МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2006 года по МПК B03C1/25 

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

Известен магнитный сепаратор (патент РФ № 2197330), имеющий полюсные наконечники, контактирующие с очищаемой средой. Однако в этом сепараторе, предназначенном для удаления сравнительно крупных частиц, отсутствует фильтр-матрица (дающая возможность осуществлять тонкую очистку), что ограничивает применение данного сепаратора для удаления, в частности, высокодисперсных частиц.

Известен магнитный сепаратор - прототип (патент ФРГ № 3314923), состоящий из корпуса, в кольцевой проточной камере которого расположена намагничиваемая фильтр-матрица, и периодически действующей внутренней намагничивающей системы, содержащей сравнительно малогабаритные полюсные наконечники, обращенные своей торцевой фигурной поверхностью к фильтр-матрице, расположенной в проточной камере; при этом намагничивающая система и фильтр-матрица образуют магнитный контур. Недостатком этого сепаратора является то, что намагничивающая система, имеющая ограниченные по размерам полюсные наконечники, не обеспечивает достаточно высокий уровень намагничивания всего объема фильтр-матрицы: магнитный поток преимущественно проходит по той части фильтр-матрицы, которая расположена вблизи самой намагничивающей системы (по пути наименьшего магнитного сопротивления). Обширная же периферийная часть фильтр-матрицы (по мере увеличения диаметра кольцевой проточной камеры вплоть до диаметра корпуса) остается слабонамагниченной с магнитной силой захвата, недостаточной для осаждения высокодисперсных примесных частиц.

Задача изобретения заключается в создании магнитного сепаратора с более высокой эффективностью работы за счет совершенствования полюсных наконечников, способных обеспечивать высокий уровень намагничивания всего объема фильтр-матрицы, находящейся в кольцевой проточной камере.

Сущность изобретения заключается в том, что магнитный сепаратор, состоящий из корпуса, в кольцевой проточной камере которого расположена намагничиваемая фильтр-матрица 1 (см. фиг.1, 2), и периодически действующей внутренней намагничивающей системы 2, имеющей малогабаритные полюсные наконечники 3, выполнен таким образом, что эти полюсные наконечники обращены к проточной камере боковой поверхностью и дополнительно снабжены периферийной системой магнитопроводящих 4 разобщенных колец (как дискретное продолжение полюсных наконечников); эта система разобщенных колец расположена в кольцевой проточной камере, непосредственно стыкуется с фильтр-матрицей и обтекается очищаемой средой. По сути, малогабаритный полюсный наконечник 3 и соразмерная с габаритами фильтр-матрицы система колец и выступают в новом сепараторе как усовершенствованный полюсный наконечник, играющий роль эффективного проводника магнитного потока для намагничивания всего объема фильтр-матрицы.

Технический результат, который достигается от использования изобретения, заключается в следующем. Вследствие дополнительного оснащения полюсных наконечников периферийной системой разобщенных колец, стыкующихся с фильтр-матрицей и «охватывающих» эту фильтр-матрицу, обеспечивается эффективное намагничивание фильтр-матрицы по всему объему рабочей камеры сепаратора. При этом кольца такой периферийной системы, между которыми проходит очищаемая среда, создают дополнительные межкольцевые зоны захвата примесей.

Варианты выполнения системы колец могут быть различными: в частности, в виде замкнутых концентричных колец или незамкнутых колец в виде спирали.

Дополняющая полюсные наконечники периферийная система разобщенных колец, являясь элементом магнитопровода, должна обеспечивать «прохождение» магнитного потока, генерируемого магнитной системой. Значит, толщина каждого из колец А выбирается исходя из условия Ф_н=Ф_к, где Ф_н=В·πd²/4 - магнитный поток, генерируемый намагничивающей системой, Ф_к=[В]·πDΔ - магнитный поток, воспринимаемый кольцом, где В - средняя индукция магнитного поля намагничивающей системы, d - диаметр намагничивающей системы, D - диаметр кольца, [В] - допустимая магнитная индукция 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), Δ - толщина кольца. Тогда Δ устанавливается из условия: Δ≥B·d²/4D[B].

Тело кольца целесообразно выполнить таким, чтобы само кольцо намагничивалось эффективно, т.е. форма поперечного сечения тела кольца должна соответствовать минимально возможному размагничивающему фактору. Варианты выполнения этого требования могут быть следующими (см. фиг.3-6). Так, тело кольца может быть выполнено с круглым сечением (фиг.3), в этом случае размагничивающий фактор N близок к N=1/2 (т.е. в 2 раза меньше по сравнению, например, с пластинчатым телом, для которого N=1). Возможно также снизить размагничивающий фактор, если кольцо выполнить с некруглым (сжатым) сечением тела (фиг.4), причем размер сечения тела в радиальном направлении (ширина) должен превышать его размер в осевом направлении (толщину). Кроме того, кольцо может иметь прямоугольное сечение, и, конечно же, как и в предыдущем случае, его толщина должна превышать высоту (фиг.5). Кольцо может иметь квадратное сечение, причем из тех же соображений минимизации размагничивающего фактора одна из диагоналей должна быть ориентирована в радиальном направлении кольца (фиг.6). Во всех этих рассмотренных вариантах N<1/2.

На фиг.1-2 изображен вид предлагаемого сепаратора спереди и вид сверху в разрезе. На фиг.3-6 изображены варианты выполнения тела кольца: с круглым сечением (фиг.3), со сжатым сечением (фиг.4), с прямоугольным сечением (фиг.5), с квадратным сечением, повернутым на 45° (фиг.5). На фиг.7-8 изображено фото лабораторного образца предлагаемого сепаратора (малой производительности) с периферийной системой магнитопроводящих разобщенных колец (здесь 2 кольца), в разборе.

Магнитный сепаратор (фиг.1, 2) состоит из корпуса, в кольцевой проточной камере которого расположена намагничиваемая фильтр-матрица 1, и периодически действующей внутренней намагничивающей системы 2 (с использованием, например, постоянных магнитов), содержащей полюсные наконечники 3, дополнительно снабженные периферийной системой магнитопроводящих разобщенных колец 4. Эта система колец 4 расположена в кольцевой проточной камере, стыкуется с фильтр-матрицей 1 и в режиме эксплуатации обтекается очищаемой средой.

Сепаратор работает следующим образом. Очищаемая среда проходит последовательно между кольцами верхней системы колец 4, затем сквозь намагниченную фильтр-матрицу 7, а затем между кольцами нижней системы колец 4. Система намагничивания (например, постоянные магниты) 2, полюсные наконечники 3, система магнитопроводящих колец 4 и фильтр-матрица 1 создают замкнутый магнитный контур, благодаря чему верхняя и нижняя система колец и находящаяся между ними фильтр-матрица эффективно намагничиваются, подвергая очищаемую среду воздействию интенсивного магнитного поля. При этом находящиеся в этой среде магнитовосприимчивые примеси притягиваются к кольцам и элементам фильтр-матрицы, оседают на них, а очищенная среда выводится из сепаратора.

Использование изобретения позволяет эффективно очищать жидкие и газообразные среды от различных магнитовосприимчивых (преимущественно железосодержащих) примесных частиц, таких как последствия коррозии и износа оборудования, металло- и термообработки, ремонта и обслуживания оборудования, дробления и размола скрытых компонентов и пр.

Использование: относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из жидких и газообразных сред различных магнитовосприимчивых примесей. Позволяет обеспечить высокий уровень намагничивания всего объема фильтрматрицы. Магнитный сепаратор состоит из корпуса, в кольцевой проточной камере которого расположена намагничиваемая фильтр-матрица, и периодически действующей внутренней намагничивающей системы, содержащей полюсные наконечники и образующей с фильтр-матрицей магнитный контур. Полюсные наконечники, обращенные к проточной камере боковой поверхностью, дополнительно снабжены периферийной системой магнитопроводящих разобщенных колец, расположенных в кольцевой проточной камере, непосредственно стыкующихся с фильтр-матрицей и обтекаемых очищаемой средой. Система колец может состять из замкнутых колец, расположенных концентрично по отношению друг к другу. Система колец может состоять из незамкнутых колец, выполненных, например, в виде спирали. Толщина кольца Δ выбирается из условия: Δ≥В·d²/4D[B], где В - средняя индукция магнитного поля намагничивающей системы, d - диаметр намагничивающей системы, D - диаметр кольца, [В] - допустимая магнитная индукция в металле магнитопровода, соответствующая значению индукции в области приближения к насыщению магнетика. Поперечное сечение тела кольца может быть выполнено с возможностью снижения его размагничивающего фактора. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Магнитный сепаратор, состоящий из корпуса, в кольцевой проточной камере которого расположена намагничиваемая фильтр-матрица, и периодически действующей внутренней намагничивающей системы, содержащей полюсные наконечники и образующей с фильтр-матрицей магнитный контур, отличающийся тем, что полюсные наконечники, обращенные к проточной камере боковой поверхностью, дополнительно снабжены периферийной системой магнитопроводящих разобщенных колец, расположенных в кольцевой проточной камере, непосредственно стыкующихся с фильтр-матрицей и обтекаемых очищаемой средой.2. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что система колец состоит из замкнутых колец, расположенных концентрично по отношению друг к другу.3. Магнитный сепаратор по п.1, отличающийся тем, что система колец состоит из незамкнутых колец, выполненных, например, в виде спирали.4. Магнитный сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что толщина кольца Δ выбирается из условия

Δ≥В·d²/4D[B],

где В - средняя индукция магнитного поля намагничивающей системы,

d - диаметр намагничивающей системы,

D - диаметр кольца,

[В] - допустимая магнитная индукция в металле магнитопровода, соответствующая значению индукции в области приближения к насыщению магнетика.