МАГНИТНЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 2007 года по МПК B03C1/00 

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из текучих сред различных примесей, склонных к магнитному осаждению. В их числе, например, такие ферропримеси, как частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания, дробления и размола сырьевых компонентов и пр.). Снижая качество сред, эти примеси нередко являются серьезным дестабилизирующим фактором производства, так как уменьшают надежность и долговечность работы оборудования (поломки и выход из строя оборудования, аварийные остановки производства и т.д.).

Известен магнитный сепаратор (патент США №60623933) барабанного типа, содержащий дугообразную систему намагничивания, состоящую из узлов намагничивания (постоянных магнитов) и плоских ферромагнитных элементов, размещенных между узлами намагничивания. Последние расположены по отношению к ферромагнитным элементам (элементам магнитопровода) и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку магнитных контуров чередующейся направленности, «выходящих» в рабочую зону сепарации. Однако из-за конструктивно-эксплуатационной особенности сепаратора-аналога, а именно прохождения сепарируемой среды согласно дугообразной системе намагничивания (поперек образующей барабана), поперечные размеры ферромагнитных элементов магнитопровода и узлов намагничивания должны совпадать (иначе на пути движения очищаемой среды будут существовать механические барьеры). Это является недостатком такой конструкции, так как магнитные контуры, замыкаясь по как можно более короткому пути, т.е. по пути наименьшего магнитного сопротивления, «охватывают» лишь прилежащую часть очищаемой среды, не проникая вглубь этой среды, т.е. не подвергая весь поток (весь слой этой среды) активному магнитному воздействию. Следовательно, при осуществлении процесса сепарации необходимо строго лимитировать слой очищаемого потока (и производительность сепаратора), иначе общая эффективность работы такого сепаратора снижается, причем тем больше, чем больше толщина слоя очищаемой среды.

Известен магнитный сепаратор-прототип (патент РФ №2197330), содержащий выпрямленную систему намагничивания, которая состоит из узлов намагничивания и плоских элементов магнитопровода, имеющих стыковочные основания и односторонне направленные полюсные наконечники-выступы, расположенные непосредственно в очищаемой среде и благоприятно обтекаемые этой средой, а именно вдоль выступов (полюсные наконечники-выступы, являясь рассекателями потока очищаемой среды, практически не препятствуют прохождению этой среды сквозь рабочую зону сепарации). Каждый из узлов намагничивания этого сепаратора стыкуется с элементом магнитопровода таким образом, что смежные узлы намагничивания, находящиеся по обе стороны непериферийного элемента, ориентированы друг к другу одноименными полюсами. При этом создается цепочка эффективных магнитных контуров чередующейся направленности, пронизывающих весь поток очищаемой среды. Тем самым, сепаратор-прототип лишен отмеченного выше принципиального недостатка сепаратора-аналога благодаря наличию и благоприятному расположению полюсных наконечников-выступов, высота которых устанавливается исходя из эксплуатационной толщины слоя очищаемой среды. Вместе с тем наличие характерной для сепаратора-прототипа односторонне направленной фиксированной «гребенки» соразмерных полюсных наконечников-выступов обусловливает ряд недостатков такого сепаратора-прототипа. Так, при одностороннем расположении полюсных наконечников-выступов противоположные им торцы элементов магнитопровода (как и внутренние торцы сепаратора-аналога) являются источниками образования противостоящих побочных (расположенных вне рабочей зоны), исключительно диссипативных магнитных контуров. Приходящаяся на них диссипативная часть магнитного потока никак не используется при осуществлении рабочего процесса сепарации, как не используется и вся прилегающая к этим торцам (противостоящая по отношению к полюсным наконечникам-выступам) зона сепаратора-прототипа. Другими словами, в данном сепараторе всегда имеет место рассеивание части магнитного потока, причем в той зоне, которая не является рабочей (но могла бы быть таковой, что удвоило бы пропускную способность, т.е. производительность сепаратора). К тому же сепаратор-прототип, в силу уже отмеченной конструктивной особенности, применим лишь для ограниченного круга сыпучих сред - тех, которые состоят из тел (гранул, зерен и пр.) с относительно небольшими размерами этих тел, намного меньшими чем расстояния между смежными выступами. Но если использовать сепаратор-прототип для очистки сыпучих сред со сравнительно большими размерами тел или комкующихся сыпучих сред, то появляются заторы, происходит забивка рабочих зон, перекрытие проходного сечения аппарата, остановка техпроцесса и пр. Попытки же избавиться от таких часто встречающихся случаев за счет увеличения расстояния между смежными выступами приводят к угасанию магнитного поля между ними, появлению «провальных» зон и снижению эффективности работы сепаратора.

Задача изобретения заключается в более полном использовании магнитного потока намагничивающей системы, повышении производительности и эффективности работы сепаратора, расширении сферы его применения, в том числе для очистки сыпучих (дробленых) сред с относительно большими размерами тел-гранул.

Технический результат достигается тем, что магнитный сепаратор, содержащий систему намагничивания, состоящую из поочередно расположенных узлов намагничивания и элементов магнитопровода, имеющих стыковочные основания и полюсные наконечники-выступы, обтекаемые очищаемой средой, причем узлы намагничивания стыкуются по обе стороны с каждым из непериферийных элементов магнитопровода и расположены по отношению к непериферийному элементу и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку магнитных контуров чередующейся направленности, изготовлен таким образом, что каждый из элементов магнитопровода выполнен по меньшей мере с двумя выступами, которые обтекает очищаемая среда; создается система симметричных, «соприкасающихся» в единой намагничивающей системе, эффективных магнитных контуров. Для эффективной очистки сыпучих (дробленых) сред с относительно большими размерами тел-гранул (во избежание образования заторов, перекрытия рабочего сечения и вынужденной остановки сепаратора) смежные элементы магнитопровода выполнены скрещивающимися друг по отношению к другу, причем выступы элементов магнитопровода изготовлены неодинаковыми по высоте, при этом элементы магнитопровода выполнены с возможностью вращения вокруг общей оси. Тем самым существенно расширяется сфера применения сепаратора, гарантируется его бесперебойная эффективная работа при очистке любых сыпучих и дробленых сред.

На фиг.1-2 изображен вид предлагаемого сепаратора в направлении хода очищаемой текучей среды, с местным разрезом. Сепаратор состоит из поочередно расположенных узлов намагничивания 1 (например, постоянных магнитов) и элементов магнитопровода 2, имеющих не менее двух полюсных наконечников-выступов, которые являются периферийной (не стыкующейся непосредственно с узлами намагничивания 7) частью элементов магнитопровода 2 и находятся в рабочей камере сепарации 3 (обтекаются очищаемой средой). Здесь рабочая камера представляет собой увеличенную (по сравнению с прототипом) область прохождения текучей среды, так как состоит из «цепочки» двусторонних зон сепарации (между полюсными наконечниками-выступами).

Смежные элементы магнитопровода предлагаемого сепаратора размещены скрещивающимися по отношению друг к другу, причем выступы элементов магнитопровода не одинаковы по высоте, что улучшает возможность прохождения сравнительно крупных тел и комков сыпучей и дробленой среды при сохранении рабочих (здесь - несколько «деформированных») магнитных контуров.

Для гарантированного прохождения крупногабаритных тел и комков сыпучей (дробленой) среды, т.е. для полного исключения возможности образования заторов и забивки сепаратора, предусматривается вращение элементов магнитопровода (и всего рабочего органа) вокруг общей оси: принудительное или под динамическим воздействием потока очищаемой среды.

Сепаратор работает следующим образом (фиг.1-2). Текучая среда, поступая в сепаратор, проходит сквозь зоны сепарации между полюсными наконечниками-выступами элементов магнитопровода 2. Поскольку эти элементы своим основанием размещены между узлами намагничивания 1 (например, постоянными магнитами), которые прилегают к элементам магнитопровода 2 одноименными полюсами, узлы намагничивания 1 и элементы магнитопровода 2 создают систему симметричных, «соприкасающихся» в единой намагничивающей системе, магнитных контуров чередующейся противоположной направленности, и эти контуры замыкаются между полюсными наконечниками-выступами элементов 2, т.е. в двухсторонних рабочих зонах камеры сепарации 3. Очищаемая текучая среда, проходя сквозь эти двухсторонние рабочие зоны, подвергается воздействию интенсивного магнитного поля, находящиеся в ней ферропримеси притягиваются к полюсным наконечникам-выступам элементов 2 и оседают на них, а очищенная текучая среда выводится из сепаратора.

Использование изобретения позволяет устранить потери магнитного поля, повысить производительность и эффективность сепарации, расширить сферу применения сепаратора, в том числе для удаления ферропримесей из сыпучих (дробленых) сред с относительно большими размерами тел-элементов этих сред. Удаление же ферропримесей из различных технологических текучих сред позволяет улучшать их качество, предотвращать поломки и выход из строя оборудования, аварийные остановки производства, что повышает надежность, долговечность работы и производительность оборудования.

Изобретение направлено на удаление из текучих сред различных ферропримесей, склонных к магнитному осаждению. Позволяет более полно использовать магнитный поток и повысить производительность. Магнитный сепаратор содержит систему намагничивания, состоящую из поочередно расположенных узлов намагничивания и элементов магнитопровода, имеющих стыковочные основания и полюсные наконечники - выступы, обтекаемые очищаемой средой. Узлы намагничивания сепаратора стыкуются по обе стороны с каждым из непериферийных элементов магнитопровода и расположены по отношению к непериферийному элементу и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку магнитных контуров чередующейся направленности. Каждый из элементов магнитопровода выполнен, по меньшей мере, с двумя выступами, которые обтекает очищаемая среда. Выступы элементов магнитопровода выполнены неодинаковыми по высоте, размещены в виде скрещивающихся пластин и установлены с возможностью вращения вокруг общей оси. 2 ил.

Магнитный сепаратор, содержащий систему намагничивания, состоящую из поочередно расположенных узлов намагничивания и элементов магнитопровода, имеющих стыковочные основания и полюсные наконечники - выступы, обтекаемые очищаемой средой, причем узлы намагничивания стыкуются по обе стороны с каждым из непериферийных элементов магнитопровода и расположены по отношению к непериферийному элементу и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку магнитных контуров чередующейся направленности, отличающийся тем, что каждый из элементов магнитопровода выполнен, по меньшей мере, с двумя выступами, а смежные элементы магнитопровода размещены скрещивающимися друг по отношению к другу, причем выступы элементов магнитопровода неодинаковы по высоте, при этом элементы магнитопровода выполнены с возможностью вращения вокруг общей оси.