МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2002 года по МПК B03C1/00 B01D35/06 C10M175/04 

Изобретение относится к области магнитной очистки технологических жидкостей (ТЖ) (смазочно-охлаждающих жидкостей СОЖ, моющих растворов) от твердых и коллоидных частиц и примесей и может быть использовано на металлообрабатывающих производствах, включающих обработку металлов давлением, резанием, на прокатных станах и шлифовальных станках.

Известен магнитный сепаратор по а.с. 915897, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками и с трубной доской в качестве установочной рамы в верхней части корпуса, к которой прикреплены посредством резьбового соединения вертикальные немагнитные стержни с нанизанными на них магнитными и немагнитными шайбами. По сечению корпуса стержни расположены в шахматном порядке. Средство для удаления шлама выполнено в виде регенерационных труб, установленных вертикально между магнитными стержнями. Каждая из труб равноудалена от трех ближайших магнитных стержней и имеет в плоскостях немагнитных (сорбционных) шайб три радиальных отверстия в направлении осей магнитных стержней. Регенерационные трубы подключены к системе напорного водоснабжения, при этом распределительная система подачи отмывочной воды расположена внутри корпуса.

Недостаточные эффективность и производительность очистки, малая шламоемкость стержней, дополнительный расход технической воды, продолжительное время регенерации, большие габариты и технологическая сложность конструкции объясняются следующим. Комплект водонапорных труб занимает большое место внутри корпуса и этот объем потерян для задачи очистки конденсата. Этим объясняется малая производительность сепаратора 100 м³/ч при его габаритах 1,5•4 м. Периодичность регенерации стержней определяется объемом корпуса, а не объемом осажденного магнитного шлама. Так в конце процесса очистки конденсата в корпусе ввиду образования слоя магнитных частиц происходит ослабление магнитного поля на периферии слоя и существенно снижается степень очистки. Малоэффективна регенерация стержней путем создания напорных струй воды, поскольку первый слой магнитного шлама на поверхности шайб и ближайшие к нему, расположенные по месту концентрации магнитного поля, не сбиваются струей, что подтверждает указанная степень регенерации стержней 80-90%. Технологическая сложность объясняется тем, что имеют место жесткие требования по порядку набора магнитных и немагнитных шайб, по расположению сопел и полюсных шайб в одной плоскости, при этом и трубы, и стержни представляют собой объемную конструкцию, что затрудняет их сборку в закрытом корпусе.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности очистки при одновременном увеличении производительности процесса сепарации, повышение технологичности конструкции сепаратора и уменьшение его габаритов.

Поставленная техническая задача решена заявляемым изобретением. Предложен магнитный сепаратор для очистки технологической жидкости, содержащий емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, установочную раму, цилиндрические магнитные патроны в виде набора цилиндрических дисковых магнитов, имеющих вертикальную продольную ось и установленных головной частью на траверсе, по крайней мере, в два ряда в горизонтальной плоскости, средство для удаления шлама, отличающийся тем, что он снабжен расположенной ниже первой траверсы второй траверсой с приводом и средством замкового соединения для периодического жесткого соединения обеих траверс между собой, причем обе траверсы укреплены на установочной раме с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом магнитные патроны установлены головной частью с возможностью радиального смещения и ориентированы в поперечном направлении потоку технологической жидкости в емкости и сдвинуты порядно в том же направлении, причем средство для удаления шлама содержит подводимый приводной конвейер для транспортирования шлама и шламосъемные элементы, охватывающие нижней кромкой каждый магнитный патрон по скользящей посадке и скрепленные со второй траверсой.

Первая и вторая траверсы магнитного сепаратора установлены на раме посредством общего для них линейного подшипника качения.

Каждый магнитный патрон сепаратора установлен головной частью в сквозных отверстиях первой траверсы по системе отверстия и зафиксирован в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения.

Совокупность магнитных патронов имеет два ряда и более с расположением установочных мест в шахматном порядке. Один из вариантов выполнения состоит в том, что ближайшие три патрона в двух рядах равноудалены друг от друга на расстоянии 15÷40 мм.

Магнитные патроны выполнены в виде набора постоянных магнитов в форме дисков, разделенных прокладками из магнитомягкого материала и помещенных в немагнитную гильзу, а отверстие шламосъемного элемента имеет сужающееся книзу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью гильзы. Шламосъемные элементы выполнены из эластичною материала.

Все приводы сепаратора выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.

Заявляемое изобретение поясняется фигурами:
на фиг.1 дан общий вид сепаратора и его основных узлов;
на фиг.2-3 показана компоновка магнитного патрона на траверсе;
на фиг.4-5 показан магнитный патрон и его закрепление на траверсе;
на фиг.6 приведен пример замкового соединения.

В емкости 1 с подводящим и отводящим патрубками 2 и 3 размещена установочная рама 4, снабженная линейным подшипником качения с вертикальной колонкой 5 и с двумя каретками 6 и 7. Каретки 6 принадлежат первой верхней траверсе 8, на которой вертикально укреплены в два ряда магнитные патроны 9. Направление рядов перпендикулярно потоку очищаемой жидкости в емкости 1. Высота патронов задается техническими требованиями и определяется уровнем ТЖ в емкости 1, расчетной производительностью и т.п. Диаметр патронов составляет 30÷35 мм из практических соображений: они должны быть достаточно жесткими и прочными, технологичными с позиций сборки и замены, создавать достаточное магнитное поле для улавливания частиц, должны быть равномерно распределены в емкости на расстоянии, достаточном для максимальной шламоемкости патронов.

Чтобы избежать заклинивания при скольжении шламосъемных элементов 10 по патронам 9, патроны укреплены в отверстиях 11 траверсы 8 с зазором по системе отверстия, а в вертикальном направлении зафиксированы могут быть, например, так, как показано на фиг. 3. Головная часть патрона 9 укреплена с помощью шайбы 12, гайки 13 и контргайки 14.

Ряды патронов 9 сдвинуты между собой так, что ближайшие три патрона равноудалены друг от друга (см. фиг.2). Это в два раза увеличивает эффективную площадь магнитной обработки (такую схему можно рассматривать как один ряд патронов, но сложенный зигзагообразно). Поток ТЖ через зазоры патронов первого ряда разделяется на два, в которых соответственно скорость движения частиц падает вдвое, что улучшает условия улавливания частиц и в целом повышает эффективность очистки. Число рядов патронов может быть выполнено более двух и с расположением посадочных мест патронов в шахматном порядке, и теоретически степень очистки при этом будет выше. Но с другой стороны это приведет:
- к увеличению металлоемкости и цены сепаратора,
- технически сложнее осуществить взаиморасположение патронов и шламосъемных элементов,
- усложняются условия эксплуатации.

Исходя из этих соображений выбирается наиболее целесообразная двухрядная компоновка патронов 9.

Каждый патрон охвачен шламосъемным элементом 10 (фиг.3). Шламосъемный элемент выполнен из эластичного материала, например из резины. Это обеспечивает минимальный износ патрона и не ухудшает скольжение по патрону при его допустимых радиальных смещениях. Нижней кромкой, снимающей шлам с патрона, шламосъемный элемент плотно охватывает патрон по скользящей посадке, а в верхней части отверстие шламосъемного элемента расширяется, образуя зазор 15. Такая форма шламосъемного элемента придает ему конструктивную прочность, износостойкость без увеличения поверхность трения и скольжения, что повышает долговечность всей конструкции в целом.

Каждый шламосъемный элемент 10 посредством двух металлических шайб 16 и 17 жестко соединен со второй траверсой 18, снабженной приводом 19. Траверса 18 укреплена на раме 4 посредством нижней каретки 7 подшипника 5. Такая конструкция позволяет осуществлять одновременные либо последовательные вертикальные перемещения обеих траверс 8 и 18. Для этого предусмотрено периодическое жесткое скрепление траверс между собой посредством замкового соединения. Может быть применено любое из известных соединений такого типа: поворотное, эксцентриковое, пружинное и т.д., приводимые в действие оператором либо по команде средств автоматики (концевые реле, реле времени и т.п. ). Выполнение замкового соединения в данной заявке не является изобретательским решением и может быть выполнено, например, по схемам д, е, ж "замки для быстроразъемных деталей" [см. Крайнев Л.Ф. Детали машин: Словарь-справочник. - М.: Машиностроение. 1992. - с. 86 "замковые соединения"]. На фиг. 4 показано одно из возможных решений конструкции замка, отвечающее задачам:
- осуществлять соединение и разъединение траверс автоматически,
- осуществлять циклическое соединение, согласованное с рабочими режимами магнитного сепаратора.

Рассматриваемая конструкция замкового соединения включает гидроцилиндр 20, укрепленный на колонне 5, крюк 21, коромысло 22, принадлежащее первой верхней траверсе 8, петлю 23, принадлежащую второй нижней траверсе 18. Если шток гидроцилиндра 20 поднимается вверх, крюк 21 входит в отверстие плиты 24 первой верхней траверсы, толкает коромысло 22 влево, оно поворачивается и выходит из зацепления с петлей 23, принадлежащей второй нижней траверсе, траверсы размыкаются, а первая верхняя траверса фиксируется в верхнем положении крюком 21. Если шток гидроцилиндра опускается вниз, крюк выходит из отверстия плиты первой траверсы, фиксация первой верхней траверсы на колонне 5 снимается, подпружиненное коромысло входит в зацепление с петлей, принадлежащей второй нижней траверсе, траверсы замыкаются, и обе траверсы готовы к одновременному перемещению вниз.

Для удаления шлама, снимаемого с патронов 9 шламосъемными элементами 10, служит смонтированный на раме 4 подводимый конвейер 25, имеющий привод 26.

Магнитные патроны 9 выполнены в виде постоянных магнитов 27 в форме дисков, помешенных в тонкостенную немагнитную гильзу 28, например, из латуни толщиной 0,5÷1 мм. Такая гильза практически не уменьшает и не искажает магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, предохраняет хрупкие магниты от разрушения (от воздействия трения и соударения со шламосъемными элементами), предотвращает шунтирование шламовыми частицами магнитного поля в местах стыков и создает условие хорошего скольжения шламосъемных элементов.

В качестве приводных механизмов в заявляемом сепараторе используются гидроцилиндры, связанные с гидростанцией.

Работа магнитного сепаратора имеет два основных режима - сепарации ТЖ и очистка магнитных патронов - и осуществляется следующим образом.

1 режим сепарации. Траверсы соединены замком между собой, шламосъемные элементы находятся в верхнем положении у головной части патронов, работает гидроцилиндр нижней второй траверсы. Обе траверсы опускаются вниз, магнитные патроны погружаются в очищаемую ТЖ, перекрывая сечение потока ТЖ в емкости. Происходит активное осаждение магнитного шлама на патронах. С увеличением слоя шлама эффективность улавливания частиц снижается ввиду снижения напряженности магнитного поля к периферии шламового слоя. Достаточность цикла сепарации определяется либо оператором опытным путем, либо иными средствами (по времени, по массе шлама и пр.). Обе траверсы поднимаются в верхнее положение, патроны полностью извлекаются из ТЖ.

2 режим промежуточный. Гидроцилиндр 26 перемещает подводимый конвейер 25 под магнитные патроны, движение скребков конвейера обеспечивается включением электропривода 29. Траверсы разъединяются, и первая траверса 8 фиксируется в верхнем положении на колонне 5.

3 режим очистки магнитных патронов. Гидроцилиндр 19 перемещает одну нижнюю траверсу 18 вниз. Шламосъемные элементы скользят по патронам сверху вниз, снимая слой магнитного шлама, который сбрасывается в подводимый конвейер 25 и далее транспортируется в стационарный конвейер 30.

4 режим, промежуточный восстановительный. Гидроцилиндр 19 поднимает нижнюю вторую траверсу в ее верхнее положение, осуществляется замковое соединение обеих траверс и снимается фиксация верхней первой траверсы 8. Одновременно из-под патронов убирается подводимый конвейер 25. Сепаратор готов к исполнению первого режима.

Преимущества заявляемого сепаратора:
- простая кинематика, мало вращающихся деталей, отсутствие механизмов и узлов, кроме магнитных патронов, в среде ТЖ, высокая технологичность конструкции, высокая надежность,
- степень очистки 95-98%, достаточная периодичность работы 1-2 раза в смену,
- равномерная нагрузка на все патроны в течение времени эффективной очистки,
- легко перестраиваемая конструкция в зависимости от требуемой производительности, конструкция патронов легко заменяемая и перестраиваемая по высоте (от десятков см до 3÷4 м).

Изобретение относится к области магнитной очистки СОЖ, моющих растворов и других технологических жидкостей от твердых и коллоидных частиц и примесей и может быть использовано на металлообрабатывающих производствах, включающих обработку металлов давлением, резанием, на прокатных станах и шлифовальных станках. Технический результат - повышение эффективности очистки при одновременном увеличении производительности сепарации, повышение технологичности конструкции и уменьшение габаритов. Магнитный сепаратор содержит емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, установочную раму, цилиндрические магнитные патроны в виде набора цилиндрических дисковых магнитов, имеющих вертикальную продольную ось и установленных головной частью на траверсе, по крайней мере, в два ряда в горизонтальной плоскости, средство для удаления шлама. Сепаратор снабжен расположенной ниже первой траверсы второй траверсой с приводом и средством замкового соединения для периодического жесткого соединения обеих траверс между собой. Обе траверсы укреплены на установочной раме с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения. Магнитные патроны установлены головной частью с возможностью радиального смещения и ориентированы в поперечном направлении потоку технологической жидкости в емкости и сдвинуты порядно в том же направлении. Средство для удаления шлама содержит подводимый приводной конвейер для транспортирования шлама и шламосъемные элементы из эластичного материала, охватывающие нижней кромкой каждый магнитный патрон по скользящей посадке и скрепленные со второй траверсой. Первая и вторая траверсы магнитного сепаратора установлены на раме посредством общего для них линейного подшипника качения. Каждый магнитный патрон сепаратора установлен головной частью в сквозных отверстиях первой траверсы по системе отверстия и зафиксирован в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения. Ряды магнитных патронов установлены с расположением установочных мест в шахматном порядке. Магнитные патроны выполнены в виде набора постоянных магнитов в форме дисков, разделенных прокладками из магнитомягкого материала и помещенных в немагнитную гильзу. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Магнитный сепаратор для очистки технологической жидкости, содержащий емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, установочную раму, цилиндрические магнитные патроны в виде набора цилиндрических дисковых магнитов, имеющих вертикальную продольную ось и установленных головной частью на траверсе, по крайней мере, в два ряда в горизонтальной плоскости, средство для удаления шлама, отличающийся тем, что он снабжен расположенной ниже первой траверсы второй траверсой с приводом и средством замкового соединения для периодического жесткого соединения обеих траверс между собой, причем обе траверсы укреплены на установочной раме с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом магнитные патроны установлены головной частью с возможностью радиального смещения и ориентированы в поперечном направлении потоку технологической жидкости в емкости и сдвинуты порядно в том же направлении, причем средство для удаления шлама содержит подводимый приводной конвейер для транспортирования шлама и шламосъемные элементы, охватывающие нижней кромкой каждый магнитный патрон по скользящей посадке и скрепленные со второй траверсой. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что первая и вторая траверсы магнитного сепаратора установлены на раме посредством общего для них линейного подшипника качения. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что каждый магнитный патрон сепаратора установлен головной частью в сквозных отверстиях первой траверсы по системе отверстия и зафиксирован в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ряды магнитных патронов установлены с расположением установочных мест в шахматном порядке. 5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные патроны выполнены в виде набора постоянных магнитов в форме дисков, разделенных прокладками из магнитомягкого материала и помещенных в немагнитную гильзу. 6. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала.