气囊式球磨机内部球石检测装置及检测方法

摘要

气囊式球磨机内部球石检测装置及检测方法，涉及球磨机检测装置及技术领域。包括安装在球磨机（1）开口处的球磨机盖（2），其特征在于：所述球磨机盖（2）下部设有可塞入球磨机（1）开口的保护头（3），保护头（3）内部为空腔结构，空腔内下方安装底端伸入球磨机（1）内部的检测头（4），检测头（4）上方固定安装气囊（7），气囊（7）上方与球磨机盖（2）外部的气体压力检测传感器（10）和气囊充气装置连接，气体压力检测传感器（10）连接信号处理装置，气囊式球磨机内部球石检测装置的检测方法通过标定并获得数据列表，然后检测得出球磨机内部球石量，实现对球石量的检测，为加入球石量提供数据支持，保证球磨机内球石数量平稳。

权利要求

1.气囊式球磨机内部球石检测装置，包括安装在球磨机（1）开口处的球磨机盖（2），其特征在于：所述球磨机盖（2）下部设有可塞入球磨机（1）开口的保护头（3），保护头（3）内部为空腔结构，空腔内安装有底端伸入球磨机（1）内部的检测头（4），检测头（4）上方固定安装气囊（7），气囊（7）上方与球磨机盖（2）外部的气体压力检测传感器（10）和气囊充气装置连接，气体压力检测传感器（10）连接信号处理装置；

所述的气囊充气装置包括充气机（9），充气机（9）通过管路与气囊（7）的进气口连通，管路中安装单向阀（8）和放气阀（11）。

2.根据权利要求1所述的气囊式球磨机内部球石检测装置，其特征在于：所述的检测头（4）与气囊（7）之间以及气囊（7）与球磨机盖（2）之间均安装有耐磨垫（6）。

3.根据权利要求1或2所述的气囊式球磨机内部球石检测装置，其特征在于：所述的检测头（4）下端探出部与保护头（3）底部的圆孔之间的空隙内安装隔膜垫（5）。

4.根据权利要求1所述的气囊式球磨机内部球石检测装置，其特征在于：所述的保护头（3）采用具有弹性的橡胶或塑料材质制作。

5.利用权利要求1-4任一项所述的气囊式球磨机内部球石检测装置的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

使用前对球磨机（1）进行标定并获得数据列表：

a．安装设备，装入球石：向球磨机（1）内填入占球磨机（1）内部空间体积一半的球石，称量所填入球石的总重量；将气囊式球磨机内部球石检测装置安装到球磨机（1）上；

b．获得气囊（7）内定值气压：向气囊（7）内充入空气，启动球磨机（1）到稳定转速下，利用充气机（9）通过管路和单向阀（8）为气囊（7）充气，利用放气阀（11）为气囊（7）放气，并由气体压力检测传感器（10）实时监测气囊（7）气压大小，气囊（7）气压数值传输给信号处理装置进行数据读取并记录，经过反复的充气、放气，直至使气囊式球磨机内部球石检测装置由进入球石区域到离开球石区域的气囊（7）的气压差值变化最大为止，通过信号处理装置读取此刻气压数据，此时气压数据为气囊（7）定值气压P0；

c．获得数据列表：向气囊（7）内充入定值气压P0，启动球磨机（1），记录球磨机（1）每转动一周检测头（4）在球石内部的最大压力Pn，获得最大压力差值P=Pn-P0，球磨机（1）转动n周后，对n个最大压力差值P数据求和后取平均值，获得球磨机（1）内部一半重量球石群时的气囊（7）的最大压力平均差值Pmax，其中，n为自然数；按照上述方法，在第一次加入球石群数量基础上，依次在球磨机（1）内部加入或减去定量球石后分别获得不同球石群数量的气囊（7）的最大压力平均差值；直至球磨机（1）内部装满球石或没有球石为止；将多次试验的球石重量及其对应的气囊（7）的最大压力平均差值进行记录并列表，获得数据列表；

使用后对球磨机（1）内剩余球石进行检测：

在同种规格的球磨机（1）上，并在内部球石材质、直径与标定时相同的情况下，将该气囊式球磨机内部球石检测装置安装在与标定时安装位置相同的地方，把球磨机（1）内部的泥浆、矿料放出，采用与标定时相同的转速转动球磨机（1），转动多圈后，对多次获得的气囊（7）的压力差值求和取平均值，对应数据列表查得球磨机（1）内部的球石的估算重量。

6.根据权利要求5所述的气囊式球磨机内部球石检测装置的检测方法，其特征在于：所述的气囊（7）内定值气压P0=0.01Mpa~6Mpa。

说明书

气囊式球磨机内部球石检测装置及检测方法

技术领域

[0001] 气囊式球磨机内部球石检测装置及检测方法，涉及球磨机检测装置及技术领域。

背景技术

[0002] 球磨机是被研磨物质被破碎之后，再进行粉碎研磨的关键设备，是工业生产企业中最重要的高细磨生产设备。在球磨机工作过程中，球磨机内部主要工作介质是球石，球磨机内球石在研磨物料的同时，也是逐渐损耗并减少的，当球石损耗达到一定程度，就影响对物料的研磨效率，产生物料研磨颗粒过大，产品不合格的情况，这就对后续工作产生影响，最终影响球磨机的研磨效率。当球石损耗，为防止出现上述问题，就需要往球磨机内部添加与损耗量相等的球石。而如何检测球磨机内球石数量从而对加入球石数量提供数据支持，保证加入数量准确的球石就显得至关重要。但在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中，各研究机构都是以模拟或猜测等方式进行推理估算球石量，这与球磨机内部球石的实际重量相差很多，直接导致了添加球石数量过少或过多，不能使球磨机处于最佳工作状态，影响了球磨机的研磨效率。在申请号为：201210060289.7，发明名称为：球磨机内部球石群及块状矿料动态分布检测系统及方法的发明专利申请，申请号为：201210059870.7，发明名称为：球磨机内部球石群及矿料动态分布检测系统及方法的发明专利申请，申请号为：201210060196.4，发明名称为：球磨机内部球石群及硬质块状矿料分布检测系统及方法的发明专利申请，以及申请号为：201210060132.4，发明名称为：球磨机内部钢球群动态分布检测系统及方法的发明专利中，均公开了一种球磨机内部球石群检测装置和方法，但该装置只能检测球石群的动态分布，而无法对内部球石数量进行实时检测，也就无法计算出需要往球磨机内部添加多少数量球石。发明人分析认为，出现以上问题的原因，除了球磨机内部球石工作状况复杂，难以测量外，主要是没有一套专门的球磨机内部球石检测装置来进行科学的检测，也没有建立利用该球磨机内部球石检测装置进行检测的行之有效的方法。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能对球磨机内部球石量进行检测，为加入球石量提供数据支持，保证球磨机内球石数量平稳的检测装置及检测方法。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该气囊式球磨机内部球石检测装置，包括安装在球磨机开口处的球磨机盖，所述球磨机盖下部设有可塞入球磨机开口的保护头，保护头内部为空腔结构，空腔内安装有底端伸入球磨机内部的检测头，检测头上方固定安装气囊，气囊上方与球磨机盖外部的气体压力检测传感器和气囊充气装置连接，气体压力检测传感器连接信号处理装置；保护头不仅起到内部安装固定检测头的作用，而且可以保护检测头不被旋转的球石损坏。将球石装入球磨机内，球磨机旋转时，检测头受到球石压力发生移动，从而挤压气囊，气囊收缩，将受到压力传递给气体压力检测传感器，气体压力检测传感器将力信号传输给信号处理装置，信号处理装置可记录并读取压力大小。

[0005] 优选的，信号处理装置可以选用无线采集设备或者工控机配合采集卡，为方便携带也可选用USB接口的信号采集卡。

[0006] 所述的气囊充气装置包括充气机，充气机通过管路与气囊的进气口连通，管路中安装单向阀和放气阀。单向阀保证气体只能通过充气机进入气囊内部，防止气体逆流，放气阀可以打开，释放气囊内的气压。

[0007] 优选的，所述的检测头与气囊之间以及气囊与球磨机盖之间均安装耐磨垫。可以有效避免检测头对气囊的磨损。

[0008] 所述的检测头为由上部圆盘和下部圆柱组成的截面为T型的物体，检测头的下部圆柱从保护头底部的圆孔内伸出，接触球磨机内部。下部圆柱的直径大于单个球石的直径。

[0009] 所述的检测头下端探出部与保护头底部的圆孔之间的空隙内安装隔膜垫。隔膜垫采用有弹性、能够伸展的橡胶垫，内圈嵌入在检测头的周圈凹槽内，外圈嵌入在保护头底部圆孔的凹槽内，检测头与保护头相对移动时，隔膜垫能够拉伸，检测头与保护头复位时，隔膜垫能够收缩，恢复到原来形状，隔膜垫能够阻止陶瓷泥浆、水、粉尘等进入保护头的空腔内，保持气囊周边空间的清洁。

[0010] 所述保护头采用具有弹性的橡胶或塑料材质制作。保护头采用弹性材质制作可以缓冲球石、矿石原料对球磨机盖的冲击。

[0011] 气囊式球磨机内部球石检测装置的检测方法，包括如下步骤：

[0012] 1. 使用前对球磨机进行标定并获得数据列表：

[0013] a．安装设备，装入球石：向球磨机内填入占球磨机内部空间体积一半的球石，称量所填入球石的总重量；将气囊式球磨机内部球石检测装置安装到球磨机上；

[0014] b．获得气囊内定值气压：向气囊内充入空气，并不断调试，直至使气囊式球磨机内部球石检测装置由进入球石区域到离开球石区域的气囊的气压差值变化最大为止，通过信号处理装置读取此刻气压数据，此时气压数据为气囊定值气压P0；获得气囊在球石区域、非球石区域的气压变化最大差值时的气囊充气气压，是为了提高检测精度，气压差值过小，获得的数据精度较低；

[0015] c．获得数据列表：向气囊内充入定值气压P0，启动球磨机，记录球磨机每转动一周检测头在球石内部的最大压力Pn，获得最大压力差值P=Pn-P0，球磨机转动n周后，对n个最大压力差值P数据求和后取平均值，获得球磨机内部一半重量球石群时的气囊的最大压力平均差值Pmax，其中，n为自然数；按照上述方法，在第一次加入球石群数量基础上，依次在球磨机内部加入或减去定量球石后分别获得不同球石群数量的气囊的最大压力平均差值；直至球磨机内部装满球石或没有球石为止；将多次试验的球石重量及其对应的气囊的最大压力平均差值进行记录并列表，获得数据列表；因为球磨机在实际工作中，球磨机内部的球石数量一般是球磨机体积的一半，球石数量的波动，也是在这个重量附近，以此作为标定气囊气压时的球石重量，是为了获得更高的检测精度；

[0016] 2. 使用后对球磨机内剩余球石进行检测：

[0017] 在同种规格的球磨机上，并在内部球石材质、直径与标定时相同的情况下，将该气囊式球磨机内部球石检测装置安装在与标定时安装位置相同的地方，把球磨机内部的泥浆、矿料放出，采用与标定时相同的转速转动球磨机，转动多圈后，对多次获得的气囊的压力差值求和取平均值，对应数据列表查得球磨机内部的球石的估算重量。

[0018] 优选的，所述的同种规格的球磨机是指与标定时的球磨机内直径、内长度均相同的球磨机。

[0019] 优选的，所述的气囊内定值气压P0=0.01Mpa~6Mpa。为了适应不同体积的球磨机、不同大小的检测头和气囊，选择合适的定值气压。

[0020] 与现有技术相比，该气囊式球磨机内部球石检测装置及检测方法的上述技术方案所具有的有益效果是：

[0021] 1、该气囊式球磨机内部球石检测装置能对球磨机内部球石量进行检测，为加入球石量提供数据支持，保证球磨机内球石数量平稳，并在此基础上创建了一套行之有效的检测方法：在球磨机盖设置保护头，并在保护头内安装检测头和气囊，气囊连接气体压力检测传感器，将球石装入球磨机内，球磨机旋转时，检测头受到球石压力发生移动，从而挤压气囊，气囊收缩，将受到压力传递给气体压力检测传感器，气体压力检测传感器将力信号传输给信号处理装置，信号处理装置可记录并读取压力大小，在此原理基础上，建立一套各重量下球石重量与气囊气最大压力差值之间的数据列表，检测实际生产过程中的球磨机内部球石量时，记录并读取信号处理装置的最大气压压力差值，对应数据列表即可得出此时球磨机内球石重量，从而为是否增加球石，增加多少球石提供数据依据，保证球磨机内球石数量平稳，为提高球磨机的研磨效率提供有力保障。

[0022] 2、结构合理，提高使用寿命和检测精度：首先，检测头与气囊之间以及气囊与球磨机盖之间均安装耐磨垫,可以有效避免检测头对气囊的磨损；其次，检测头的下部圆柱外圈与保护头底部的圆孔之间空隙内安装隔膜垫，隔膜垫采用有弹性、能够伸展的橡胶垫，检测头与保护头相对移动时，隔膜垫能够拉伸，检测头与保护头复位时，隔膜垫能够收缩，恢复到原来形状，隔膜垫能够阻止陶瓷泥浆、水、粉尘等进入保护头的空腔内，保持气囊周边空间的清洁；再者，保护头采用橡胶或塑料等具有弹性材质制作，采用弹性材质制作可以缓冲球石、矿石原料对球磨机盖的冲击。

附图说明

[0023] 图1为该气囊式球磨机内部球石检测装置的优选实施例的结构剖视图。

[0024] 图2为优选实施例的气囊式球磨机内部球石检测装置检测时连接示意图。

[0025] 其中：1、球磨机  2、球磨机盖  3、保护头  4、检测头  5、隔膜垫  6、耐磨垫  7、气囊  8、单向阀  9、 充气机  10、气体压力检测传感器  11、放气阀。

具体实施方式

[0026] 图1~2是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~2对本发明做进一步说明。

[0027] 参照附图1、2：气囊式球磨机内部球石检测装置，包括球磨机盖2、保护头3和检测头4，球磨机盖2下部设有可塞入球磨机1开口的保护头3，保护头3为外圈带有锥度的柱状结构，以便能好的塞入球磨机1的开口内，保护头3采用具有弹性的橡胶或塑料材质制作，可以缓冲球石、矿石原料对球磨机盖2的冲击。

[0028] 保护头3内部为空腔结构，空腔内下方安装底端伸入球磨机1内部的检测头4，检测头4为由上部圆盘和下部圆柱组成的截面为T型的物体，检测头4的下部圆柱从保护头3底部的圆孔内伸出，接触球磨机1内部。检测头4的下部圆柱外圈与保护头3底部的圆孔之间空隙内安装隔膜垫5。检测头4上方固定安装气囊7，检测头4与气囊7之间以及气囊7与球磨机盖2之间均安装耐磨垫6。气囊7上方连接伸出保护头3和球磨机盖2的气体压力检测传感器10和气囊充气装置，气囊充气装置包括充气机9，充气机9通过管路与气囊7的进气口连通，管路中安装单向阀8和放气阀11。气体压力检测传感器10连接信号处理装置。信号处理装置选用无线采集设备，包括无线发射器和无线接收器，无线发射器连接气体压力检测传感器10并随球磨机1同步转动，无线接收器安装在球磨机1一侧，与球磨机1之间的距离处在信号接收的有效范围之内，无线接收器可以接收并记录球磨机1每转一圈，气体压力检测传感器10所反馈的压力信号值。

[0029] 气囊式球磨机内部球石检测装置的检测方法，包括如下步骤：

[0030] 1. 使用前对球磨机1进行标定并获得数据列表：

[0031] a．安装设备，装入球石：球磨机1内部空间长度为4.2米，内部直径是2.6米，采用直径为25mm的中铝球作为研磨球石，并称量出占球磨机1内部空间体积一半的中铝球量共20000kg，将中铝球放入球磨机1内部后安装该气囊式球磨机内部球石检测装置。

[0032] b．获得气囊7内定值气压：启动球磨机1到42转/分钟的稳定转速下，利用充气机9通过管路和单向阀8为气囊7充气，利用放气阀11为气囊7放气，并由气体压力检测传感器10实时监测气囊7气压大小，气囊7气压数值传输给信号处理装置进行数据读取并记录，经过反复的充气、放气，直至使气囊式球磨机内部球石检测装置由进入球石区域到离开球石区域的气囊7的气压差值变化最大为止，通过信号处理装置读取此刻气压数据为3.2Mpa，设定气囊7的定值气压P0为3.2Mpa。

[0033] c．获得数据列表：气囊7内充入3.2Mpa的定值气压，启动球磨机1，获得球磨机1每转动一周检测头4在中铝球内部和不在中铝球内部的最大压力差值P，对球磨机1转动每周的气囊7最大压力差值数据求和后取平均值，获得球磨机1内部放置20000kg中铝球时的气囊7的最大压力平均差值Pmax，此时气囊7的最大压力平均差值为0.22Mpa；然后，按照上述方法，依次在球磨机1内部加入和减去1000kg的中铝球数量后分别获得气囊7的最大压力平均差值；直至球磨机1内部装满球石或没有中铝球时为止。

[0034] 将多次试验的球石重量及其对应的气囊7的最大压力平均差值进行记录并列表，获得数据列表：

[0035] 。

[0036] 2. 使用后对球磨机1内剩余球石进行检测：

[0037] 第一次检测，在与标定时的球磨机内直径、内长度均相同的球磨机1上，并在内部球石材质、直径与标定时相同的情况下，将该气囊式球磨机内部球石检测装置安装在与标定时安装位置相同的地方，把球磨机1内部的泥浆、矿料放出，球磨机1转速为42转/分钟，转动多圈后，对多次获得的气囊7的最大压力差值P求和取平均值，该最大压力平均差值Pmax为：0.165Mpa，然后对照数据列表，找到对应的气囊7的压力平均差值，读取相对应的球石重量为：15000kg，则15000kg即为该球磨机1内部的球石的估算重量，可以根据该重量15000kg，对比厂家在球磨机1内部添加的初始的球石重量20000kg，两个重量差值为
5000kg，则5000kg为球石损失重量，需要往球磨机1内部补充5000kg的球石。

[0038] 第二次检测，在另一台同种规格的球磨机1上利用相同的方法，测得气囊7的最大压力平均差值Pmax为：0.132Mpa，然后对照列表，读取出该最大压力平均差值下，球石重量为：12000kg，则12000kg即为该球磨机1内部的球石的估算重量，可以根据该重量，按照第一次检测采用的计算方法，计算出需要往球磨机1内部补充球石重量为8000kg。

[0039] 第三次检测，在另一台同种规格的球磨机1上利用相同的方法，测得气囊7的最大压力平均差值Pmax为：0.199Mpa，然后对照数据列表，由于数据列表中没有数值为0.199MpaP的最大压力平均差值，但可根据就近原则，读取最大压力平均差值Pmax为
0.198Mpa，然后读取出0.198Mpa下，球石重量的数据为：18000kg，则18000 kg即为该球磨机
1内部的球石的估算重量，可以根据该重量，按照第一次检测采用的计算方法，计算出需要往球磨机1内部补充球石重量为2000kg。

[0040] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。