СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТЕЙ ОТ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2001 года по МПК B03C1/00 B01D35/06 C10M175/04 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей и других технологических жидкостей от механических примесей.

Известен способ очистки жидкостей от ферромагнитных частиц, в котором загрязненная жидкость очищается, однократно проходя через зазоры между магнитными стержнями, реализованный в устройстве фирмы "Монтанус" (Германия) - магнитный цепной фильтр МКФ, содержащий емкость для очищаемой жидкости, расположенный в емкости бесконечный цепной магнитный сепаратор с закрепленными на нем магнитными стержнями и устройство для регенерации магнитных стержней.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе осуществляется лишь однократное прохождение очищаемой жидкости в зазоре между магнитными стержнями и, следовательно, обеспечивается низкая эффективность ее очистки от ферромагнитных примесей.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип способ очистки жидкостей от ферромагнитных частиц, при котором загрязненную жидкость очищают в магнитном сепараторе при ее многократном прохождении через неизменные по величине зазоры между магнитными стержнями, соседними друг с другом и расположенными последовательно на зигзагообразной части его бесконечной ветви, при направлении движения очищаемой жидкости, не совпадающем с продольными осями магнитных стержней. Жидкость дополнительно очищают при ее прохождении через изменяемые по величине зазоры между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора при ее движении (см. патент России N 2004980, кл. B 03 C 1/00 опубл. 30.12.93).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе очистка жидкости в зазорах между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви магнитного сепаратора ведется неэффективно вследствие наличия между ними разделительных сеток, служащих для ламинаризации потока очищаемой жидкости. Наличие сеток приводит к необоснованно большим значениям величин этих зазоров, при которых процесс очистки жидкости практически полностью отсутствует.

Технический результат - повышение эффективности очистки жидкостей от ферромагнитных частиц.

Технический результат достигается тем, что в способе, включающем очистку загрязненной жидкости в магнитном цепном сепараторе при ее многократном прохождении через неизменные по величине зазоры между магнитными стержнями, соседними друг с другом и расположенными последовательно на зигзагообразной части его бесконечной ветви, при направлении движения очищаемой жидкости, не совпадающем с продольными осями магнитных стержней, дополнительную очистку жидкости при ее прохождении через изменяемые по величине зазоры между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора при ее движении, согласно изобретению, величины зазоров между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора, меньше или равны или больше зазоров между соседними друг с другом и расположенными последовательно на бесконечной ветви магнитного сепаратора магнитными стержнями или не изменяются при неподвижной бесконечной ветви магнитного сепаратора.

Каждый магнитный стержень магнитного сепаратора (см. прототип) создает с соседними с ним по бесконечной ветви магнитными стержнями только два зазора, а эффективность очистки жидкости зависит от количества зазоров между стержнями, через которые последовательно проходит очищаемая жидкость. Это приводит к необоснованному увеличению количества магнитных стержней, количества зигзагообразных частей ветви (количества изгибов ветви) и, следовательно, возрастанию материалоемкости конструкции, в которой реализован способ, для обеспечения требуемого качества очистки жидкости. Поэтому для упрощения конструкций и снижения их материалоемкости необходим способ очистки, при котором каждый магнитный стержень ветви магнитного сепаратора создает с соседними с ним магнитными стержнями более двух зазоров (два зазора с соседними с ним по данной части ветви магнитными стержнями, расположенными последовательно на данном участке зигзагообразной ветви и несколько зазоров с магнитными стержнями, расположенными на участках соседних зигзагооробразных частей ветви магнитного сепаратора), в которых проходит и очищается загрязненная жидкость. Создание каждым магнитным стержнем большего количества зазоров с соседними стержнями, по сравнению с прототипом, позволяет повысить эффективность очистки жидкости, позволяет уменьшить количество магнитных стержней и зигзагообразных частей ветви магнитного сепаратора, что приводит к снижению материалоемкости конструкции.

Загрязненную жидкость дополнительно очищают при ее прохождении через зазоры между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях ветви магнитного сепаратора.

Особенность заключается в том, что в процессе очистки жидкости величины зазоров между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора, остаются неизменными, если жидкость очищают при неподвижной бесконечной ветви магнитного сепаратора, и изменяются, если жидкость очищают при движении бесконечной ветви магнитного сепаратора, и могут быть меньше или равны или больше зазоров между соседними друг с другом и расположенными последовательно на ветви магнитного сепаратора магнитными стержнями, а направление движения очищаемой жидкости не совпадает с продольными осями магнитных стержней.

Сущность предлагаемого способа поясняется графическими материалами (фиг. 1, 2), на которых изображены фрагменты зигзагообразной части ветви патронного сепаратора, состоящие из магнитных стержней 1-9 диаметра d. Стержни (1-3), принадлежащие первой зигзагообразной части ветви магнитного сепаратора, движутся со скоростью V₂ в направлении, противоположном направлению движения магнитных стержней (4-6), принадлежащих второй зигзагообразной части бесконечной ветви сепаратора, движущихся также со скоростью V₂. Магнитные стержни (7-9), принадлежащие третьей зигзагообразной части бесконечной ветви магнитного сепаратора, движутся также со скоростью V₂, а направление их движения совпадает с направлением движения первой части ветви (стержни (1-3)) и противоположно направлению движения второй зигзагообразной части ветви (стержни (4-6)). Величина зазора между соседними магнитными стержнями бесконечной ветви магнитного сепаратора, например, между магнитными стержнями 1 и 2, 2 и 3, 4 и 6, 6 и 5, 7 и 8, 8 и 9, характеризуется параметром а, который является величиной постоянной, зависящей от соотношения величин диаметра магнитных стержней d и шага между осями соседних магнитных стержней h. Величины зазоров между магнитными стержнями соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви характеризуются параметрами b, c, e. Параметр b - это минимально возможный зазор между поверхностями магнитных стержней соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви, например, между магнитными стержнями 3 и 4, 2 и 6, 1 и 5, 4 и 9, 6 и 8, 5 и 7, должен быть больше нуля. В противном случае при движении магнитных стержней, например 1 и 5, принадлежащих соответственно двум соседним зигзагообразным частям ветви магнитного сепаратора, навстречу друг другу они соприкоснутся, что недопустимо. Минимально возможный зазор b между поверхностями магнитных стержней соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви возникает в случае, когда вертикальные оси магнитных стержней соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви совпадают, например, совпадают оси магнитных стержней 3 и 4, 2 и 6,1 и 5, 4 и 9, 6 и 8, 5 и 7. Параметр b - величина всегда постоянная для магнитных стержней двух соседних зигзагообразных частей бесконечной ветви магнитного сепаратора.

Параметры с и d изменяются при движении магнитных стержней соседних ветвей друг относительно друга в пределах от b до c1 = dl.

Параметры a, b, c, d,e,h взаимосвязаны друг с другом, что позволяет подобрать различные их сочетания, обеспечивающие наибольшую степень очистки жидкости от механических примесей.

В результате изменения параметров с и e при движении магнитных стержней со скоростью V₂ степень очистки жидкости периодически изменяется.

При циклическом режиме работы магнитного сепаратора, когда процесс очистки жидкости происходит при неподвижных магнитных стержнях (V₂ = 0), а процесс их регенерации при движущихся (V₂ > 0), происходит следующее. При неподвижных магнитных стержнях (V₂ = 0) степень очистки жидкости постоянна, так как параметры с и е не изменяются. При регенерации магнитных стержней (V₂ > 0) процесс очистки жидкости не прекращается, но степень очистки жидкости периодически изменяется.

При варьировании конструктивными параметрами b,d,h, что в свою очередь приводит к изменению параметра а, можно варьировать степенью очистки жидкости при ее прохождении между магнитными стержнями за счет увеличения или уменьшения зазора между ними.

Чем меньше расстояние между магнитными стержнями, через которые проходит очищаемая жидкость, тем выше эффективность ее очистки от ферромагнитных механических примесей. Однако при этом производительность магнитного сепаратора снижается.

Расстояния между горизонтальными осями соседних магнитных стержней, расположенных на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, могут при движении магнитного сепаратора изменяться от 0 до h и могут быть равны величинам h₁ и h₂, причем h₁+h₂ = h. В случае, когда h₁=h₂ = 1/2 h, параметры с и d также равны между собой (с = d). При с = d обеспечивается одинаковая эффективность очистки жидкости при ее прохождении между магнитными стержнями, расположенными на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора. Например, при очистке жидкости в зазорах между магнитными стержнями 2 и 6, 2 и 5, так как в каждом из этих зазоров обеспечивается одинаковая вероятность захвата ферромагнитных частиц механических примесей магнитными стержнями и, следовательно, одинаковая эффективность очистки жидкости. Предпочтительно, чтобы при очистке жидкости при неподвижных магнитных стержнях (V₂ = 0) выдерживалось соотношение h₁=h₂ = 1/2 h, так как степени очистки жидкости в каждом из зазоров c и e (при c = e) равны между собой.

При соблюдении условия c = e величина а может быть равна, больше или меньше величин c и e.

При a=c=e степень очистки между соседними по ветви стержнями в зазоре с размером "a" (например, между магнитными стержнями 1 и 2) такая же, как и в зазорах с размерами "c = e" между магнитными стержнями, расположенными на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, например, между магнитными стержнями 1 и 5, 2 и 5.

При a= c= e расстояние x между соседними вертикальными осями соседних магнитных стержней, расположенных на соседних зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора, определяется из выражения
x = (h·3)/2,
а минимально возможное расстояние между поверхностями тех же магнитных стержней определяется из выражения
b = ((h·3)/2)-d.

При a < c, (c = e) степень очистки между соседними по ветви магнитными стержнями в зазоре с размером "a" (например, между магнитными стержнями 1 и 2) больше, чем в зазорах с размерами "c = e" между магнитными стержнями, расположенными на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, например, между магнитными стержнями 1 и 5, 2 и 5. Это бывает необходимо, когда очищаемая жидкость сильно загрязнена и при ее очистке на поверхности магнитных стержней (например, 1 и 6 (фиг. 1)) образуется (оседает) слой извлеченных из жидкости частиц ферромагнитных механических примесей, величина которого больше a/2, так как a < c и e = a. В этом случае величина b должна быть больше величины а, чтобы исключить соприкосновение механических примесей, осевших на поверхности магнитных стержней, расположенных на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, при их движении. В противном случае механические примеси, осевшие на магнитных стержнях, будут соприкасаться друг с другом и при этом опять попадать в жидкость, загрязняя ее.

При a > c (c = e) степень очистки между соседними по ветви стержнями в зазоре с размером "a" (например, между магнитными стержнями 1 и 2) меньше, чем в зазорах с размерами "c = e" между магнитными стержнями, расположенными на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, например между магнитными стержнями 1 и 5, 2 и 5.

В этом случае величина b должна быть минимально возможной для того, чтобы магнитные стержни (например, 1 и 5), расположенные на соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви сепаратора, не соприкасались друг с другом при движении (V₂> 0). Это бывает необходимо, когда в магнитном сепараторе очищается жидкость, концентрация механических примесей в которой мала, и при этом на поверхности магнитных стержней оседает очень тонкий слой механических примесей. В этом случае при неизменной величине "a" увеличить степень очистки жидкости можно, только уменьшив зазоры "c" и "e" и увеличив тем самым степень очистки жидкости.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Последовательность действий при осуществлении предлагаемого способа заключается в следующем.

Загрязненная жидкость с концентрацией в ней ферромагнитных механических примесей C=2,0 г/л проходит со скоростью V₁ через зазоры между соседними магнитными стержнями 1 и 2, 2 и 3 ветви магнитного сепаратора, очищаясь при этом от ферромагнитных частиц. Очищаемая жидкость движется в направлении, не совпадающем с продольными осями магнитных стержней магнитного сепаратора. Продолжая двигаться жидкость поступает в зазоры между магнитными стержнями соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви (в зазоры между стержнями 1 и 5, 2 и 5, 2 и 6, 3 и 6, 3 и 4), где дополнительно очищается от ферромагнитных частиц. Далее процесс очистки протекает по аналогии. Жидкость очищается от ферромагнитных частиц, проходя в зазорах между соседними магнитными стержнями 5 и 6, 4 и 6 следующей зигзагообразной части бесконечной ветви магнитного сепаратора. Затем жидкость очищается дополнительно, проходя в зазорах между магнитными стержнями 4 и 9, 6 и 9, 6 и 8, 5 и 8, 5 и 7 следующей соседней зигзагообразной части ветви сепаратора. После этого жидкость очищается, проходя в зазорах между соседними магнитными стержнями 9 и 8, 8 и 7 ветви магнитного сепаратора. Остаточная концентрация ферромагнитных механических примесей в жидкости после очистки составляет 0,01 г/л.

При использовании способа, реализованного в прототипе, каждый стержень создает с соседними по ветви стержнями только два одинаковых по величине зазора. При использовании предлагаемого способа количество зазоров, образуемых каждым стержнем совместно с соседними стержнями, может быть различным. В случае, если магнитный стержень расположен на крайней зигзагообразной ветви сепаратора, количество зазоров может быть равным четырем (между стержнем 2 и стержнями 1,5,6,3) (фиг. 1) и может быть равным пяти (между стержнем 2 и стержнями 1,5,6,4,3) (фиг. 2). В случае, если магнитный стержень принадлежит ветви, расположенной между двумя другими ветвями сепаратора, то количество зазоров может быть равным шести (между стержнем 6 и стержнями 5,2,3,4,9,8) и равным восьми (между стержнем 6 и стержнями 5,1,2,3,4,9,8,7).

Способ, реализованный в прототипе, позволял осуществлять очистку жидкости только при ее прохождении в зазорах между соседними магнитными стержнями каждой зигзагообразной части ветви магнитного сепаратора (например, в зазорах между стержнями 1 и 2, 2 и 3, 4 и 6, 5 и 6, 7 и 8, 8 и 9. То есть рассматриваемые нами девять стержней могли образовывать шесть зазоров, проходя через которые жидкость очищалась (при условии, что не учитываются зазоры, которые могут образовать крайние магнитные стержни 1,3,4,5,7,9 с магнитными стержнями, которые на фиг. 1-2 не показаны). В заявляемом варианте способа очистки жидкость дополнительно к перечисленным шести зазорам проходит еще через десять зазоров между магнитными стержнями 1 и 5, 2 и 5, 7 и 5, 8 и 5, 2 и 6, 3 и 6, 9 и 6, 8 и 6, 3 и 4, 4 и 6 соседних сопрягаемых зигзагообразных частей ветви (также при условии, что не учитываются зазоры, которые могут образовать крайние магнитные стержни 1,3,4,5,7,9 с магнитными стержнями, которые на фиг. 1-2 не показаны). При прохождении через дополнительные зазоры вероятность удаления ферромагнитных частиц возрастает, качество очистки жидкости улучшается. Для создания шестнадцати зазоров (такое общее количество зазоров образуется при использовании заявляемого способа) в прототипе потребуется дополнительно установить еще пятнадцать магнитных стержней. Общее количество стержней в прототипе при этом возрастет до двадцати четырех. Таким образом, предложенный способ (при соблюдении, например, условия a=c=e), при том же качестве очистки, что и в прототипе, позволит в 2,6 (две целых шесть десятых) раза сократить количество магнитных стержней в зоне очистки жидкости и, следовательно, уменьшить металлоемкость конструкции.

При применении одинакового количества магнитных стержней в заявляемом способе и в прототипе степень очистки при прочих равных условиях при использовании заявляемого способа возрастет на (1-5)%, а грязеемкость магнитного сепаратора в (2-2,5) раза по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей и других технологических жидкостей от механических примесей. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки жидкости от ферромагнитных частиц. Способ включает очистку загрязненной жидкости в магнитном цепном сепараторе при ее многократном прохождении через неизменные по величине зазоры между магнитными стержнями, соседними друг с другом и расположенными последовательно на зигзагообразной части его бесконечной ветви, при направлении движения очищаемой жидкости, не совпадающем с продольными осями магнитных ветвей. Жидкость дополнительно очищают при прохождении ее через изменяемые по величине зазоры между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора при ее движении. Величины зазоров между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора, меньше или равны или больше зазоров между соседними друг с другом и расположенными последовательно на бесконечной ветви магнитного сепаратора магнитными стержнями или не применяются при неподвижной бесконечной ветви магнитного сепаратора. 2 ил.

Способ очистки жидкостей от ферромагнитных частиц, включающий очистку загрязненной жидкости в магнитном цепном сепараторе при ее многократном прохождении через неизменные по величине зазоры между магнитными стержнями, соседними друг с другом и расположенными последовательно на зигзагообразной части его бесконечной ветви, при направлении движения очищаемой жидкости, не совпадающем с продольными осями магнитных стержней, дополнительную очистку жидкости при ее прохождении через изменяемые по величине зазоры между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора при ее движении, отличающийся тем, что величины зазоров между магнитными стержнями, расположенными на различных соседних сопрягаемых зигзагообразных частях бесконечной ветви магнитного сепаратора меньше или равны или больше зазоров между соседними друг с другом и расположенными последовательно на бесконечной ветви магнитного сепаратора магнитными стержнями или не изменяются при неподвижной бесконечной ветви магнитного сепаратора.