CN101819123B - 基于浮力测量原理的矿浆浓度计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于浮力测量原理的矿浆浓度计，包括浮球、提升杆、传感器和执行机构；浮球固定连接在提升杆的下方末端，提升杆悬挂于传感器底部，传感器安装在执行机构的输出端；执行机构驱动提升杆的上升和下降，使提升杆下方末端的浮球上升脱离被测介质或下降沉入被测介质，传感器检测浮球上升和下降的受力。与现有的矿浆浓度计相比，本发明矿浆浓度计可以对矿浆浓度进行间歇测量，减少了浓度计与矿浆接触的时间，没有结钙和堵塞的问题，仪器的可靠性高；工作原理简单，结构稳定、可靠，有助于获取工艺指标，降低功耗，提高生产指标和回收率。

Description

基于浮力测量原理的矿浆浓度计

技术领域

本发明涉及一种检测物质浓度的测量仪器，具体的说，涉及一种基于浮力测量原理的矿浆浓度计。

背景技术

在选矿行业中，当矿石粉碎到一定程度时，浓度和粒度对生产的经济性有极大的影响。矿浆浓度是选矿工艺生产过程中一个重要参数。国内外选矿工艺对矿浆的浓度检测采用的传统方法有浓度壶法，烘干称重法，差压法，γ射线吸收法。前两种方法仅限人工取样检测，人为因素多，检测误差大；后两种对检测的矿浆条件要求较高，矿浆中的气泡或杂质都将对检测结果造成较大的影响。

在矿石比重不变的情况下，矿浆浓度与矿浆密度有单值的函数关系，因此目前在自动检测技术中，都是测量矿浆的密度来代替矿浆浓度。

基于浮力测量的原理：阿基米德定律，即浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于该物体排开液体的重量。因此，只要测出浸在液体中的物体的浮力，就可以得知液体的密度，便可知道液体的浓度。

因此，本发明根据这一原理，提出了一种基于浮力测量原理的矿浆浓度测量的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于浮力测量原理的矿浆浓度计。

本发明所述的矿浆浓度计包括浮球、提升杆、传感器和执行机构；浮球固定连接在提升杆的下方末端，提升杆悬挂于传感器底部，传感器安装在执行机构的输出端；执行机构驱动提升杆的上升和下降，使提升杆下方末端的浮球上升脱离被测介质或下降沉入被测介质，传感器检测浮球上升和下降的受力。

所述执行机构可采用本领域常用的设备，该设备可以提供指定行程的直线运动，如气缸、电动推杆等；

所述传感器可选用本领域常用的压力传感器，根据本发明的矿浆浓度计的需要，本发明优选拉压式称重传感器；

所述浮球可选用本领域常用的各类材质的中空或实心球作为浮球，优选常用的金属、塑料或橡胶材质的中空球作为浮球。

另外，本发明所述的矿浆浓度计还可以包括隔离桶，所述隔离桶下方开口，设置在浮球的周围，以避免测量时外界矿浆对浮球的影响。

优选的，所述隔离桶底部开口，浮球下降后，其下缘仍位于隔离桶底部的上方。

本发明所述的矿浆浓度计还可以包括冲洗水管，所述冲洗水管设置在浮球的上方，可以冲洗浮球外壁的矿浆。

另外，所述的矿浆浓度计还可以包括信号转换器，所述信号转换器用于转换传感器的信号，将传感器的信号转换为仪表所接受的电信号(如4-20mA、1-5V的信号)或标准通讯方式的其他信号。

根据阿基米德定律，本发明所述的矿浆浓度计的测量过程如下：

1.标定：

浮球未沉入被测介质时重量为P₁₀(单位：克)，沉入被测介质时重量为P₂₀；此时，用一量筒获取一定体积的矿浆，矿浆的体积为L，称矿浆加量筒的重量为M_a，量筒本身重量为M_b，则：

矿浆重量：M＝M_a-M_b；

矿浆密度：

浮球在矿浆中受到浮力作用，力学平衡式为：

P₁₀-P₂₀＝ρV₀

所以，沉入液面下浮球的体积为：

2.测量：

1)传感器测得浮球的皮重为P₁；(单位：克)

2)在执行机构正作用下，浮球完全沉入被测介质(图示虚线位置)，待稳定后测得浮球重量为P₂；

3)在执行机构反作用下，浮球上升，脱离被测介质液面；

4)冲洗水管打开，冲洗浮球外壁；

5)计算结果，完成一次测量。

矿浆浓度计算过程如下：

矿浆的密度：

$\mathrm{\γ}=\frac{P_1-P_2}{V_0}$ (单位：克/升)

矿浆的浓度：

$R=\frac{(\mathrm{\γ}-1)\mathrm{\δ}}{\mathrm{\γ}(\mathrm{\δ}-1)}\×100\%$

式中，δ-矿石的密度，单位：克/厘米³或吨/米³。

本发明所述的矿浆浓度计结构简单，可简单方便地实现矿物加工工艺过程中的矿浆浓度测量，尤其适用于开口容器内的矿浆浓度测量，也可以通过增加辅助设备测量管道内矿浆浓度。与现有的矿浆浓度计相比，本发明的矿浆浓度计可以对矿浆浓度进行间歇测量，减少了浓度计与矿浆接触的时间，没有结钙和堵塞的问题，仪器的可靠性高；工作原理简单，结构稳定、可靠，有助于获取工艺指标，降低功耗，提高生产指标和回收率。

附图说明

图1为本发明所述的矿浆浓度计具体实施例的结构示意图。

图中：1、执行机构；2、提升杆；3、浮球；4、传感器；5、信号转换器；6、水阀；7、冲洗水管；8、隔离桶。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例的矿浆浓度计由执行机构(1)、提升杆(2)、浮球(3)、传感器(4)、信号转换器(5)、水阀(6)、冲洗水管(7)、隔离桶(8)构成，具体见图1所示。

所述执行机构(1)为电动推杆，所述传感器(4)为拉压式称重传感器；执行机构(1)的输出端连接传感器(4)，传感器(4)下端与提升杆(2)上端连接，提升杆(2)的下端固定一浮球(3)，浮球(3)的上方设置冲洗水管(7)，冲洗水管(7)上设置水阀(6)，浮球(3)的周围设置隔离桶(8)。

信号转换器(5)通过一支架设置在该矿浆浓度计上，用于将传感器(4)测得的压力信号转化为4-20mA、1-5V的电信号。

进行测量时，先进行标定，所述标定按下述步骤进行：

浮球(3)未沉入被测介质时重量为P₁₀(单位：克)，沉入被测介质时重量为P₂₀；用一量筒获取一定体积的矿浆，矿浆的体积为L，称矿浆加量筒的重量为M_a，量筒本身重量为M_b，则：

矿浆重量：M＝M_a-M_b；

矿浆密度： $\mathrm{\ρ}=\frac{M}{L}=\frac{M_a-M_b}{L};$

浮球(3)在矿浆中受到浮力作用，力学平衡式为：

P₁₀-P₂₀＝ρV₀

所以，沉入液面下浮球(3)的体积为：

然后进行测量，传感器(4)测得浮球(3)的皮重为P₁；在执行机构(1)正作用下，浮球(3)完全沉入被测介质(图1所示虚线位置)，待稳定后测得浮球重量为P₂；

在执行机构(1)反作用下，浮球(3)上升，脱离被测介质液面；

水阀(6)打开，冲洗水管(7)冲洗浮球(3)外壁；

计算结果，完成一次测量。

矿浆浓度计算过程如下：

矿浆的密度：

$\mathrm{\γ}=\frac{P_1-P_2}{V_0}$ (单位：克/升)

矿浆的浓度：

$R=\frac{(\mathrm{\γ}-1)\mathrm{\δ}}{\mathrm{\γ}(\mathrm{\δ}-1)}\×100\%$

式中，δ-矿石的密度，单位：克/厘米³或吨/米³。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于浮力测量原理的矿浆浓度计，包括浮球(3)、提升杆(2)、传感器(4)和执行机构(1)；浮球(3)固定连接在提升杆(2)的下方末端，提升杆(2)悬挂于传感器(4)底部，传感器(4)安装在执行机构(1)的输出端；执行机构(1)驱动提升杆(2)的上升和下降，使提升杆(2)下方末端的浮球(3)上升脱离被测介质或下降沉入被测介质，传感器(4)检测浮球(3)上升和下降的受力。

2.如权利要求1所述的矿浆浓度计，其特征在于，所述矿浆浓度计还包括隔离桶(8)，所述隔离桶(8)下方开口，设置在浮球(3)的周围。

3.如权利要求2所述的矿浆浓度计，其特征在于，所述隔离桶(8)底部开口，浮球(3)下降后，其下缘仍位于隔离桶(8)底部的上方。

4.如权利要求1或2所述的矿浆浓度计，其特征在于，所述的矿浆浓度计还包括冲洗水管(7)，所述冲洗水管(7)设置在浮球(3)的上方，可以冲洗浮球(3)外壁的矿浆。

5.如权利要求1或2所述的矿浆浓度计，其特征在于，所述的矿浆浓度计还包括信号转换器(5)，所述信号转换器(5)将传感器(4)的信号转换为电信号。

6.如权利要求4所述的矿浆浓度计，其特征在于，所述的矿浆浓度计还包括信号转换器(5)，所述信号转换器(5)将传感器(4)的信号转换为电信号。

7.权利要求1-6任一所述的矿浆浓度计的应用，其特征在于，用于测量开口容器内的矿浆浓度，或测量管道内矿浆浓度。

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