高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置和测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量方法及相关测量装置，该方法包括步骤：（1）在转辊表面贴一圈相对绝缘的铜箔胶带；（2）在与有效荷电区位置对应的位置安装实时电流输出机构，对有效荷电区内铜箔胶带上的电流进行实时导出；（3）采用单片机电流采集系统测量出每一个碳刷所接触的转辊表面上相应铜箔胶带上流经的电流值，计算并绘制电流密度分布曲线。本发明方法及测量装置高效实用，易实现且测量结果精度高，解决了在工作状态下的静电分选机转辊表面电流密度及分布不能实时测量的问题，对未来高压静电分选机设计的进一步改进具有重要意义。
【专利说明】
高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置和测量方法
技术领域
[0001]本发明涉及静电分选机转辊表面电流密度的测量，具体的说是一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置和测量方法。
【背景技术】
[0002]高压静电分选是分选金属和非金属的常用方法，可分选尺寸小于0.1 mm的颗粒。静电分选方法最早应用于矿产工业中处理矿石，由于电子产品中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十甚至几百倍，目前高压静电分选技术已经广泛应用于废旧电路板的回收。高压静电分选是在分选机内部构建高压静电场，利用待分选颗粒中金属与非金属物质之间导电性质的差异，使其在电场力、重力和机械力的共同作用下实现分离。
[0003]图1为现有高压静电分选机结构示意图，静电分选过程为:待分选的物料颗粒经馈料器I和输料带2，均匀的散布在接地转动电极(即转辊6)的光滑表面上，物料经过荷电区3荷电，电晕电极7(—般接几万伏的负高压)与转辊6(材质是铁的或不锈钢的)之间发生强烈的电晕放电，使电晕线周围的空气电离，产生大量的电子、正离子与负离子，电晕电极7与转辊6之间形成非均匀电场，物料下落并随转辊6转动到荷电区3处，电场中的离子会吸附在待分选物料颗粒的表面，使物料荷电。在吸附区4，荷电的物料与转辊6进行电荷交换，由于导电物料放电速度快、非导电物料放电速度慢，随着荷电的物料进入分选区，放电速度快的导电物料由于与转辊6极性相同，受到排斥，脱离转辊表面，并受偏转电极8的强烈吸引，使之沿重力、离心力和电场力的合力方向下落到收集器的右侧。而放电速度慢的非导电物料，由于其在荷电区3所带负电荷没完全释放，且受偏转电极8的强烈排斥，便牢固的吸附在转辊6的表面上，随转辊6转动至毛刷5处，被固定毛刷5强制刷掉，散落到收集器的左侧。收集器的中间散落的则既有金属颗粒，又有非金属颗粒。由此完成两种不同电性物料的分离。
[0004]目前，对于棍式分选机表面电流的测量，仅停留在测量出整个转棍上的电晕电流，反映的是转辊表面0-360度的总体电荷量，无法实现对转动中的转辊表面任意位置电流密度的实时测量，因而无法确定辊面上各个位置电流密度的变化情况，也就无法为待分选物料颗粒的有效荷电量提供理论依据。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置，以解决现有测量装置无法实现对转动中的转辊表面任意位置的电流密度进行实时测量的问题。本发明进一步的目的是提供一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度的测量方法，以解决转动中转辊表面实时电流无法测量的问题。
[0006]本发明的目的之一是这样实现的:
一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量方法，其特征是，包括以下步骤:
(I)在转辊表面贴一层绝缘胶带，然后沿转辊的轴向将转辊表面分成若干条间隔均匀的条带区，在各条带区上分别粘贴上与条带区长宽一致的铜箔胶带，所述铜箔胶带为双层结构，内层为粘性绝缘物质层，外层为导电铜箔层，其中，相邻条带区的间隔距离为d并使相邻的铜箔胶带间相互绝缘，铜箔胶带的长度为L、宽度为L1;
(2 )以转辊径向截圆的圆周第1、Π象限所对应的0°?180°范围内的区域为有效荷电区域，安装与有效荷电区位置对应的实时电流输出机构;接通高压电源，使高压静电分选机的电晕电极与转辊表面之间产生电场，转辊旋转，转辊与实时电流输出机构发生相对旋转，采用实时电流输出机构对有效荷电区内铜箔胶带上的电流进行实时导出；
具体的，所述实时电流输出机构安装于转辊的一端，由支架及若干与有效荷电区内的各铜箔胶带一一对应的碳刷组件构成，所述支架为半圆环形双层绝缘支架，在双层绝缘支架上设置有若干安装孔，所述碳刷组件安装于所述安装孔中；所述碳刷组件由与碳刷、压簧、导线、碳刷安装槽及碳刷接头构成，碳刷安装槽设置于安装孔中，碳刷安装于所述碳刷安装槽内，碳刷的一端连接所述导线并通过碳刷接头实现导线外接，在碳刷与碳刷接头之间设置有所述压簧，受所述压簧的弹力作用将所述碳刷的刷头压紧在转辊表面，碳刷头与铜箔胶带之间由于转辊旋转而滑动摩擦;其中，相邻两碳刷头间沿所述转辊周向的距离=L1+d，并且，碳刷头的宽度￥<1^、1<(1;
(3)经各碳刷组件导出的电流分别通过独立的导线接至单片机电流采集系统，单片机电流采集系统测量出每一个碳刷所接触的转辊表面上相应铜箔胶带上流经的电流值，单片机电流采集系统连接的计算机系统实时计算出转辊表面电流密度，绘制电流密度分布曲线。
[0007]本发明的另一目的是这样实现的:
一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置，包括粘贴于转辊表面的一层绝缘胶带、若干条粘贴于转辊表面绝缘胶带层上的铜箔胶带、对有效荷电区域内的各铜箔胶带上电流进行导出的实时电流输出机构、对有效荷电区内各铜箔胶带上电流进行测量的单片机电流采集系统和对转辊表面电流密度进行计算的计算机系统;所述有效荷电区为转辊径向截圆的圆周第1、Π象限所对应的0°?180°范围内的转辊表面区域；
所述铜箔胶带为双层结构，内层为粘性绝缘物质层，外层为导电铜箔层;各条所述铜箔胶带在转辊表面均沿所述转辊的轴向方向设置，且两相邻铜箔胶带之间留有保持相互绝缘的均匀间隙；
所述实时电流输出机构设置于所述转辊的一端，所述实时电流输出机构由支架及若干与实时电流输出机构范围内的铜箔胶带一一对应的碳刷组件构成;所述支架为半圆环形双层绝缘支架，在双层绝缘支架上设置有若干安装孔，所述碳刷组件安装于所述安装孔中；所述碳刷组件由碳刷、压簧、导线、碳刷安装槽及碳刷接头构成，其中，碳刷安装槽设置于安装孔中，碳刷安装于所述碳刷安装槽内，碳刷的一端连接所述导线并通过碳刷接头实现导线外接，在碳刷与碳刷接头之间设置有所述压簧，受所述压簧的弹力作用所述碳刷的刷头压紧在转辊表面，碳刷头与铜箔胶带之间由于转辊旋转而产生滑动摩擦；
各所述导线外接的一端延伸接至所述单片机电流采集系统，通过单片机电流采集系统，单片机电流采集系统采集并测量每一个碳刷所接触的转辊表面上相应铜箔胶带上流经的电流值，计算机系统实时计算出转辊表面电流密度，绘制电流密度分布曲线。
[0008]本发明所述的一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置，相邻铜箔胶带间隔距离为d，铜箔胶带的长度为L、宽度为U，相邻两碳刷头间沿所述转辊周向的距离=L1+d，并且，碳刷头的宽度1<1^、1<(1。
[0009]本发明方法及测量装置高效实用，易实现且测量结果精度高，解决了在工作状态下的静电分选机转辊表面电流密度及分布不能实时测量的问题，对未来高压静电分选机设计的进一步改进具有重要意义。本发明提供一种高压静电分选机转辊表面电流密度分布的实时测量方法，与之前的静态手工测量转辊电流的方法不同，本发明装置将分选机转辊表面一周(O到360度)，细分成若干细小区域，通过碳刷间接测量出有效荷电区域(O到180度)每个细小区域的电晕电流，从而计算出转辊表面每根细小铜条区域的电流密度。
【附图说明】
[0010]图1是现有高压静电分选机整体结构示意图。
[0011]图2是本发明的实时测量装置的侧视剖面图。
[0012]图3是本发明的实时测量装置的整体结构示意图。
[0013]图中:1、馈料器，2、输料带，3、荷电区，4、吸附区，5、毛刷，6、转辊，7、电晕电极，8、偏转电极，9、铜箔胶带，10、碳刷，11、压簧，12、碳刷接头，13、单片机电流采集系统14、计算机系统，15、双层绝缘支架。
【具体实施方式】
[0014]本发明的装置是用于高压静电分选机上，现有高压静电分选机的结构如图1所示，其主要由馈料器1、输料带2、转辊6、毛刷5、电晕电极7、偏转电极8及收集器构成，其中转辊6接地，其表面主要分为荷电区3和吸附区4，电晕电极7和偏转电极8均连高压电源负极。静电分选过程为:电晕电极7(—般接几万伏的负高压)与转辊6(材质是铁的或不锈钢的)之间发生强烈的电晕放电，使电晕线周围的空气电离，产生大量的电子、正离子与负离子，电晕电极7与转辊6之间形成非均匀电场，待分选的物料颗粒经馈料器I和输料带2，均匀的散布在转辊6的光滑表面上，当经过转辊6的荷电区3时，电场中的离子会吸附在待分选物料颗粒的表面，使物料荷电。在吸附区4，荷电的物料与转辊6进行电荷交换，由于导电物料放电速度快、非导电物料放电速度慢，随着荷电的物料进入分选区，放电速度快的导电物料由于与转辊6极性相同，受到排斥，脱离转辊表面，并受偏转电极8的强烈吸引，使之沿重力、离心力和电场力的合力方向下落到收集器的右侧。而放电速度慢的非导电物料，由于其在荷电区3所带负电荷没完全释放，且受偏转电极8的强烈排斥，便牢固的吸附在转辊6的表面上，随转辊6转动至毛刷5处，被固定毛刷5强制刷掉，散落到收集器的左侧，收集器的中间散落的则既有金属颗粒，又有非金属颗粒，由此完成两种不同电性物料的分离。
[0015]为实现对转动中转辊表面实时电流密度的测量，本发明采用了如图2、3所示的装置结构，本发明设计了一种测量高压静电分选机转辊表面电荷密度分布的实时测量装置，本装置是安装于静电分选机的转辊上。在转辊表面贴有一层绝缘胶带层，并沿转辊的轴向将转辊表面分成了多条间隔均匀的条带区，在各条带区上分别粘贴有与条带区长宽一致的铜箔胶带9，铜箔胶带9为双层结构，内层为粘性绝缘物质层，外层为导电铜箔层，相邻条带区的间隔距离为d并使相邻的铜箔胶带9间相互绝缘，铜箔胶带9的长度为L、宽度为U。在粘贴有铜箔胶带9的转辊的一端边缘，安装有对有效荷电区内的各条铜箔胶带9上电流进行导出的实时电流输出机构，其中有效荷电区为转辊径向截圆第1、Π象限所对应的0°?180°范围内的转辊表面区域。实时电流输出机构由支架及若干碳刷组件构成，支架为半圆环形双层绝缘支架15，在双层绝缘支架15上设置有若干安装孔，碳刷组件安装于安装孔中，其中，碳刷组件由碳刷10、压簧11、导线、碳刷安装槽及碳刷接头12构成，碳刷安装槽固定于安装孔中，碳刷10作为一种滑动接触器件，其主要成分是碳，外型一般是长方体，通过压簧11将其紧压在转辊表面，用来防止碳刷10接触不良，碳刷10安装于碳刷安装槽内，且碳刷10在槽内能够上下自由移动，碳刷与槽内壁的间隙一般在0.1-0.3mm之间，以避免碳刷10和安装槽之中因间隙过大产生摆动使碳刷10不能准确的导出铜箔胶带9上的电流。相邻两碳刷头间沿转辊周向的距离=U+d，并且，碳刷头的宽度W<U且W<d。碳刷安装槽内的碳刷10，尾端连接导线并通过碳刷接头12实现导线外接，外接的导线另一端接至单片机电流采集系统13，接通高压电源，使高压静电分选机的电晕电极7与转辊6表面之间产生电场，转辊6旋转，然后采用实时电流输出机构对有效荷电区内铜箔胶带9上的电流进行实时导出；单片机电流采集系统13采集并测量每一个碳刷10所接触的铜箔胶带9上流经的电流值，再通过计算机系统14计算出有效荷电区内各区域的实时电流密度，绘制电流密度分布曲线。
[0016]本发明中，铜箔胶带选择单面覆铜型，其与转棍表面接触的一面，涂有薄薄一层绝缘物质并具有粘性，可黏贴于转辊表面，且加强与转辊绝缘，一条一条铜箔水平贴满转辊表面，相邻两条铜箔胶带之间有均匀的间隙，并相互绝缘。转辊直径为D，每条铜箔长度为L(与转辊长度相同)，宽度为L1，铜箔胶带之间的间隙距离为d，铜箔的宽度及间距越小，测量越精细，具体尺寸依据研究需要自定。碳刷的个数随转辊直径及铜条数的变化而变化，依据研究需要自定。最后通过每个碳刷导出的电流，可以测量出转辊表面每个铜箔胶带上流经的电晕电流值，再除以该条铜箔胶带的表面积L X Li，用计算机计算出转棍表面各个铜箔胶带所在位置上的单位面积的电流密度，也就是面电流密度(单位为μΑ/mm2)，从而得到分选机转辊表面电流密度的分布情况，绘制电荷密度分布曲线。
【主权项】
1.一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量方法，其特征是，包括以下步骤: (1)在转辊表面贴一层绝缘胶带，然后沿转辊的轴向将转辊表面分成若干条间隔均匀的条带区，在各条带区上分别粘贴上与条带区长宽一致的铜箔胶带，所述铜箔胶带为双层结构，内层为粘性绝缘物质层，外层为导电铜箔层，其中，相邻条带区的间隔距离为d并使相邻的铜箔胶带间相互绝缘，铜箔胶带的长度为L、宽度为L1; (2)以转辊径向截圆的圆周第1、Π象限所对应的0°?180°范围内的区域为有效荷电区域，安装与有效荷电区位置对应的实时电流输出机构;接通高压电源，使高压静电分选机的电晕电极与转辊表面之间产生电场，转辊旋转，转辊与实时电流输出机构发生相对旋转，采用实时电流输出机构对有效荷电区内铜箔胶带上的电流进行实时导出； 具体的，所述实时电流输出机构安装于转辊的一端，由支架及若干与有效荷电区内的各铜箔胶带一一对应的碳刷组件构成，所述支架为半圆环形双层绝缘支架，在双层绝缘支架上设置有若干安装孔，所述碳刷组件安装于所述安装孔中；所述碳刷组件由与碳刷、压簧、导线、碳刷安装槽及碳刷接头构成，碳刷安装槽设置于安装孔中，碳刷安装于所述碳刷安装槽内，碳刷的一端连接所述导线并通过碳刷接头实现导线外接，在碳刷与碳刷接头之间设置有所述压簧，受所述压簧的弹力作用将所述碳刷的刷头压紧在转辊表面，碳刷头与铜箔胶带之间由于转辊旋转而滑动摩擦;其中，相邻两碳刷头间沿所述转辊周向的距离=L1+d，并且，碳刷头的宽度￥<1^、1<(1; (3)经各碳刷组件导出的电流分别通过独立的导线接至单片机电流采集系统，单片机电流采集系统测量出每一个碳刷所接触的转辊表面上相应铜箔胶带上流经的电流值，单片机电流采集系统连接的计算机系统实时计算出转辊表面电流密度，绘制电流密度分布曲线。2.—种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置，其特征是，包括粘贴于转辊表面的一层绝缘胶带、若干条粘贴于转辊表面绝缘胶带层上的铜箔胶带、对有效荷电区域内的各铜箔胶带上电流进行导出的实时电流输出机构、对有效荷电区内各铜箔胶带上电流进行测量的单片机电流采集系统和对转辊表面电流密度进行计算的计算机系统;所述有效荷电区为转辊径向截圆的圆周第1、Π象限所对应的0°?180°范围内的转辊表面区域； 所述铜箔胶带为双层结构，内层为粘性绝缘物质层，外层为导电铜箔层;各条所述铜箔胶带在转辊表面均沿所述转辊的轴向方向设置，且两相邻铜箔胶带之间留有保持相互绝缘的均匀间隙； 所述实时电流输出机构设置于所述转辊的一端，所述实时电流输出机构由支架及若干与实时电流输出机构范围内的铜箔胶带一一对应的碳刷组件构成;所述支架为半圆环形双层绝缘支架，在双层绝缘支架上设置有若干安装孔，所述碳刷组件安装于所述安装孔中；所述碳刷组件由碳刷、压簧、导线、碳刷安装槽及碳刷接头构成，其中，碳刷安装槽设置于安装孔中，碳刷安装于所述碳刷安装槽内，碳刷的一端连接所述导线并通过碳刷接头实现导线外接，在碳刷与碳刷接头之间设置有所述压簧，受所述压簧的弹力作用所述碳刷的刷头压紧在转辊表面，碳刷头与铜箔胶带之间由于转辊旋转而产生滑动摩擦； 各所述导线外接的一端延伸接至所述单片机电流采集系统，通过单片机电流采集系统，单片机电流采集系统采集并测量每一个碳刷所接触的转辊表面上相应铜箔胶带上流经的电流值，计算机系统实时计算出转辊表面电流密度，绘制电流密度分布曲线。3.根据权利要求2所述的一种高压静电分选机转辊表面实时电流密度测量装置，其特征是，相邻铜箔胶带间隔距离为d，铜箔胶带的长度为L、宽度为L1，相邻两碳刷头间沿所述转辊周向的距离=U+d，并且，碳刷头的宽度￥<1^、￥<(1。
【文档编号】G01R19/08GK106093537SQ201610593362
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月26日 公开号201610593362.5, CN 106093537 A, CN 106093537A, CN 201610593362, CN-A-106093537, CN106093537 A, CN106093537A, CN201610593362, CN201610593362.5
【发明人】张子生, 岳子薇, 张玮峰, 吉晓晓, 孙博
【申请人】河北大学