОУТОТЕК (ФИНЛЭНД) ОЙ (FI)
Изобретатель:
Пирттиниеми Юкка, Поркка Эса, Ватански Николай (FI)
Представитель: Поликарпов А.В. (RU) (57) Настоящее изобретение относится, в общем, к области процессов дробления в горной и металлургической промышленности и дробления посредством барабанных мельниц, а более конкретно, -к способу и устройству для определения степени заполнения большого барабана дробильной мельницы и к большому барабану дробильной мельницы. Устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы согласно настоящему изобретению оснащено узлом (13), (18), (28), (29), (30) датчиков, прикрепленным по меньшей мере к одному болту (7) по меньшей мере одного лифтера (5) дробильной мельницы, причем указанный узел (13), (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один датчик (9), (25) силы, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера. С помощью устройства, выполненного согласно настоящему изобретению, могут быть получены более надежные результаты измерений для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы.
PCT/FI2015/050288
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАПОЛНЕНИЯ БОЛЬШОГО БАРАБАНА ДРОБИЛЬНОЙ МЕЛЬНИЦЫ И БОЛЬШОЙ БАРАБАН
ДРОБИЛЬНОЙ МЕЛЬНИЦЫ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится, в общем, к области процессов дробления в горной и металлургической промышленности, и дробления посредством барабанных мельниц, а более конкретно, - к способу и устройству для определения степени заполнения большого барабана дробильной мельницы и к большому барабану дробильной мельницы.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одним из наиболее общих процессов, используемых в горнодобывающей и металлургической отраслях, является обработка измельчением или дробление руды. При обработке материала для выборочного или совместного извлечения ценных компонентов материала соответствующим процессам предшествует обработка измельчением, то есть механическое раздавливание или дробление материала, чтобы отделить ценные компоненты друг от друга. Измельчение представляет собой уменьшение размера частиц материала. Измельчение выполняется путем взрыва, раздавливания и дробления. После измельчения компоненты взаимно изолируются с помощью известных способов разделения, и такая изоляция зависит от различий в цвете, форме, плотности, соответствующей поверхностной активности, магнитных и других свойств.
При обработке измельчением вначале руда или горная порода выкапывается, а затем разрушается, или удаляется путем подрыва. Подрыв представляет собой управляемое использование взрывчатых веществ или других способов в области добычи, разработки ископаемых и в области гражданского строительства. Обычно в результате взрыва образуются частицы диаметром 500 мм или более.
Раздавливание представляет собой уменьшение размера частиц руды или горной породы путем использования раздавливающих устройств, то есть
дробильных машин. Дробильные машины, например щековые дробилки, жираторные дробилки или конусные дробилки, используются для уменьшения размера или изменения формы материалов таким образом, чтобы можно было разделить фрагменты различного состава. В процессе раздавливания раздавливающие устройства удерживают раздавливаемый материал между двумя параллельными или касательными твердотельными поверхностями прочного материала и прикладывают достаточную силу для сведения указанных поверхностей друг с другом. Обычно в процессе раздавливания частицы диаметром до 1000 мм дробят на частицы диаметром 5 мм или более.
Дробление представляет собой уменьшение размера частиц руды или горной породы в дробильных мельницах. При добыче твердых пород и работах с промышленными минералами возникает большая потребность в оборудовании вращения минералов и металлургической обработки, в том что касается как эффективности дробления, так и потребления энергии. Обычно в процессе дробления частицы диаметром до 1000 мм дробят на частицы диаметром 0,010 мм или более. Этот стандартный способ дробления материалов приводит к значительному износу дробильных тел, находящихся в мельнице, вследствие жесткости рассматриваемых пород, а также к существенным затратам на изготовление таких дробильных тел.
Оборудование для вращения минералов и металлургической обработки, такое как дробильные мельницы, обычно имеет значительные габариты и в диаметре составляет несколько метров. Дробильные мельницы могут оснащаться опорными цапфами или каркасными опорами. Цапфенная опора представляет собой наиболее общий способ поддержки мельницы в применениях обработки минералов, особенно при использовании очень больших дробильных мельниц. В подшипниковом узле дробильной мельницы с цапфенной опорой опорные подшипники имеют относительно небольшой диаметр, и шейки цапфы характеризуются в высшей степени стойкой и жесткой поверхностью, что упрощает процесс изготовления состава хорошего пленочного смазочного материала подшипников. Дробильные мельницы с каркасной опорой более компактны, занимают меньшую площадь и требуют более простого основания по сравнению с дробильными мельницами на цапфенной опоре. Поскольку концевые
пластины дробильной мельницы с каркасной опорой не поддерживают конструкцию, размер впускных и выпускных отверстий может соответствовать условиям обработки без ограничений, характерных для цапфенных подшипников.
Шаровая мельница представляет собой типовую дробилку тонкого измельчения. Однако дробильные мельницы для вращения минералов и металлургической обработки в настоящее время часто представляют собой мельницы самоизмельчения или мельницы полусамоизмельчения, разработанные для дробления или первичного раздавливания руды. Мельницы самоизмельчения называются так, поскольку они самоизмельчают руду. В мельницах самоизмельчения вращающийся барабан выбрасывает большие слои руды при каскадном вращении, которое вызывает ударный разлом больших по размеру кусков горных пород и компрессионное дробление более мелких частиц. При самоизмельчении дробильные тела формирует непосредственно сам материал, то есть материал, который должен быть раздроблен.
Дробильные мельницы полусамоизмельчения подобны мельницам самоизмельчения, но в них используются мелющие шары, например стальные мелющие шары, участвующие в процессе дробления, как в шаровой мельнице. В результате трения между мелющими шарами и частицами руды появляются более мелкие частицы. В дробильных мельницах полусамоизмельчения обычно шаровая загрузка составляет от 8 до 21%, иногда - от 5 до 60 %. Дробильная мельница полусамоизмельчения обычно используется в качестве первичного решения для стадии дробления. Дробильные мельницы полусамоизмельчения прежде всего используются в золотых, медных и платиновых рудниках, а также в области добычи свинца, цинка, серебра, алюминия и никеля.
Дробильные мельницы измельчения и полусамоизмельчения характеризуются большим диаметром и небольшой длиной по сравнению с шаровыми мельницами. Оборудование для вращения минералов и металлургической обработки, такое как мельницы измельчения и полусамоизмельчения, обычно управляется зубчатыми колесами с полностью внутренней блокировкой при вращении на 360°.
Внутренняя поверхность дробильной мельницы измельчения или полусамоизмельчения представляет собой футеровку мельницы. В качестве материалов футеровки мельницы обычно используются литая сталь, литейный чугун, твердый каучук, резинометаллические компоненты или керамика. К футеровке мельницы относятся лифтеры (подъемные брусья), например лифтеры, которые служат для подъема материала внутри мельницы, после чего этот материал из лифтеров падает в остаток рудной загрузки.
Обычно при управлении оборудованием для вращения минералов и металлургической обработки, оснащенным внутренними лифтерами, возникают трудности. Например, в мельницах самоизмельчения или полусамоизмельчения материал, подаваемый в мельницу, также служит в качестве среды дробления, и изменение этого материала оказывает серьезное воздействие на эффективность дробления. Изменение характеристик подаваемого материала является нормальным явлением, которое следует учитывать при управлении оборудованием вращения минералов и металлургической обработки.
В мельницах самоизмельчения или полусамоизмельчения существующее минеральное сырье редко обладает гомогенной структурой и гомогенной механической прочностью. Характеристики материала, такие как прочность, размер частиц, плотность и тип руды, также постоянно изменяются, и вследствие этого требуется регулировать потребляемую энергию.
Обычно процесс дробления управляется на основе приводной мощности мельницы, но, в частности, при дроблении самоизмельчением или полусамоизмельчением приводная мощность в значительной степени зависит от параметров подаваемого материала. Было обнаружено, что уровень заполнения мельницы в процентах от объема мельницы является количественной характеристикой, которая более стабильна и в большей степени полезна при описании состояния мельницы. Однако, поскольку уровень заполнения трудно получить путем измерения в режиме реального времени, результаты измерения загрузочной массы часто рассматриваются как достаточные данные. Однако при измерении массы существуют присущие этому процессу проблемы, связанные как с оборудованием, так и с
отклонениями при измерении. Кроме того, могут возникать интенсивные изменения в плотности загрузки, и в этом случае изменения массы не обязательно вызваны изменениями в уровне заполнения.
Из вышеизложенного следует, что уровень заполнения является важным параметром, который описывает состояние мельницы самоизмельчения. Основная проблема, связанная с уровнем заполнения, заключается в том, что этот параметр трудно определить в режиме реального времени. Согласно одному из способов, применяющихся на современном уровне техники для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, выполняется взвешивание большого барабана дробильной мельницы и использование измеренного веса для вычисления уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы. В соответствии с этим способом, используемым на современном уровне техники, вес дробящей загрузки используется в качестве параметра, определяющего режим управления мельницей. Однако этот способ достаточно затратный, поскольку требуется оборудование взвешивания для постоянной регистрации изменения веса дробящей загрузки, происходящего в процессе функционирования мельницы, что позволяет максимально быстро выполнять операции, необходимые для улучшения основных рабочих условий. Кроме того, постоянно изменяется водосодержание мельницы, плотность, жесткость и размер частиц дробящей загрузки. Помимо этого, футеровка обычно составляет от 30 до 50 % от общего веса мельницы. Поскольку футеровка со временем изнашивается, это оказывает значительное воздействие на вес мельницы. Таким образом, вес барабана дробильной мельницы не является удовлетворительным индикатором уровня его заполнения. В итоге было выяснено, что вес дробящей загрузки недостаточно хорошо коррелирует с уровнем заполнения барабана дробильной мельницы в виде процентов от объема мельницы.
Согласно другому способу, применяющемуся на современном уровне техники, для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы выполняется измерение и анализ энергопотребления или сигнала потребляемой мощности большого барабана дробильной мельницы, и измеренная потребляемая мощность используется для вычисления уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы.
Однако, в частности, в мельницах измельчения и полусамоизмельчения потребление электроэнергии в значительной степени зависит от изменяющихся параметров. Потребность в электроэнергии для большой дробильной мельницы зависит от нескольких факторов, таких как плотность частиц дробящего тела, постоянная мельницы, мера пополнения дробящей загрузки или текущий объем дробящей загрузки в мельнице, относительная скорость вращения мельницы, длина и диаметр дробильной мельницы. Кроме того, было выяснено, что потребление электроэнергии или сигнал потребляемой мощности недостаточно хорошо коррелирует с уровнем заполнения барабана дробильной мельницы в виде процентов от объема мельницы.
Указанные выше два способа, применяющиеся на современном уровне техники, представляют собой способы, в которых для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы используются устройства, размещенные вне обшивки. То есть, измерительные устройства устанавливаются сбоку от дробильной мельницы в расположенной рядом конструкции. Согласно третьему способу, применяющемуся на современном уровне техники для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы с использованием устройства вне обшивки, выполняется измерение характеристик звуковой волны большого барабана дробильной мельницы и использование измеренных характеристик звуковой волны, то есть звукового давления и/или интенсивности звука, для оценки уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы. Согласно третьему способу, применяющемуся на современном уровне техники, измерительные датчики характеристик звукового сигнала устройств, расположенных вне обшивки, могут представлять собой отдельные микрофоны или ряд микрофонов, или микрофонные матрицы, измеряющие характеристики звуковых волн, поступающих из большой дробильной мельницы. Однако было обнаружено, что характеристики звукового сигнала устройств дробильной мельницы, расположенных вне обшивки, предоставляют только грубую оценку уровня заполнения.
Далее известный уровень техники описывается со ссылкой на прилагаемый чертеж (фиг. 1), на котором показано поперечное сечение
используемого в настоящее время большого барабана дробильной мельницы.
На фиг. 1 показано поперечное сечение используемого на известном уровне техники большого барабана дробильной мельницы. Как показано на фиг. 1, дробильная мельница оснащена корпусом 1 барабана с футеровкой. Футеровка корпуса 1 барабана содержит лифтеры 2, которые поднимают материал дробящей загрузки внутри мельницы, где он затем падает из лифтеров 2 в остаток дробящей загрузки. Угол Фк, под которым материал дробящей загрузки внутри мельницы в первый момент достигает лифтера 2, называется "нижним углом раскатки". Соответственно угол Os, под которым материал дробящей загрузки внутри мельницы выпадает из лифтера 2, называется "верхним углом раскатки".
В последние годы также было разработано большое количество устройств, расположенных на обшивке дробильной мельницы. В патенте США № 6,874,364 представлена система для контроля механических волн, порождаемых движущимся устройством, в котором узел датчиков расположен на внешней поверхности барабана дробильной мельницы. Представленный узел датчиков оснащен датчиком акустической волны для измерения характеристик акустических волн и акселерометром для измерения механических волн, то есть вибраций и низкочастотных колебаний, событий пространственной локализации и событий, возникающих на концевых пластинах дробильной мельницы. Представленный способ контроля механических волн может также включать шаг контроля объемной загрузки в устройстве на основе измеренных характеристик механических волн. Однако даже в представленном устройстве дробильной мельницы, расположенном на обшивке, характеристики акустических волн недостаточно хорошо коррелируют с уровнем заполнения барабана дробильной мельницы в виде процентов от объема мельницы.
В патенте США № 5,360,174 представлена установка для регистрации текущего объема дробящей загрузки в барабане дробильной мельницы, в которую интегрирован датчик натяжения на гибком стержне, расположенном внутри лифтера с резиновым или стальным наголовником в барабане дробильной мельницы. В описании патента США № 5,360,174 содержится фиг. 1 с изображенной точкой А, в которой лифтер будет входить в контакт с
дробящей загрузкой, эта точка обычно называется нижней позицией или нижним углом раскатки. Аналогично на фиг. 1 описания указанного патента показана точка В, в которой лифтер будет терять контакт с дробящей загрузкой, эта точка обычно называется верхней позицией или верхним углом раскатки. Узел датчика натяжения, представленный в патенте США № 5,360,174, обнаруживает напряженное состояние лифтера, вызванное загрузкой. Однако представленный узел датчика натяжения требует наличия настроенных лифтеров барабана дробильной мельницы.
В патенте США № 7,699,249 представлен способ определения уровня заполнения мельницы путем расчета на основе измеренного нижнего угла раскатки, скорости вращения мельницы и ее геометрических размеров. Однако представленный узел датчиков не обеспечивает в достаточной степени простоты и адекватной чувствительности при измерении, требуемых для точного контроля уровня заполнения барабана дробильной мельницы в виде процентов от объема мельницы.
В общем, существует ряд проблем, связанных с традиционными решениями по измерению уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы. До сих пор решения по измерению являются относительно сложными и не предоставляют надежную информацию. Кроме того, на современном уровне техники с помощью решений по измерению не удается обеспечить достаточно приемлемую точность и надежность.
Таким образом, проблема заключается в поиске решения для измерения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, которое может предоставить более точные и надежные результаты измерений для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы.
Существует рыночная потребность в более надежном и более чувствительном с точки зрения измерений способе определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы по сравнению с решениями известного уровня техники. Таким же образом, существует рыночная потребность в более надежной и более чувствительной установке для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы по сравнению с решениями известного уровня техники, а также
потребность в большом барабане дробильной мельницы, обладающем такими характеристиками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для реализации этого способа, позволяющих устранить указанные выше проблемы и недостатки.
Цели настоящего изобретения достигаются с помощью способа определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, включающего следующие шаги:
получение результатов измерения силы от воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих по меньшей мере на один лифтер и по меньшей мере на один болт лифтера дробильной мельницы, с использованием по меньшей мере одного датчика силы, прикрепленного к указанному по меньшей мере одному болту лифтера; и
расчет уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы на основе указанных результатов измерения.
Предпочтительно на шаге измерения также предоставляются результаты измерения позиции и/или угла или вращения по меньшей мере одного болта лифтера дробильной мельницы с использованием по меньшей мере одного акселерометра и/или инклинометра, прикрепленного к указанному по меньшей мере одному болту лифтера или размещенного по меньшей мере рядом с этим болтом, и на шаге вычисления также используются результаты измерения позиции/угла.
В альтернативном варианте на шаге вычисления вначале рассчитывается нижний угол раскатки Фк и/или верхний угол раскатки Os барабана дробильной мельницы.
Кроме того, цели настоящего изобретения достигаются с помощью устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, оснащенного узлом датчиков, присоединенным по меньшей мере к одному болту по меньшей мере одного лифтера дробильной мельницы, причем указанный узел датчиков содержит по меньшей мере один датчик силы, прикрепленный по меньшей мере к одному болту лифтера.
Предпочтительно указанный узел датчиков содержит по меньшей мере один акселерометр и/или инклинометр, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту лифтера. В альтернативном варианте указанный узел датчиков содержит по меньшей мере один акселерометр и/или инклинометр, размещенный рядом по меньшей мере с одним болтом лифтера.
Кроме того, предпочтительно, указанное устройство также содержит: блок обработки и передачи данных, размещенный на поверхности
корпуса барабана дробильной мельницы и соединенный с указанным узлом
датчиков;
блок приема данных, размещенный вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции; и средство обработки данных.
Предпочтительно указанный блок обработки и передачи данных содержит модуль получения сигналов, предназначенный для приема измерительных сигналов от узла датчиков, и передатчик для беспроводной передачи результатов измерения в указанный блок приема данных. Предпочтительно, указанный блок обработки и передачи данных содержит реле для беспроводного включения блока обработки и передачи данных. Предпочтительно, указанный блок обработки и передачи данных также содержит источник питания и/или регулятор, и/или усилитель.
Предпочтительно указанный узел датчиков прикрепляется к одному болту лифтера на поверхности корпуса барабана дробильной мельницы. В альтернативном варианте несколько указанных узлов датчиков прикрепляются к нескольким болтам лифтеров в одном ряду на поверхности корпуса барабана дробильной мельницы. В альтернативном варианте несколько указанных узлов датчиков прикрепляются к нескольким болтам лифтеров в несколько рядов на поверхности корпуса барабана дробильной мельницы.
Кроме того, цели настоящего изобретения достигаются с помощью большого барабана дробильной мельницы, который содержит установку для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, оснащенную узлом датчиков, присоединенным по меньшей мере к одному болту по меньшей мере одного лифтера дробильной мельницы, причем
указанный узел датчиков содержит по меньшей мере один датчик силы, прикрепленный по меньшей мере к одному болту лифтера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показан поперечный разрез большого барабана дробильной мельницы, используемого на известном уровне техники.
На фиг. 2 показано частичное поперечное сечение одного из вариантов осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 показано частичное поперечное сечение другого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 показан перспективный вид третьего варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 показана блок-схема одного из вариантов осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 6 показан перспективный вид четвертого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 7 показан перспективный вид пятого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением.
Чертеж, представленный на фиг. 1 и относящийся к известному уровню техники, был описан выше. Далее настоящее изобретение описывается более подробно на основе предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи (фиг. 2-7).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регистрации текущего объема или текущего уровня загрузки в барабане дробления руды, оснащенном внутренними подъемными средствами.
На фиг. 2 показано частичное поперечное сечение одного из вариантов осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 2 показана дробильная мельница, оснащенная корпусом 3 барабана, на котором установлена футеровка 4. Футеровка 4 корпуса 3 барабана содержит лифтеры 5, 6, которые прикреплены к корпусу 3 барабана дробильной мельницы с помощью болтов 7, 8 лифтера.
Согласно представленному варианту осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы указанное устройство включает по меньшей мере один болт 7 лифтера, к которому прикреплен датчик 9 силы. Согласно представленному варианту осуществления устройства, указанный датчик 9 силы прикреплен по меньшей мере к одному болту 7 лифтера посредством шайбы 10 и гайки 11. Датчик 9 силы используется для измерения воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих на лифтер 5, а также на по меньшей мере один указанный болт 7 лифтера дробильной мельницы. Устройство для определения уровня в соответствии с представленным вариантом осуществления настоящего изобретения также может быть оснащено акселерометром и/или инклинометром, размещенным рядом по меньшей мере с одним болтом 7 лифтера дробильной мельницы.
На фиг. 3 показано частичное поперечное сечение другого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 3 показана дробильная мельница, оснащенная корпусом 3 барабана, на котором установлена футеровка 4. Футеровка 4 корпуса 3 барабана содержит лифтеры 5, 6, которые прикреплены к корпусу 3 барабана дробильной мельницы с помощью болтов 7, 8 лифтера.
В представленном варианте осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением указанное устройство содержит по меньшей мере один болт 7 лифтера, на котором установлен датчик 9 силы и акселерометр 12 и/или инклинометр. В представленном варианте осуществления указанный датчик 9 силы прикреплен к указанному по меньшей мере одному болту 7 лифтера с помощью шайбы 10 и гайки 11.
Кроме того, в представленном варианте осуществления устройства определения уровня указанный акселерометр 12 и/или инклинометр прикреплен к указанному по меньшей мере одному болту 7 лифтера.
Датчик 9 силы используется для измерения воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих на лифтер 5 и по меньшей мере на один указанный болт 7 лифтера дробильной мельницы. Акселерометр 12 и/или инклинометр используется для измерения позиции и угла или вращения указанного по меньшей мере одного болта 7 лифтера дробильной мельницы и датчика 9 силы, прикрепленного по меньшей мере к одному указанному болту 7 лифтера. Акселерометр 12 и/или инклинометр используется для синхронизации выходного сигнала датчика 9 силы с вращением мельницы и для определения фазового угла лифтера по отношению к силе тяжести.
На фиг. 4 показан перспективный вид третьего варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. Согласно третьему варианту осуществления устройство для определения уровня содержит узел 13 датчиков, прикрепленный к одному болту лифтера на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы, и блок 14 обработки и передачи данных, размещенный на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы и подключенный к узлу 13 датчиков. Указанный блок 14 обработки и передачи данных может также прикрепляться к одному или более болтам лифтеров на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы. Кроме того, согласно третьему варианту осуществления устройство содержит блок 15 приема данных и средство 16 обработки данных, например персональный компьютер (PC, Personal Computer) 16, при этом указанный блок 15 приема данных и указанное средство 16 обработки данных размещаются вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции. Блок 14 обработки и передачи данных отвечает за обработку исходных измерительных сигналов, полученных из узла 13 датчиков, их беспроводную передачу в блок 15 приема данных и далее - в средство 16 обработки данных. С помощью оборудования, оснащенного узлом 13 датчиков, включающим один датчик
силы и один акселерометр, можно измерить уровень заполнения в одном поперечном сечении мельницы.
На фиг. 5 показана блок-схема одного из вариантов осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. Согласно одному из вариантов осуществления устройство, показанное на 5, содержит блок 17 обработки и передачи данных, размещенный на поверхности барабана дробильной мельницы, и узел 18 датчиков, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту лифтера на поверхности барабана дробильной мельницы.
Блок 17 обработки и передачи данных устройства для определения уровня согласно варианту осуществления настоящего изобретения содержит модуль 19 получения сигналов, предназначенный для приема измерительных сигналов из узла 18 датчика; передатчик 20, предназначенный для беспроводной передачи результатов измерений в блок 15 приема данных, размещенный вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции, и реле 21, предназначенное для беспроводного включения блока 17 обработки и передачи данных.
Блок 17 обработки и передачи данных устройства для определения уровня согласно варианту осуществления настоящего изобретения может также содержать источник 22 питания, предназначенный для подачи электропитания в устройство для определения; регулятор 23, предназначенный для подачи регулируемого напряжения в узел 18 датчиков; и усилитель 24, предназначенный для поддержания регулируемой мощности для датчика 25 силы, входящего в состав узла 18 датчиков, и усиления сигнала, поступающего из указанного датчика 25 силы, входящего в состав узла 18 датчиков, в модуль получения сигналов.
Узел 18 датчиков устройства для определения уровня в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения содержит датчик 25 силы, предназначенный для измерения воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих на болт лифтера дробильной мельницы; а также акселерометр 26 и инклинометр 27, предназначенные для измерения позиции и угла или вращения болта лифтера дробильной мельницы и датчика 25 силы, прикрепленного к указанному болту лифтера. Акселерометр
26 и инклинометр 27 используются для синхронизации выходного сигнала датчика 25 силы с вращением мельницы и для определения фазового угла лифтера по отношению к силе тяжести. Датчик 25 силы может представлять собой любой тип датчика силы, подходящий для измерения воздействий на болт лифтера, например тензодатчик. Акселерометр 26 может представлять собой любой тип акселерометра, подходящий для измерения позиции и угла или вращения болта лифтера, например емкостной акселерометр. Датчик 25 силы может также основываться на таких датчиках как динамометрический датчик, датчик давления, тензодатчик или пьезоэлектрический датчик.
На фиг. 6 показан вид в перспективе четвертого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. Согласно четвертому варианту осуществления, устройство для определения уровня содержит несколько узлов 28 датчиков, прикрепленных к нескольким болтам лифтеров в одном ряду на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы, и блок 14 обработки и передачи данных, размещенный на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы и подключенный к указанным нескольким узлам 28 датчиков. Указанный блок 14 обработки и передачи данных может также прикрепляться к одному или более болтам лифтеров на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы. Кроме того, согласно четвертому варианту осуществления устройство содержит блок 15 приема данных и средство 16 обработки данных, например персональный компьютер (PC) 16, при этом указанный блок 15 приема данных и указанное устройство 16 обработки данных размещаются вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции. Блок 14 обработки и передачи данных отвечает за обработку исходных измерительных сигналов, полученных из узлов 28 датчиков, их беспроводную передачу в блок 15 приема данных и далее - в средство 16 обработки данных. С помощью оборудования, оснащенного несколькими узлами 28 датчиков, включающими несколько датчиков силы и несколько акселерометров, можно измерить уровень заполнения в нескольких поперечных сечениях мельницы. Кроме того, оборудование с несколькими датчиками силы и несколькими акселерометрами становится более надежным.
На фиг. 7 показан перспективный вид пятого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. Согласно пятому варианту осуществления, устройство содержит несколько узлов 29, 30 датчиков, прикрепленных к нескольким болтам лифтеров в нескольких рядах на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы, и блок 14 обработки и передачи данных, размещенный на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы и подключенный к указанным нескольким узлам 29, 30 датчиков. Указанный блок 14 обработки и передачи данных может также прикрепляться к одному или более болтам лифтеров на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы. Кроме того, согласно четвертому варианту осуществления устройство содержит блок 15 приема данных и средство 16 обработки данных, например персональный компьютер (PC) 16, при этом указанный блок 15 приема данных и указанное средство 16 обработки данных размещаются вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции. Блок 14 обработки и передачи данных отвечает за обработку исходных измерительных сигналов, полученных из узлов 29, 30 датчиков, их беспроводную передачу в блок 15 приема данных и далее - в средство 16 обработки данных. С помощью оборудования, оснащенного несколькими узлами 29, 30 датчиков, включающими несколько датчиков силы и несколько акселерометров, можно получить трехмерную картину условий и состояния внутри дробильной мельницы. Кроме того, оборудование с несколькими датчиками силы и несколькими акселерометрами становится более надежным.
Способ и устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, соответствующие настоящему изобретению, позволяют получать результаты измерения сил воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих по меньшей мере на один болт лифтера дробильной мельницы, а также результаты измерений позиции и угла или вращения по меньшей мере одного болта лифтера дробильной мельницы. С помощью этих результатов измерения силы затем рассчитывается уровень заполнения большого барабана дробильной мельницы. В процессе этого вычисления вначале могут рассчитываться нижний угол Фкраскатки и/или верхний угол Os раскатки.
Способ и устройство, соответствующие настоящему изобретению, позволяют рассчитывать уровень заполнения большого барабана дробильной мельницы, например, таким образом, как это описано ниже. В процессе анализа результатов измерений вычисляется фаза в силы или колебания мощности, вызванного лифтерами, с использованием отсчетов Р(п), равноудаленных по углу вращения и получаемых, например, на основе приводной мощности мельницы в одном цикле вращения в соответствии со следующей формулой:
6 = arg
2^(и)ехр
где / = V-1 =мнимаяединица,
Imz
argz = arctan = полярный угол,
Rez
то есть аргумент комплексного числа z,
N - количество отсчетов в данных выборки Р(п),
Nn - количество лифтеров в мельнице,
п - номер отсчета, и
в - фаза колебаний, вызванных лифтерами.
Нижний угол раскатки вычисляется на основе фазы колебаний мощности, вызванных лифтерами, в соответствии со следующей формулой:
где кп = число лифтеров, оставшихся между лифтером, ближе всего расположенным к оси х, и лифтером, ближе всего расположенным к позиции раскатки,
ФК = нижний угол раскатки, и
Фп = угол от оси х до лифтера, ближе всего расположенного к оси х, имеющий положительное значение в направлении вращения мельницы.
Уровень заполнения рассчитывается на основе нижнего угла раскатки и скорости вращения мельницы посредством различных математических моделей, например модели, определенной Исследовательским центром Julius Kruttschitt Mineral Research Center (JKMRC). Указанная модель более подробно описывается, например, в книге Napier-Munn, Т., Morrell, S.,
Morrison, R., Kojovic, Т.: Mineral Comminution Circuits, Their Operation and Optimisation (циклы размельчения минералов, их функционирование и оптимизация) (Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, University of Queensland, Indooroopilly, Australia, 1999). Формула расчета уровня заполнения мельницы в модели JKMRC выглядит следующим образом:
\пс1+1 = 0,35(3,364-^)
где уровень заполнения определяется путем итерации уровня заполнения мельницы относительно внутреннего объема мельницы. В представленной выше формуле пс является экспериментально вычисленной частью критической скорости мельницы, при которой достигается полное центрифугирование, пр является скоростью вращения мельницы относительно критической скорости, V представляет собой предшествующий уровень заполнения мельницы, и Vj+i - определяемый уровень заполнения мельницы относительно внутреннего объема мельницы.
Решение для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, соответствующее настоящему изобретению, заключается в прямом измерении воздействий, вызванных дробящим материалом. Таким образом, уровень заполнения барабана дробильной мельницы может определяться независимо от возможных остановок и прерываний. В соответствии с настоящим изобретением с помощью устройства, содержащей несколько датчиков силы и несколько акселерометров, можно предоставить трехмерное изображение условий внутри дробильной мельницы.
Поскольку измерение в соответствии с настоящим изобретением представляет собой непосредственное измерение явления и соответствующее измерение воздействий, вызванных дробящим материалом, необходимость в калибровке отсутствует. Поскольку позиция и угол датчиков постоянно известны в режиме реального времени, не требуется внешний запуск для определения вращения. Это в особенности важно при анализе и расчете, так как это упрощает вычисления и делает результаты более надежными. Поскольку измерение с использованием узлов
датчиков выполняется достаточно просто и непосредственно, устройство и обслуживание также отличаются простотой.
С помощью решения, соответствующего настоящему изобретению, производители больших барабанов дробильных мельниц при использовании измерительного устройства, предоставляющего более надежные результаты измерений уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, могут создавать устройства с повышенной чувствительностью измерений. Решение, соответствующее настоящему изобретению, может использоваться в больших дробильных мельницах любого типа, оснащенных лифтерами внутри барабана дробильной мельницы.
Специалисту в этой области техники будет очевидно, что с развитием технологии идея изобретения может быть реализована различными способами. Изобретение и его осуществления не ограничены примерами, приведенными в этом описании, и могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.
На фиг. 7 показан перспективный вид пятого варианта осуществления устройства для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы в соответствии с настоящим изобретением. Согласно пятому варианту осуществления, устройство содержит несколько узлов 29, 30 датчиков, прикрепленных к нескольким болтам лифтеров в нескольких рядах на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы, и блок 14 обработки и передачи данных, размещенный на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы и подключенный к указанным нескольким узлам 29, 30 датчиков. Указанный блок 14 обработки и передачи данных может также прикрепляться к одному или более болтам лифтеров на поверхности корпуса 3 барабана дробильной мельницы. Кроме того, согласно пятому варианту осуществления устройство содержит блок 15 приема данных и средство 16 обработки данных, например персональный компьютер (PC) 16, при этом указанный блок 15 приема данных и указанное средство 16 обработки данных размещаются вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции. Блок 14 обработки и передачи данных отвечает за обработку исходных измерительных сигналов, полученных из узлов 29, 30 датчиков, их беспроводную передачу в блок 15 приема данных и далее - в средство 16 обработки данных. С помощью оборудования, оснащенного несколькими узлами 29, 30 датчиков, включающими несколько датчиков силы и несколько акселерометров, можно получить трехмерную картину условий и состояния внутри дробильной мельницы. Кроме того, оборудование с несколькими датчиками силы и несколькими акселерометрами становится более надежным.
Способ и устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, соответствующие настоящему изобретению, позволяют получать результаты измерения сил воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих по меньшей мере на один болт лифтера дробильной мельницы, а также результаты измерений позиции и угла или вращения по меньшей мере одного болта лифтера дробильной мельницы. С помощью этих результатов измерения силы затем рассчитывается уровень заполнения большого барабана дробильной мельницы. В процессе этого вычисления вначале могут рассчитываться нижний угол Фкраскатки и/или верхний угол Фэ раскатки.
Способ и устройство, соответствующие настоящему изобретению, позволяют рассчитывать уровень заполнения большого барабана дробильной мельницы, например, таким образом, как это описано ниже, а также в патенте США № 7699249 В2. В процессе анализа результатов измерений вычисляется фаза в силы или колебания мощности, вызванного лифтерами, с использованием отсчетов Р(п), равноудаленных по углу вращения и получаемых, например, на основе приводной мощности мельницы в одном цикле вращения в соответствии со следующей формулой:
в = arg
где /' = V-T = мнимая единица
Imz
argz = arctan = полярный угол,
Rez
то есть аргумент комплексного числа z,
N - количество отсчетов в данных выборки Р(п),
Nn - количество лифтеров в мельнице,
п - номер отсчета, и
9 - фаза колебаний, вызванных лифтерами.
Нижний угол раскатки вычисляется на основе фазы колебаний
мощности, вызванных лифтерами, в соответствии со следующей формулой:
_ 2я{кп+\)-в "
фк = -v " + Ф"
где кп = число лифтеров, оставшихся между лифтером, ближе всего расположенным к оси х, и лифтером, ближе всего расположенным к позиции раскатки,
ФК = нижний угол раскатки, и
Фп = угол от оси х до лифтера, ближе всего расположенного к оси х, имеющий положительное значение в направлении вращения мельницы.
Уровень заполнения рассчитывается на основе нижнего угла раскатки и скорости вращения мельницы посредством различных математических моделей, например модели, определенной Исследовательским центром Julius Kruttschitt Mineral Research Center (JKMRC). Указанная модель более подробно описывается, например, в книге Napier-Munn, Т., Morrell, S.,
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, включающий следующие шаги:
получение результатов измерения силы воздействий, вызванных дробящим материалом и воздействующих по меньшей мере на один лифтер (5) и по меньшей мере на один болт (7) лифтера дробильной мельницы, с использованием по меньшей мере одного датчика (9), (25) силы, прикрепленного к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера; и
расчет уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы на основе указанных результатов измерения.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на шаге измерения также предоставляют результаты измерения позиции и/или угла или вращения по меньшей мере одного болта лифтера дробильной мельницы с использованием по меньшей мере одного акселерометра (12), (26) и/или инклинометра (27), прикрепленного к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера или установленного по меньшей мере рядом с этим болтом, и на шаге вычисления также используют указанные результаты измерения позиции/угла.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на шаге вычисления вначале рассчитывают нижний угол раскатки Фк и/или верхний угол 0S раскатки барабана дробильной мельницы.
4. Устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы, содержащее узел (13), (18), (28), (29), (30) датчиков, прикрепленный по меньшей мере к одному болту (7) по меньшей мере одного лифтера (5) дробильной мельницы, причем указанный узел (13), (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один датчик (9), (25) силы, прикрепленный к указанному по меньшей мере одному болту (7) лифтера.
2.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что указанный узел
(13), (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один
акселерометр (12), (26) и/или инклинометр (27), прикрепленный к указанному
по меньшей мере одному болту (7) лифтера.
6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что указанный узел
(13) , (18), (28), (29), (30) датчиков содержит по меньшей мере один
акселерометр (12), (26) и/или инклинометр (27), помещенный рядом с
указанным по меньшей мере одним болтом (7) лифтера.
7. Устройство по любому из п.п. 4-6, также содержащее:
блок обработки и передачи данных (14), (17), размещенный на поверхности корпуса (3) барабана дробильной мельницы и соединенный с указанным узлом (13), (18), (28), (29), (30) датчиков;
блок (15) приема данных, размещенный вне барабана мельницы на любой неподвижной находящейся рядом конструкции; и
средство (16) обработки данных.
8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что указанный блок
(14) , (17) обработки и передачи данных содержит модуль (19) получения
сигналов, предназначенный для приема измерительных сигналов от узла
(13), (18), (28), (29), (30) датчиков, и передатчик (20) для беспроводной
передачи результатов измерения в указанный блок (15) приема данных.
9. Устройство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что указанный блок (14), (17) обработки и передачи данных содержит реле (21) для беспроводного включения блока (14), (17) обработки и передачи данных.
10. Устройство по любому из п.п. 7-9, отличающееся тем, что указанный блок (14), (17) обработки и передачи данных также содержит источник (22) питания и/или регулятор (23) и/или усилитель (24).
9.
11. Устройство по любому из п.п. 4-10, отличающееся тем, что указанный узел (13) датчиков присоединен к одному болту лифтера на поверхности корпуса (3) барабана дробильной мельницы.
12. Устройство по любому из п.п. 4-10, отличающееся тем, что указанные несколько узлов (28) датчиков присоединены к нескольким болтам лифтера в одном ряду на поверхности корпуса (3) барабана дробильной мельницы.
13. Устройство по любому из п.п. 4-10, отличающееся тем, что указанные несколько узлов (29), (30) датчиков присоединены к нескольким болтам лифтеров в нескольких рядах на поверхности корпуса (3) барабана дробильной мельницы.
14. Большой барабан дробильной мельницы, отличающийся тем, что он содержит устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы по п. 4.
9.
Способ и устройство для определения уровня заполнения большого барабана дробильной мельницы и большой барабан дробильной мельницы
1/7
Фиг.1
270°
й О
В § о о
3 °
О СП СГ1 Я
я о
р; Re
to to н
ИЗ *ТЗ и ООО
°^ 21 ь я к -5
§ ы s
Cr-f CF ^
д 53 О
О О Я
Яс Я < 'тЗ
S g Ja
Й Й ь О4 tr1 св
я я я я я я
В" 2 ^
я "2 л о
4 ю о Я
О я " §
> S " я
Sa о*
*¦)
я <
биль
биль
для
Я < XI
си За
ft)
я <
аба
3 28
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ
|
