PL224634B1 - Urządzenie do pomiaru zawartości popiołu w węglu na transporterze - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru zawartości popiołu w węglu na transporterze, którym jest zsuwnia łącząca nadajnik węgla z przenośnikiem taśmowym.

Stosowane dotychczas popiołomierze absorpcyjne mierzą skutecznie zawartość popiołu w węglu o różnej jakości, ułożonym warstwowo i centralnie, na przenośniku taśmowym.

Znane z polskiego zgłoszenia opisu patentowego P.399871 urządzenie ma dwa wózki, jeden z detektorem, a drugi z pojemnikiem źródeł izotopowych znajdujących się naprzeciw siebie, po przeciwnych stronach taśmy przenośnikowej, przesuwające się w poprzek tej taśmy. Ruch tych wózków wymusza zamknięty układ linkowy. Układ ten stanowią podwójne koła linowe, zamocowane na jednych końcach górnej i dolnej szyny, zespół naprężacza lin oraz pojedyncze koła linowe, zamocowane na drugich końcach górnej i dolnej szyny. Jedno z pojedynczych kół jest napędzane silnikiem połączonym ze sterownikiem. Urządzenie to mierzy zawartość popiołu w węglu transportowanym przenośnikiem taśmowym.

Znane z polskiego opisu patentowego PL 186 046 urządzenie do ciągłego pomiaru zawartości popiołu w węglu na przenośniku taśmowym ma główne zawieszenie i ukośne prowadnice, które tworzą razem konstrukcję ramową. Do ukośnych prowadnic umocowana jest, posiadająca możliwość przesuwania się, ruchoma płoza, która wraz z zespolonym detektorem naturalnego promieniowania gamma i osłoną górną tworzy specjalne zawieszenie. Zespolony detektor zawiera dwie sondy scyntylacyjne i jest umieszczony w osłonie górnej, wykonanej z materiału o dużym współczynniku osłabienia promieniowania gamma. Wykonana z materiału o dużym współczynniku osłabienia promieniowania gamma osłona dolna, umieszczona jest pomiędzy taśmą nośną i taśmą powrotną przenośnika oraz na zewnątrz przenośnika, po jego bokach. Ruch płozy przenoszony jest za pomocą cięgna i obciążnika na obrotowo-kodowy przetwornik miernika grubości warstwy, który usytuowany jest w górnej części konstrukcji ramowej.

Za pomocą detektora mierzy się intensywność naturalnego promieniowania gamma, emitowanego przez wyrównaną za pomocą płozy, warstwę miału węglowego i jednocześnie mierzy się masę zmiennego przepływu formowanej warstwy miału za pomocą wagi taśmowej. Znając wyniki pomiarów, w dowolnej chwili wyznacza się ze znanych równań, zawartość popiołu w transportowanym miale węglowym.

Powyższe urządzenia są w pełni przydatne, gdy węgiel jest sypany na taśmę przenośnika z jednego nadajnika i jest w miarę jednorodny. Jeżeli natomiast na przenośnik taśmowy jest sypany węgiel z kilku nadajników o zmiennej wydajności i nie centralnie na taśmę, wówczas trudno określić, w danym, poprzecznym przekroju strugi węgla, jaka jest zawartość popiołu w poszczególnych, leżących na sobie, warstwach transportowanego węgla. Dla określenia zawartości popiołu w wymienionych warstwach i dla regulowania w miejscu sypania węgla na przenośnik, zawartości popiołu w węglu transportowanym do odbiornika zasadne byłoby mierzenie zawartości popiołu na zsuwniach łączących nadajniki węgla z przenośnikiem taśmowym. Jednak z pomiarem zawartości popiołu na zsuwni wiążą się pewne problemy. Po pierwsze, rzadko udaje się zabudować ją dokładnie pod takim kątem pochylenia, dla jakiego została zaprojektowana. Kąt określa projektant na rysunku w pracowni, a na obiekcie budowlanym rzadko się go mierzy, a jedynie dopasowuje wstawiany gotowy element tak, żeby spełniał swoje cele funkcjonalne. Stawiane na zsuwni urządzenie musi uwzględniać ten fakt i mieć system adaptacji do lokalnych warunków, przynajmniej w granicach ± 5°, aby po montażu zajmowało określone, np. pionowe położenie. Należy zaznaczyć, że zsuwnia jest ostatnim elementem montażowym łączącym już zabudowane urządzenia, a jej ostateczne położenie (kąt) jest w warunkach kopalnianych trudno mierzalne z wymaganą dokładnością.

Po drugie otwory kolimacyjne źródeł izotopowych i sondy powinny leżeć na jednej osi. Ze względów pomiarowych oba otwory mają swoją głębokość (droga kolimacji), a to wymusza określoną dokładność ich wzajemnego położenia względem siebie we wszystkich trzech płaszczyznach. Z analizy geometrycznej wynika, że w przypadku, kiedy nierównoległość płaszczyzn na których mocowany jest pojemnik źródeł oraz sonda, przekracza jeden stopień (1°), to ich poprawne wzajemne ustawienie umożliwiające pomiar staje się niemożliwe.

Po trzecie, zsuwnia przenosi drgania budynku i konstrukcji, do których jest mocowana, a które mogą się stać przyczyną uszkodzenia zespołów pomiarowych lub ich rozstrojenia, zaś w przypadku nie pionowego położenia ramy popiołomierza, źródłem dodatkowych drgań, wywołanych momentami będącymi skutkiem takiego położenia i rozłożenia mas pojemnika źródeł izotopowych i zespołu sondy

PL 224 634 B1 scyntylacyjnej. Próba zabudowy popiołomierza nad zsuwnią bez kontaktu z nią, stawia z kolei konstruktorów przed problemem budowy dodatkowej, zwykle dość złożonej i kosztownej konstrukcji do jego zamocowania i spełniającej w/w wymagania.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do pomiaru zawartości popiołu w węglu dostarczanym z nadajników, poprzez zsuwnię, na przenośnik taśmowy.

Urządzenie do pomiaru zawartości popiołu w węglu na transporterze zawierające konstrukcję ramową z sondą scyntylacyjną w obudowie, osadzoną w jej górnej, poziomej części i z pojemnikiem źródeł izotopowych osadzonym w zamykającym zespole u dołu konstrukcji ramowej, w którym sonda scyntylacyjna i pojemnik źródeł izotopowych są umieszczone w jednej osi pionowej, a pomiędzy nimi znajduje się transporter węgla, według wynalazku transporter węgla ma postać zsuwni z otworem w jej dnie pokrytym wykładziną, korzystnie poliuretanową, a konstrukcja ramowa ma kształt odwróconej litery U i jest zawieszona na dwóch zespołach mocujących. Każdy z tych zespołów mocujących składa się z kątowego zawieszenia połączonego wibroizolatorami z uchwytem osadzonym na boku zsuwni. Z konstrukcją ramową, na wysokości zamykającego zespołu i z zsuwnią są połączone dodatkowe wibroizolatory. Konstrukcja ramowa zawiera dwa stojaki, których górne końce znajdują się między dwoma równoległymi belkami. Belki te są połączone w części środkowej płaskim elementem z otworem mieszczącym obudowę z sondą scyntylacyjną i są zakończone zewnętrznymi płytami. Do płaskiego elementu jest przyłączony opornik, korzystnie w kształcie kątownika. Opornik ten jest objęty wraz z obudową z sondą scyntylacyjną pierścieniem ze śrubą zaciskającą. Równoległe belki, w pobliżu każdego ich końca, są ze sobą połączone parą łączników z otworami na sworznie mocujące obrotowe kątowe zawieszenie z konstrukcją ramową. Stojaki konstrukcji ramowej mają na stykających się bokach mijające się, przelotowe otwory na sworznie mocujące do tych stojaków zamykający zespół. Zamykający zespół stanowi dwie równoległe belki o końcach, z każdej ich strony, połączonych blachą posiadającą otwór w osi środkowej między tymi belkami. Belki te są ze sobą połączone również w części środkowej płaskim elementem z otworem mieszczącym pojemnik źródeł izotopowych. Uchwyty zespołu mocującego są trwale osadzone na bokach zsuwni. Płaski element łączący belki górnej części konstrukcji ramowej i płaski element łączący belki zamykającego zespołu u dołu konstrukcji ramowej są wykonane z blachy. Obrotowe kątowe zawieszenie konstrukcji ramowej ma kształt trapezu, korzystnie równoramiennego. Jego górna podstawa, w środkowej osi, ma ucho, a dolna, mniejsza podstawa znajduje się od dolnej strony konstrukcji ramowej. Ramiona tego trapezu są połączone wibroizolatorami z równoległymi do nich powierzchniami uchwytu zakończonego płaską podstawą. Dno zsuwni ma korzystnie drugi otwór na pomiar mikrofalami.

Urządzenie według wynalazku umożliwia pomiar zawartości popiołu w węglu transportowanym zsuwnią na przenośnik taśmowy, czyli w pierwszym etapie, po rozpoczęciu jego nadawania z nadajnika. W sytuacji nadawania węgla na przenośnik taśmowy z kilku nadajników, takie rozwiązanie ma istotne znaczenie, gdyż pozwala bardzo dokładnie określić zawartość popiołu w węglu z każdego z tych nadajników znajdującym się na przenośniku, co dotychczas nie było osiągalne i w rezultacie dokładnie korygować zawartość popiołu w węglu transportowanym przenośnikiem taśmowym tak, aby w punkcie końcowego odbioru węgla uzyskać w nim zawartość popiołu, dokładnie według wymagań klienta. Taka precyzyjna regulacja zawartości popiołu w węglu zdecydowanie rzutuje na poprawę efektywności ekonomicznej sprzedawanego węgla. Zastosowanie obrotowych, kątowych zawieszeń, umożliwia obrotową kompensację ewentualnego błędu nachylenia zsuwni w stosunku do założeń w dokumentacji wykonawczej, w zakresie do ±10°. Zastosowanie natomiast opornika w kształcie kątownika przyspawanego do płaskiego elementu łączącego belki w górnej części konstrukcji ramowej i pierścienia obejmującego ten opornik oraz obudowę sondy scyntylacyjnej pozwala na dodatkową regulację położenia tej obudowy w pionie.

Wibroizolatory, zastosowane przy obrotowych, kątowych zawieszeniach ograniczają przenoszenie drgań zsuwni na konstrukcję ramową. Dodatkowe wibroizolatory dwustronnego działania umieszczone pomiędzy zamykającym zespołem i zsuwnią ograniczają również przenoszenie ewentualnych drgań poziomych na konstrukcję ramową urządzenia. Umieszczenie zaś otworów w dnie zsuwni zapewnia prawidłowy pomiar popiołu i wilgoci w węglu, gdyż promieniowanie przechodzące przez ten węgiel nie jest osłabiane blachą zsuwni, natomiast nałożenie poliuretanowej wykładziny na dnie zsuwni zwiększa jej wytrzymałość i poślizg na niej węgla.

Należy również podkreślić, że wszystkie popiołomierze absorpcyjne mierzą skutecznie zawartość popiołu w strudze węgla do wysokości w granicach 0,25-0,30 m. Tam gdzie struga węgla na przenośniku taśmowym przekracza wymienioną wysokość, pomiar w niej zawartości popiołu jest

PL 224 634 B1 nieskuteczny i błędny. Istotnym więc jest fakt, że dokonując, dzięki niniejszemu wynalazkowi, pomiaru zawartości popiołu w węglu już na zsuwni, gdzie struga węgla nie przekracza wymienionej wysokości, istnieje możliwość późniejszej oceny zawartości popiołu w węglu na taśmie zbiorczej, bez względu na łączną, sumaryczną wysokość strugi węgla, w tym przekraczającej granice 0,30 m.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w widoku z przodu, fig. 2 przedstawia urządzenie w widoku z boku, fig. 3 przedstawia widok z przodu mocowania obudowy sondy scyntylacyjnej za pomocą pierścienia, fig. 4 przedstawia widok urządzenia z góry, fig. 5 przedstawia zamykający zespół w widoku z góry, fig. 6 przedstawia urządzenie w widoku z boku w części ograniczonej do zamykającego zespołu, fig. 7 przedstawia widok z przodu zespołu mocującego złożonego z kątowego zawieszenia, wibroizolatorów i uchwytu, a fig. 8 przedstawia w przekroju połączenie kątowego zawieszenia.

Urządzenie jest zbudowane z konstrukcji ramowej w kształcie odwróconej litery „U” z sondą scyntylacyjną w obudowie 1 w jej górnej części i z pojemnikiem 2 źródeł izotopowych osadzonym u dołu w zamykającym zespole 3 konstrukcji ramowej. Sonda scyntylacyjna 1 i pojemnik 2 źródeł izotopowych znajdują się w jednej osi pionowej po przeciwnych stronach zsuwni 4 węgla. Konstrukcja ramowa składa się z dwóch stojaków 5, których górne końce znajdują się między dwoma równoległymi belkami 6 pośrodku połączonymi płaskim elementem 7 wykonanym z blachy z otworem mieszczącym obudowę 1 sondy scyntylacyjnej. Belki 6 są zakończone z obu stron płytami 8 w kształcie trapezu od dołu stojaków 5, przechodzącego w prostokąt zakończony płaskim daszkiem łączącym, od góry, obie belki 6. Do płaskiego elementu 7 łączącego belki 6 jest przyspawany opornik 9 w kształcie kątownika. Obudowę 1 sondy scyntylacyjnej i opornik 9 obejmuje pierścień grubościenny 10 ze śrubą 11 regulującą położenie tej obudowy 1. Ponadto, w pobliżu każdego końca, belki 6 są ze sobą połączone parami łączników 12 z otworami. Belki 6 są połączone ze stojakami 5 poprzez ich usztywniające żebra 12.1. Urządzenie ma dwa zespoły mocujące. Każdy z tych zespołów składa się z kątowego zawieszenia 14 połączonego dwoma wibroizolatorami 15 z uchwytem 16 osadzonym trwale na boku zsuwni 4. Konstrukcja ramowa jest osadzona parami łączników 12 na dwóch kątowych zawieszeniach 14 zespołów mocujących i połączona z tymi zawieszeniami 14 poprzez sworznie 13. Zamykający zespół 3 konstrukcji ramowej stanowi natomiast dwie równoległe belki 17 o końcach połączonych blachą 18 z każdej ich strony, posiadającą otwór w osi środkowej między belkami 17. Belki 17 są pośrodku połączone blachą 19 z otworem mieszczącym pojemnik 2 źródeł izotopowych. Belki 17, w pobliżu swoich końców posiadają blachy 18.1 z co najmniej jednym otworem na regulowanie wysokości położenia zamykającego zespołu 3 na stojakach 5. Stojaki 5, w części dolnej, mają z obu stron mijające się, przelotowe otwory 20 na sworznie 21 mocujące do tych stojaków 5 zamykający zespół 3. Z konstrukcją ramową, na wysokości zamykającego zespołu 3 i z zsuwnią 4 są połączone wibroizolatory 22, z jednej strony połączone z zespołem zamykającym, a z drugiej z zsuwnią. Urządzenie może posiadać anteny mikrofalowe 23 połączone z wilgociomierzem pozwalającym zmierzyć wilgotność węgla. Dno zsuwni 4, w miejscu przebiegu osi pionowej łączącej sondę scyntylacyjną z pojemnikiem 2 źródeł izotopowych, ma otwór 24, a dalej drugi otwór 25 przeznaczony na pomiar mikrofalami. Całe dno zsuwni 4 jest pokryte, podobnie jak ścianki, poliuretanową wykładziną 26.

Pomiar parametrów fizyko-chemicznych w ruchomej strudze kopaliny wykonuje się w znany sposób za pomocą pomiaru osłabienia wiązki promieniowania gamma składającej się z kwantów o niskiej i średniej energii emitowanej z pojemnika 2 przez izotopy cezu i ameryku. Kwanty te przechodzą przez zsuwającą się strugę węgla i są zliczane przez detektor promieniowania w spektrometrycznym układzie oraz przetwarzane na parametry fizykochemiczne węgla, jak zawartość popiołu i gęstość powierzchniową. Równocześnie przez zespół anten mikrofalowych 23 mierzy się zawartość wilgoci w danej strudze, co łącznie pozwala oszacować wartość opałową węgla w tejże strudze.

Urządzenia do pomiaru zawartości popiołu w węglu na zsuwniach znajdą zastosowanie zwłaszcza wtedy, gdy użycie innych popiołomierzy absorpcyjnych na taśmie zbiorczej byłoby nieskuteczne, na przykład tam, gdzie mamy strugi węgla z kilku źródeł, zwykle o wysokości przekraczającej 30 cm i ułożonych niecentralnie na taśmie.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do pomiaru zawartości popiołu w węglu na transporterze zawierające konstrukcję ramową z sondą scyntylacyjną w obudowie, osadzoną w jej górnej, poziomej części i z pojemnikiem

   PL 224 634 B1 źródeł izotopowych osadzonym w zamykającym zespole u dołu konstrukcji ramowej, przy czym sonda scyntylacyjna i pojemnik źródeł izotopowych znajdują się w jednej osi pionowej, a pomiędzy nimi znajduje się transporter węgla, znamienne tym, że transporter węgla ma postać zsuwni (4) z otworem (24) w jej dnie, które jest pokryte wykładziną (25) korzystnie poliuretanową a konstrukcja ramowa w kształcie odwróconej litery U jest zawieszona na dwóch zespołach mocujących, z których każdy składa się z kątowego zawieszenia (14) połączonego dwoma wibroizolatorami (15) z uchwytem (16) osadzonym na boku zsuwni (4) i ma dodatkowe wibroizolatory (22) połączone z jednej strony z konstrukcją ramową na wysokości zamykającego zespołu (3), a z drugiej strony z zsuwnią (4).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że konstrukcja ramowa zawiera dwa stojaki (5), których górne końce znajdują się między dwoma równoległymi belkami (6) połączonymi w części środkowej płaskim elementem (7) z otworem mieszczącym obudowę (1) z sondą scyntylacyjną zakończonymi zewnętrznymi, płytami (8), przy czym do płaskiego elementu (7) jest przyłączony opornik (9), korzystnie w kształcie kątownika objęty wraz z obudową (1) z sondą scyntylacyjną pierścieniem (10) ze śrubą (11) zaciskającą a równoległe belki (6), w pobliżu każdego ich końca są ze sobą połączone parą łączników (12) z otworami na sworzeń (13) mocujący obrotowe, kątowe zawieszenie (14), natomiast stojaki (5) w części dolnej mają na stykających się bokach mijające się, przelotowe otwory (20) na sworznie (21) mocujące do tych stojaków zamykający zespół (3), zawierający dwie równoległe belki (17) o końcach, z każdej ich strony, połączonych blachą (18) posiadającą otwór w osi środkowej między belkami (17) połączonymi w części środkowej płaskim elementem (19) z otworem mieszczącym pojemnik (2) źródeł izotopowych.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że uchwyty (16) są trwale osadzone na bokach zsuwni (4).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że płaski element (7) łączący belki (6) górnej części konstrukcji ramowej i płaski element (19) łączący belki (17) zamykającego zespołu u dołu konstrukcji ramowej są wykonane z blachy.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że obrotowe, kątowe zawieszenie (14) ma kształt trapezu, korzystnie równoramiennego, którego górna, większa podstawa ma ucho w środkowej osi, a mniejsza podstawa znajduje się od dolnej strony konstrukcji ramowej, natomiast jego ramiona są połączone wibroizolatorami (15) z równoległymi do nich powierzchniami uchwytu (16) zakończonego płaską podstawą.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dno zsuwni (4) ma drugi otwór (25) na pomiar mikrofalami.