МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2003 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в энергетической, пищевой, химической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из текучих (жидких, газообразных, сыпучих) сред различных магнитовосприимчивых примесей, т.е. примесей, склонных к магнитному осаждению: железосодержащие частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания и пр.).

Известен магнитный осадитель частиц (А.с. СССР 1491583), содержащий замкнутую магнитную цепь с узлом системы намагничивания и ступенчатым магнитопроводом, который снабжен осадительными пластинами и пронизывает рабочую зону осаждения, которая этими пластинами разделена на секции. Недостатком этого устройства является то, что магнитопровод служит преимущественно только как "проводник" магнитного потока для намагничивания осадительных пластин и самостоятельно практически не является сколь-нибудь существенным рабочим органом именно для осаждения примесей непосредственно на его поверхности.

Известен магнитный сепаратор - прототип (патент США 4569758), содержащий замкнутую магнитную цепь с узлами системы намагничивания и клинообразными элементами магнитопровода, расположенными в рабочей зоне сепарации. Эти клинообразные элементы, находясь в условиях воздействия магнитного поля, создаваемого узлами системы намагничивания, способны осаждать на своей поверхности примеси при протекании сквозь них очищаемой текучей среды. Недостатком этого устройства является то, что клинообразные элементы магнитопрвода, "воспринимая" магнитный поток, создаваемый намагничивающей системой, являются своего рода пассивными элементами замкнутой магнитной цепи сепаратора в том смысле, что они никак не влияют на формирование контура магнитной цепи. В связи с этим в устройстве-прототипе для замыкания магнитной цепи вынужденной мерой является создание как минимум двух рабочих камер (или замыкание магнитной цепи с использованием дополнительных П-образных, С-образных магнитопроводов). В том и другом случае неоправданно усложняется конструкция устройства, повышается металлоемкость и, как следствие, снижается экономичность сепаратора, а при игнорировании этих факторов экономичность сепаратора снижается еще больше, и, кроме того, уменьшается эффективность работы сепаратора.

Известен магнитный сепаратор (патент США 60623933), содержащий замкнутую магнитную цепь с блоками системы намагничивания и элементами магнитопровода в рабочей зоне сепарации, размещенными в блоках системы намагничивания, разделяя блок намагничивания на узлы намагничивания, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку чередующихся магнитных контуров противоположной направленности, причем каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности.

Задача изобретения заключается в создании магнитного сепаратора с более высокой экономичностью и эффективностью работы за счет изготовления элементов магнитопровода, содержащих основания с полюсными наконечниками (активными поверхностями для осаждения примесей) и такого взаимного расположения элементов магнитопровода с узлами намагничивания, когда обеспечивается формирование локальных магнитных контуров с активными областями захвата примесей в рабочей зоне сепаратора.

Сущность изобретения заключается в том, что в магнитном сепараторе, содержащем замкнутую магнитную цепь с блоками системы намагничивания и элементами магнитопровода в рабочей зоне сепарации, размещены в блоках системы намагничивания, разделяя блок намагничивания на узлы намагничивания, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку чередующихся магнитных контуров противоположной направленности, причем каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности, согласно изобретению элементы магнитопровода выполнены клинообразными в виде полюсных наконечников, которые обтекает очищаемая среда, и основания, непосредственно размещенного в блоках системы намагничивания, при этом толщина основания среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия δ≥ 2bВ/[B], где b - ширина магнита, В - средняя индукция магнитного поля в магните, стыкующемся с элементом магнитопровода, [В] - допустимая индукция магнитного поля в металле, соответствующая значению индукции, не достигающей области насыщения.

В магнитном сепараторе по п.1, боковые поверхности полюсного наконечника выполнены плоскими либо криволинейными, а торцы полюсных наконечников выполнены заостренными.

Технический результат, который достигается от использования изобретения, заключается в том, что вследствие изготовления элементов магнитопровода, содержащих основания с полюсными наконечниками (активными поверхностями для осаждения примесей), и описанного взаимного расположения элементов магнитопровода с узлами намагничивания (например, постоянными магнитами) обеспечивается формирование локальных магнитных контуров с активными областями захвата примесей в рабочей зоне сепаратора. При этом в пределах одной рабочей зоны сепарации создается цепочка магнитных контуров чередующейся противоположной направленности. Следовательно, без создания дополнительных блоков намагничивания обеспечивается высокоинтенсивное поле для захвата частиц, экономичный и эффективный режим работы сепаратора.

Поскольку каждый средний элемент магнитопровода, состоящий из основания 1 и полюсного наконечника 2, должен обеспечивать "прохождение" двух магнитных потоков, генерируемых обеими магнитными узлами, расположенными по обе стороны каждого из средних элементов магнитопровода, толщина δ основания среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия равенства магнитных потоков: Ф₁=Ф₂, где Ф₁ - магнитный поток на поверхности магнита, равный Ф₁= В•а•b, здесь а и b - длина и ширина магнита, В - средняя индукция магнитного поля в магните, зависящая от марки выбираемого для этой цели магнита, Ф₂=(δ/2)•а•[B], где [В] - допустимая (экономичная) индукция магнитного поля в металле магнитопровода, которая обычно берется из кривой намагничивания стали и соответствует такому значению индукции, которое лежит в области, не достающей области насыщения (для того чтобы свести к минимуму магнитное сопротивление). Тогда толщина основания 1 среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия δ≥2bВ/[В].

В зависимости от того, какие частицы подлежат удалению из текучих сред, а также от того, каким приемом осуществляется последующая очистка полюсных наконечников от задержанных примесных частиц, боковые поверхности полюсного наконечника могут быть выполнены плоскими, как показано на фиг. 1, либо криволинейными. Для обеспечения невозмущенного вхождения очищаемой текучей среды в рабочую зону сепарации полюсные наконечники могут быть выполнены заостренными.

На чертеже изображен вид спереди (по ходу очищаемой текучей среды) магнитного сепаратора с местным разрезом.

Между боковыми перегородками 5 размещены элементы магнитопровода, имеющие основания 1, расположенные между узлами намагничивания 3 (например, постоянными магнитами), и полюсные наконечники 2, которые выходят в рабочую зону сепарации, расположенную между боковыми перегородками 5 и горизонтальной перегородкой 6.

Сепаратор работает следующим образом. Текучая очищаемая среда 7 проходит сквозь зону сепарации (нормально плоскости чертежа), расположенную между боковыми перегородками 5 и горизонтальной перегородкой 6, "обтекая" полюсные наконечники 2 элементов магнитопроводов. Эти элементы своим основанием 1 размещены между узлами намагничивания 4 (постоянными магнитами), которые прилегают к элементам магнитопровода одноименными полюсами. Благодаря этому постоянные магниты и элементы магнитопровода создают ряд магнитных контуров чередующейся противоположной направленности, и эти контуры замыкаются между полюсами 2 магнитопроводов, подвергая очищаемую текучую среду воздействию интенсивного магнитного поля. При этом находящиеся в текучей среде магнитовосприимчивые примеси притягиваются к полюсам 2, каждый из которых из-за описанной компоновки имеет по обе стороны одинаковую полярность, и оседают на этих полюсах, а очищенная текучая среда выводится из сепаратора.

Использование изобретения позволяет экономично и с высокой эффективностью осуществлять очистку текучих (жидких, газообразных, сыпучих) сред от магнитовосприимчивых примесей, таких как железосодержащие частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания и пр.).

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в энергетической, пищевой, химической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из текучих сред различных магнитовосприимчивых примесей. В устройстве магнитного сепаратора элементы магнитопровода, выполненные в виде основания с полюсными наконечниками, своим основанием размещены непосредственно в блоке системы намагничивания, разделяя при этом блок намагничивания на узлы, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами с обеспечением цепочки чередующихся магнитных контуров противоположной направленности. Каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности. При обтекании текучей средой полюсных наконечников находящиеся в этой среде примеси притягиваются к магнитным полюсам наконечников и оседают на них. Устройство обеспечивает формирование локальных магнитных контуров с активными областями захвата примесей в рабочей зоне сепаратора, что повышает эффективность его в работе. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Магнитный сепаратор, содержащий замкнутую магнитную цепь с блоками системы намагничивания и элементами магнитопровода в рабочей зоне сепарации, размещенными в блоках системы намагничивания, разделяя блок намагничивания на узлы намагничивания, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку чередующихся магнитных контуров противоположной направленности, причем каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности, отличающийся тем, что элементы магнитопровода выполнены клинообразными в виде полюсных наконечников, которые обтекает очищаемая среда, и основания, непосредственно размещенного в блоках системы намагничивания, при этом толщина δ основания среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия: δ≥2bВ/[В] , где b - ширина магнита, В - средняя индукция магнитного поля в магните, стыкующемся с элементом магнитопровода, [В] - допустимая индукция магнитного поля в металле магнитопровода, соответствующая значению индукции, не достигающей области насыщения. 2. Магнитный сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что боковые поверхности полюсного наконечника выполнены плоскими. 3. Магнитный сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что боковые поверхности наконечника выполнены криволинейными. 4. Магнитный сепаратор по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что торцы полюсных наконечников выполнены заостренными.