ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1998 года по МПК B03C1/25 B03C1/08 

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,001 мм и выше.

Известны аналогичные конструкции электромагнитных и магнитных сепараторов, состоящие из магнитопроводов с источниками возбуждения магнитных полей и рабочих каналов, через которые протекают очищенные жидкости [1].

Недостатками известных сепараторов являются их относительная конструктивная сложность, высокая металлоемкость и энергоемкость и сравнительно низкая эффективность извлечения из жидкой среды мелких металлопримесей вследствие практической невозможности реализации в рабочем органе достаточно высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля.

Известна конструкция электромагнитного сепаратора, состоящая из магнитопровода с размещенными на нем намагничивающими обмотками и рабочего канала, внутри которого расположены полиградиентные элементы, выполненные в виде цилиндрических пружин растяжения [2].

Недостатком известного электромагнитного сепаратора является сравнительно низкая эффективность очистки вследствие отрыва части извлеченных металлопримесей от поверхностей витков пружин под напором сепарируемого материала.

Известна конструкция электромагнитного сепаратора, которая является ближайшим техническим решением, принятым за прототип, состоящая из сердечников с размещенными на них намагничивающими катушками, верхнего и нижнего полюсов, прикрепленных к торцевым частям сердечников, полюсных наконечников, прикрепленных к одному из полюсов, рабочего канала, выполненного в виде прямоугольного желоба и установленного между полюсами, внутри которого расположен ферромагнитный концентратор, состоящий из ряда ферромагнитных пластин зубчатой формы, обращенных зубцами к верхнему полюсу, при этом зубцы выполнены трапецеидальной формы [3].

Достоинствами конструкции прототипа являются сравнительно низкая металлоемкость и энергоемкость, относительно высокая эффективность извлечения мелких металлопримесей.

Однако зоны высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля, а следовательно, и зоны высокоэффективного извлечения металлопримесей в основном расположены в областях оснований зубцов, вследствие чего металлопримеси, находящиеся в средних слоях сепарируемых жидкостей, извлекаются с меньшей эффективностью.

Кроме того, трапецеидальная форма позволяет создать вертикальные составляющие градиенты напряженности магнитного поля практически только на двух плоскостях зубцов, что, в свою очередь, увеличивает вероятность отрыва от плоскостей зубцов с более низким градиентом накопившихся на них извлеченных металлопримесей вследствие ослабления сил магнитного сцепления между металлопримесями и указанными плоскостями под напором потока сепарируемых жидкостей и снижает эффективность очистки в целом.

Задача изобретения - повышение эффективности очистки различных технических жидкостей и суспензий от мелких металлопримесей.

Поставленная задача решается тем, что в сепараторе, включающем электромагнитную систему, состоящую из сердечника и размещенной на нем намагничивающей катушкой, ярма, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы, прикрепленной краями к ярму и охватывающей сердечник с катушкой, и рабочий канал, выполненный в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, установленного между нижним и верхним полюсами наконечниками, выполненными в виде ферромагнитных прямоугольных пластин с прикрепленными к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, и установленный внутри рабочего канала ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов, зубцы выполнены в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке, обращенных вершинами к верхнему полюсу и различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала.

Выполнение зубцов различными по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, позволяет создать зоны высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля, а следовательно, и зоны высокоэффективного извлечения металлопримесей практически по всему объему рабочего канала, что способствует повышению эффективности очистки сепарируемых жидких сред.

При этом пирамидальная форма зубцов позволяет увеличить силы магнитного сцепления между извлеченными металлопримесями и поверхностями зубцов за счет создания дополнительных вертикальных составляющих градиента напряженности магнитного поля на всех плоскостях зубцов, что снижает вероятность отрыва извлеченных металлопримесей.

Наконец, размещение зубцов на основании ферромагнитного концентратора в шахматном порядке увеличивает вероятность непосредственного контактирования извлекаемых металлопримесей с поверхностями зубцов за счет эффекта "перемешивания" сепарируемых жидкостей, что повышает эффективность работы сепаратора в целом.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого электромагнитного сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Сепаратор состоит из электромагнитной системы, выполненной в виде сердечника 1 с размещенной на нем намагничивающей катушкой 2, ярма 3, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы 9, охватывающей сердечник с катушкой и рабочий канал и прикрепленной краями к ярму, нижнего 4 и верхнего 8 полюсных наконечников, выполненных в виде ферромагнитных прямоугольных пластин и прикрепленных к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, рабочего канала 5, выполненного в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, внутри которого установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из основания 6, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов 7, различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, выполненных в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке и обращенных вершинами к верхнему полюсу.

Сепаратор работает следующим образом.

В рабочем режиме электромагнит вместе с рабочим каналом устанавливают под некоторым углом к горизонту, достаточным для протекания сепарируемых жидкостей по рабочему каналу самотеком, после чего тем или иным способом в рабочий канал 5 подается сепарируемая жидкость, а намагничивающую катушку 2 подключают к источнику питания постоянного тока.

При этом основная часть магнитного потока замыкается в рабочем воздушном зазоре между верхним 8 и нижним 4 полюсами наконечниками, т.е. в области размещения зубцов 7. В результате зубцы сильно намагничиваются, а благодаря форме их исполнения внутри рабочего канала создается резко неоднородное высокоградиентное электромагнитное поле.

В результате установки зубцов 7 на основании 6 ферромагнитного концентратора в шахматном порядке в процессе прохождения потока сепарируемой жидкости по рабочему каналу 5 содержащиеся в указанной жидкости металлопримеси в подавляющей своей массе механически контактируют с сильнонасыщенной ферромагнитной массой зубцов 7 и интенсивно осаждаются на гранях этих зубцов, а очищенная таким образом жидкость свободно проходит самотеком по рабочему каналу 5.

По мере накопления металлопримесей на зубцах 7 осуществляется из периодическая разгрузка. С этой целью прекращается подача сепарируемой жидкости в рабочий канал 5 и отключается катушка 2, после чего осуществляется ручная выемка рабочего канала 5 и удаление металлопримесей, например, путем промывки канала.

Область применения: очистка технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,001 мм и выше. Сепаратор включает электромагнитную систему, состоящую из сердечника с размещенной на нем намагничивающей катушкой, ярма, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы, прикрепленной краями к ярму и охватывающей сердечник с катушкой. Рабочий канал выполнен в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, установленного между нижним и верхним полюсными наконечниками, выполненными в виде ферромагнитных прямоугольных пластин и прикрепленных к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно. Внутри рабочего канала сепаратора установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов, различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, выполненных в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке и обращенных вершинами к верхнему полюсу. Сепаратор повышает эффективность очистки немагнитных сыпучих материалов от металлопримесей крупностью не менее 0,01 мм. 2 ил.

Электромагнитный сепаратор, включающий электромагнитную систему, состоящую из сердечника с размещенной на нем намагничивающей катушкой, ярма, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы, прикрепленной краями к ярму и охватывающей сердечник с катушкой и рабочий канал, выполненный в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, установленного между нижним и верхним полюсными наконечниками, выполненными в виде ферромагнитных прямоугольных пластин и прикрепленными к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, и установленный внутри рабочего канала ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов, отличающийся тем, что зубцы выполнены в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке, обращенных вершинами к верхнему полюсу и различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала.