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1、(10)申请公布号 CN 102371213 A (43)申请公布日 2012.03.14 CN 102371213 A *CN102371213A* (21)申请号 201110322369.0 (22)申请日 2011.10.21 B03D 1/14(2006.01) (71)申请人 贵州大学 地址 550003 贵州省贵阳市蔡家关贵州大学 科技处 (72)发明人 刘启龙 李龙江 张覃 沈智慧 舒龙 (74)专利代理机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人 程新敏 李亮 (54) 发明名称 连续式恒温恒流量加药方法及装置 (57) 摘要 本发明公开了一种连续式恒温恒流量加药方 法及。
2、装置， 将药物通过双层结构的筒体中， 通过上 层混药、 下层加药的方式实现混药、 加药的连续式 操作 ； 并通过传感器采集混药及加药过程中的工 作参数， 然后送入单片机中进行处理， 单片机对采 集到的工作参数进行处理后， 发出相应的控制指 令对工作参数进行调整， 以实现恒温、 恒流量加 药。本发明采用分层结构的筒体使浮选的的混药 及加药过程形成连续的一体化过程， 并在筒体中 设置用于采集工作参数的传感器及具体调整工作 参数的装置， 将它们通过单片机进行联动控制， 形 成神经模糊自适应控制系统， 使装置的工作参数 控制的稳定性更好， 控制的精确度更高， 能有效保 证混药的恒温及加药的恒流量效果。。
3、 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102371214 A1/1 页 2 1. 一种连续式恒温恒流量加药方法， 其特征在于 ： 将药物通过双层结构的筒体中， 通 过上层混药、 下层加药的方式实现混药、 加药的连续式操作 ； 并通过传感器采集混药及加药 过程中的工作参数， 然后送入单片机中进行处理， 单片机对采集到的工作参数进行处理后， 发出相应的控制指令对工作参数进行调整， 以实现恒温、 恒流量加药。 2. 根据权利要求 1 所述的连续式恒温恒流量加药方法， 其特征在于 ： 传感器采集的混。
4、 药及加药过程中的工作参数包括混药温度、 混药的液位高度、 混药的水位高度及加药量。 3. 一种连续式恒温恒流量加药装置， 包括筒体 （1） ， 其特征在于 ： 筒体 （1） 为上下分层 的双层结构， 其上层为混药层 （17） ， 下层为加药层 （18） ， 在筒体 （1） 的顶部设有顶盖 （2） 、 加药器 （3） 及加水口 （4） ， 在混药层 （17） 内设有搅拌器 （19） 、 温度传感器 （5） 、 水位传感器 （6） 、 液位变送器 （7） 及盘管加热器 （8） ； 在混药层 （17） 与加药层 （18） 的分隔段之间设有电 磁阀开关 （9） ； 在加药层 （18） 的外壁上设有电。
5、磁阀加药口 （10） 及恒压管 （23） ； 在筒体 （1） 外部设有控制台 （11） ， 筒体 （1） 上安装的各部件均与控制台 （11） 连接。 4. 根据权利要求 3 所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 控制台 （11） 组成 包括单片机 （12） ， 在单片机 （12） 上连接有触摸屏显示模块 （13） 、 按键模块 （14） 、 A/D 输入转 换模块 （15） 、 D/A 输出转换模块 （16） 、 电源模块 （21） 及时钟模块 （22） ； 温度传感器 （5） 、 水 位传感器 （6） 、 液位变送器 （7） 及电磁阀加药口 （10） 的电磁继电器通过 A/D 输。
6、入转换模块 （15） 与单片机 （12） 连接 ； 加药器 （3） 、 加水口 （4） 、 盘管加热器 （8） 及电磁阀开关 （9） 通过 D/A 输出转换模块 （16） 与单片机 （12） 连接。 5. 根据权利要求 3 或 4 所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 温度传感器 （5） 为铠装式 PT100 温度传感器。 6. 根据权利要求 3 所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 盘管加热器 （8） 处于混药层的底部， 水位传感器 （6） 与盘管加热器 （8） 顶部的垂直距离为 20cm， 液位变送器 （7） 与混药层 （17） 底部的垂直距离为 10cm。 7. 。
7、根据权利要求 3 所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 搅拌器 （19） 为倒 圆锥型双螺旋螺杆式搅拌器。 8.根据权利要求3所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 在筒体 （1） 的筒壁 中设有隔热层 （20） 。 9. 根据权利要求 3 所述的连续式恒温恒流量加药装置， 其特征在于 ： 电磁阀加药口 （10） 为 4 个以上。 权 利 要 求 书 CN 102371213 A CN 102371214 A1/4 页 3 连续式恒温恒流量加药方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种浮选加药方法及装置， 特别是一种连续式恒温恒流量加药方法及 装置。 背景技术 000。
8、2 在进行浮选作业过程中， 浮选加药直接影响着浮选指标， 每种药剂都有自己的最 佳温度作用域， 进入药液的温度超过这个域度将失去最佳作用效果。药剂的恒温度控制和 恒液位控制是浮选加药作业的关键问题， 控制要求为 ： 药剂的混药环节和加药环节都必须 保持恒定的温度， 在加药的过程中， 液位必须保持在恒定值， 加药过程参数调节人性化， 显 示清晰化， 不用上位机， 节约能源等。传统的恒温控制加药系统， 加热为点加热， 可控范围 小， 误差较大。目前国内外的温控系统精度都不高， 一般在 -1 ,+1 之间， 传统的浮 选药剂温度控制方法中混药和加药过程相对独立， 需双重加热， 单位散热面积大， 恒温。
9、效果 差， 恒温能耗大， 药剂温度无法达到其最佳温度作用域 ； 混药加药路线多， 没有集控制、 混、 加药于一体， 不能实现自动连续混加药， 加药时恒压出流和定常流动不理想， 无法高精度控 制加药量， 对浮选指标波动影响很大， 已不能达到控制要求， 控制精度相对比较低。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是 ： 提供一种连续式恒温恒流量加药方法及装置， 它 使浮选作业中的混、 加药过程一体化， 并恒温效果理想， 能保证加药过程中恒压定常出流， 以克服现有技术的不足。 0004 本发明是这样实现的 ： 连续式恒温恒流量加药方法， 将药物通过双层结构的筒体 中， 通过上层混药、 下层加药。
10、的方式实现混药、 加药的连续式操作 ； 并通过传感器采集混药 及加药过程中的工作参数， 然后送入单片机中进行处理， 单片机对采集到的工作参数进行 处理后， 发出相应的控制指令对工作参数进行调整， 以实现恒温、 恒流量加药。 0005 传感器采集的混药及加药过程中的工作参数包括混药温度、 混药的液位高度、 混 药的水位高度及加药量。 0006 连续式恒温恒流量加药装置， 包括筒体， 筒体为上下分层的双层结构， 其上层为混 药层， 下层为加药层， 在筒体的顶部设有顶盖、 加药器及加水口， 在混药层内设有搅拌器、 温 度传感器、 水位传感器、 液位变送器及盘管加热器 ； 在混药层与加药层的分隔段之间。
11、设有电 磁阀开关 ； 在加药层的外壁上设有电磁阀加药口及恒压管 ； 在筒体外部设有控制台， 筒体 上安装的各部件均与控制台连接。 0007 控制台组成包括单片机， 在单片机上连接有触摸屏显示模块、 防雷击模块、 按键模 块、 A/D 输入转换模块、 D/A 输出转换模块、 电源模块及时钟模块 ； 温度传感器、 水位传感器、 液位变送器及电磁阀加药口的电磁继电器通过 A/D 输入转换模块与单片机连接 ； 加药器、 加水口、 盘管加热器及电磁阀开关通过 D/A 输出转换模块与单片机连接。 0008 温度传感器为铠装式 PT100 温度传感器。铠装式 PT100 温度传感器由电阻体、 引 说 明 书。
12、 CN 102371213 A CN 102371214 A2/4 页 4 线、 绝缘氧化镁及保护管整体拉制而成， 具有测温精度高、 测量速度快， 对温度响应速度快， 抗震性能好， 测温宽， 且可弯曲成需要的形状等特点。 0009 盘管加热器处于混药层的底部， 水位传感器与盘管加热器顶部的垂直距离为 20cm， 液位变送器与混药层底部的垂直距离为10cm。 液位变送器检测到液位下降至此处时， 便将信息反馈至单片机， 系统自动开始下一个混药流程 ； 当水位达到传感器时传感器接通 信号传递给控制台， 接通加热管电源并停止报警。 相反， 当容器里的水脱离传感器时信号中 断， 控制台切断加热器电源， 。
13、即使热保护配件失效的状态下， 电加热器也不能加热。同时报 警通知使用者， 从而达到真正的防干烧， 该装置灵敏度高， 安全性能好。 0010 搅拌器为倒圆锥型双螺旋螺杆式搅拌器。 倒圆锥型双螺旋螺杆式搅拌器采用不锈 钢材料， 倒圆锥双螺旋结构剪切性能好， 使混药层中心部分能产生强力的上升流， 混药层的 内壁部分则产生旋回下降流， 形成上下循环流， 使搅拌效果更加理想， 适合于浮选的高粘度 和不必使用挡板的场合。 0011 在筒体的筒壁中设有隔热层。筒体的筒壁可采用内外层为真空夹层的结构， 并在 夹层中加入泡沫， 起到辅助保温的目的， 还可以使混药层与加药层之间隔热， 并能防温度过 高引起的筒体的。
14、塑性变形， 具有良好的起到很好的保温支撑效果， 散热低、 能耗小。 0012 电磁阀加药口为 4 个以上。 0013 盘管加热器的可控电源输出电流相关参数可根据需要由用户自行设定， 是一种可 控性高、 精度高的可调功率电源， 通过单片机连接可控电源控制盘管加热器， 以改变输出电 流大小的方式实现梯级快速加温， 整个系统检测与加热一体化。盘管加温均匀， 加热速度 快， 运用自适应模糊原理通过单片机和可控电源对其进行智能化人性化控制实现梯级快速 加温、 恒温加热， 节约能源， 可控性高， 整体工艺上有了很大的进步。 0014 单片机模块 ： 单片机模块采用性能优越的飞思卡尔公司提供的 MC9S12。
15、XS128MAA 单片机芯片， 80管脚LQFP贴片封装， 其特点为自带12位模数转换， 自带看门狗电路、 导电类 型为双极型， 工作温度为 -40到 80之间， 并能在潮湿的环境下工作。单片机模块是系统 的核心模块， 主要协调和驱动各个模块的工作。 0015 A/D 输入转换模块 ： 选用 DAC0832 双积分式模数转换芯片， 转换精度高 , 主要是把 温度采集时的模拟信号转变为数字信号， 再送入单片机存储器存储并分析。 0016 D/A 输出转换模块 ： 选用 ACL7315 模块， 主要是把单片机送来的数字信号转变为模 拟信号， 驱动盘管加热器工作。 0017 触摸屏显示模块 ： 显示。
16、模块选用2 2 1 . 4 124.5（mm） 压电式触摸液晶显示屏， 主要显示运行过程的状态数据， 并实现人性化的触 摸动作指令， 其显示任务有启动并设置温度、 启动并设置加药量、 显示加药温度曲线 1、 显示 加药温度曲线2、 显示实时数据、 显示帮助等。 显示分为4个区域， 左上角显示各功能模块的 原理及原理图， 右上区域显示设置值和状态值， 左下区域为显示内容， 右下区域为键盘。高 效节能梯级恒温控制加药装置控制器触摸屏部分显示页面内容见图 3。 0018 电源模块 ： 电源为220V市电电源， 电源模块由两部分组成， 一部分为9V直流电源， 由一个插槽和一个挡板组成， 由 220V 。
17、电源经变压滤波得到， 供给单片机模块 ； 另一部分为 220V 交流电源， 由一根电源线和插头组成， 插头直接插入民用 220V 电源， 直接供给加温模 块。 说 明 书 CN 102371213 A CN 102371214 A3/4 页 5 0019 时钟模块 ： 时钟模块主要实现温度循环检测计时及控制加药量计时。 0020 按键模块 ： 按键模块有检测精度设定按钮、 系统启停按钮等。 0021 在现有技术的装置中通常存在以下问题 ： 第一， 单片机模块未设置防雷击防干扰 屏蔽模块， 由于检测和加热的通道比较多， 电路之间由于信号的频繁传输和远距离传输， 导 致各通道之间受外界环境干扰很大。
18、 ； 第二、 控制系统庞大， 与电脑主机等相关部件相连后才 能进行工作， 不能随意搬动， 搅拌不充分， 整体温度不够均匀 ； 第三、 加热功率达不到要求， 加热速度缓慢且不可调， 耗电量大， 不能实现梯级快速加温及恒温控制。 0022 由于采用了上述的技术方案， 与现有技术相比， 本发明采用分层结构的筒体使浮 选的的混药及加药过程形成连续的一体化过程， 并在筒体中设置用于采集工作参数的传感 器及具体调整工作参数的装置， 将它们通过单片机进行联动控制， 形成神经模糊自适应控 制系统， 使装置的工作参数控制的稳定性更好， 控制的精确度更高， 能有效保证混药的恒温 及加药的恒流量效果。本发明的方法简。
19、单， 容易实施， 所采用的装置成本低廉， 使用效果理 想。 附图说明 0023 图 1 为本发明的结构示意图 ； 图 2 为本发明的控制台的结构示意图。 具体实施方式 0024 本发明的实施例 ： 连续式恒温恒流量加药方法， 将药物通过双层结构的筒体中， 通 过上层混药、 下层加药的方式实现混药、 加药的连续式操作 ； 并通过传感器采集混药及加药 过程中的工作参数， 然后送入单片机中进行处理， 单片机对收集到的工作参数进行处理后， 发出相应的控制指令对工作参数进行调整， 以实现恒温、 恒流量加药。 0025 传感器采集的混药及加药过程中的工作参数包括混药温度、 混药的液位高度、 混 药的水位高。
20、度及加药量。 0026 连续式恒温恒流量加药装置的结构如图 1 所示， 包括筒体 1， 筒体 1 为上下分层的 双层结构， 其上层为混药层 17， 下层为加药层 18 ； 在筒体 1 的筒壁中设有隔热层 20 （隔热层 20 采用内外层为真空夹层， 夹层中加入泡沫的结构） ； 在筒体 1 的顶部设有顶盖 2、 加药器 3 及加水口 4， 在混药层 17 内设有搅拌器 19、 温度传感器 5、 水位传感器 6、 液位变送器 7 及盘 管加热器8 ； 在混药层17与加药层18的分隔段之间设有电磁阀开关9 ； 在加药层18的外壁 上设有恒压管 23 及 4 个对称分布的电磁阀加药口 10 ； 在筒体。
21、 1 外部设有控制台 11， 筒体 1 上安装的各部件均与控制台 11 连接 ； 控制台 11 组成包括单片机 12， 在单片机 12 上连接有 触摸屏显示模块 13、 按键模块 14、 A/D 输入转换模块 15、 A/D 输出转换模块 16、 电源模块 21 及时钟模块 22 ； 温度传感器 5、 水位传感器 6、 液位变送器 7 及电磁阀加药口 10 的电磁继电 器通过 A/D 输入转换模块 15 与单片机 12 连接 ； 加药器 3、 加水口 4、 盘管加热器 8 及电磁阀 开关 9 通过 A/D 输出转换模块 16 与单片机 12 连接 ； 温度传感器 5 采用铠装式 PT100 温。
22、度 传感器 ； 盘管加热器8处于混药层的底部， 水位传感器6与盘管加热器8顶部的垂直距离为 20cm， 液位变送器 7 与混药层 17 底部的垂直距离为 10cm。搅拌器 19 采用倒圆锥型双螺旋 螺杆式搅拌器。 说 明 书 CN 102371213 A CN 102371214 A4/4 页 6 0027 在使用过程中， 将装置安装好， 当要进行浮选加药时， 在控制台 11 上的触摸屏显 示屏中设置药剂量 （药剂浓度一定） ， 旋开加药器 3 的盖子， 控制系统实现自动加药， 同时自 动打开加水口 4 的开关开始加水， 当达到相应液位时， 控制台 11 自动停止加水。同时控制 台11启动盘管。
23、加热器8， 通过与可控电源相连使之能即时开关， 调节盘管加热器8的适时加 温速度， 并用 keilC51 语言设计程序植入控制台 11 的单片机 12 实现自动化控制， 达到智能 化梯级快速加温目的。加温的同时也启动搅拌器 19， 搅拌器 19 的剪切性能好， 能在混药层 17 内形成上下循环流， 使搅拌效果均匀， 温度均衡 ； 铠装式 PT100 不锈钢传感器 5 同步检测 混药层 17 内的平均温度， 它的灵敏度高， 响应快， 测温范围宽， 感应效果好。 0028 浮选加药过程中每个通道的温度都按设定值工作， 如果检测温度超出给定温度范 围， 则实行智能化梯级快速加温 ； 如果检测温度未超。
24、出给定温度范围， 则保持当前温度。当 实际值超出给定范围较大时， 加大可控电源输出电流， 加温速度就快 ； 当实际值超出给定范 围较小时， 可控电源输出电流小， 加温速度相对较慢 ； 在给定温度范围内时就维持当前温 度。 0029 药剂混好后， 控制台 11 打开连接混药层 17 和加药层 18 的之间的电磁阀开关 9， 药剂即从被混药层 17 进入加药层 18， 直到达到恒定高度为止。恒压管 21 使加药层 18 与 大气连通， 当要实行对外加药时， 控制台 11 控制电磁阀加药口 10 开启， 控制台 11 保持混药 层 17 进入加药层 18 的放药量与所有电磁阀加药口 10 的加药量相等， 从而实现加药时变小 孔出流为恒压定常出流。当混药层 17 的药剂高度下降到一定高度时， 液位变送器 7 传递信 号给单片机 12， 实行下一轮混药。主要技术指标 ： 可控温范围 0 100 ; 温度控制精度 0.3 ; 供电电源交流 220V ； 最大设计功率 2000W 许用电流 15A。 说 明 书 CN 102371213 A CN 102371214 A1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102371213 A 。