ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1995 года по МПК B03C1/14 

Изобретение относится к разделению материалов по магнитным свойствам и может быть использовано в литейном, кузнечном и металлургическом производстве для очистки металлического абразива (дроби) от посторонних примесей (песка, окалины и др.).

Известен электромагнитный железоотделитель барабанного типа с неподвижной электромагнитной системой и вращающейся вокруг нее обечайкой из немагнитного материала.

Недостатком этого железоотделителя является низкая эффективность процесса очистки из-за возможного наведения в немагнитной, но электропроводной обечайке вихревых токов, ослабляющих рабочее магнитное поле.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является барабанный электромагнитный железоотделитель, включающий электромагнитную систему с полюсными наконечниками, барабан из немагнитного материала с перфорированной обечайкой, воздухораспределитель, загрузочное и разгрузочное устройство. При этом с целью повышения качества очистки магнитного продукта барабан снабжен дополнительной обечайкой, установленной с образованием кольцевого зазора, а между обечайками радиально установлены перегородки [2].

Недостатками указанного устройства являются сравнительно низкие эффективность и качество сепарации. При вращении обечайки барабана, изготовленной из немагнитного, но электропроводного материала, в ней наводятся вихревые токи.

Магнитное поле вихревых токов, взаимодействуя с рабочим магнитным полем, существенно искажает и ослабляет его. Наличие перфорации на обечайке барабана несколько увеличивает сопротивление вихревым токам, но не приводит к существенному их снижению. Сплошная перфорация быстро забивается ферромагнитными электропроводными частицами сепарируемого материала.

Целью изобретения является повышение эффективности и качества процесса сепарации за счет ослабления влияния поля вихревых токов на распределение рабочего магнитного поля и предотвращения засорения барабана извлеченными ферромагнитными электропроводными частицами.

Цель достигается тем, что вдоль образующих барабана выполнены отверстия в виде рядов щелей, перекрытых с наружной стороны посредством изоляционных прокладок, при этом каждая щель ряда размещена над межполюсными зазорами электромагнитной системы и выполнена длиной не менее ширины этого зазора, а расстояние между соседними рядами щелей не более 1/3 величины стороны полюсного наконечника, обращенной к барабану. На барабане над изоляционными прокладками расположены уголки из немагнитного материала.

Кроме того, загрузочное приспособление имеет направляющие пластины, установленные под углом к направлению движения материала, которые равномерно распределяют поток сепарируемого материала по рабочей поверхности устройства.

В изученных технических решениях не выявлена совокупность перечисленных существенных признаков, отличающих заявляемое изобретение от прототипа, что дает основание считать изобретение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 - показано предлагаемое устройство и потокораспределение основного магнитного поля; на фиг.2 - схема расположения щелей на обечайке барабана; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - схема возможных путей замыкания вихревых токов в обечайке немагнитного барабана.

Предлагаемое устройство содержит неподвижную систему, состоящую из одного или нескольких унифицированных Ш-образных блоков, каждый из которых включает сердечник 1, намагничивающую катушку 2, дугообразный полюсный наконечник 3, боковые полюса 4, ярмо 5, вращающийся вокруг своей оси барабан 6 из немагнитного электропроводного материала, загрузочный 7 и разгрузочный 15 узлы. Разгрузочный узел 15 состоит из двух бункеров для магнитного и немагнитного материалов. На наружной поверхности обечайки барабана 6 вдоль ее образующих расположены изоляционные прокладки 13, закрывающие щели 12, и немагнитные уголки 14. Загрузочный узел 7 снабжен направляющими пластинами 8, жестко закрепленными на склизе 9, загрузочным бункером 11, подающим на склиз 9 сепарируемый материал через окна 10.

Сепаратор работает следующим образом.

В рабочем режиме намагничивающие катушки 2 подключаются к сети постоянного тока. Одновременно с этим приводится во вращение вокруг своей оси немагнитный барабан 6. Под действием намагничивающей силы катушек 2 в пространстве между полюсным наконечником 3 и боковыми полюсами 4 каждого унифицированного блока создается магнитное поле.

Материал (дробь, абразив) с посторонними немагнитными примесями подается из бункера 11 через разгрузочное окно 10 на склиз 9 с помощью направляющих пластин 8 равномерным слоем на поверхность обечайки барабана 6. При этом в зависимости от условий эксплуатации подбирается соответствующая производительность сепаратора.

Регулирование производительности рабочего процесса в предлагаемом устройстве осуществляется технически простым и надежным способом:
ступенчатая - сборка электромагнитной системы из нескольких унифицированных Ш-образных магнитных блоков;
плавная - изменение скорости вращения барабана 0,25-2,5 об./с.

Соединение между собой соседних магнитных блоков механически жестко выполняется с помощью боковых полюсов 4. Длина обечайки немагнитного барабана 6 определяется количеством соединенных между собой унифицированных магнитных блоков.

После подачи сырья на вращающийся барабан 6 ферромагнитный материал (дробь, абразив) удерживается на поверхности обечайки магнитным полем, а посторонние примеси (песок, окалина и др.) свободно осыпаются в бункер для немагнитного продукта разгрузочного узла 15. Качество сепарации устанавливается для конкретного вида сепарируемого материала регулированием намагничивающего тока.

Для разгрузки удерживаемой на поверхности барабана 6 ферромагнитной дроби предусмотрены немагнитные уголки 14, которые перемещают ферромагнитный материал в зону резкого ослабления магнитного поля, где происходит падение ферромагнитной дроби в бункер для магнитного продукта разгрузочного узла 15.

В обечайке электромагнитного сепаратора при ее вращении в магнитном поле наводятся вихревые токи. Для устранения вредного влияния вихревых токов на эффективность рабочего процесса в предлагаемом сепараторе на рабочей поверхности барабана 6 предусмотрены щели (фиг.2). Причем щели расположены напротив межполюсных воздушных зазоров магнитной системы, а длина каждой щели не меньше величины этого зазора. Выбранное расположение и геометрические размеры пазов позволяют создавать области высокого электрического сопротивления на пути замыкания вихревых токов. При этом происходит и частичная самокомпенсация вихревых токов.

Расстояние между соседними щелями не более 1/3 величины стороны полюсного наконечника, обращенной к барабану.

При этом в любой момент времени над поверхностью полюсов при вращении барабана располагается как минимум три ряда щелей. Благодаря этому вихревые токи ослабляются по всей длине полюсного наконечника равномерно, а магнитное поле вихревых токов не вызывает существенных искажений основного рабочего магнитного поля.

Следовательно, выполнение по длине обечайки барабана вдоль ее образующих нескольких рядов щелей позволяет существенно ослабить вредное влияние магнитного поля вихревых токов на эффективность рабочего процесса сепарации, а перекрытие щелей изоляционными прокладками препятствует засорению и преждевременному износу барабана.

Изобретение используется в литейном, кузнечном и металлургическом производстве для очистки металлического абразива (дроби) от песка, окалины и др. Для повышения эффективности и качества процесса сепарации регулируют производительность сепаратора в зависимости от условий эксплуатации при неизменной толщине слоя сепарируемого материала на рабочей поверхности сепаратора и постоянной намагничивающей силе блока. Указанную регулировку осуществляют ступенчато за счет применения одного или нескольких однотипных блоков электромагнитной системы. Загрузочное устройство имеет направляющие пластины для равномерного распределения сепарируемого материала на рабочей поверхности сепаратора. Производительность регулируют за счет изменения скорости вращения барабана сепаратора в диапазоне 0,25-2,25 об/с. Для этого по длине барабана в направлении его образующей предусмотрены ряды щелей, причем каждая щель ряда расположена напротив одного из межполюсных зазоров магнитной системы и длина ее не меньше величины этого зазора, причем над поверхностью плюсов расположены не менее трех рядов щелей. Эти ряды щелей перераспределяют пути вихревых токов, которые не оказывают существенного влияния на процесс сепарации в заданном диапазоне скоростей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР, включающий барабан с отверстиями из немагнитного электропроводного материала, внутри которого установлена электромагнитная система с расположенными с зазорами полюсными наконечниками, загрузочное и разгрузочное приспособления, отличающийся тем, что отверстия выполнены в виде расположенных вдоль образующих барабана рядов щелей, перекрытых с наружной стороны посредством изоляционных прокладок, при этом каждая щель ряда размещена над межполюсным зазором электромагнитной системы и выполнена длиной не менее ширины этого зазора, расстояние между соседними рядами щелей не более 1/3 величины стороны полюсного наконечника, обращенной к барабану. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен уголками из немагнитного материала, размещенными на барабане над изоляционными прокладками. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что загрузочное приспособление выполнено с направляющими пластинами, установленными под углом к направлению движения материала.