МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2003 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 авт. св. 915897, 1982, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками и с трубной доской в виде неподвижной плиты 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 1,5х4 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 решается тем, что магнитный сепаратор, содержащий 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 плите, по крайней мере, в два ряда в горизонтальной плоскости, средство для удаления шлама, снабжен траверсой с приводом, укрепленной на установочной раме с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом магнитные патроны ориентированы в поперечном направлении потоку технологической жидкости в емкости, сдвинуты порядно в том же направлении и установлены головной частью с зазором в сквозных отверстиях плиты, опирающейся на верхнюю часть траверсы, 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 траверсой, при этом плита снабжена средством периодической жесткой фиксации положения относительно подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама с возможностью остановки плиты в верхнем положении.

Средство периодической жесткой фиксации положения плиты относительно подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама выполнено в виде вертикальных жестких опор, принадлежащих плите и ориентированных в плане на верхние грани подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама.

В верхнем положении плита дополнительно взаимодействует с П-образной балкой, жестко скрепленной с рамой, служащей дополнительным средством контроля вертикального положения плиты с патронами.

Магнитные патроны сепаратора зафиксированы 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. Отверстие шламосъемного элемента имеет сужающееся к низу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью гильзы. Шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала.

Все приводы магнитного сепаратора выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами:
- на фиг.1 дан общий вид магнитного сепаратора и его основных узлов,
- на фиг.2 показан магнитный патрон и его закрепление на плите,
- на фиг.3, 4 показана компоновка магнитных патронов на плите.

В емкости 1 с подводящим и отводящим патрубками 2 и 3 размещена установочная рама 4, снабженная линейным подшипником качения с вертикальной колонкой 5. Посредством каретки 6 на колонке консольно укреплена траверса 7, снабженная приводом 8. С траверсой 7 жестко соединены посредством двух металлических шайб 9 и 10 (фиг.2) шламосъемные элементы 11.

В верхней части траверсы 7 свободно уложена плита 12, опирающаяся на траверсу. В сквозных отверстиях 13 плиты 12 вертикально с зазором установлены магнитные патроны 14, что допускает радиальные смещения патронов, а в вертикальном направлении патроны зафиксированы, например так, как показано на фиг. 2, посредством резьбового соединения: головная часть патрона 14 укреплена с помощью шайбы 15, гайки 16 и контргайки 17. Магнитные патроны 14 укреплены на плите 12 в два ряда, их компоновка в плане показана на фиг.3. Направление рядов перпендикулярно потоку очищаемой жидкости в емкости 1. Высота патронов задается техническими требованиями и определяется уровнем технологической жидкости 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.

Ряды патронов 14 сдвинуты между собой так, что ближайшие три патрона равноудалены друг от друга (фиг.3). Это в два раза увеличивает эффективную площадь магнитной обработки (такую схему можно рассматривать как один ряд патронов, но сложенный зигзагообразно). Число рядов патронов может быть выполнено более двух, это может увеличить производительность сепаратора, но снизит технологические характеристики и ухудшит условия обслуживания. Исходя из этих соображений, наиболее целесообразна двухрядная компоновка патронов 14.

Шламосъемные элементы 11 плотно охватывают нижней кромкой патроны 14 по скользящей посадке, а в верхней части отверстие шламосъемного элемента расширяется, образуя зазор 18. Такая форма шламосъемного элемента придает ему конструктивную прочность, износостойкость без увеличения поверхности трения и скольжения, что повышает долговечность всей конструкции в целом. Шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала, например, из резины. Это обеспечивает минимальный износ патрона и не ухудшает скольжение по патрону при его допустимых радиальных смещениях. Ввиду того, что патроны 14 установлены в отверстиях плиты 12 с зазором, шламосъемные элементы перемещаются по патронам без заклинивания.

Магнитные патроны 14 выполнены в виде постоянных магнитов 19 (фиг.2) в форме дисков, помещенных в тонкостенную немагнитную гильзу 20, 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.

Средство периодической жесткой фиксации положения плиты - жесткие опоры 21, например, трубчатого сечения, принадлежат плите 12 (жестко соединены с плитой). Длина опор примерно равна длине патронов 14, а в плане опоры 21 ориентированы на верхние грани подводимого под магнитные патроны приводного конвейера 22 для транспортирования шлама, имеющего привод 23. П-образная балка 24 в верхней части сепаратора жестко скреплена с рамой посредством колонки 5 подшипника.

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

Работа магнитного сепаратора осуществляется следующим образом.

В режиме сепарации траверса 7 и плита 12, опирающаяся на траверсу 7, находятся в крайнем нижнем положении, при котором магнитные патроны 14 погружены в очищаемую технологическую жидкость поперек потока технологической жидкости 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 8 осуществляет подъем в крайнее верхнее положение траверсы 7 с плитой 12 в ее верхней части. Патроны со шламом полностью извлекаются из технологической жидкости. Привод 23 подводит под патроны конвейер 22. Зазор между верхней гранью конвейера и нижней кромкой патронов составляет 10-30 мм для свободного хода конвейера 22.

После подвода конвейера 22 гидроцилиндр 8 перемещает траверсу вниз. Траверса 7 с плитой 12 опускается, примерно, на величину зазора свободного хода конвейера 10-30 мм. В дальнейшем траверса продолжает спуск, а плита 12 с патронами 14 остается в верхнем положении, так как опоры 21 устанавливаются на верхние грани конвейера 22, препятствуя опусканию плиты, и тем самым фиксируется верхнее положение плиты. Шламосъемные элементы 11, жестко скрепленные с траверсой 7, продолжают перемещение в крайнее нижнее положение и счищают вниз на конвейер магнитный шлам со всей поверхности патронов 14. Устойчивость плиты с патронами обеспечивается опорами 21, а также шламосъемными элементами, плотно охватывающими патроны. В нижнем положении элементов 11 центр тяжести плиты находится выше всех точек ее опор. Для предотвращения возможных отклонений плиты от вертикального положения служит П-образная балка 24 в верхней части сепаратора.

После очистки патронов гидроцилиндр 8 перемещает траверсу 7 из крайнего нижнего положения вверх. При подъеме траверса 7 подхватывает плиту, и вместе они перемещаются к крайнему верхнему положению. Между опорами 21 и верхними гранями конвейера образуется зазор, и конвейер отводится из-под патронов. Далее цикл работы устройства повторяется.

Преимущества заявляемого магнитного сепаратора:
- по сравнению с прототипом упрощается монтаж, установка, ремонт и замена как отдельных патронов, так и всего блока-плиты с патронами в целом,
- сохраняются при этом простая кинематика, высокая технологичность и надежность конструкции,
- 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. Технический результат - упрощение сепаратора и улучшение условий его эксплуатации и обслуживания. Магнитный сепаратор содержит установочную раму, емкость с подводящим и отводящим патрубками, траверсу, снабженную приводом и укрепленную на установочной раме посредством линейного подшипника качения. Цилиндрические магнитные патроны имеют вертикальную продольную ось и установлены головной частью с зазором в сквозных отверстиях плиты, свободно опирающейся на верхнюю часть траверсы. Плита снабжена опорами для периодической жесткой фиксации положения относительно конвейера. В верхнем положении плита дополнительно взаимодействует с П-образной балкой, жестко скрепленной с рамой. Средство для удаления шлама включает подводимый приводной конвейер для транспортирования шлама и шламосъемные элементы, охватывающие нижней кромкой каждый магнитный патрон по скользящей посадке и жестко скрепленные с траверсой. Совокупность магнитных патронов имеет два ряда и более с расположением установочных мест в шахматном порядке. Магнитные патроны выполнены в виде набора постоянных магнитов, помещенных в немагнитную гильзу. 9 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Магнитный сепаратор, содержащий 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 плите, по крайней мере, в два ряда в горизонтальной плоскости, средство для удаления шлама, отличающийся тем, что он снабжен траверсой с приводом, укрепленной на установочной раме с возможностью линейного вертикального возвратно-поступательного перемещения, при этом магнитные патроны ориентированы в поперечном направлении потоку технологической жидкости в емкости, сдвинуты порядно в том же направлении и установлены головной частью с зазором в сквозных отверстиях плиты, опирающейся на верхнюю часть траверсы, 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 траверсой, при этом плита снабжена средством периодической жесткой фиксации положения относительно подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама с возможностью остановки плиты в верхнем положении. 2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что средство периодической жесткой фиксации положения плиты относительно подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама выполнено в виде вертикальных жестких опор, принадлежащих плите и ориентированных в плане на верхние грани подводимого приводного конвейера для транспортирования шлама. 3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что в верхнем положении плита дополнительно взаимодействует с П-образной балкой, жестко скрепленной с рамой, служащей дополнительным средством контроля вертикального положения плиты с патронами. 4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что магнитные патроны сепаратора зафиксированы в вертикальной плоскости посредством резьбового соединения. 5. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что совокупность магнитных патронов имеет, по крайней мере, два ряда с расположением установочных мест в шахматном порядке. 6. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что ближайшие три патрона в двух рядах равноудалены друг от друга. 7. 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. 8. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что отверстие шламосъемного элемента имеет сужающееся книзу сечение, образуя в верхней части зазор с поверхностью гильзы. 9. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что шламосъемные элементы выполнены из эластичного материала. 10. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что приводы магнитного сепаратора выполнены в виде гидроцилиндров гидропривода.