CN101846652B - 带式恒磁除铁器前置铁件检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从散状固体非导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。一种带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，包括带式恒磁除铁器和除铁器控制箱，带式恒磁除铁器悬挂装设于运输皮带的上部；所述前置铁件检测装置还包括磁场变化检测装置，磁场变化检测装置装设于运输皮带下部、带式恒磁除铁器的前方，磁场变化检测装置包括磁性引导板和装设在磁性引导板顶端的若干霍尔磁性检测元件，磁性引导板装有若干霍尔磁性检测元件端为远离带式恒磁除铁器的一端。本发明的检测装置构成简单，除铁皮带只在有铁件将要到达带式恒磁除铁器时才进行运转，避免大铁件被除铁器吸起后引起的除铁皮带堵转，节约电能，机械损耗小，能延长除铁器使用寿命。

Description

带式恒磁除铁器前置铁件检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及从散状固体非导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，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

现有采用带式恒磁除铁器除去非导磁性物料中夹有的杂铁件技术是在物料皮带运输机上装置一台带式恒磁除铁器2、一个控制箱3、一个弃铁料斗4等设备。参见图1，该带式恒磁除铁器2一般是连续运行，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3接通除铁皮带运行电源，使除铁皮带7旋转；运输皮带1上运输的非导磁性物料10内夹有杂铁件9时，顺着物料行进方向8，当非导磁性物料10内夹杂的杂铁件9经过悬挂的带式恒磁除铁器2的恒磁铁6下方时，被恒磁铁6的磁场吸起，并被带式除铁器2上不停旋转的除铁皮带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失磁后在重力的作用下掉入弃铁料斗4中，完成在非导磁性物料10中除去杂铁件9的工作；直到物料皮带运输机5停止时发出停止信号，控制箱3断开除铁皮带电源，停止除铁皮带7运行。很显然，只要物料运输皮带是处于运行中，不管运输物料中有无铁件，带式恒磁除铁器的除铁皮带都必须始终保持运行。这种恒磁除铁技术电耗大、机械损耗也大，运行很不经济。

为了节省电耗和减少机械损耗，也有在带式恒磁除铁器的控制电路中接入一个时间控制器，用定时的方式来进行带式恒磁除铁器的运行控制，以达到节省电耗和减少机械损耗的目的。但是，采用定时时间来进行带式恒磁除铁器的运行控制方式，虽然在一定程度上节省了电耗和减少了机械损耗。但是由于用定时控制方式是一种盲目的理想化控制方式，它不知道具体什么时候物料运输皮带上有铁件通过，因为物料运输皮带上铁件通过是随机的，有时多，有时没有。当物料运输皮带上没有铁件通过时，定时控制限制除铁器运行同样是增加电耗和机械损耗。当物料运输皮带上有大量铁件通过时，特别是当有较大的铁件通过时，采用定时控制实时差，容易造成大量的铁件积聚或有较大的铁件吸附后，造成除铁皮带负荷过大不能旋转运行除铁。中国专利200710036862.X公开了一种恒磁除铁器采用磁敏元件组检测铁件的方法，该专利申请是一种内置式霍尔磁检测除铁器，虽然解决了除铁器除铁皮带的长期运转问题，但它只能在铁件到达除铁器下方被除铁器磁场吸起时才能使除铁皮带运转，当有较大的铁件通过被吸起时，被磁场吸起的铁件夹持除铁皮带的静摩擦力过大，造成除铁皮带堵转不能旋转运行除铁的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带式恒磁除铁器前置铁件检测装置和检测方法，该检测装置构成简单，除铁皮带不需要长时间连续运转，只在有铁件将要到达带式恒磁除铁器时才进行运转，特别是在铁件还未被除铁器吸起前就可以使除铁皮带运转，避免大铁件被除铁器吸起后引起的除铁皮带堵转，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：一种带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，包括带式恒磁除铁器和除铁器控制箱，带式恒磁除铁器悬挂装设于运输皮带的上部；所述前置铁件检测装置还包括磁场变化检测装置，磁场变化检测装置装设于运输皮带下部、带式恒磁除铁器的前方，磁场变化检测装置包括磁性引导板和装设在磁性引导板顶端的若干霍尔磁性检测元件，磁性引导板装有若干霍尔磁性检测元件端为远离带式恒磁除铁器的一端。

所述磁场变化检测装置的信号输出线接除铁器控制箱，磁场变化检测装置的霍尔磁性检测元件输出线接信号放大电路，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。

所述若干个霍尔磁性检测元件输出信号分别接放大电路，放大电路接模/数转换电路。

所述磁性引导板的形状是前宽后窄的等腰梯形，磁性引导板宽端略微向上翘起，磁性引导板宽端装设有霍尔磁性检测元件。

所述磁性引导板由导磁的铁质板材制作而成。

一种带式恒磁除铁器前置铁件检测方法，所述带式恒磁除铁器悬挂装设于运输皮带的上部，磁场变化检测装置装设于运输皮带下部、带式恒磁除铁器的前方，物料中的铁件随着运输皮带先经过磁场变化检测装置的上方时，磁场变化检测装置发出信号使带式恒磁除铁器的除铁皮带运转，然后铁件到达带式恒磁除铁器的下方时被除铁器吸起并被除铁皮带带离。

本发明与现有技术相比较，其有益效果是：

1、本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，由装设在恒磁除铁器前方运输皮带下的磁场变化检测装置检测有无铁件进入，装置构成简单。

2、不需要除铁皮带长时间连续运转，只是在有铁件通过磁场变化检测装置上方，磁场变化检测装置检测到磁场变化时带式恒磁除铁器才进行短时间的运转，节约电能。

3、本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，由于无铁时不运行除铁器，机械损耗小。

4、本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，由于是前置式铁件检测，在铁件到达带式恒磁除铁器前方的磁场变化检测装置，此时铁件还未到达带式恒磁除铁器下方和被吸起时，磁场变化检测装置就已经发出信号使带式恒磁除铁器的循环除铁皮带运转；当铁件到达带式恒磁除铁器下方被带式恒磁除铁器吸起时，除铁循环皮带已经具有运转惯性，可以避免铁件被吸起后因除铁皮带启动运转滞后，除铁皮带负荷过大造成堵转不能旋转除铁的弊病，特别是在有较大铁件通过的时候，其优点更为明显。

附图说明

图1为现有的带式恒磁除铁器结构示意图；

图2为本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置正面示意图；

图3为本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置侧面示意图；

图4a为本发明的磁场变化检测装置主视图；

图4b为本发明的磁场变化检测装置侧视图；

图5为本发明的检测磁路示意图；

图6为本发明的除铁器控制示意图；

图7为本发明的除铁器电气控制框图；

图8为本发明在无铁通过时霍尔磁场静态情况示意图；

图9为本发明在有铁通过时霍尔磁场变化的情况示意图。

图中：1运输皮带，101皮带托辊，2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(磁极)，7除铁皮带，8物料行进方向，9杂铁件(铁件)，10非导磁性物料，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磁场变化检测装置，17磁性引导板(铁质引导板)，18霍尔磁性检测元件(磁敏检测元件)，19磁回路，20控制器(控制箱)，21信号放大电路(运算放大器)，22模/数转换电路(A/D转换电路)，23比较控制电路(比较控制单元，CPU)。

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2、图3，一种带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，主要由一个带式恒磁除铁器2、一台磁场变化检测装置16、一个弃铁料斗4、一个除铁器控制箱20四部分设备构成。带式恒磁除铁器2由恒磁铁6、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等组成。带式恒磁除铁器2悬挂装设于运输皮带1的上部，磁场变化检测装置16装设于运输皮带1下部、带式恒磁除铁器2的前方。工作时，物料10及铁件9随着运输皮带1运行方向前行，先经过磁场变化检测装置16的上方，后到达带式恒磁除铁器2的下方。物料10中的铁件9随着运输皮带1先经过磁场变化检测装置16的上方时，磁场变化检测装置16发出信号使带式恒磁除铁器2的除铁皮带7运转，然后铁件9到达带式恒磁除铁器2的下方时被除铁器2吸起并被除铁皮带7带离。

所述磁场变化检测装置16主要由磁性引导板17和装设在磁性引导板17顶端的若干霍尔磁性检测元件18构成；磁性引导板17装有若干霍尔磁性检测元件18端为远离带式恒磁除铁器2的端部；磁性引导板17翘起端面上分布排列安装的若干磁敏检测元件18、磁性引导板17和带式恒磁除铁器的恒磁铁6及磁轭61构成磁回路19，参见图5。磁性引导板17是由导磁的铁质板材制作而成，即磁性引导板17为铁质引导板；参见图4a、图4b，磁性引导板17形状是前宽后窄的等腰梯形，磁性引导板17宽端略微向上翘起，在翘起的端面上排列安装有若干磁敏霍尔磁性检测元件18，磁性引导板17的宽度根据运输皮带1的宽度决定，运输皮带1宽磁性引导板17相对也宽，霍尔磁性检测元件18的数量根据磁性引导板17的宽度决定，较宽的磁性引导板17所需要的霍尔磁性检测元件18数量多，较窄的磁性引导板17所需要的霍尔磁性检测元件18数量相对就少，霍尔磁性检测元件18(即磁敏检测元件)采用市售的霍尔传感器件。磁性引导板17和带式恒磁除铁器2的宽度，是根据运输皮带1的宽度相应增加或减少。

所述磁场变化检测装置16将磁场变化信号检测后输出给除铁器控制箱20，除铁器控制箱20内装有设定显示、运算比较控制、除铁器循环皮带驱动控制等电路，参见图6。再参见图7，磁场变化检测装置16的霍尔磁性检测元件18将磁场变化信号检测后输出电信号接信号放大电路21，若干个霍尔磁性检测元件18的输出信号分别接放大电路21，放大电路21接模/数转换电路22，在本实施例中共采用了8个霍尔磁性检测元件18，分别接入2个四运算放大器21的8个输入端，运算放大器21的8个输出端接入1个8路A/D转换模块22的8个输入端，经A/D转换模块22转换后的数字量值，经数据总线送入比较控制电路23，比较控制电路23为微处理器CPU。信号经比较控制电路23与事先经设定显示电路置入的动作灵敏度数值进行比较运算后，输出接除铁皮带运行电源控制除铁皮带7运行。

本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置的工作原理是：

磁敏检测元件18排列装设于铁质引导板17翘起的端面上，用以检测铁质引导板17的磁场变化。磁敏检测元件18有随着穿过其法线方向的磁场强度的变化，而改变其内阻的特性。本发明恒磁除铁器前置铁件检测装置的工作原理是，在物料运输皮带1的表面没有任何导磁性物质，在这种情况下恒磁铁磁极61通过铁质引导板17构成磁路的磁场是固定不变的，通过装设于铁质引导板17翘起的端面上磁敏检测元件18的磁场强度也是恒定的；参见图8，图8为无铁通过时霍尔磁场静态情况示意图。将这个磁场强度称作为静态磁场强度，将静态磁场强度下磁场变化检测装置在固定磁场中磁敏检测元件18的内阻设为R₀。

当运输皮带1上有铁件9通过恒磁铁磁极61与铁质引导板17构成磁路的磁场中，改变了原有空间磁场的分布。根据通过铁件9的实际位置情况，穿过分布排列的磁敏检测元件18的磁力线被铁块旁路会有的增加，有的减少；参见图9，图9为有铁通过时霍尔磁场变化的情况示意图。改变后的磁敏检测元件18内阻为：

R＝R₀+ΔRmax[1-(Hx/Ho)2]

其中：R₀是初始电阻值，即静态磁场强度下磁敏检测元件内阻，ΔRmax是最大变量，Ho是初始场强，Hx是改变后的场强。

通过适当的电子电路设计，将ΔR的变化值变换成电压变化值即可达到检测是否有铁件从磁场变化检测装置上部通过的目的。

在具体实施时，由于单个磁敏检测元件18所能检测的磁场空间范围有限，因此必须采用多个分布排列在铁质引导板17翘起的端面上的磁敏检测元件18同时进行检测，然后将这些信号送到后面的放大、数字处理、比较控制等电路。这样只要有其中一个磁敏检测元件18检测到磁场有改变，即作为有铁件通过信号输出。

本发明的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置的磁场变化检测装置16中的霍尔磁性检测元件18具体安装数量，是根据带式恒磁除铁器2所使用恒磁铁6的大小确定，恒磁铁6的大小根据运输皮带1的宽度尺寸确定。实际制作中各个检测点磁场强度是不一致的，有的点磁场强度较大，有的点磁场强度较小。当铁件9通过恒磁铁6的磁场与磁场变化检测装置16构成的磁回路时，引起霍尔磁性检测元件18微小的输出电压信号变化量，经运算放大器21放大后输入A/D转换电路22，变化量数字化以后再送入微处理机23与事先的设定值进行比较处理。在实际制作中要将每个检测点的静态磁场信号都调整成一致是非常困难的。在本实施例中采用了“自学习”的方法，在控制器20中设置了一个测试功能，在调试时，先进入“测试”功能，设备自动完成每个检测点静态磁场信号值的检测，并存入控制器20的存储器中。然后操作归零。再在设定功能上设定磁场变化检测范围，磁场变化检测范围设定值为正负变化绝对值，也就是检测动作灵敏度的设定。由于在本实施例中采用了“自学习”的方法，所以使得磁场变化检测装置16制作时相对来得比较容易，对各检测点的一致性就可以没有特别的要求，只要在一定的范围内即可，采用了此技术后使得检测灵敏度的调试也相当容易。

本发明带式恒磁除铁器前置铁件检测装置的工作过程是：

当皮带运输机5运输的非导磁性物料10内夹有杂铁件9随着运输皮带1行进，首先经过磁场变化检测装置16的上方，即进入带式恒磁除铁器2与磁场变化检测装置16的磁场间。铁件9的进入，改变了原先无铁时的磁场静态磁力线分布，磁场变化检测装置16中的磁敏霍尔磁性检测元件18检测到磁场的强弱变化，磁场变化检测装置16内霍尔磁性检测元件18的输出电压信号随之也发生变化，这个变化后的输出电压信号经放大电路21放大、A/D转换22后送入比较控制单元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，比较控制单元23发出有铁进入信号，接通除铁皮带运行电源，使除铁皮带7旋转。随着运输皮带1继续行进，非导磁性物料10内夹杂的铁件9到达悬挂的带式恒磁除铁器2的恒磁铁6下方时，被恒磁铁6的磁场吸起，使铁件9隔着除铁皮带7吸附在恒磁铁6的下部磁面上，由于带式恒磁除铁器2上除铁皮带7的不停旋转，被恒磁铁6磁场吸起的杂铁件9随着除铁皮带7的旋转被带离恒磁铁6的磁力区，到达无磁的弃铁料斗4上方，杂铁件9失磁在重力的作用下掉入弃铁料斗4中，完成在非导磁性物料10中除去杂铁件9的工作。当非导磁性物料10内不再夹有杂铁件9时，磁场变化检测装置16中霍尔磁性检测元件18的输出电压恢复到原先无铁时的正常电压，经控制箱20内比较控制单元23的比较运算后，断开除铁皮带运行电源，停止除铁皮带7运行，等待下一次有铁件9到达时，再重复上述过程。

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，如磁场变化检测装置的具体结构，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 (7)

1.一种带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，包括带式恒磁除铁器和除铁器控制箱，带式恒磁除铁器悬挂装设于运输皮带的上部；其特征是：所述前置铁件检测装置还包括磁场变化检测装置，磁场变化检测装置装设于运输皮带下部、带式恒磁除铁器的前方，磁场变化检测装置包括磁性引导板和装设在磁性引导板顶端的若干霍尔磁性检测元件，磁性引导板装有若干霍尔磁性检测元件端为远离带式恒磁除铁器的一端。

2.根据权利要求1所述的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，其特征是：所述磁场变化检测装置的信号输出线接除铁器控制箱，磁场变化检测装置的霍尔磁性检测元件输出线接信号放大电路，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。

3.根据权利要求2所述的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，其特征是：所述若干个霍尔磁性检测元件输出信号分别接放大电路，放大电路接模/数转换电路。

4.根据权利要求1或2所述的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，其特征是：所述磁性引导板的形状是前宽后窄的等腰梯形，磁性引导板宽端略微向上翘起，磁性引导板宽端装设有霍尔磁性检测元件。

5.根据权利要求1或2所述的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，其特征是：所述磁性引导板由导磁的铁质板材制作而成。

6.根据权利要求4所述的带式恒磁除铁器前置铁件检测装置，其特征是：所述磁性引导板由导磁的铁质板材制作而成。

7.一种带式恒磁除铁器前置铁件检测方法，其特征是：带式恒磁除铁器悬挂装设于运输皮带的上部，磁场变化检测装置装设于运输皮带下部、带式恒磁除铁器的前方，磁场变化检测装置包括磁性引导板和装设在磁性引导板顶端的若干霍尔磁性检测元件，磁性引导板装有若干霍尔磁性检测元件端为远离带式恒磁除铁器的一端，物料中的铁件随着运输皮带先经过磁场变化检测装置的上方时，磁场变化检测装置发出信号使带式恒磁除铁器的除铁皮带运转，然后铁件到达带式恒磁除铁器的下方时被除铁器吸起并被除铁皮带带离。

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