CN101398408B - 恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从散状固体非磁性物料运输带中自动除去物料中夹杂钢铁件的恒磁除铁器，一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法，是在恒磁铁磁轭下部装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，声波检测装置装在恒磁铁磁轭一侧开有与密封腔室相通的孔洞内，声波检测装置将声信号转换后输出电信号给除铁器控制箱，经控制箱内的比较控制电路运算后输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带旋转。本发明能自行检测有无铁件被恒磁铁吸起，其结构简单，使用调试方便，效率高，除铁皮带不需要长时间连续运转，只在有铁件被吸起时才进行运转，节约电能，机械损耗小，能延长除铁器的使用寿命。

Description

恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法和装置

技术领域

本发明涉及从散状固体非磁性物料运输带中自动除去物料中夹杂钢铁件的恒磁除铁器，尤其涉及恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法和装置，以保护皮带运输机及后道工序设备免遭损坏，可应用于冶金、煤炭、发电、水泥、造纸、港口等行业。

背景技术

现有国内、外普遍采用带式恒磁除铁器自动除去非磁性物料中夹杂铁件，带式恒磁除铁器的优点是，不需要象早期使用的电磁除铁器那样，通电励磁耗费电能。带式恒磁除铁器是在物料皮带运输机上装置一台带式恒磁除铁器、一个控制箱3、一个弃铁料斗4等设备，参见图6。带式恒磁除铁器主要包括恒磁铁8、循环除铁皮带7、循环除铁皮带驱动电机11、除铁皮带驱动辊12、除铁皮带支撑辊13。在物料皮带运输机上悬挂一台带式恒磁除铁器，在皮带运输机边上装设一个弃铁料斗4。当皮带运输机5启动运行时发出启动信号送到控制箱3，控制箱接通除铁皮带运行电源，使除铁皮带7旋转，运输的非磁性物料10内夹有杂铁件9顺着物料行进方向运行，非磁性物料10可以是矿石、煤炭、水泥等，当非磁性物料内夹杂的杂铁件经过悬挂的带式恒磁除铁器的恒磁铁8下方时，被恒磁铁的磁场吸起，并被带式除铁器上不断旋转的除铁皮带带离恒磁铁的磁力区，到达无磁的弃铁料斗4上方，杂铁件失磁在重力的作用下掉入弃铁料斗中，完成在非磁性物料中除去杂铁件的工作。直到物料皮带运输机停止时发出停止信号，控制箱断开除铁皮带电源，停止除铁皮带运行。

现有的非磁性物料带式恒磁除铁器的运行控制技术有如下几种：

1、物料运输皮带机运行，带式恒磁除铁器的循环除铁皮带也同时运行，直到物料运输皮带机停止，带式恒磁除铁器的循环除铁皮带再停止。

2、在带式恒磁除铁器前方的物料运输皮带机上装设金属检测器，当金属检测器检测到物料运输皮带上有铁件时，发出信号使带式恒磁除铁器的循环除铁皮带运行，金属检测器检测不到物料运输皮带上铁件时，使带式恒磁除铁器的循环除铁皮带停止运行。

3、采用定时控制的方法，不管有无铁件定时使带式恒磁除铁器的循环除铁皮带运行一定的时间。

上述第1种现有技术只要物料运输皮带运行，不管物料中有无铁件，带式恒磁除铁器的除铁皮带都必须始终保持运行，这种恒磁除铁技术因为控制简单，目前使用较普遍，但其缺陷是电耗大、机械损耗也大。第2种现有技术受金属检测装置灵敏度的限制，有的较小铁件不能被检测到，容易造成大量的铁件积聚后导致除铁皮带负荷过大不能旋转除去。金属检测装置易受干扰，误动作多，浪费电力。另外金属检测装置价格昂贵，装置造价高，安装调试困难，不能适用于较短的和双向运行的皮带运输机，所以这种除铁控制技术目前较少使用。

随着技术的发展，中国专利200420082412.6公开了一种“自检型带式除铁装置”，该除铁装置是一种在恒磁铁表面安装压力检测器件的自检式恒磁除铁器。虽然该除铁器有很多明显的优点，但是恒磁铁表面安装压力检测器件的方式，其构造比较复杂，存在调整不方便，造价较高等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法和装置，该检测方法和装置能自行检测有无铁件被恒磁铁吸起，其结构简单，使用调试方便，效率高，除铁皮带不需要长时间连续运转，只在有铁件被吸起时才进行运转，节约电能，机械损耗小，能延长除铁器的使用寿命。

本发明是这样实现的：一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法，是在恒磁铁磁轭下部装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，声波检测装置装在恒磁铁磁轭一侧开有与密封腔室相通的孔洞内，声波检测装置将声信号转换后输出电信号给除铁器控制箱，经控制箱内的比较控制电路运算后输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带。

所述声波检测装置输出电信号采用自学习法，即：声波检测装置输出电信号的调节方法是，设备投入运行前首先使其进入测试状态，控制器自动完成声波检测装置对于环境噪声和机械运行噪声静态信号值的检测，并存入控制器的存储器中；然后操作归零，再设定声波检测装置声波变化检测范围，从而设定声波检测装置的检测动作灵敏度。

一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的装置，主要由除铁器控制箱、带式恒磁除铁器、弃铁料斗构成，带式恒磁除铁器包括恒磁铁、循环除铁皮带、除铁皮带驱动电机、除铁皮带驱动辊、除铁皮带支撑辊，其特征是：带式恒磁除铁器还含有声波检测装置，恒磁铁磁轭下部装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，在恒磁铁磁轭一侧开有一与密封腔室相通的孔洞，孔洞内装有声波检测装置，声波检测装置将声信号转换后输出电信号给除铁器控制箱，声波检测装置输出信号接信号放大电路，信号放大电路接模/数转换电路后接比较控制电路，经比较控制电路运算后输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带旋转。

本发明是在现有的带式恒磁除铁器的基础上，在恒磁除铁器的恒磁铁磁轭下装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，声波检测装置装在恒磁铁磁轭一侧开有与密封腔室相通的孔洞内，通过声波检测装置检测密封腔室声波的振动，密封腔室声波振动是由除铁器恒磁铁吸附杂铁件隔着循环除铁皮带撞击恒磁铁下部非导磁性隔板所产生的，从而确定除铁器恒磁铁吸取铁件的状况。声波检测装置根据接受到声波的强弱变化，输出的电压信号也随之发生变化。这个电压变化信号送到除铁器控制箱的信号放大电路和比较控制电路，经控制器运算后输出控制除铁皮带运行电源。有铁吸附时除铁皮带旋转，被恒磁铁除铁器磁铁吸起的杂铁件被旋转的除铁皮带带离恒磁铁的磁力区，到达无磁的弃铁料斗上方，杂铁件失磁在重力的作用下掉入弃铁料斗中，完成在非磁性物料中除去杂铁件的工作；无铁吸附时，除铁皮带不旋转，从而节约了能源，减少了机械损耗，延长了设备使用寿命。在确定声波检测装置的检测灵敏度时采用了自学习方法，使得声波检测装置的调试相对较容易。

本发明与已有技术相比，其优点是：

1、本发明带有声波检测的带式恒磁除铁器，不需要安装金属检测器等结构复杂的检测装置，由除铁器带有的声波检测装置利用金属被吸起撞击声进行动作控制，检测铁件方法构思巧妙，装置构成简单。

2、循环除铁皮带不需要长时间连续运转，只是在有铁件被吸起撞击恒磁铁下的非导磁性隔板时才进行短时间的运转，节约电能。

3、本发明带有声波检测的带式恒磁除铁器，利用原有恒磁铁磁轭结构经密闭处理后构成密封腔室进行气室传音，传音效果好，外界杂音干扰小。

4、本发明带有声波检测的带式恒磁除铁器，由于无铁时不运行，机械损耗小，能延长除铁设备的使用寿命。

附图说明

图1为含有本发明的恒磁除铁器的除铁装置结构示意图；

图2为带有声波检测的带式恒磁除铁器结构示意图；

图3为带有声波检测的带式恒磁除铁器和控制器控制示意图；

图4为带有声波检测的带式恒磁除铁器和控制器电气控制框图；

图5为带有声波检测的带式恒磁除铁器控制逻辑图；

图6为现有的连续运行恒磁除铁器结构示意图。

图中：2带式恒磁除铁器(带有声波检测的带式恒磁除铁器)，3现有的电器控制箱，4弃铁料斗，5皮带运输机，6恒磁铁，61恒磁铁磁轭，7除铁皮带，8现有恒磁铁，9杂铁件，10非磁性物料，11除铁皮带驱动电机，12除铁皮带驱动辊，13除铁皮带支撑辊，14除铁器悬挂件，15悬挂钢构架，16密封腔室，17非导磁性隔板，18声波检测装置，19信号引出线，20控制器(控制箱)，21信号放大电路，22模/数转换电路(信号输入A/D转换电路)，23比较控制电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3、图4，一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的装置，主要由一个除铁器控制箱(控制器)20、一台带有声波检测的带式恒磁除铁器2、一个弃铁料斗4三部分设备构成。带有声波检测的带式恒磁除铁器2包括恒磁铁6、非导磁性隔板17、声波检测装置18、循环除铁皮带7、除铁皮带驱动电机11、除铁皮带驱动辊12、除铁皮带支撑辊13。

恒磁铁6由中间磁铁和周围的恒磁铁磁轭61组成，恒磁铁磁轭61为导磁体，如铁板，经过中间磁铁的导磁作用形成恒磁铁6磁极；恒磁铁6下部装有非导磁性隔板17，非导磁性隔板17可为不锈钢板，尼龙等非导磁性材料制成，本实施例中采用不锈钢隔板；恒磁铁磁轭61与非导磁性隔板17围成的空间组成密封腔室16。在恒磁铁磁轭61一侧开有一与密封腔室16相通的孔洞，孔洞内装有声波检测装置18，声波检测装置18将声信号转换后经信号引出线19输出电信号给除铁器控制箱20，声波检测装置18输出的信号接信号放大电路21，信号放大电路21接模/数转换电路22后接比较控制电路23，在本实施例中，比较控制电路23为微处理器，信号经比较控制电路23运算后，输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带7旋转。

声波检测装置18可以是市售的驻极式、电容式、压电式、电动式等任意声传感器件。由恒磁铁磁轭61与非导磁性隔板17围成的密封腔室16的传声原理类似于医生用的听诊器，声波检测装置18用以检测密封腔室16内的声波变化。声波检测装置18与基本的公知电路，如信号输出放大、比较、控制电路配合后，有随着接受到声波变化而改变其输出电压大小的特性。

声波检测装置18在本发明的除铁器2吸起铁件9检测场合的应用原理是，在恒磁铁6没有导磁性物质被吸起时，声波检测装置18仅接受部分轻微的环境噪声和除铁器机械运行噪声，在这种情况下声波检测装置18仅输出一个幅度较小的噪声电压。当皮带运输机5运输的非磁性物料10内夹有杂铁件9随着皮带行进，经过悬挂的带有声波检测的带式恒磁除铁器2的恒磁铁6下方时，被恒磁铁6的磁场吸起。铁件9在被吸起的过程中隔着循环除铁皮带7撞击恒磁铁6下部不锈钢板制作的隔板17，被铁件9撞击后的不锈钢隔板17产生震动，在密封腔室16中引起内部空气大幅度震动，密封腔室16产生的强烈声波被传递到一侧孔洞中的声波检测装置18，此时声波检测装置18会输出一个幅度很大的信号电压。这一信号被送到后级处理、比较、控制电路，即可达到检测是否有铁吸上的目的。

本发明恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法可基于上述本发明的装置得以实现，也可不拘泥于本发明的装置。

参见图1至图5，一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法，是在恒磁铁磁轭61下部装有非导磁性隔板17，恒磁铁磁轭61与非导磁性隔板17围成的空间组成密封腔室16，声波检测装置18装在恒磁铁磁轭61一侧开有与密封腔室16相通的孔洞内，声波检测装置18将声信号转换后经信号引出线19输出电信号给除铁器控制箱20，经控制箱20内的比较控制电路23运算后输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带7。

对于声波检测装置18输出电信号给控制箱20内的比较控制电路23运算处理，根据实际使用情况采用自学习法。因为在实际使用情况下，由于除铁装置安装的环境噪声不同和除铁装置本身机械的运行噪声不同，要对声波检测装置18的静态噪声信号做一个定量估计是非常困难的。为了使本发明的环境适应性好，调整简易，采用了“自学习”的方法，在除铁器控制器20中设置了一个测试功能，参见图5。在调试时，首先进入“测试”状态，控制器20自动完成声波检测装置18对环境噪声和机械运行噪声静态信号值的检测，并存入控制器20的存储器中。然后操作归零，再用设定功能设定声波检测装置18声波变化检测范围，从而确定声波检测装置18检测动作灵敏度。

本发明的恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法用于除铁装置的工作过程是：参见图1，运输皮带机5上运有非磁性物料10，当运输的非磁性物料中混有杂铁件9时，非磁性物料10与混有杂铁件9将一起随运输皮带运行方向通过运输皮带机5上方装有声波检测的带式恒磁除铁器2的恒磁铁6下方。导磁的杂铁件9被恒磁铁6向上吸起，离开皮带运输机5及非磁性物料10，撞击隔着循环除铁皮带7的不锈钢隔板17表面。被杂铁件9撞击后的不锈钢隔板17发出强烈的震动，在除铁器密封腔室16的作用下，使装设在密封腔室16孔洞中的声波检测装置18检测到一个远大于静态噪声的信号。声波检测装置18检测到声波信号发生变化后，输出的电压信号也随之发生变化，这个变化后的输出电压信号经放大电路21放大、A/D转换电路22后送入比较控制电路23，进行比较运算。比较运算结果变化量超出原先设定的范围，控制器20发出有铁被吸起信号，接通循环除铁皮带运行电源，使循环除铁皮带7旋转。被恒磁铁6磁场吸起的杂铁件9，被不停旋转的循环除铁皮带7带离恒磁铁6的磁力区，到达无磁的弃铁料斗4上方。杂铁件9失去吸附磁场，在重力的作用下掉入弃铁料斗4中，完成在非磁性物料10中除去杂铁件9的工作。当非磁性物料10内不再夹有杂铁件9被吸起撞击不锈钢隔板17表面时，声波检测装置18恢复静态噪声时电压信号的输出，控制器20延时一段时间断开除铁皮带运行电源，停止除铁皮带7运行，等待下一次恒磁铁6有铁吸起撞击不锈钢隔板17表面时再发出信号，重复上述除铁过程。

本发明带有声波检测的带式恒磁除铁器，不需要安装金属检测器，由除铁器带有的声波检测部件可自行检测有无金属被吸起，检测铁件方法构思巧妙，使用调试方便，装置构成简单，工作效率高。除铁皮带不需要长时间连续运转，只是在有铁件被吸起时才进行短时间的运转，从而节约电能，且机械损耗小，能延长除铁器的使用寿命。

以上借助较佳实施例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述，如由恒磁铁磁轭61与非导磁性隔板17构成的密封腔室16的结构、以及声波检测装置18安装位置，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (3)

1.一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法，其特征是：在恒磁铁磁轭下部装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，声波检测装置装在恒磁铁磁轭一侧开有与密封腔室相通的孔洞内，声波检测装置将声信号转换后输出电信号给除铁器控制箱，经控制箱内的比较控制电路运算后输出接除铁皮带运行电源，从而控制除铁皮带。

2.根据权利要求1所述的恒磁除铁器采用声波检测铁件的方法，其特征是：声波检测装置输出电信号采用自学习法，即：声波检测装置输出电信号的调节方法是，声波检测装置投入运行前首先使其进入测试状态，控制器自动完成声波检测装置对于环境噪声和机械运行噪声静态信号值的检测，并存入控制器的存储器中；然后操作归零，再设定声波检测装置声波变化检测范围，从而设定声波检测装置的检测动作灵敏度。

3.一种恒磁除铁器采用声波检测铁件的装置，主要由除铁器控制箱、带式恒磁除铁器、弃铁料斗构成，带式恒磁除铁器包括恒磁铁、循环除铁皮带、除铁皮带驱动电机、除铁皮带驱动辊、除铁皮带支撑辊，其特征是：带式恒磁除铁器还含有声波检测装置，恒磁铁磁轭下部装有非导磁性隔板，恒磁铁磁轭与非导磁性隔板围成的空间组成密封腔室，在恒磁铁磁轭一侧开有一与密封腔室相通的孔洞，孔洞内装有声波检测装置，声波检测装置将声信号转换后输出电信号给除铁器控制箱，即声波检测装置输出信号接置于控制箱内的信号放大电路，信号放大电路接模/数转换电路后接比较控制电路，经比较控制电路运算后输出接除铁皮带运行电源，从而控制除铁皮带旋转。

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