靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量方法及測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量方法及測量裝置，所述測量方法是先確定分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域，再對有效荷電區(qū)域的轉輥表面進行分區(qū)，在分區(qū)內(nèi)黏貼銅箔膠帶，將銅箔膠帶連接微安表，然后測量銅箔膠帶表面的電暈電流，計算面電荷密度，最終得到轉輥表面的電荷密度分布情況。本發(fā)明把分選機轉輥的表面細分成一個一個的長條細小區(qū)域，然后再對每個細小區(qū)域的電暈電流進行測量，再用電流的強度計算出面電荷密度，從而得到面電荷分布的情況。本發(fā)明測量方法及裝置經(jīng)濟實用，操作簡單，易于實現(xiàn)，且測量準確，對高壓靜電分選機的結構改進設計具有重要的指導意義，解決了靜電分選機轉輥表面電荷密度分布不能測量的難題。
【專利說明】靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量方法及測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種物體表面電荷密度分布的測量，具體地說是一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量方法及測量裝置。
【背景技術】
[0002]高壓靜電分選是常用的分選金屬和非金屬的方法,可分選尺寸小于0.1 mm的顆粒，甚至能從粉塵中回收貴重金屬。靜電分選方法最早應用于礦產(chǎn)工業(yè)中處理礦石，由于電子產(chǎn)品中的金屬品位相當于普通礦物中金屬品位的幾十甚至幾百倍，目前高壓靜電分選技術已經(jīng)廣泛應用于廢舊電路板的回收。高壓靜電分選是在分選機內(nèi)部構建高壓靜電場，利用待分選顆粒中金屬與非金屬物質(zhì)之間導電性質(zhì)的差異，使其在電場力、重力和機械力的共同作用下實現(xiàn)分離。1988年Taylor等首次利用該技術，采用輥式靜電分選機成功地分選回收了破碎電纜中的金屬、塑料以及橡膠等物質(zhì)。為提高分選效率，國內(nèi)外眾多學者對靜電分選機工作機理做了很多研究。
[0003]目前，高壓靜電分選裝置的研究，只是測量整個轉輥上的電暈電流，反映的是轉輥0—360°表面總的電荷量，它不能測量轉輥表面有效荷電區(qū)域中各個位置點所噴落的電荷的具體數(shù)值，因而也就無法確定O — 90°的有效荷電區(qū)域各個角度(即區(qū)域)面電荷密度的數(shù)值，無法準確定位分選機中電暈放電極與水平方向的夾角、電暈放電極與轉輥的垂直距離、線狀電暈放電極的根數(shù)、電暈放電極的形狀等變化時，噴落到荷電區(qū)域的電荷密度是如何變化的，無法確定待分選物料在不同荷電區(qū)域荷電效果的影響。沒有準確的荷電數(shù)據(jù)作參考，也就不能對高壓靜電分選機進行有針對性的改進設計，以使其提高分選效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一就是提供一種靜電分選機轉棍表面電荷密度分布的測量方法，以解決對分選機轉輥表面荷電區(qū)域的電荷密度分布不能測量的問題。
[0005]本發(fā)明的目的之二就是提供一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量裝置，以實現(xiàn)對分選機轉輥表面荷電區(qū)域電荷密度分布的精確測量。
[0006]本發(fā)明的目的之一是這樣實現(xiàn)的:一種靜電分選機轉棍表面電荷密度分布的測量方法，包括以下步驟:
a、確定分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域:以轉輥徑向截圓的圓周第I象限所對應的O — 90°范圍內(nèi)的轉輥表面為分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域；
b、對有效荷電區(qū)域的轉輥表面進行分區(qū):將有效荷電區(qū)域的轉輥表面細分成若干從轉輥一端到轉輥另一端與轉輥軸線平行的直線細條區(qū)，各細條區(qū)的寬度可以相等或不等；
C、在分區(qū)內(nèi)黏貼銅箔膠帶:在轉輥表面的每個分區(qū)內(nèi)涂敷一層粘性絕緣物質(zhì)層，在所述粘性絕緣物質(zhì)層上再黏貼一條外表面為導電銅箔層的銅箔膠帶，銅箔膠帶與轉輥絕緣，兩相鄰分區(qū)內(nèi)的銅箔膠帶之間有均勻的間隙，并相互絕緣；
d、銅箔膠帶連接微安表:在同一端的每條銅箔膠帶的導電銅箔層上分別焊接導線，導線的另一端通過陣列開關共接至微安表；
e、銅箔膠帶表面電暈電流的測量:接通高壓靜電分選機的高壓電源，電暈電極與轉輥之間隨即發(fā)生強烈的電暈放電，接通陣列開關中的一個子開關，即可測量對應的一條銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值；
f、面電荷密度的計算:將某條銅箔膠帶上所測出的電暈電流值除以該條銅箔膠帶的面積，即可得出單位面積上的電量值，該電量值即為該銅箔膠帶在轉輥表面所在位置處的面電荷密度；
g、轉輥表面電荷密度分布的計算:通過轉換陣列開關中不同的子開關，即可逐一測量出轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)所有銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)各條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，從而得到高壓靜電分選機轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)的電荷密度的分布情況。
[0007]測量時，通過對陣列開關的轉換控制，可任意測量一條或多條銅箔膠帶上的電暈電流。
[0008]本發(fā)明測量方法供了一種分選機轉輥有效荷電區(qū)域面電荷密度分布的測量方法，與以前的測量整個轉棍電流的方法不同，本發(fā)明把分選機轉棍的表面細分成一個一個的長條狀細小區(qū)域，然后再對每個細小區(qū)域的電暈電流進行測量，再根據(jù)電暈電流的數(shù)值計算出面電荷密度，從而得到面電荷分布的情況。本發(fā)明測量方法經(jīng)濟實用，操作簡單，易于實現(xiàn)，且測量準確，對高壓靜電分選機的結構改進設計具有重要的指導意義，解決了靜電分選機轉輥表面荷電區(qū)域的電荷密度分布不能測量的技術難題。
[0009]本發(fā)明的目的之二是這樣實現(xiàn)的:一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量裝置，包括若干條黏貼在分選機轉輥上的銅箔膠帶，所述銅箔膠帶的外表面為導電銅箔層，所述銅箔膠帶從分選機轉輥的一端粘貼到轉輥的另一端，并與轉輥的軸線相平行；在分選機轉輥表面與所述銅箔膠帶之間設有一層粘性絕緣物質(zhì)層，使所述銅箔膠帶與分選機轉輥絕緣；兩相鄰所述銅箔膠帶之間有保持相互絕緣的均勻間隙；在同一端的每條銅箔膠帶的導電銅箔層上分別焊接有導線，所述導線的另一端通過陣列開關共接至微安表。
[0010]接通所述陣列開關中的一個子開關，通過所述微安表測量得到一條所述銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，再除以該條銅箔膠帶的面積，即為單位面積上的電量值，也就是該銅箔膠帶在分選機轉輥表面所在位置處的面電荷密度；轉換所述陣列開關中不同的子開關，逐一測出分選機轉輥表面所有所述銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出每條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，即可得到分選機轉輥表面的電荷密度分布情況。
[0011]本發(fā)明測量裝置結構簡單，高效實用，其可以方便地測量靜電分選機轉輥有效荷電區(qū)間的面電荷密度分布，為高壓靜電分選機設計生產(chǎn)中電暈線的安裝位置的確定及電暈線形狀和數(shù)量的改進提供準確依據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是高壓靜電分選機的工作原理示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明測量裝置的結構示意圖。
[0014]圖3是銅箔膠帶在轉輥上的分布及與電暈放電極的相對位置示意圖。
[0015]圖3中:X軸為水平方向，Y軸為垂直方向，R是轉輥半徑，L是電暈放電極到轉輥軸心的距離。
【具體實施方式】
[0016]高壓靜電分選機的結構及工作原理如圖1所示，其靜電分選過程是:待分選的物料顆粒經(jīng)饋料系統(tǒng)I和輸料帶2均勻地散布在轉輥6的光滑表面上，轉輥6的軸心接地，形成接地轉動電極。轉棍6與電暈放電極7相對的部分,形成荷電區(qū)3,物料在經(jīng)過荷電區(qū)3時荷電。電暈放電極7 (—般接幾萬伏的負高壓)與轉棍6之間發(fā)生強烈的電暈放電,使電暈線周圍的空氣電離，產(chǎn)生大量的電子、正離子和負離子。由于電暈放電極(一般為細金屬線)7與轉輥6表面的距離不等，因此，在電暈放電極7與轉輥6之間會形成非均勻電場，電暈放電極7距離轉輥6表面近的地方的電場強度大，產(chǎn)生的離子密度也大，待分選物料顆粒經(jīng)過時被荷電就越充分，物料下落并隨轉輥6轉動到荷電區(qū)3處時，電場中的離子會吸附在待分選物料的表面，使物料荷電。荷電的物料與作為接地極的轉輥6進行電荷交換，導電物料放電速度快，非導電物料放電速度慢。隨后，荷電的物料進入分選區(qū)，導電物料與轉輥電極的極性相同，受轉輥電極的排斥，脫離轉輥表面，并受偏轉電極8的強烈吸引，使之沿重力、離心力和電場力的合力方向下落到收集器的右側；而放電速度慢的非導電物料，由于自身的負電荷沒完全釋放，且受偏向電極8的強烈排斥，便牢固的吸附在接地轉輥電極的表面上，隨轉輥6轉動至毛刷5處，被固定毛刷5強制刷掉，散落到收集器的左側，收集器的中間散落的既有金屬顆粒，也有非金屬顆粒，由此完成兩種不同電性物料的分離。
[0017]由圖1、圖3可見，由于電暈放電極7的設置位置所致，分選機轉輥表面的荷電區(qū)域3只有其一周的四分之一，因此，我們只需測量第I象限O — 90°的電荷密度分布，只有這個象限的轉棍表面區(qū)間，才是物料與電暈電場落到轉棍上的電荷擴散、碰撞而荷電的有效區(qū)間；圓周上其他三個象限為非荷電區(qū)域，測量其表面電荷沒有什么實際意義。因此把轉輥上O — 90°的第I象限區(qū)域確定為分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域。
[0018]實施例1
本發(fā)明靜電分選機轉棍表面電荷密度分布的測量方法是:
1、確定分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域:以轉輥6徑向截圓的圓周第I象限所對應的O — 90°范圍內(nèi)的轉輥表面為分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域3 (圖3)。
[0019]2、對有效荷電區(qū)域的轉輥表面進行分區(qū):將有效荷電區(qū)域3的轉輥表面細分成若干從轉輥一端到轉輥另一端與轉輥軸線平行的直線細條區(qū)(圖2)，各細條區(qū)的寬度最好相等，并且為得到精確測量數(shù)據(jù)，細條區(qū)的寬度(LI)越細越好。
[0020]3、在分區(qū)內(nèi)黏貼銅箔膠帶:在轉輥表面的每個分區(qū)內(nèi)涂敷一層粘性絕緣物質(zhì)層，在粘性絕緣物質(zhì)層上再黏貼一條外表面為導電銅箔層的銅箔膠帶9，銅箔膠帶9與轉輥6絕緣，兩相鄰分區(qū)內(nèi)的銅箔膠帶之間有均勻的間隙(L2)，并相互絕緣。
[0021]4、銅箔膠帶連接微安表:在同一端的每條銅箔膠帶9的導電銅箔層上分別焊接導線10，導線10的另一端連接到陣列開關11上，再通過陣列開關共接到微安表12上，微安表12的另一端接地線。
[0022]5、銅箔膠帶表面電暈電流的測量:接通高壓靜電分選機的高壓電源，電暈電極7與轉輥6之間隨即發(fā)生強烈的電暈放電，接通陣列開關11中的一個子開關，即可測量對應的一條銅箔膠帶9表面流經(jīng)的電暈電流值. 6、面電荷密度的計算:將某條銅箔膠帶9上所測出的電暈電流值除以該條銅箔膠帶的面積(L1XL3)，即可得出單位面積上的電量值，該電量值即為該銅箔膠帶在轉輥表面所在位置處的面電荷密度.7、轉輥表面電荷密度分布的計算:通過轉換陣列開關11中不同的子開關，即可逐一測量出轉輥表面有效荷電區(qū)域3內(nèi)所有銅箔膠帶9表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)各條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，從而得到高壓靜電分選機轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)的電荷密度的分布情況。
[0023]測量時，通過對陣列開關的轉換控制，可任意測量一條或多條銅箔膠帶上的電暈電流。
[0024]固體帶電時，電荷分布在固體表面。在電磁學里，電荷密度是一種度量，描述電荷分布的密度。假設電荷分布于一個平面或一個物體的表面，則其面電荷密度是每單位面積所帶的電量，單位為庫侖/平方米(C/m2)。電流是指單位時間內(nèi)通過導線某一截面的電荷量，因此，測量出每條銅箔膠帶所流經(jīng)的電流，再除以每條銅箔膠帶的面積，就可計算出單位面積的電量，也就是面電荷密度(C/m2)。通過對轉輥表面的面電荷密度的測量，能夠得到O — 90°轉輥表面荷電區(qū)間的面電荷密度的分布曲線。
[0025]通過測量轉輥O — 90°的有效荷電區(qū)間中相對電暈放電極不同角度的銅箔膠帶上的電流，就能確定轉輥有效荷電區(qū)域內(nèi)，相對電暈放電極不同高度、各個不同角度的面電荷密度分布，由此即可為電暈放電極在高壓靜電分選機中的安裝位置(包括與水平方向的夾角及與轉輥的垂直距離等)的確定，以及電暈放電極的形狀(包括細圓線、星型線、芒刺線等)的設計提供準確依據(jù)。
[0026]實施例2
如圖2所示，本發(fā)明靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量裝置，包括若干條黏貼在分選機轉棍上的銅箔膠帶9,銅箔膠帶9的外表面為導電銅箔層,銅箔膠帶9從分選機轉輥6的一端粘貼到轉輥的另一端，并與轉輥6的軸線相平行。在分選機轉輥表面與銅箔膠帶9之間設有一層粘性絕緣物質(zhì)層,使銅箔膠帶與分選機轉棍絕緣。兩相鄰銅箔膠帶9之間有保持相互絕緣的均勻間隙。在同一端的每條銅箔膠帶9的導電銅箔層上分別焊接有導線10，導線10的另一端通過陣列開關11共接至微安表12。
[0027]接通陣列開關11中的一個子開關，通過微安表12測量得到一條銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，再除以該條銅箔膠帶的面積，即為單位面積上的電量值，也就是該銅箔膠帶在分選機轉輥表面所在位置處的面電荷密度。轉換陣列開關11中不同的子開關，逐一測出分選機轉輥表面所有銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出每條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，即可得到分選機轉輥表面的電荷密度分布曲線。
【權利要求】
1.一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量方法，其特征是，包括以下步驟: a、確定分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域:以轉輥徑向截圓的圓周第I象限所對應的O — 90°范圍內(nèi)的轉輥表面為分選機轉輥表面的有效荷電區(qū)域； b、對有效荷電區(qū)域的轉輥表面進行分區(qū):將有效荷電區(qū)域的轉輥表面細分成若干從轉輥一端到轉輥另一端與轉輥軸線平行的直線細條區(qū)，各細條區(qū)的寬度可以相等或不等； C、在分區(qū)內(nèi)黏貼銅箔膠帶:在轉輥表面的每個分區(qū)內(nèi)涂敷一層粘性絕緣物質(zhì)層，在所述粘性絕緣物質(zhì)層上再黏貼一條外表面為導電銅箔層的銅箔膠帶，銅箔膠帶與轉輥絕緣，兩相鄰分區(qū)內(nèi)的銅箔膠帶之間有均勻的間隙，并相互絕緣； d、銅箔膠帶連接微安表:在同一端的每條銅箔膠帶的導電銅箔層上分別焊接導線，導線的另一端通過陣列開關共接至微安表； e、銅箔膠帶表面電暈電流的測量:接通高壓靜電分選機的高壓電源，電暈電極與轉輥之間隨即發(fā)生強烈的電暈放電，接通陣列開關中的一個子開關，即可測量對應的一條銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值； f、面電荷密度的計算:將某條銅箔膠帶上所測出的電暈電流值除以該條銅箔膠帶的面積，即可得出單位面積上的電量值，該電量值即為該銅箔膠帶在轉輥表面所在位置處的面電荷密度； g、轉輥表面電荷密度分布的計算:通過轉換陣列開關中不同的子開關，即可逐一測量出轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)所有銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)各條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，從而得到高壓靜電分選機轉輥表面有效荷電區(qū)域內(nèi)的電荷密度的分布情況。
2.根據(jù)權利要求1所述的靜電分選機轉輥表面電荷密度分布測量方法，其特征是，測量時，通過對陣列開關的轉換控制，可任意測量一條或多條銅箔膠帶上的電暈電流。
3.一種靜電分選機轉輥表面電荷密度分布的測量裝置，其特征是，包括若干條黏貼在分選機轉輥上的銅箔膠帶，所述銅箔膠帶的外表面為導電銅箔層，所述銅箔膠帶從分選機轉輥的一端粘貼到轉輥的另一端，并與轉輥的軸線相平行；在分選機轉輥表面與所述銅箔膠帶之間設有一層粘性絕緣物質(zhì)層，使所述銅箔膠帶與分選機轉輥絕緣；兩相鄰所述銅箔膠帶之間有保持相互絕緣的均勻間隙；在同一端的每條銅箔膠帶的導電銅箔層上分別焊接有導線，所述導線的另一端通過陣列開關共接至微安表。
4.根據(jù)權利要求1所述的靜電分選機轉輥表面電荷密度分布測量裝置，其特征是，接通所述陣列開關中的一個子開關，通過所述微安表測量得到一條所述銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，再除以該條銅箔膠帶的面積，即為單位面積上的電量值，也就是該銅箔膠帶在分選機轉輥表面所在位置處的面電荷密度；轉換所述陣列開關中不同的子開關，逐一測出分選機轉輥表面所有所述銅箔膠帶表面流經(jīng)的電暈電流值，并計算出每條銅箔膠帶所在位置上的面電荷密度，即可得到分選機轉輥表面的電荷密度分布情況。
【文檔編號】G01R29/24GK103513119SQ201310489743
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】張子生, 劉導, 史曉東, 劉波峰, 張耀元 申請人:河北大學