УСТАНОВКА МАГНИТНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ Российский патент 2003 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к сухой очистке горячих и холодных пылегазовых потоков от металлических включений в системах вентиляции и может быть использована в металлургии, машиностроении и иных производствах, связанных с обработкой металла. Например, заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц может быть использована в системах вентиляции дробеструйных камер, галтовочных барабанов, камер дробеметной очистки изделий.

Известна установка для очистки горячих газов от металлической пыли, содержащая два встречных воздуховода, в каждом из которых установлены зарядные устройства в виде конических лопаточных завихрителей, снабженных соплами Лаваля, для зарядки частиц пыли соответственно положительным знаком и отрицательным (см. авт. св. СССР 1690847 "Коагулятор пыли", МПК-5 В 03 С 3/12, заявл. 09.11.89). Разноименно заряженные и закрученные в одну сторону пылегазовые потоки поступают в ударно-струйную камеру коагуляции. Пыль коагулируется к результате механического столкновения и электростатического притяжения и выводится в аппарат вторичной переработки.

Недостатком известной установки является то, что она не может очищать газовые потоки от тяжелых частиц металла (крупнозернистой пыли), размеры которых лежат в пределах 0,0039-2 мм. Электростатические заряды рассчитаны только на пыль, интервалы размеров частиц которой равны 0,0065-0,01 мм. Это снижает эффективность очистки.

Наиболее близкой по существенным отличиям, достигаемому эффекту к заявляемому устройству и выбранной в качестве прототипа является установка для очистки горячих газов (см. авт. св. СССР 1131539 "Электромагнитный циклон по авт. св. 597421", МПК-3 В 03 С 3/14, заявл. 08.04.83).

Прототип содержит корпус, входной патрубок для поступления запыленного газа, выхлопной патрубок для очищенного газа, вокруг которого по всей высоте установлена полая спиральная направляющая из немагнитного материала. Внутри направляющей находятся электромагниты для создания магнитного поля, способствующего коагуляции металлических частиц. Нижняя плоскость спиральной направляющей выполнена перфорированной. При работе установки в направляющую подается вода, которая охлаждает электромагниты от перегрева и, попадая в корпус, уносит скоагулированные в магнитном поле ферромагнитные частицы и немагнитную пыль в бункер. Затем через его нижнее выходное отверстие они выводятся наружу.

В прототипе преодолен недостаток, имеющийся у аналога: а именно, он может удалять более тяжелые металлические частицы. Однако у него есть и другие недостатки. Воздушный поток выносит обратно с очищенным газом аэрозольные частицы. Следовательно, эффективность очистки снижается. Другим недостатком является то, что скоагулированные частицы, собираемые в бункер, под действием воды подвергаются коррозии и вторично не используются. Еще один недостаток заключается в большом расходе воды, что ведет к удорожанию процесса очистки.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности очистки горячих и холодных запыленных газовых потоков от ферромагнитных частиц.

Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является выполнение установки с двумя ступенями очистки: на первой ступени (нижнее колено воздуховода) - очистка от тяжелых частиц; на второй ступени (верхнее колено воздуховода) - очистка от аэрозольных частиц.

Указанная задача достигается тем, что в известной установке магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц, содержащей воздуховод, снабженный одним входным двумя выходными патрубками, а также магнитную систему очистки, согласно изобретению воздуховод, прикрепленный к боковым стойкам, выполнен в виде волнообразно изогнутой коробчатой конструкции, включающей верхнее, среднее и нижнее колена, при этом с наружной стороны к каждому из колен прижаты с возможностью отведения от них магнитные плиты, прикрепленные к шарнирно установленным на боковых стойках валам, соединенным с рычагами, связанными с управляемым штоком.

На одном конце каждого рычага установки магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц может быть выполнен продольный паз для вхождения в него штыря, перпендикулярного управляемому штоку и жестко на нем закрепленного, а на другом конце со стороны торца может быть выполнено углубление в виде сегмента для установки и закрепления концевой втулки с отверстием под вал магнитной плиты.

Управляемый шток установки магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц может быть соединен со штоком пневмоцилиндра.

Нижнее колено установки магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц может иметь крутой изгиб, а верхнее - пологий.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц не известна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

Предлагаемое устройство может быть изготовлено в промышленных условиях цехов больших заводов или специализированных малых предприятий на стандартном оборудовании, которое выпускается как отечественной, так и зарубежной промышленностью.

Следовательно, заявляемое устройство соответствует критерию "промышленная применимость".

Предлагаемая совокупность существенных признаков придает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Выполнение воздуховода в виде волнообразно изогнутой коробчатой конструкции с тремя коленами обеспечивает поддержание турбулентности газового потока, в результате которой металлические частицы подталкиваются центробежной силой к стенкам и притягиваются к ним под действием магнитного поля. Оно создается магнитными плитами, прижатыми с наружной стороны к каждому из колен воздуховода.

Нижнее колено имеет крутой изгиб, чтобы обеспечить притяжение крупных металлических частиц к стенкам воздуховода. Оно является 1-й ступенью очистки.

Среднее колено, наряду с основными функциями притягивания частиц к стенкам, предназначено для намагничивания мелких аэрозольных металлических частиц и их коагуляцию.

Верхнее колено, имеющее пологий изгиб, предназначено для собирания на его стенках скоагулированных металлических частиц. Оно является 2-й ступенью очистки.

Рычаги, соединенные своими концами с поворотными валами магнитных плит и управляемым штоком, позволяют отводить магнитные плиты от колен воздуховода для сброса примагниченных к стенкам металлических частиц.

Заявляемая установка магнитной очистки газа представлена на чертежах, где
фиг.1 - общий вид установки магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц;
фиг.2 - вид сбоку (со стороны управляемого штока) заявляемой установки;
фиг.3 - общий вид рычага;
фиг.4 - вид сверху рычага.

Заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц содержит воздуховод 1, закрепленный на боковых стойках левой 2 и правой 3.

Воздуховод 1 выполнен в виде волнообразно изогнутой коробчатой конструкции, включающей верхнее 4, среднее 5 и нижнее 6 колена, к которым с наружной стороны прижаты соответственно магнитные плиты 7, 8, 9. Каждая из них представляет собой плоский магнитопровод с вмонтированными в ее пазы постоянными магнитами (не показано).

Магнитные плиты 7, 8, 9 прикреплены посредством двух кронштейнов (не показаны) соответственно к валам 10, 11, 12, установленным шарнирно в проушинах 13, приваренных к стойкам 2 и 3.

Со стороны одной из стоек 2, 3 внизу установлен пневмоцилиндр 14 со штоком 15, соединенным с управляемым штоком 16. Последний снабжен четырьмя штырями 17, жестко прикрепленными сваркой к управляемому штоку 16 для взаимодействия с рычагом 18. Штырь 17 входит в продольный паз 19, выполненный на конце рычага 18, и имеет возможность в нем перемещаться.

На другом конце рычага 18 со стороны торца (не показан) выполнено углубление (не показано) в виде сегмента для установки и закрепления концевой втулки 20 с отверстием под валы 10, 11, 12 магнитных плит 7, 8, 9.

Воздуховод 1 имеет одно входное 21 отверстие для запыленного газа из системы вентиляции цеха или оборудования и два выходных: 22 - для очищенного газа и 23 - для удаления металлических частиц, осевших на стенки воздуховода 1.

Заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных части снабжена электропневмоклапаном 24, предназначенным для включения пневмоцилиндра 13.

Заслонка (не показана) выходного отверстия 23 взаимодействует с рычагом 18, аналогичным рычагам 18, предназначенным для отведения магнитных плит 7, 8, 9. Вал 25, соединенный с рычагом 18, обеспечивает ее открывание.

Крутизна изгиба нижнего колена 6 определена расчетом и опробована экспериментально. Внутренний радиус лежит в пределах 85-95 мм, а наружный находится в диапазоне 275-285 мм. При расчетах учитывалась энергия движения и отскока ферромагнитных частиц от стенок и притягивающая их энергия магнитного поля.

При уменьшении радиусов изгиба колена 6 увеличивается скорость движения частиц, повышается турбулентность, и частицы не успевают притянуться к стенкам: они проскакивают в следующее колено 5, ухудшая тем самым работу установки.

При увеличении радиусов изгиба не будет создан достаточный турбулентный поток, а следовательно, частицы не приобретут мощности, необходимой для входа в магнитное поле второй ступени, и будут выходить с очищенным газом.

Пологость изгиба верхнего колена 4 также выявлена расчетом и подтверждена экспериментально. Пределы внутреннего радиуса составляют 185-195 мм, а диапазон наружного радиуса 335-345 мм.

При увеличении радиусов колена 4 по сравнению с вышеуказанными ухудшается процесс магнитного сбора намагниченных коагулированных аэрозольных частиц за счет отсутствия турбулентности.

При уменьшении радиусов колена 4 повышенная турбулентность выталкивает аэрозольные металлические частицы наружу вместе с очищенным газом.

Заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц действует следующим образом.

Воздушный поток с ферромагнитными включениями из системы вентиляции поступает через входное отверстие 21 в установку магнитной очистки. В камере 6 под действием магнитного поля, создаваемого плитой 9, к стенкам притягиваются крупные металлические частицы, а более мелкие и аэрозольные частицы попадают в колено 5, где намагничиваются и коагулируются. В верхнем колене 4 они притягиваются магнитным полем плиты 7 к стенкам, а очищенный газ выходит через выходное отверстие 22.

При необходимости удаления ферромагнитных частиц из установки магнитной очистки газа отключают подачу воздушного потока. Затем включают электропневмокланан 24, который подаст сигнал на пневмогидроцилиндр 14, после чего его шток 15 идет вверх, заставляя идти вверх управляемый шток 16. Рычаги 18, начиная с нижнего, перемещаются, увлекаемые штырем 17, и поворачивают последовательно валы 25, 12, 11, 10. При этом сначала открывается заслонка, затем отводятся от колен 6, 5, 4 магнитные плиты 9, 8, 7. Такая последовательность не позволяет накопившейся массе обрушиться одновременно и создать пробку. Вначале высыпается масса из нижнего колена 6, потом из 5-го и 4-го колен.

Через открывшуюся заслонку уловленная ферромагнитная пыль высыпается в емкость разгрузочного устройства, откуда отправляется на дальнейшую переработку.

Заявляемая установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц обладает рядом преимуществ:
- высокоэффективна, обеспечивает 91-95% очистки;
- проста и надежна в эксплуатации;
- компактна и легко встраивается в существующие вентиляционные системы, не создавая дополнительное аэродинамическое сопротивление;
- позволяет вторично использовать ферромагнитную пыль;
- отсутствует необходимость в дополнительных энергоресурсах;
- не требует для очистки от пыли регенерационных средств, т.к. осуществляется автоматическая регенерация;
- очищенный теплый воздух поступает обратно в цех, что особенно выгодно в зимнее время;
- обладает широким диапазоном по температуре очищаемых газов.

Изобретение предназначено для сухой очистки холодных и горячих пылегазовых потоков. Установка содержит воздуховод, прикрепленный к боковым стойкам, выполненный в виде волнообразно изогнутой коробчатой конструкции, включающей верхнее, среднее и нижнее колена, к которым прижаты магнитные плиты с возможностью их отведения от стенок воздуховода посредством валов и рычагов. Установка обеспечивает очистку от тяжелых и аэрозольных ферромагнитных частиц, легко встраивается в существующие вентиляционные системы, не требует средств для ее регенерации. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц, содержащая воздуховод, снабженный одним входным и двумя выходными патрубками, а также магнитную систему очистки, отличающаяся тем, что воздуховод, прикрепленный к боковым стойкам, выполнен в виде волнообразно изогнутой коробчатой конструкции, включающей верхнее, среднее и нижнее колена, при этом с наружной стороны к каждому из колен прижаты с возможностью отведения от них магнитные плиты, прикрепленные к шарнирно установленным на боковых стойках валам, соединенным с рычагами, связанными с управляемым штоком. 2. Установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц по п. 1, отличающаяся тем, что на одном конце каждого рычага выполнен продольный паз для вхождения в него штыря, перпендикулярного управляемому штоку и жестко на нем закрепленного, а на другом конце со стороны торца выполнено углубление в виде сегмента для установки и закрепления концевой втулки с отверстием под вал магнитной плиты. 3. Установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что управляемый шток соединен со штоком пневмоцилиндра. 4. Установка магнитной очистки газа от ферромагнитных частиц по п. 1, отличающаяся тем, что нижнее колено имеет крутой изгиб, а верхнее - пологий.