МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2003 года по МПК B03C1/00 B01D35/06 

Изобретение относится к устройствам для удаления магнитных включений крупностью от 0,1 мкм и более, как из сыпучих, так и из жидких материалов в пищевой, легкой, химической, строительной, фармацевтической и других отраслях промышленности. Особенно широкое применение такие устройства находят в мукомольной и хлебопекарной промышленности.

Известен электромагнитный сепаратор, включающий электромагнит с полюсными наконечниками, между которыми расположен продуктопровод с жестко закрепленными на его внутренней боковой поверхности полиградиентными элементами, и концентраторы индукции магнитного поля в виде стержней. Последние закреплены на горизонтальных осях. При подаче напряжения на катушки намагничивания в межполюсном пространстве создается неравномерное магнитное поле и свободные концы концентраторов поворачиваться под его действием, и занимают положение вдоль его силовых линий (RU, патент, 2012418, В 03 С 1/26, 15.05.94 г.).

Предложенная конструкция обеспечивает работу сепаратора при прохождении через продуктопровод негабаритных сепарируемых частиц, но не эффективна при отделении мелкодисперсных частиц.

Наличие электромагнита усложняет эксплуатацию, повышает габариты, массу и стоимость установки. Кроме того, такие установки предъявляют повышенные требования к соблюдению условий техники безопасности.

Известен магнитный сепаратор для очистки от ферромагнитных примесей ртути в потоке, содержащий рабочий элемент из кольцевых последовательно размещенных постоянных магнитов и дистанционных вставок, закрепленных на стержне и заключенных в непроницаемый для очищаемых продуктов патрон из немагнитного материала. Постоянные магниты расположены по отношению друг к другу одноименными полюсами и их толщина равна высоте дистанционных вставок. При этом постоянные магниты и дистанционные вставки разделены эластичными прокладками. А патрон снабжен съемным наружным каркасом из ферромагнитного магнитомягкого материала, выполненным в виде комплекта продольных пластин, закрепленных между верхним и нижним фиксирующими элементами (СССР, авторское свидетельство 682579, В 03 С 1/26, 30.08.79 г.).

Однако такое устройство не обеспечивает эффективного взаимодействия мелкодисперсных ферромагнитных частиц с магнитным полем в вязкой среде. Кроме того, оно довольно громоздко и сложно в изготовлении.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания малогабаритного, высокопроизводительного и простого в эксплуатации, эффективного магнитного сепаратора, столь необходимого в условиях современного производства для надежного удаления мельчайших ферромагнитных примесей.

Поставленная задача решается тем, что в известном магнитном сепараторе, содержащем, по крайней мере, один рабочий элемент из кольцевых последовательно размещенных постоянных магнитов, расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами, и дистанционных вставок, закрепленных на стержне и заключенных в непроницаемый для очищаемых продуктов патрон из немагнитного материала, новым является то, что, постоянные магниты выполнены из твердого сплава с высокой магнитной энергией, толщина кольца дистанционной вставки составляет 0,1-0,8 толщины кольца постоянного магнита, а число пар колец: постоянный магнит-дистанционная вставка составляет 100-200 на 1 метр длины рабочего элемента.

Выполнение линейных размеров в указанных пределах обеспечивает высокие значения не только магнитного поля, но и градиента магнитного поля, а значит и силу притяжения в направлении движения ферромагнитной частицы к полюсам, вместе с высокой объемной плотностью полюсов в пространстве сепаратора, где находится очищаемый продукт. Предложенная конструкция позволяет достичь высокой плотности магнитных полюсов с высокой неоднородностью магнитного поля, что значительно увеличивает эффективность сепарации, поскольку на мелкодисперсную ферромагнитную частицу, находящуюся либо в разряженной воздушной взвеси очищаемого продукта, либо в сыпучей или жидкой фазе в сильно неоднородном магнитном поле действует сила, направленная к полюсу магнита:
F=κVH dH/dX,
где κ - удельная восприимчивость ферромагнитной частицы;
V - объем частицы;
H - величина неоднородного магнитного поля;
dH/dX - градиент магнитного поля вдоль направления перемещения ферромагнитной улавливаемой частицы.

Постоянные магниты лучше всего выполнять из сплава NdFeB (наиболее дешевый вариант).

Они могут быть выполнены также из сплава SmCo5.

Наиболее эффективно сепаратор работает при толщине стенки патрона, составляющей 0,3-1 мм.

Рабочие элементы могут быть закреплены на фланце в ряд планарно (в одной плоскости), при этом оптимальное расстояние между соседними элементами равно диаметру рабочего элемента.

Рабочие элементы могут быть закреплены на фланце как в несколько рядов в параллельных плоскостях в шахматном порядке, так и с образованием цилиндрической поверхности.

Стержень и патрон выполняют из неферромагнитного материала, например, из аустенитной нержавеющей стали или дюралюминия. Дистанционные вставки могут быть выполнены как из немагнитного, так и из магнитного материала.

На фиг. 1 дан фронтальный вид предлагаемого сепаратора, на фиг.2 - вид сверху с выделением горизонтального сечения одного из элементов.

Магнитный сепаратор содержит закрепленные на фланце 1 расположенные в ряд в одной плоскости рабочие элементы 2. Каждый из них состоит из кольцевых последовательно размещенных постоянных магнитов 3, расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами, и дистанционных вставок 4, закрепленных на стержне 5 и заключенных в непроницаемый для очищаемых продуктов патрон 6. Толщина кольца дистанционной вставки 4 составляет 0,2 толщины кольца постоянного магнита 3.

Магнитный сепаратор работает следующим образом. Фланец 1 с закрепленными на нем рабочими элементами 2 помещают в просеиватель сыпучих материалов, например под сито в камере просеивания мукопросеивателя, или в очищаемую жидкость.

Ферромагнитные примеси образуют осадки в виде колец на внешнем патроне 6 в местах, соответствующих полюсам магнитов, т.е. в зоне с высокой неоднородностью магнитного поля. Периодически магнитный сепаратор вынимают из зоны очистки и удаляют чистой салфеткой прилипшие ферромагнитные примеси с патронов 6. При изготовлении магнитов из сплава NdFeB и использовании магнитного сепаратора для очистки муки происходила очистка последней от металлических примесей крупностью от 0,1 микрон и более.

Магнитный сепаратор относится к устройствам для удаления магнитных включений крупностью от 0,1 мкм и более как из сыпучих, так и из жидких материалов в пищевой, легкой, химической, строительной, фармацевтической и других отраслях промышленности. Особенно широкое применение такие устройства находят в мукомольной и хлебопекарной промышленности. Технический результат - увеличение эффективности сепарации. Магнитный сепаратор содержит, по крайней мере, один закрепленный на фланце рабочий элемент, который состоит из кольцевых последовательно размещенных постоянных магнитов, расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами, и дистанционных вставок, закрепленных на стержне и заключенных в непроницаемый для очищаемых продуктов патрон. Толщина кольца дистанционной вставки составляет 0,1-0,8 толщины кольца постоянного магнита, а число пар колец: постоянный магнит - дистанционная вставка составляет 100-200 на 1 м длины рабочего элемента. Постоянные магниты выполнены из твердого сплава с высокой магнитной энергией, например NdFeB или SmCo5. Толщина стенки патрона составляет 0,3-1 мм. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитный сепаратор, содержащий, по крайней мере, один рабочий элемент из кольцевых последовательно размещенных постоянных магнитов, расположенных по отношению друг к другу одноименными полюсами, и дистанционных вставок, закрепленных на стержне и заключенных в непроницаемый для очищаемых продуктов патрон из немагнитного материала, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены из твердого сплава с высокой магнитной энергией, толщина кольца дистанционной вставки составляет 0,1-0,8 толщины кольца постоянного магнита, а число пар колец: постоянный магнит - дистанционная вставка составляет 100-200 на 1 м длины рабочего элемента. 2. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены из сплава NdFeB. 3. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены из сплава SmCo5. 4. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что толщина стенки патрона составляет 0,3-1 мм. 5. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что рабочие элементы закреплены на фланце в ряд планарно, причем расстояние между соседними элементами равно диаметру рабочего элемента. 6. Магнитный сепаратор по п.1 или 4, отличающийся тем, что рабочие элементы закреплены на фланце в несколько рядов в параллельных плоскостях в шахматном порядке. 7. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что рабочие элементы закреплены на фланце с образованием цилиндрической поверхности.