油压式球磨机内部球石重量检测装置及球石估算方法

摘要

油压式球磨机内部球石重量检测装置及球石估算方法，涉及球磨机检测装置及技术领域。其特征在于：所述的球磨机盖（2）下部设有可塞入球磨机（1）开口的保护头（3），球磨机盖（2）和保护头（3）同轴开有上下贯穿的通孔，通孔内下方通过下空心螺杆（6）安装底端接触球磨机（1）内部的下活塞（24），通孔内上方通过上空心螺杆（4）固定安装可伸出球磨机盖（2）的上活塞（20），下活塞（24）和上活塞（20）之间通过油压系统相连接；油压式球磨机内部球石重量检测装置的球石估算方法通过标定并获得数据特性曲线，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。

说明书

技术领域

油压式球磨机内部球石重量检测装置及球石估算方法，涉及球磨机检测装置及技术领域。

背景技术

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重量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重量检测装置进行球石重量评估的方法。

发明内容

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球石估算方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该油压式球磨机内部球石重量检测装置，包括安装在球磨机开口处的球磨机盖，球磨机内放置球石群。所述的球磨机盖下部设有可塞入球磨机开口的保护头，球磨机盖和保护头同轴开有上下贯穿的通孔，通孔内下方通过下空心螺杆安装底端接触球磨机内部的下活塞，通孔内上方通过上空心螺杆固定安装可伸出球磨机盖的上活塞，上活塞上部伸出端连接电阻检测装置，下活塞和上活塞之间通过油压系统相连接。保护头不仅起到内部安装固定下活塞、上活塞和油压系统的作用，而且可以保护上述装置不被球磨机内的球石损坏；下活塞承受球石重力，在球石作用下能够产生位移，并传递给油压系统，油压系统传递给上活塞，上活塞伸出长度发生变化，电阻检测装置的电阻值随之变化，通过读取上活塞上的电阻检测装置的电阻值，可以将球石重量直观地通过电阻值进行反馈。

所述的电阻检测装置包括滑动电阻片、弹簧片和绝缘基座，滑动电阻片安装在上活塞一侧，滑动电阻片上端连接电阻表一极，绝缘基座固定在上空心螺杆上部，弹簧片下端安装在绝缘基座上，弹簧片上端压在滑动电阻片一侧，弹簧片同时通过电阻检测线路连接电阻表另一极。上活塞可带动滑动电阻片产生位移，从而改变弹簧片与滑动电阻片之间相对位置关系，电阻检测线路检测到的电阻值发生变化，并通过电阻表读取电阻值。

所述的油压系统包括上部油缸、下部油缸和油箱，上部油缸安装在上空心螺杆的阶梯孔内，上活塞从上部油缸上方伸出，下部油缸安装在下空心螺杆的阶梯孔内，下活塞从下部油缸下方伸出，上部油缸和下部油缸之间通过油管连接，且两者同时连接中间位置的油箱。下活塞与球石接触时，下活塞想下部油箱方向移动，下活塞的动力克服液压压力，可以压缩下部油缸内液压油，使液压油通过油管进入上部油缸，上部油缸中上活塞受到液压油压力会向上伸出，从而改变电阻检测装置的电阻值，球石重量不同，下活塞受重力大小作用也不相同，下活塞受不同重力大小可以驱动上活塞伸出不同长度，最终使电阻检测装置产生不同的电阻值。基于此基础，可以建立球石重量与电阻值之间的数据关系。

油箱可以收集上部油缸排出的液压油并可以为下部油缸提供液压油。

所述的上空心螺杆上部从球磨机盖的通孔内伸出，并通过螺母进行螺纹连接固定，上空心螺杆下部与中间空心螺杆螺纹连接，中间空心螺杆下部与下空心螺杆螺纹连接，油箱通过下部的固定板安装在中间空心螺杆内。上空心螺杆利用螺母紧固，可以调整上空心螺杆的位置，并可以带动中间空心螺杆与下空心螺杆同时调整位置，从而改变下活塞的伸出长度。调整时，只需松开螺母即可，调整后，将螺母紧固。

所述的油箱与上部油缸连接管路上设有截止阀装置, 油箱与下部油缸连接管路上设有第一逆止阀，上部油缸和下部油缸之间的油管上设有第二逆止阀，通过截止阀装置将上部油缸中增加的液压油排入油箱中，油箱内的部分液压油通过第一逆止阀进入下部油缸，为下部油缸补充液压油。第一逆止阀防止下部油缸流入油箱内，第二逆止阀防止上部油缸的液压油回流进入下部油缸。

所述的截止阀装置包括电机与截止阀，电机动力输出轴与截止阀之间设有齿轮传动机构，电机通过齿轮传动机构带动截止阀转动，截止阀上开设有出油孔。电机控制线通过球磨机盖伸出并连接电机控制开关，通过控制电机转动可以调整截止阀上的出油孔的位置，实现油路开启或闭合。

所述的上部油缸通过第一支撑座支撑安装在上空心螺杆的阶梯孔内，上活塞外圈套有第一弹簧，上活塞和第一弹簧安装在上部油缸内，上活塞上端头从上部油缸上部的第一小端盖和第一大端盖中伸出并通过第一密封圈密封。当上部油缸内的液压油通过截止阀装置排出后，第一弹簧依靠弹力可以将上活塞压回上部油缸的底部，使上活塞复位。

所述的下部油缸通过第二支撑座安装在下空心螺杆的阶梯孔内，下活塞外圈套有第二弹簧，下活塞和第二弹簧安装在下部油缸内，下活塞下端头从下部油缸下部的第二小端盖和第二大端盖中伸出并通过第二密封圈密封。当下活塞离开球石区后，第二弹簧依靠弹力可以将下活塞压回初始位置，使下活塞复位。

所述的保护头采用具有弹性的橡胶或塑料材质制作。保护头设计为外圈带有锥度的柱状结构，可以更方便的塞入球磨机的开口内，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。

油压式球磨机内部球石重量检测装置的球石估算方法，包括如下步骤：

1. 使用前对球磨机进行标定并获得数据列表过程：

a．安装设备，确定转速：将油压式球磨机内部球石重量检测装置安装在球磨机上，使球磨机保持在球石不出现抛落动作的转速下运转；

b．加入定量球石，开始标定过程：向球磨机内部加入定量球石，启动球磨机进行转动研磨，油压式球磨机内部球石重量检测装置随球磨机一起转动，当油压式球磨机内部球石重量检测装置转动到球磨机下方，进入球石范围时，下活塞承受球石压力，球石压力压迫下活塞，下活塞向内位移并挤压下部油缸，下部油缸内的部分液压油在压力下顶开第二逆止阀并进入到上部油缸内，液压油将上活塞顶起，电阻检测装置的电阻值变化；当该油压式球磨机内部球石重量检测装置转动到球磨机上方，离开球石范围时，下活塞不承受球石压力，恢复原位；球磨机转动完成指定圈数后，读取电阻检测装置的最终显示电阻值；活塞恢复原位是通过其外圈套有的第二弹簧的弹力实现的；

c．获得数据列表：向球磨机内多次加入定量球石，重复上述b步骤，读取并记录每次加入定量球石后相对应的电阻检测装置的电阻值，直至球磨机内充满球石，从而获得不同球石重量下，电阻检测装置的电阻值的不同数据，将多次测得的球石重量以及对应的电阻检测装置的电阻值进行统计并列表，建立数据列表；

2. 使用后对球磨机内剩余球石进行检测：

将球磨机内研磨完成的泥浆、矿料排出，将油压式球磨机内部球石重量检测装置安装在与标定时的球磨机内直径、内长度均相同的球磨机上，采用与标定时相同的转速转动球磨机，转动指定圈数后，读取电阻检测装置的电阻值，在数据列表上找到该电阻值下所对应的球石的重量，该重量即为球磨机内部剩余球石的重量。

所述定量球石重量为5Kg，所述指定圈数为100圈。

每次读取电阻检测装置的电阻值后，应打开截止阀装置将上部油缸中增加的液压油排入油箱中，油箱内的部分液压油通过第一逆止阀进入下部油缸，为下部油缸补充液压油。

与现有技术相比，该球磨机电涡流传感器检测装置及球石估算方法的上述技术方案所具有的有益效果是：

1、油压式球磨机内部球石重量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球石估算方法：在球磨机盖设置保护头，并在保护头内安装下活塞、上活塞和油压系统，将球石装入球磨机内，球磨机旋转时下活塞受到球石压力发生移动，下活塞位移通过油压系统传递给上活塞，上活塞向外伸出并带动滑动电阻片产生位移，从而改变弹簧片与滑动电阻片之间相对位置关系，电阻检测线路检测到的电阻值发生变化。由于不同重量球石产生力不同，则上活塞的伸出长度也不同，电阻检测装置的电阻值也不同，在此原理基础上，建立一套各重量下球石重量与电阻检测装置的电阻值之间的数据列表，检测实际生产过程中的球磨机内部球石量时，记录并读取电阻检测装置的电阻值，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。

2、结构合理，提高使用寿命和检测精度：首先，活塞以及油压系统通过上空心螺杆、中间空心螺杆和下空心螺杆固定安装，结构合理，相互之间螺纹连接，可以更好地进行拆卸安装；其次，上、下活塞在与上部油缸和下部油缸连接处均设置密封圈，级起到防止液压油泄露作用，又可以阻止陶瓷泥浆、水、粉尘等进入油缸内，保持装置清洁；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

图1为该油压式球磨机内部球石重量检测装置的优选实施例的结构主视图图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图2的B-B向剖视图。

图4为图2的C处局部放大示意图。

图5为图2的D处局部放大示意图。

 图6为图3的E处局部放大示意图。

图7为优选实施例的油压式球磨机内部球石重量检测装置检测时连接示意图。

其中：1、球磨机  2、球磨机盖  3、保护头  4、上空心螺杆  5、中间空心螺杆  6、下空心螺杆  7、第一逆止阀  8、油管  9、第二逆止阀  10、油箱  11、弹簧  12、滚球  13、阀体  14、第一小端盖  15、第一大端盖  16、上部油缸  17、第一弹簧  18、第一支撑座  19、第一密封圈  20、上活塞  21、下部油缸  22、第二大端盖  23、第二小端盖  24、下活塞  25、第二弹簧  26、第二密封圈  27、第二支撑座  28、截止阀装置  29、电机  30、截止阀  31、螺母  32、滑动电阻片  33、弹簧片  34、绝缘基座  35、电阻表。

具体实施方式

图1~7是该油压式球磨机内部球石重量检测装置的最佳实施例，下面结合附图1~7对该油压式球磨机内部球石重量检测装置做进一步说明。

参照附图1-3：油压式球磨机内部球石重量检测装置，包括安装在球磨机1开口处的球磨机盖2，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采用具有弹性的橡胶或塑料材质制作。球磨机盖2和保护头3同轴开有上下贯穿的通孔，通孔内下方通过下空心螺杆6安装底端接触球磨机1内部的下活塞24，通孔内上方通过上空心螺杆4固定安装可伸出球磨机盖2的上活塞20，上活塞20上部伸出端连接电阻检测装置，电阻检测装置包括滑动电阻片32、弹簧片33和绝缘基座34，滑动电阻片32安装在上活塞20一侧，滑动电阻片32两端连接电路，绝缘基座34固定在上空心螺杆4上部，弹簧片33下端安装在绝缘基座34上，弹簧片33上端压在滑动电阻片32一侧，弹簧片33同时通过电阻检测线路连接电阻表35，电阻表35安装固定在球磨机盖2上部。

下活塞24和上活塞20之间通过油压系统相连接，油压系统包括上部油缸16、下部油缸21和油箱10，上部油缸16安装在上空心螺杆4的阶梯孔内，上活塞20从上部油缸16上方伸出，下部油缸21安装在下空心螺杆6的阶梯孔内，下活塞24从下部油缸21下方伸出，上部油缸16和下部油缸21之间通过油管8连接，且两者同时连接中间位置的油箱10。

上空心螺杆4上部从球磨机盖2的通孔内伸出，并通过螺母31进行螺纹连接固定，上空心螺杆4下部与中间空心螺杆5螺纹连接，中间空心螺杆5下部与下空心螺杆6螺纹连接，油箱10通过下部的固定板安装在中间空心螺杆5内。

油箱10与上部油缸16连接管路上设有截止阀装置28，油箱10与下部油缸21连接管路上设有第一逆止阀7，上部油缸16和下部油缸21之间的油管8上设有第二逆止阀9。

参照附图3：截止阀装置28包括电机29与截止阀30，电机29动力输出轴与截止阀30之间设有齿轮传动机构，电机29通过齿轮传动机构带动截止阀30转动，从而调整截止阀30上的小孔的位置，当小孔轴线与油管的轴线垂直时，截止阀30的轴与油管形成密闭装置，截止阀30关闭，当两轴线平行时，截止阀30开启，形成通路，使上部油缸16里面的液压油可以释放到油箱10中。

参照附图6：第一逆止阀7和第二逆止阀9的结构相同，但安装方向相反。结构包括弹簧11、滚球12和阀体13，弹簧11和滚球12安装在阀体13内部，滚球12通过弹簧11顶在阀体13开口处。液压油的压力可以克服弹簧11弹力从而顶开滚球12，打开阀体13，但无法从另一端打开阀体，从而防止液压油逆流。

参照附图4：上部油缸16通过第一支撑座18支撑安装在上空心螺杆4的阶梯孔内，上活塞20外圈套有第一弹簧17，上活塞20和第一弹簧17安装在上部油缸16内，上活塞20上端头从上部油缸16上部的第一小端盖14和第一大端盖15中伸出并通过第一密封圈19密封。

参照附图5：下部油缸21通过第二支撑座27安装在下空心螺杆6的阶梯孔内，下活塞24外圈套有第二弹簧25，下活塞24和第二弹簧25安装在下部油缸21内，下活塞24下端头从下部油缸21下部的第二小端盖23和第二大端盖22中伸出并通过第二密封圈26密封。

油压式球磨机内部球石重量检测装置的球石估算方法，包括如下步骤：

1.使用前标定并获得数据列表过程：

a．安装设备，确定转速：参照附图7，将该油压式球磨机内部球石重量检测装置安装在球磨机1上，球磨机1的内径42厘米、长54厘米，该球磨机1为要求球石量精度较高的小型球磨机，球磨机1保持在10转/分钟的转速下运行，此转速下，球石不出现抛落动作。

b．加入定量球石，开始标定过程：往球磨机1内部加入5kg球石，球石选用直径为25mm的中铝球，加入球石后，球磨机1转动100圈，转动过程冲，下活塞24共接触球石100次，同时下部油缸21内的液压油被100次压入到上部油缸16内，上活塞20产生100次向上的位移，球磨机1转动完毕后，通过电阻表35读取电阻值，此时，电阻值为4.9Ω，从而确定当前5kg球石重量下的电阻检测装置的电阻值为4.9Ω。

c．获得数据特性列表：在球磨机1内陆续加入5kg球石，重复上述b步骤20次，读取并记录每次加入球石后电阻表35的电阻值，直至球磨机1内充满100kg球石，从而获得不同球石重量下，电阻检测装置的对应的不同电阻值。将球石重量以及对应的电阻检测装置的电阻值进行统计并列表，建立数据列表：

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2.检测过程：

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，并在内部球石种类与标定时相同的情况下，将油压式球磨机内部球石重量检测装置安装在与标定时安装位置相同的地方。球磨机1正常工作时，加入的初始球石重量为50kg。把球磨机1内部的泥浆、矿料放出，使球磨机1保持在10转/分钟的转速下运行，转动100圈后，读取电阻检测装置的电阻值为：44.1Ω，在数据列表上读取该电阻值下所对应的球石的重量为45kg，则45kg即为球磨机1内部剩余球石的重量，对比在球磨机1内部添加的初始的球石重量50kg，两个重量差值为5kg，则5kg为球石损失重量，需要往球磨机1内部补充5kg的球石。

读取电阻表35的电阻值后，启动电机29，将截止阀30开启，形成通路，使上部油缸16里面的液压油释放到油箱10中，同时，由于油箱10中液压油增多，油箱10内压力大于第一逆止阀7中弹簧的弹力，第一逆止阀7在液压油压力下打开，形成通路，油箱10中液压油进入下部油缸21，为下部油缸21补充液压油。

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，读取电阻检测装置的电阻值为：39.2Ω，在数据列表上读取该电阻值下所对应的球石的重量为40kg，则40kg即为球磨机1内部剩余球石的重量，对比在球磨机1内部添加的初始的球石重量50kg，两个重量差值为10kg，则10kg为球石损失重量，需要往球磨机1内部补充10kg的球石。

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，读取电阻检测装置的电阻值为：34Ω，然后对照数据列表，由于数据列表中没有34Ω的电阻值，则可根据就近原则，选择电阻值34.3Ω进行读取，34.3Ω所对应的球石的重量为35kg，则35kg即为球磨机1内部剩余球石的重量，对比在球磨机1内部添加的初始的球石重量50kg，两个重量差值为15kg，则15kg为球石损失重量，需要往球磨机1内部补充15kg的球石。

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。