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. Предлагается магнитный сепаратор, включающий установочную раму, емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, 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, 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, а первая траверса снабжена средством жесткой фиксации относительно средства транспортирования шлама с возможностью периодической остановки первой траверсы в верхнем положении.

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 к низу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью гильзы. Шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала.

Средство фиксации первой траверсы относительно подводимого конвейера выполнено в виде вертикальной жесткой балки, скрепленной с первой траверсой и ориентированной в плане на верхнюю грань конвейера.

Все приводы магнитного сепаратора выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.

Заявляемое изобретение поясняется фигурами:
- на фиг.1 дан общий вид магнитного сепаратора и его основных узлов,
- на фиг.2 показана компоновка магнитных патронов на траверсе,
- на фиг.3 показан магнитный патрон и его закрепление на траверсе.

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. Каретка 6 принадлежит первой верхней траверсе 8, на которой вертикально укреплены в два ряда магнитные патроны 9 (см. фиг. 2). 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.

Также верхняя первая траверса 8 жестко скреплена с вертикальной балкой 10, имеющей длину, примерно равную длине патронов, а в плане ориентированной на верхнюю грань подводимого под магнитные патроны конвейера (или лотка) 11, имеющего привод 12.

Чтобы избежать заклинивания при скольжении шламосъемных элементов 13 (фиг. 3) по патронам 9, патроны укреплены в отверстиях 14 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 15, гайки 16 и контргайки 17.

Ряды патронов 9 сдвинуты между собой так, что ближайшие три патрона равноудалены друг от друга (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,
- технологически 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 13 (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 18. Такая форма шламосъемного элемента придаст ему конструктивную прочность, износостойкость без увеличения поверхности трения и скольжения, что повышает долговечность всей конструкции в целом.

Каждый шламосъемный элемент 13 посредством двух металлических шайб 19 и 20 жестко соединен со второй траверсой 21, снабженной приводом 22 (фиг.1). Траверса 21 укреплена на вертикальной колонке 5 линейного подшипника качения посредством нижней каретки 7. Перемещение нижней каретки как приводной определяет параллельные одновременные перемещения свободно скользящей ведомой верхней каретки 6 и связанной с ней верхней первой траверсы 8 с магнитными патронами 9.

Магнитные патроны 9 выполнены в виде постоянных магнитов 23 (фиг.3) в форме дисков, помещенных в тонкостенную немагнитную гильзу 24, 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 устройстве используются гидроцилиндры, связанные с гидростанцией.

Работа магнитного сепаратора осуществляется следующим образом.

В режиме сепарации обе траверсы 8 и 21 находятся в крайнем нижнем положении, при котором магнитные патроны 9 погружены в очищаемую ТЖ поперек 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.).

Для удаления ферромагнитного шлама гидроцилиндр 22 осуществляет подъем в крайнее верхнее положение второй нижней траверсы 21 и свободно перемещаемой первой верхней траверсы 8, связанной с верхней кареткой 6 подшипника 5. Патроны полностью извлекаются из ТЖ. Привод 12 подводит под патроны лоток 11. Зазор между лотком и нижней кромкой патронов составляет 10-30 мм для свободного хода лотка.

После подвода лотка 11 гидроцилиндр 22 перемещает нижнюю вторую траверсу 21 вниз. Первая верхняя траверса 8 опускается, примерно, на величину зазора свободного хода лотка 10-30 мм и остается в верхнем положении ввиду фиксации балки 10 и лотка 11 относительно друг друга с опорой на верхнюю грань лотка. Шламосъемные элементы 13, принадлежащие второй нижней траверсе, продолжают перемещение в крайнее нижнее положение и счищают вниз в лоток магнитный шлам со всей поверхности патронов 9. Из лотка шлам может отводиться на дополнительный конвейер 25 включением электропривода скребков 26.

Затем гидроцилиндр 22 перемещает вверх вторую траверсу 21, в конце хода - первую траверсу 8, между фиксирующей балкой и лотком образуется зазор, и лоток 11 отводится из-под патронов. Далее цикл работы устройства повторяется.

Преимущества заявляемого магнитного сепаратора:
- простая кинематика, мало вращающихся деталей, отсутствие механизмов, 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 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 станах. Технический результат - повышение надежности сепаратора за счет уменьшения количества подвижных элементов, повышение эффективности и производительности процесса очистки, уменьшение габаритов сепаратора, улучшение условий его наладки и эксплуатации. Магнитный сепаратор включает установочную раму, емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, 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. Он снабжен расположенной ниже первой траверсы второй траверсой с приводом, причем 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, охватывающие нижней кромкой каждый магнитный патрон по скользящей посадке и скрепленные со второй траверсой. Первая траверса снабжена средством жесткой фиксации относительно средства транспортирования шлама с возможностью периодической остановки первой траверсы в верхнем положении. 9 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Магнитный сепаратор, включающий установочную раму, емкость с подводящим и отводящим патрубками для размещения обрабатываемой технологической жидкости, 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, 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, а первая траверса снабжена средством жесткой фиксации относительно средства транспортирования шлама с возможностью периодической остановки первой траверсы в верхнем положении. 2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что первая и вторая траверсы установлены на раме посредством общего для них линейного подшипника качения. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отдельные магнитные патроны установлены головной частью в сквозных отверстиях первой траверсы по системе отверстия и зафиксированы в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что совокупность магнитных патронов имеет, по крайней мере, два ряда с расположением установочных мест в шахматном порядке. 5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ближайшие три патрона в двух рядах равноудалены друг от друга. 6. 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. 7. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отверстие шламосъемного элемента имеет сужающееся книзу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью патрона. 8. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала. 9. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что средство фиксации первой траверсы относительно средства транспортирования шлама выполнено в виде вертикальной жесткой балки, скрепленной с первой траверсой, и ориентированной в плане на верхнюю грань конвейера. 10. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что приводы сепаратора выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.