Устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред Российский патент 2003 года по МПК B03C1/02 

Изобретение относится к устройствам, которые извлекают магнитные примеси из различных продуктов и материалов в пищевой, керамической, деревообрабатывающей, стекольной, других отраслях промышленности и в геолого-разведывательной отрасли.

Известно устройство для извлечения ферромагнитных примесей [1] в виде тонкостенной немагнитной трубки, внутри которой размещены постоянные магниты и ферромагнитные кольца таким образом, что магниты примыкают к ферромагнитным кольцам одноименными полюсами.

Недостатком устройства [1] является невозможность избирательного извлечения ферромагнитных примесей с разными магнитными свойствами.

Известно устройство для извлечения магнитных частиц [2], которое является наиболее близким по технической сути к заявляемому устройству, и выбранное в качества прототипа, состоящее из немагнитной тонкостенной трубки, внутри которой размещена магнитная система в виде постоянных магнитов и ферромагнитных колец, разделяющих постоянные магниты вдоль оси трубки так, что магниты примыкают к ферромагнитным кольцам одноименными полюсами. При этом магниты и ферромагнитные кольца, которые их разделяют, связаны в одно конструктивное целое так, что магнитная система может двигаться относительно немагнитной трубки вдоль ее оси.

Устройство [2] работает следующим образом. Для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред устройство погружается в эту среду или исследуемый продукт (материал) насыпается (наливается) на поверхность немагнитной трубки. При этом имеющиеся в продукте (материале) магнитные примеси под действием магнитных сил притягиваются к поверхности трубки и осаждаются на ней, преимущественно на тех участках поверхности трубки, которые охватывают размещенные внутри трубки ферромагнитные кольца.

При необходимости удаление осажденных на поверхности трубки магнитных примесей осуществляется путем извлечения магнитной системы из немагнитной трубки. При исчезновении магнитного поля в зоне осаждения магнитные примеси опадают.

При удалении ферромагнитных примесей с большой магнитной восприимчивостью с поверхности трубки зачастую осажденные примеси двигаются по поверхности трубки в соответствии с движением магнитной системы. Поэтому устройство [2] конструктивно дополнено кольцом, размещенным на трубке, на котором задерживаются и накапливаются осажденные примеси, двигающиеся по поверхности немагнитной трубки при извлечении из трубки магнитной системы.

Недостатком устройства [2] является невозможность переналадки магнитной системы для достижения избирательности и идентификации при извлечении магнитных примесей в зависимости от их магнитных свойств и способности осаждаться на поверхности трубки. Такое устройство может эффективно извлекать только магнитные примеси с определенными магнитными свойствами, соответствующими установленной в устройстве магнитной системе. Для извлечения примесей с другими магнитными свойствами нужно, соответственно, изменять магнитную систему устройства.

В основу изобретения поставлена задача в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред достичь избирательности извлечения магнитных примесей и идентификации этих примесей по их магнитным свойствам путем переналадки устройства на разную интенсивность магнитных осаждающих сил.

Поставленная задача достигается в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, включающем немагнитную тонкостенную трубку, внутри которой размещена магнитная система с возможностью осевого перемещения относительно немагнитной трубки, которая состоит из установленных на шпильке из немагнитного материала постоянных магнитов и ферромагнитных колец таким образом, что смежные магниты разделены ферромагнитным кольцом, к которому они примыкают одноименными полюсами, при этом постоянные магниты и ферромагнитные кольца скреплены между собой по оси трубки в единое конструктивное целое, а между смежными магнитами установлены два ферромагнитных кольца с возможностью их свободного перемещения относительно друг друга вдоль оси шпильки на расстояние, которое задается стяжно-регулирующим приспособлением.

Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред со стяжно-регулирующим приспособлением, состоящим из шпильки, на одном конце которой закреплена ручка, а на втором нарезана резьба и установлена гайка в виде пластины, фиксирующаяся в подвижном упоре стопорного кольца, закрепленном на шпильке, и торцевого упора в трубке, таким образом, что расстояние между ферромагнитными кольцами устанавливается поворотом ручки.

Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, в котором ферромагнитные кольца прикреплены к поверхности полюсов магнитов, которые к ним примыкают.

Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, в котором постоянные магниты изготовлены из разных по величине удельной магнитной энергии материалов.

Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, которое оснащено одним или несколькими немагнитными пустотелыми цилиндрами с ребордами, размещенными на поверхности немагнитной трубки с возможностью перемещения вдоль ее оси.

Поставленная задача может быть достигнута в устройстве для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, в котором немагнитные пустотелые цилиндры с ребордами выполнены с разной толщиной стенки, а длина каждого из них соответствует расстоянию между плоскостями раздела полярности двух смежных магнитов.

На фиг. 1 изображено устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, на фиг. 2 - устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, оснащенное пустотелыми цилиндрами с ребордами.

На фиг. 1 изображено устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, включающее немагнитную тонкостенную трубку (1), внутри которой размещены магнитная система, состоящая из установленных на шпильке (2) из немагнитного материала постоянных магнитов (3) и ферромагнитных колец (4), и торцовый упор (5), немагнитное кольцо (6), размещенное на внешней поверхности немагнитной тонкостенной трубки (1), а также стопорное кольцо (7), специальная гайка (8) и подвижный упор (9), которые размещены на шпильке (2). На шпильке (2) размещена втулка (10), на которую накручена ручка (11). Для фиксации ручки (11) на шпильке (2) размещен установочный винт (12). Для герметизации магнитной системы (3), (4) внутри немагнитной тонкостенной трубки (1) размещены специальные втулка (13), гайка (14) и уплотнение (15).

На фиг. 2 изображено устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, оснащенное пустотелым цилиндром (16) толщиной δ₁ с ребордой и пустотелым цилиндром (17) толщиной δ₂ с ребордой.

Устройство работает следующим образом. Материалы или продукты, из которых нужно извлечь магнитные примеси, насыпают (наливают) на поверхность трубки (1), или трубку (1) погружают в эти материалы (продукты) и перемещают ее с помощью ручки (11). Так как постоянные магниты (3) возбуждают вокруг трубки (по радиусу и вдоль оси трубки) неравномерное по величине и направлению вектора напряженности магнитное поле, то на магнитные частицы, которые попадают в это поле, действуют магнитные силы в направлении наибольшего изменения величины напряженности. Под действием этих магнитных сил магнитные частицы двигаются в направлении поверхности трубки (1) и осаждаются на ее поверхности, преимущественно на участках, под которыми размещены ферромагнитные кольца (4). Для снятия осажденных примесей с поверхности трубки (1) необходимо при помощи ручки (11) удалить магнитную систему (3), (4) из трубки (1). При перемещении магнитной системы зачастую магнитные примеси тоже двигаются по поверхности трубки (1) в соответствии с перемещением магнитной системы. По мере движения магнитных примесей по поверхности трубки (1) они задерживаются и накапливаются на немагнитном кольце (6). При полном удалении магнитной системы из трубки накопленные на немагнитном кольце (6) примеси осыпаются под действием силы тяжести или удаляются механическим путем.

Для переналадки магнитной системы устройства на осаждение магнитных примесей с разными магнитными свойствами нужно изменять расстояние Δ между ферромагнитными кольцами. Для увеличения расстояния Δ поворотом ручки (11) выкручивается шпилька (2) из гайки (8), при этом увеличивается расстояние от подвижного упора (9) к стопорному кольцу (7) и тем самым становится возможным увеличение расстояния между ферромагнитными кольцами. Так как постоянные магниты примыкают к смежным с ними ферромагнитным кольцам одноименными полюсами, то магнитные силы взаимодействия магнитов действуют в направлении отталкивания магнитов один от другого, то есть магнитные силы всегда действуют в направлении увеличения расстояния Δ. Положением ручки устанавливается величина промежутка Δ, на которую отталкиваются магниты, а поворотом ручки - изменение Δ от Δ=0 к Δ=Δ_макс. При постепенном увеличении величины А соответственно постепенно уменьшается величина максимальной магнитной индукции и величина осаждающей магнитной силы в зоне размещения ферромагнитных колец. Таким образом, поворотом ручки достигается переналадка устройства для осаждения примесей с различными магнитными свойствами.

При использовании в устройстве постоянных магнитов, изготовленных из разных по величине удельной магнитной энергии материалов, магнитные примеси осаждаются вдоль поверхности трубки соответственно величине удельной магнитной энергии магнитов: частицы с меньшей удельной магнитной восприимчивостью тела осаждаются только в зоне действия магнитов с большей магнитной энергией, тогда как примеси с большей удельной магнитной восприимчивостью тела осаждаются по всей длине трубки или на ее части.

Так как удельная магнитная энергия современных магнитных материалов колеблется в широких пределах (W_d=20÷300 кДж/м³), то заполнением трубки (1) магнитами (3) с разной энергией можно достичь вдоль поверхности трубки значительной избирательности и идентификации осажденных магнитных примесей по величине их магнитной удельной восприимчивости тела. Таким образом, предложенное устройство способно не только извлекать магнитные примеси из сыпучих, жидких и газообразных сред, но и обеспечивать идентификацию этих примесей. Например, отделять примеси в виде технологического железа (окалина со стальных труб, оторванные частицы от разных стальных режущих инструментов и т.п.) от магнитных примесей, которые находятся в самих исследуемых продуктах и материалах, которые исследуются на наличие магнитных примесей.

Поскольку длина устройства ограничена, то и ограничено количество модулей постоянных магнитов с разной удельной энергией вдоль трубки (1), то есть изменение магнитной энергии магнитов по длине трубки дискретное.

Для достижения плавного (постепенного) изменения величины магнитных осаждающих сил вдоль трубки нужно постепенно изменять расстояние Δ между ферромагнитными кольцами (4), что в предложенном устройстве достигается поворотом ручки (11), которая зафиксирована установочным винтом (12).

Так как величина осаждающей магнитной силы, действующей на частицы ферромагнитных примесей, зависит от расстояния этих частиц до поверхности ферромагнитных колец и магнитов, то, искусственно увеличивая (уменьшая) это расстояние, также можно достичь избирательности в осаждении магнитных примесей. Чем больше это расстояние, тем меньше осаждающие магнитные силы, то есть такой участок устройства будет извлекать только магнитные примеси с большими значениями магнитной восприимчивости, пропуская магнитные примеси с меньшими значениями магнитной восприимчивости. Искусственное увеличение расстояния от поверхности осаждения к поверхности магнитов и ферромагнитных колец осуществляется пустотелыми цилиндрами с ребордами (16), (17), установленными на тонкостенную немагнитную трубку (1), за счет разной толщины стенок этих цилиндров δ₁ и δ₂. Задавая величины δ₁ и δ₂ (и т.д.), можно достичь избирательности в осаждении магнитных примесей по длине устройства на поверхности пустотелых цилиндров с ребордами.

Таким образом, изменением расстояния между ферромагнитными кольцами, использованием постоянных магнитов с разной удельной магнитной энергией и использованием немагнитных пустотелых цилиндров с разной толщиной стенки в предложенном устройстве можно достичь избирательности и идентификации извлекаемых магнитных примесей.

Использованная литература

1. Патент Японии №2001-009322 "Method and device for removing magnetizing metallic forcing matter", МПК В 03 С 1/28, B 03 C 1/00.

2. Патент Польши №73114 "Urzadzenie do oddzielania drobnych przedmiotow ferromagnetycznych z mieszaniny przedmiotow ferro, para i diamagnetycznych", МПК B 03 C 1/04.

Использование: для очистки от магнитных примесей различных продуктов и материалов в пищевой, керамической, деревообрабатывающей, стекольной и в геолого-разведывательной отраслях. Технический результат позволяет достичь избирательности в извлечении магнитных примесей и идентификации этих примесей по их магнитным свойствам. Устройство включает немагнитную тонкостенную трубку, внутри которой размещена магнитная система (МС) с возможностью осевого перемещения относительно немагнитной трубки. МС состоит из постоянных магнитов (ПМ) и ферромагнитных колец (ФК), установленных на шпильке из немагнитного материала таким образом, что смежные магниты разделены ферромагнитным кольцом, к которому они примыкают одноименными полюсами. ПМ и ФК скреплены между собой по оси трубки в единое конструктивное целое. Между смежными ПМ установлены 2 ФК с возможностью их свободного перемещения относительно друг друга вдоль оси шпильки на расстояние, которое задается стяжно-регулирующим приспособлением. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для извлечения магнитных примесей из сыпучих, жидких и газообразных сред, включающее в себя немагнитную тонкостенную трубку, внутри которой размещена магнитная система с возможностью осевого перемещения относительно немагнитной трубки, состоящая из установленных на шпильке из немагнитного материала постоянных магнитов и ферромагнитных колец таким образом, что смежные магниты разделены ферромагнитным кольцом, к которому они примыкают одноименными полюсами, при этом постоянные магниты и ферромагнитные кольца скреплены между собой по оси трубки в единое конструктивное целое, отличающееся тем, что между смежными магнитами установлены два ферромагнитных кольца с возможностью их свободного перемещения относительно друг друга вдоль оси шпильки на расстояние, которое задается стяжно-регулирующим приспособлением.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стяжно-регулирующее приспособление состоит из шпильки, на одном конце которой закреплена ручка, а на втором нарезана резьба и установлена гайка в виде пластины, которая фиксируется в подвижном упоре, стопорного кольца, закрепленного на шпильке, и торцевого упора в трубке, таким образом, что расстояние между ферромагнитными кольцами устанавливается поворотом ручки.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что ферромагнитные кольца прикреплены к поверхности полюсов магнитов, которые к ним примыкают.4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что постоянные магниты изготовлены из разных по величине удельной магнитной энергии материалов.5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно оснащено одним или несколькими немагнитными пустотелыми цилиндрами с ребордами, размещенными на поверхности немагнитной трубки с возможностью перемещения вдоль ее оси.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что немагнитные пустотелые цилиндры с ребордами выполнены с разной толщиной стенки, а длина каждого из них соответствует расстоянию между плоскостями раздела полярности двух смежных магнитов.