矿浆液位检测装置
阅读说明：本技术 矿浆液位检测装置 (Ore pulp liquid level detection device ) 是由 闫杰 李东明 孙达仑 豆龙 李金� 王曦岳 冒守靖 于 2021-07-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种矿浆液位检测装置,包括检测管,在检测管上端段内卡装有竖直布置的带浮球的磁致伸缩液位传感器,在检测管底部密封连接有隔膜片,在隔膜片与浮球间的检测管内充填有变压器油,在浮球上方的检测管上设有若干气孔。本发明利用隔膜片处的压力平衡,使变压器油的油位变化反映矿浆液位变化,通过对油位的测量来检测矿浆液位,从而避免了浮球受到矿浆的腐蚀与附着,测量精度更高；利用变压器油的密度小,来放大矿浆液位的变化,可使得磁致伸缩液位传感器测量的精度更高。(The invention discloses an ore pulp liquid level detection device, which comprises a detection tube, wherein a vertically arranged magnetostrictive liquid level sensor with a floating ball is clamped in the upper end section of the detection tube, a diaphragm is hermetically connected to the bottom of the detection tube, transformer oil is filled in the detection tube between the diaphragm and the floating ball, and a plurality of air holes are formed in the detection tube above the floating ball. According to the invention, the pressure balance at the diaphragm is utilized, so that the oil level change of the transformer oil reflects the ore pulp liquid level change, and the ore pulp liquid level is detected by measuring the oil level, thereby avoiding the floating ball from being corroded and attached by the ore pulp, and having higher measurement precision; the density of the transformer oil is small, so that the change of the liquid level of the ore pulp is amplified, and the measurement precision of the magnetostrictive liquid level sensor is higher.)
技术领域
本发明涉及矿浆液位测量技术领域，尤其涉及一种矿浆液位检测装置。
背景技术
在有色金属行业，有90％的矿物都是通过浮选工艺处理的，浮选工艺对于整个矿业生产的重要程度不言而喻。矿浆液位是影响浮选的效果的主要因素之一，所以对其进行检测和控制就十分的关键。
目前，国内的一些矿浆液位检测装置(如授权公告号为CN 212030685 U所示的一种新型矿浆液位检测装置、授权公告号为205691205U所示的矿浆液位检测装置)，基本上都是往矿浆中放入浮子，用各类传感器检测浮子的位移从而测量矿浆液位的变化，但是这样并不能很好的解决检测过程中遇到的各种问题：一、矿浆的腐蚀和附着，会影响装置的活动和测量精度。二、为了应对矿浆附着导致装置卡死，还需增设冲洗装置，造成不便。三、浮选选矿时，矿浆的搅拌和气泡上浮会引起波动，从而导致测量值波动大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种测量精度更高的矿浆液位检测装置。
本发明提供的这种矿浆液位检测装置，包括检测管，在检测管上端段内卡装有竖直布置的带浮球的磁致伸缩液位传感器，在检测管底部密封连接有隔膜片，在隔膜片与浮球间的检测管内充填有变压器油，在浮球上方的检测管上设有若干气孔。
为了方便观测测量时浮球的变化，所述检测管包括上下连通布置的透明管、连接管和储油管，磁致伸缩液位传感器竖直卡装在透明管内，隔膜片密封连接在储油管底部，气孔设在透明管上部。
为使变压器油位上升更加明显，所述储油管的横截面积与隔膜片的受压面积相同，储油管、透明管和连接管的横截面积依次减少。
为方便将检测管安装于浮选槽上，在检测管上连接有用于与浮选槽连接的安装支架。
所述隔膜片由氟橡胶制成。
所述磁致伸缩液位传感器由引线连接信号处理机构。
矿浆液位的检测环境恶劣，会有矿浆搅拌和气泡上浮产生波动，为了消减波动给测量带来困难，使测量更加精确，在隔膜片底部还连接由稳流器。
所述稳流器包括空心圆柱挡板和置于该空心圆柱挡板内侧的由大至小依次递减的若干圆台环形板。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、利用隔膜片处的压力平衡，使变压器油的油位变化反映矿浆液位变化，通过对油位的测量来检测矿浆液位，从而避免了浮球受到矿浆的腐蚀与附着，测量精度更高。
二、利用变压器油的密度小，来放大矿浆液位的变化，可使得磁致伸缩液位传感器测量的精度更高。
三、使用磁致伸缩液位传感器，可在恶劣的工作环境下，提供连续可靠且精确灵敏的液位信号。
附图说明
图1为本发明中矿浆液位检测装置的结构示意图。
图2为本发明中稳流器的轴侧结构示意图。
图3为本发明中根据表1的数据所绘制的曲线图。
图中示出的标记及所对应的构件名称为：
1、检测管；11、气孔；12、透明管；13、连接管；14、储油管；
2、磁致伸缩液位传感器；21、浮球；
3、隔膜片；
4、变压器油；
5、安装支架；
6、稳流器；61、空心圆柱挡板；62、圆台环形板；
a、浮选槽。
具体实施方式
从图1可以看出，本发明这种矿浆液位检测装置，包括检测管1、磁致伸缩液位传感器2、隔膜片3和变压器油4，
检测管1包括上下连通布置的透明管12、连接管13和储油管14，在透明管12上部开有两个气孔11，在气孔11上连接有气管，储油管14的横截面积大于透明管12的横截面积，透明管12的横截面积大于连接管13的横截面积，
磁致伸缩液位传感器2竖直卡装在透明管12内，磁致伸缩液位传感器2的浮球21在气孔11下方的透明管12内上下移动，
隔膜片3由氟橡胶制成并密封连接在储油管14底部，隔膜片3的受压面积与储油管14的横截面积相同；
变压器油4充填在隔膜片3与浮球21间透明管12、连接管13和储油管14 内，
使用时，随着矿浆液位的变化，隔膜片3所处的位置由液体矿浆形成的压强发生相应的变化，从而使隔膜片3产生形变，变压器油4的油位发生变化，浮球21会产生位移，使磁致伸缩液位传感器2测得位移信号。
在本发明中，磁致伸缩液位传感器2由引线连接信号处理机构，磁致伸缩液位传感器2的浮球21的初始位置定于透明管12的中间部位，透明管12的高度为350mm。
从图1可以看出，本发明还包括用于将检测管1固定于浮选槽a内的安装支架5，该安装支架5由PVC管和接头制成，PVC管通过十字接头对称连接于检测管1上形成包围检测管1的外框。PVC管的主要成份为聚氯乙烯，聚氯乙烯造价低，有较好的抗拉、抗弯、抗压、抗冲击能力且耐腐蚀性、耐药品性优良，不受潮湿水分的影响，其重量轻，使得装置安装简单方便。需要对装置进行清洁时，拆卸清洁也很容易。
从图1和图2可以看出，本发明还包括安装在隔膜片3底部的稳流器6，该稳流器6包括空心圆柱挡板61和置于该空心圆柱挡板61内侧的由大至小依次递减的若干圆台环形板62，空心圆柱挡板61可过滤矿浆搅拌所产生的波动，圆台环形板62则可以消减矿浆搅拌冲击给测量带来的负面影响，圆台环形板62 越多越密集时，滤波效果就越好。
本发明选择磁致伸缩液位传感器。其检测机理是基于传感器核心检测元件磁致伸缩波导丝与游标磁环间的魏德曼效应。该传感器环境适应能力强，耐压、防尘、抗污；该传感器采用非接触式测量方式，传感器基本不会磨损，这样能够保证测量精度；传感器的输出信号是绝对位移值，即使电源突然中断，数据也不会丢失；量程大、重复精度高。这些特点使得磁致伸缩液位传感器可在恶劣的工作环境下，提供连续可靠且精确灵敏的液位信号。
将本发明放入矿浆下一米进行测量，为了保持初始位置的平衡，需计算设计出连接管13的管长h2，使管内变压器油4对隔膜片3的压力与一米深矿浆对隔膜片3的压力相等，这样隔膜片3在初始位置就不会产生形变，隔膜片3处于初始自然状态下对压力变化最灵敏，所以初始零位是测量最精准的位置。设连接管13底部与隔膜片3垂直距离h1为100mm，连接管13顶部与浮球21底部的垂直距离h3为175mm，变压器油的密度ρ油为895kg/m3，矿浆的密度ρ浆为1300 kg/m3，列出隔膜片3处压强平衡方程：
ρ油gh油＝ρ浆gh浆 (1)
当矿浆的深度h浆为1m时，经公式1可算得检测管1内变压器油4的深度h油＝1.453m；
从图1可以看出，又由h2＝h油-h3-h1，进而得到中间连接管13的管长 h2为1.178m。
在使用本发明的过程中，当矿浆液位上升，隔膜片3所在位置的矿浆压力增大，会顶起隔膜片3，使变压器油4的油位上升；同理，当矿浆液位下降，隔膜片3所在位置的矿浆压力减小，隔膜片3下压，变压器油4的油位下降，这样磁致伸缩液位传感器2就可以检测出矿浆液位变化。
在本发明中，所选隔膜片3的受压面积s膜越大，油腔就越大，隔膜片形变引起的油位变化也越大，测量会越灵敏。在这个测量中引入了一个变量，就是隔膜片3的弹性系数k膜。测量时，平衡方程为：
ρ油gh油s膜+k膜Δh膜＝ρ浆gh浆s膜
式中，ρ油为变压器油的密度，h油为检测管1内变压器油4的深度，Δh膜为隔膜片3变化高度，ρ浆为所测矿浆的密度，h浆为检测管1的插入浮选槽内的深度。
下面，我们制作一个水槽模拟浮选槽，往其中加入和矿浆密度相等的泥浆水。先将检测管1放入泥浆水1米深处，此时测得油位为12.1cm，再给空压机设置六个位置间距相等的出气口放入泥浆中模拟矿浆液位波动和气泡上浮，并加以搅拌。用提前设置好的溢流口，精准调节矿浆液位变化，如下表1所示，得到一组数据：
表1
矿浆液位增量(cm)
-6
-4.5
-3
-1.5
0
1.5
3
4.5
6
油位(cm)
3.5
3.9
5.2
8.0
12.1
15.9
18.3
19.3
19.6
整理表中数据，并绘制如图3所示的曲线图，
观察图3所示的曲线图，可以得知氟橡胶隔膜片的形变量增大，其弹性系数也会增大。那么增加相同形变量，隔膜片形变产生的力会越来越大，矿浆液位每次上升下降同等高度，随着高度变化越多，氟橡胶每次形变量会越来越小。从而使得观测区的油位升高降低的速度越来越小。
那么在一定测量范围内，本发明测得的油位与矿浆液位的变化量的关系类似于线性函数，是可用的。测量所示的数据稳定，表明本文研究设计的滤波部件能够很好地过滤矿浆搅拌和气泡上浮所带来的波动，保证了矿浆液位检测的稳定和精度。同时本发明的安装维护简单方便，这为后续控制矿浆液位，提升选矿效益创造了良好的条件。
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