专利名称：连续式恒温恒流量加药方法及装置的制作方法
技术领域：
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
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背景技术：
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[-rc，+rc ]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
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。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。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。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。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。温度传感器为铠装式PTlOO温度传感器。铠装式PTlOO温度传感器由电阻体、引线、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。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，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。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。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。电磁阀加药口为4个以上。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。盘管加温均勻，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。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MC9S12XSU8MAA 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°C到80°C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。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。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。触摸屏显示模块显示模块选用22 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。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。
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。按键模块按键模块有检测精度设定按钮、系统启停按钮等。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；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，整体温度不够均勻；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。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。本发明的方法简单，容易实施，所采用的装置成本低廉，使用效果理
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图1为本发明的结构示意图2为本发明的控制台的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施例方式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。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。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。
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，使搅拌效果均勻，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。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。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°C ；温度控制精度士0. 30C ；供电电源交流220V ；最大设计功率2000W许用电流15A。
权利要求
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.—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.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。
全文摘要
本发明公开了一种连续式恒温恒流量加药方法及装置，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。
文档编号B03D1/14GK102371213SQ201110322369
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者刘启龙, 张覃, 李龙江, 沈智慧, 舒龙 申请人:贵州大学