РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ Российский патент 2015 года по МПК B03C1/253 

Изобретение относится к разделительному устройству для разделения смеси, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Для разделения такой смеси из намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц из уровня техники уже известны некоторые способы, которые будут коротко представлены в данном описании. В принципе такие способы основываются на магнитной силе, которая действует на намагничивающиеся частицы, когда имеется градиент магнитного поля.

С одной стороны, известны прерывистые способы, в которых намагничивающиеся отделяемые тела, такие как железные провода, соответственно, волокна или железные пластины с поверхностными структурами, такими как желобки, утолщения и т.д., создают во внешнем магнитном поле в своем окружении сильный градиент поля, который в фазе отделения удерживает магнитные частицы в протекающей суспензии (суспендирование). Во второй фазе обогащенную таким образом долю вымывают в следующей стадии промывки при выключенном магнитном поле. Недостатком этого способа является его прерывистость и необходимость стадии промывки.

Непрерывные способы известны лишь с применением в конечном итоге нежелательных механических подвижных частей, в частности также для более крупных намагничивающихся частиц, в которых, например, магнит создает градиент магнитного поля на поверхности вращающегося полого цилиндра, диска или транспортировочной ленты. За счет движения поверхность выходит из магнитного поля, так что намагничивающиеся частицы падают вниз или сбрасываются. Примером этому является отделение железа из мусора. Другой недостаток этого способа состоит в небольших допустимых расстояниях между магнитами и поверхностью разделения.

Недавно было предложено с помощью плоского или цилиндрического средства создания магнитного поля формировать градиентное поле, которое отклоняет намагничивающиеся частицы по меньшей мере к одной стороне разделительного канала, так что намагничивающиеся частицы притягиваются в параллельно протекающей в разделительном канале суспензии к средству создания магнитного поля и описывают траекторию ближе к средству создания магнитного поля. На выходе должен затем выходить через экраны раздельно поток магнитного и немагнитного материала. Однако этот принцип имеет недостатки с многих точек зрения. Поскольку магнитное поле и тем самым магнитная сила, естественно, больше в направлении средства создания магнитного поля, так что расположенные дальше от средства создания магнитного поля частицы отклоняются меньше, однако расположенные близко к средству создания магнитного поля частицы магнитно удерживаются на поверхности даже с преодолением гидродинамических сил потока. Таким образом, разделительное действие уменьшается, с другой стороны, после выключения магнитного поля и в данном случае необходимо использовать стадию промывки для удаления магнитных частиц.

Поэтому в основу изобретения положена задача создания разделительного устройства, с помощью которого осуществляется непрерывный и эффективный процесс разделения смеси из намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц.

Решение задачи состоит в разделительном устройстве с признаками пункта 1 формулы изобретения. Разделительное устройство для разделения смеси из намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц характеризуется тем, что оно имеет разделительный канал, который ограничен с одной стороны ферромагнитным ярмом и с другой стороны намагничивающимся ограничительным телом. Дополнительно к этому предусмотрено по меньшей мере одно средство создания магнитного поля, а также расположенный на выходе разделительного канала разделительный элемент для отделения намагничивающихся частиц. В качестве средства создания магнитного поля предусмотрена система катушек, которая расположена в канавках ярма вдоль разделительного канала. С помощью управляющего устройства осуществляется управление катушками так, что возникает по существу отклоняющее к ярму, изменяющееся во времени, бегущее вдоль разделительного канала магнитное поле.

В частности, изготовление вытеснительного тела не из магнитно-инертного, а из хорошо намагничивающегося материала, такого как феррит или чистое железо, соответственно, листовая трансформаторная сталь, или аналогичных материалов, приводит к тому, что линии магнитного поля образуются преимущественно не в осевом направлении, а в радиальном направлении. Это приводит к тому, что объем текучей среды, который пронизывается магнитным полем преимущественно с радиальной ориентацией, значительно возрастает. При этом, в частности, предпочтительно, когда ширина разделительного канала, т.е. расстояние между ограничительным телом (или же вытеснительным телом) и ярмом электромагнитов не больше чем в два с половиной раза превышает высоту катушки, соответственно, просвет в свету между двумя магнитными полюсами.

В противоположность уровню техники, в котором используется постоянное магнитное поле или по меньшей мере постоянное распределение сил (как это происходит при переменном токе) в направлении средства создания магнитного поля, так что требуется стадия промывки, согласно изобретению предлагается выполнять отклоняющее магнитное поле изменяющимся во времени так, что по существу (без учета полей рассеяния небольшой величины) создаются свободные от поля зоны, в которых, следовательно, нет также вызывающего силу градиента магнитного поля. Эти разрывы поля перемещаются вдоль всего разделительного канала с заданной скоростью предпочтительно в том же направлении, что и поток подлежащей разделению суспензии. Это имеет то преимущество, что магнитные частицы, которые прилипают к направленной к ярму боковой стенке разделительного канала за счет отклоняющего магнитного поля, в определенный момент времени, когда по существу свободная от поля зона проходит по ним, могут снова отделяться от боковой стенки разделительного канала и транспортироваться дальше с помощью гидродинамических сил. Таким образом, с помощью данного изобретения обеспечивается, что не происходит отложений намагничивающихся частиц на обращенной к ярму стороне разделительного канала, поскольку частицы могут снова отделяться в свободных от поля зонах. Однако не существует опасности, что намагничивающиеся частицы, которые как раз отделились, снова слишком далеко отходят от ярма, поскольку свободная от поля зона перемещается дальше и тем самым частицы скоро снова ощущают отклоняющую силу на основании магнитного поля, отклоняющего в направлении ярма. Таким образом, при непрерывной работе обеспечивается возможность исключения нежелательной стадии промывки, согласно уровню техники, и достижения непрерывного разделения находящихся в суспензии намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц, что происходит с помощью разделительного элемента, который отделяет транспортируемые вблизи ярма магнитные фракции. С этим связана также большая экономия времени, поскольку в разделительное устройство постоянно подается суспензия, с другой стороны, отпадают также затраты, например, связанные с выполнением стадии промывки и необходимой для этого подачи не содержащей частицы несущей жидкости и т.д.

Такое выполнение изменяющегося во времени отклоняющего магнитного поля достигается с помощью системы катушек, которая содержит расположенные вдоль разделительного канала, в частности эквидистантно, катушки. Управление этими катушками осуществляется с помощью управляющего устройства. Для этого через них пропускается для создания соответствующего отклоняющего магнитного поля с по существу свободными от поля зонами различный, в зависимости от времени, ток, при этом в частности катушки, в которых должна создаваться по существу свободная от поля зона, обесточиваются.

Поэтому в конкретном варианте выполнения данного изобретения может быть предусмотрено, что определенное количество катушек, например 12 следующих друг за другом вдоль разделительного канала катушек объединены в периодическую группу, при этом катушки одной группы в течение соответствующей количеству катушек части длительности периода профиля переменного тока управляются со смещением с помощью имеющего по меньшей мере один отрезок времени без тока профиля переменного тока. При этом при включении особенно предпочтительно, когда целое количество периодических групп предусмотрено на длине разделительного канала. В соответствии с этим для управления катушками предусмотрен имеющийся в управляющем устройстве профиль переменного тока, который имеет по меньшей мере один отрезок времени без тока. Этот профиль переменного тока с отрезком времени без тока имеет определенную длительность периода. После этого он повторяется. Управляющее устройство управляет катушками системы катушек так, что они работают со смещением на соответствующую количеству катушек долю длительности периода профиля переменного тока, это означает, например, для количества катушек 12, что каждая из следующих друг за другом катушек получает ток со смещением на 1/12 длительности периода. Таким образом, в этом примере между двумя проводящими одинаковый ток катушками всегда лежат 11 катушек со смещенным током.

В другом целесообразном варианте выполнения профиль тока может иметь две полуволны длиной в четверть длительности периода каждая, разделенные двумя отрезками времени без тока длиной в четверть длительности периода каждый. Такой профиль переменного тока легко создавать, при этом полуволна может быть синусной полуволной, или трапециевидной полуволной, или треугольной полуволной. То есть управление осуществляется не с помощью обычного переменного тока, а при условии того, что ток и без того достигает значения 0, существуют отрезки времени без тока, которые имеют ту же длину, что и соответствующие полуволны. Таким образом, создается бегущая волна, при этом при применении 12 катушек в одной периодической группе всегда дважды три следующих друг за другом катушки в определенный момент времени не проводят ток. Дополнительно к существенному для изобретения действию, что при прохождении бегущей волны по существу в свободной от поля зоне отложившиеся частицы могут снова отделяться и транспортироваться дальше гидродинамическими силами потока суспензии, при таком выполнении дополнительно обеспечивается, что по обе стороны определяемых максимумом полуволны максимумов отклоняющего поля существуют градиенты поля, практически параллельные стенке разделительного канала, где на частицы действует сила, противоположная или в направлении разделительного элемента. Эти силы способствуют транспортировке магнитной доли вдоль стенки разделительного канала в направлении выхода без повторного смешивания с объемом суспензии. Дополнительно к этому, направление отклоняющего магнитного поля поворачивается в одном положении при прохождении бегущей волны. Таким образом, на магнитные частицы воздействует крутящий момент, так что поворачиваются также магнитные частицы. Это облегчает повторное отделение отложившихся частиц по существу в свободной от поля зоне и противодействует фиксации и агломерации в большие частицы.

Для возможно более простого управления системой катушек с помощью управляющего устройства при применении профиля переменного тока может быть предусмотрено, что управляющее устройство содержит, в частности, регулируемый по частоте, предназначенный также для сдвига фазы вентильный преобразователь переменного тока с половиной количества катушек на выходах. Известны подходящие вентильные преобразователи переменного тока, при этом, например, при 12 катушках в периодической группе можно применять регулируемый по частоте вентильный преобразователь переменного тока с 6 выходами. Он может состоять из двух обычных трехфазных вентильных преобразователей переменного тока с соответственно согласованным управлением инверторными мостами.

В особенно предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что находящиеся на расстоянии друг от друга на половину количества катушек катушки электрически соединены так, что каждая вторая из соединенных друг с другом катушек пропускает ток в противоположном направлении, при этом управление системой катушек осуществляется через вводы, количество которых соответствует половине количества катушек. Таким образом, одинаково позиционированные катушки следующих друг за другом периодических групп пропускают одинаковый ток. Так же как шаблон отклоняющего поля, повторяется шаблон тока в каждой половине длительности периода, однако с противоположным направлением тока. Для этого при, например, 12 катушках в каждой периодической группе электрически последовательно включается каждая шестая катушка, при этом направление тока каждый раз противоположное. Таким образом, образуется шесть управляемых по отдельности групп катушек. Тем самым достигается известное из технологии намотки двигателей и генераторов переменного тока распределение токов вдоль штабеля катушек, которое создает желаемое бегущее поле. Выходы последних 6 катушек соединены все электрически в нулевой точке. В технике переменного тока эта схема известна как соединение звездой, однако возможно также известное соединение треугольником.

Для общего геометрического выполнения разделительного устройства, согласно изобретению, предусмотрены по существу два варианта выполнения, а именно цилиндрическое и плоское выполнения. При этом согласно первому варианту выполнения разделительного устройства, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что в цилиндрическом, пронизывающем ярмо полом пространстве расположено цилиндрическое коаксиальное вытеснительное тело для образования разделительного канала. В качестве альтернативного решения, может быть, естественно, предусмотрено, что в цилиндрическом, пронизывающем наружное тело полом пространстве расположено цилиндрическое коаксиальное ярмо для создания разделительного канала. Таким образом, возможны варианты выполнения, в которых ярмо ограничивает снаружи кольцеобразный в поперечном сечении разделительный канал. Однако особенно предпочтительным является вариант выполнения с расположенным внутри ярмом, когда предусмотрено приспособление для создания тангенциального кругового потока, в частности косо установленные впускные сопла и/или мешалка и/или расположенные, в частности, внутри разделительного канала косо установленные экраны. В этом случае создается круговое течение, так что центробежные силы перемещают немагнитные частицы к наружной стенке наружного тела, при этом преобладает воздействующая на намагничивающиеся частицы по направлению внутрь сила отклоняющего магнитного поля. Таким образом, достигается лучшее разделение и более высокая чистота конечного продукта. Обычно при цилиндрическом выполнении целесообразно, когда катушки выполнены в виде кольцеобразных окружных соленоидных катушек.

В другом, плоском варианте выполнения разделительного устройства, согласно изобретению, может быть предусмотрено, что по существу прямоугольный разделительный канал ограничен на одной стороне имеющим одну плоскую поверхность ярмом. Однако следует отметить, что в принципе можно применять все геометрически целесообразные выполнения и формы для разделительного канала и ярма. При выполнении с прямоугольным разделительным каналом и граничащим на одной стороне ярмом можно применять так называемые ипподромные катушки, при этом в противоположность цилиндрическому варианту выполнения витки не полностью проходят вдоль разделительного канала, а в лобовых частях обмотки вдоль противоположной разделительному каналу стороны ярма. При этом в особенно предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, что при служащем в качестве верхнего ограничения разделительного канала ярме разделительный канал выполнен в направлении потока с наклоном, в частности, на 10-90° относительно вертикали. За счет наклонного положения с обращенной вверх магнитной системой предпочтительно используется сила тяжести для улучшения разделительного действия. А именно ненамагничивающиеся частицы оседают за счет силы тяжести на нижнюю сторону разделительного канала, в то время как намагничивающиеся частицы притягиваются вверх отклоняющим магнитным полем.

В целом целесообразно, когда предусмотрена закрывающая канавка в направлении разделительного канала защитная стенка, так что суспензия не проникает в канавки и к катушкам. Защитная стенка, которая может быть соединена с другими образующими разделительный канал стенками, образует тем самым обращенную к ярму осадочную поверхность, в направлении которой действует отклоняющая сила.

В качестве разделительного элемента можно применять экран, который разделяет направляемый по обращенной к ярму стороне поток на намагничивающиеся частицы и ненамагничивающиеся частицы.

Конкретная величина и форма разделительного устройства определяется в конечном итоге параметрами, которые должны определять его производительность, т.е. главным образом пропускной способностью, которая должна быть достигнута. Однако в целом можно отметить, что ширина разделительного канала должна быть меньше или аналогична дальности действия отклоняющего магнитного поля, при этом отклоняющее магнитное поле, например, в случае бегущей волны, экспоненциально уменьшается, так что в этом случае ширина разделительного канала должна быть меньше или аналогична длине действия поля.

Другие преимущества и подробности данного изобретения следуют из приведенного ниже описания примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - принципиальная схема первого примера выполнения разделительного устройства, согласно изобретению;

фиг. 2 - профиль тока и график, показывающий управление со смещением;

фиг. 3 - иллюстрация бегущего поля и направлений сил;

фиг. 4 - диаграммы прохождения поля и составляющих сил;

фиг. 5 - принципиальная схема второго примера выполнения разделительного устройства, согласно изобретению;

фиг. 6 - принципиальная схема третьего примера выполнения разделительного устройства, согласно изобретению; и

фиг. 7 - принципиальная схема четвертого примера выполнения разделительного устройства, согласно изобретению.

На фиг. 1 показана принципиальная схема первого примера выполнения разделительного устройства 1, согласно изобретению. Оно содержит ограничительное тело в виде цилиндрического вытеснительного тела 2, которое окружено на расстоянии коаксиальным цилиндрическим листовым ярмом 3 из железа. Между вытеснительным телом 2 и ярмом 3 возникает тем самым разделительный канал 4, который отделен защитной стенкой 5 от ограничивающего его снаружи железного ярма 3. Кроме того, железное ярмо 3 имеет обращенные к разделительному каналу 4 окружные канавки 6, в которых расположены на одинаковом расстоянии друг от друга соленоидные катушки 7 системы 8 катушек, стенки которых проходят по окружности, т.е. окружают разделительный канал 4.

В разделительный канал 4 подается непрерывно, например, с помощью обозначенного здесь позицией 9 подающего средства, суспензия, например, с введенными в воду в качестве несущей жидкости намагничивающимися и ненамагничивающимися частицами. Задачей разделительного устройства 1 является их разделение при непрерывном потоке суспензии через разделительный канал 4 на магнитную и немагнитную долю, что осуществляется в конце разделительного канала 4 с помощью разделительного элемента 10, в данном случае экрана 11, при этом стрелками 12 обозначена магнитная фракция, а стрелками 13 - немагнитная доля.

Непрерывная работа разделительного устройства 1 обеспечивается с помощью определенной подачи тока в систему 8 катушек, при этом для этого служит управляющее устройство 14. За счет определенной подачи тока в отдельные катушки 7 в разделительном канале 4, как будет пояснено ниже, создается бегущая волна, которая имеет разрывы, т.е. свободные от поля зоны, которые проходят по всей длине разделительного канала 4.

Для этого в данном случае 36 катушек 7, которые для наглядности изображены не все, разделены на три периодические группы с количеством катушек 12 в каждой группе, при этом одна периодическая группа обозначена на чертеже позицией 15. Для управления 36 катушками 7 системы 8 катушек с помощью управляющего устройства 14 требуется, как будет пояснено ниже, лишь шесть выводов 16, что означает, что создаются шесть входных сигналов I₁-I₆, пояснение которых приводится ниже с дополнительными ссылками на фиг. 2.

Основой для управления с помощью управляющего устройства 14 является профиль 17 тока с длительностью Т периода, который содержит две синусные полуволны 18 с длительностью Т/4 каждая, которые разделены отрезком времени 19 без тока длительностью также Т/4. Катушки 7 одной периодической группы 15 должны управляться с помощью профиля 17 тока со смещением на Т/2, так что получается бегущая волна с разрывами, т.е. по существу со свободными от тока зонами. Для этого на фиг. 2 сначала показаны 6 токов I₁-I₆ управления в зависимости от времени. Можно видеть, что ток I₂ сдвинут на Т/2 относительно тока I₁ и т.д., так что получается бегущая волна. Эти токи I₁-I₆ подаются через вводы 16 в первые шесть катушек 7, при этом остальные катушки 7 системы 8 катушек управляются через соответствующие, обозначенные позицией 20 соединения, как будет пояснено ниже. Соединены друг с другом каждая шестая катушка, т.е. первая катушка с седьмой катушкой, седьмая катушка с тринадцатой катушкой и т.д. При этом через каждую вторую катушку соединенных так катушек ток проходит в противоположном направлении. Таким образом, если, например, катушка 7а получает сигнал тока I₁, то соединенная с ней седьмая катушка 7b получает сигнал тока -I₁, тринадцатая катушка 7с (уже в следующей периодической группе 15) сигнал I₁ и т.д. Таким образом, можно с помощью лишь шести входных сигналов управлять правильно всеми тремя группами 15 катушек для создания бегущей волны. Выходы последних 6 катушек соединены все электрически в одной нулевой точке 43.

Для создания сигналов тока I₁-I₆ управляющее устройство 14 содержит регулируемый по частоте вентильный преобразователь 21 переменного тока, который содержит два обычных трехфазных вентильных преобразователя переменного тока. Следует еще раз отметить, что названное количество катушек двенадцать и количество периодических групп три являются лишь приведенными в качестве примера значениями, лежащий в основе принцип можно без проблем переносить на другие варианты выполнения.

На фиг. 3 показан результат этого управления и включения катушек на основе показанной в увеличенном масштабе периодической группы 15. Показано железное ярмо 3 с расположенными в канавках 6 катушками 7, а также соединениями 20 внутри группы 15 катушек, защитная стенка 5, а также разделительный канал 4, через который протекает суспензия 22 в соответствии со стрелкой 22. Согласно соответствующему управлению (см. фиг. 2), каждые три катушки 7 группы 15 катушек показаны в виде пропускающей ток группы 23, другая группа 24 катушек 7 пропускает ток, соответственно, в противоположном направлении, и две другие группы 25, расположенные между пропускающими ток группами 23 и 24, в показанный на фиг. 3 момент времени не имеют тока. Из этого управления катушками 7 получается определенное отклоняющее магнитное поле, которое изображено в данном случае с помощью проходящих в разделительном канале эквипотенциальных линий 26. Стрелками 27 обозначены составляющие сил в продольном направлении (направлении z) и в радиальном направлении (направлении х, смотри также координатную систему 28). Стрелка 29 показывает, в каком направлении перемещается создаваемое отклоняющее магнитное поле. Можно видеть, что за счет отрезков времени без тока образуются по существу свободные от поля зоны 30, которые также перемещаются, т.е. проходят по длине разделительного канала 4. Наконец, на фиг. 3 позицией 31 обозначены еще намагничивающиеся, притягиваемые к защитной стенке 5 частицы.

На фиг. 4 более точно показано получаемое распределение поля и сил. Показаны эквипотенциальные линии квадрата В² значения магнитного поля. Показаны линии 47 поля, которые проходят почти перпендикулярно разделительному каналу 4 от ярма 3 к ограничительному телу (здесь в виде вытеснительного тела 2). При этом в цилиндрических вариантах выполнения, согласно фиг. 1 и 5, они являются почти радиальными линиями 47 поля относительно цилиндрического ярма 3.

Это прохождение перпендикулярно разделительному каналу 4 (соответственно, высокая доля вертикальной составляющей магнитного поля 9) объясняется в частности тем, что ограничительное тело выполнено из намагничивающегося материала. В качестве материалов для ограничительного тела пригодны, например, ферриты, чистое железо или трансформаторные листовые стали.

За счет этого линии 47 магнитного поля ориентированы преимущественно перпендикулярно разделительному каналу 4, а не в осевом направлении, соответственно вдоль разделительного канала (как при применении ненамагничивающегося ограничительного тела). Это приводит в свою очередь к тому, что объем текучей среды, который пронизывается радиальными линиями поля, соответственно составляющими линий поля, увеличивается. За счет этого предотвращается тот недостаток, что на основании присущего намагничивающимся частицам физического свойства они всегда транспортируются в направлении увеличивающегося магнитного поля. Это означает, что намагничивающиеся частицы и возможно связанные с ними частицы или вещества всегда ускоряются к магнитной системе, так что наибольшая сила удерживания всегда получается в непосредственной близости магнитной системы, что может быть недостатком с технологической точки зрения, поскольку за счет этого предотвращается дальнейшая транспортировка частиц.

За счет применения намагничивающихся ограничительных тел в разделительном устройстве можно при сравнимом магнитном возбуждении достигать значительное более высокие произведения из локальной силы поля и градиента поля, чем с помощью ограничительных тел (например, вытеснительного тела 2) из немагнитных материалов. За счет этого можно обеспечивать более высокие степени осаждения, а также при одинаковом конструктивном объеме и одинаковом расходе энергии значительно более высокие пропускные способности.

Для непрерывно работающего разделительного устройства показанные на фиг. 3 и 4 соотношения полей и сил имеют следующее значение. За счет составляющих сил в направлении х намагничивающиеся частицы отклоняются в сторону ярма 3 и возможно оседают там. При этом поскольку отклоняющее магнитное поле, как указывалось выше, экспоненциально уменьшается в направлении вытеснительного тела 2, то большие силы притяжения вблизи защитной стенки 5 могут быть временно больше гидродинамических сил потока, так что намагничивающиеся частицы 31 сначала не транспортируются дальше. Здесь проявляется действие по существу свободных от поля зон 30, которые на основании своего собственного движения скоро достигают такую намагничивающуюся частицу, так что отклоняющая сила временно пропадает, частица может отделяться и транспортироваться дальше на некоторый путь гидродинамическим потоком, прежде чем она снова не будет удерживаться вблизи защитной стенки 5 за счет составляющей х отклоняющей силы. Таким образом, на защитной стенке 5 не образуются отложения, которые было бы необходимо удалять в последующей затратной стадии промывки. Однако выполнение с помощью содержащей такие отрезки 19 времени без тока бегущей волны имеет по сравнению с имеющей составляющую z отклоняющей силой другие преимущества. По обе стороны от максимумов поля существуют, как можно видеть, градиенты, практически параллельные стенке, где на намагничивающиеся частицы действует сила противоположно или в направлении конца разделительного канала 4. Последние поддерживают транспортировку магнитной доли вдоль защитной стенки 5 в направлении выхода без повторного смешивания с объемом суспензии. Дополнительно к этому поворачивается во времени направление магнитного поля в определенном положении при прохождении бегущей волны. Следовательно, на намагничивающиеся частицы воздействует крутящий момент, так что они приводятся во вращение, что облегчает отделение осажденного материала в по существу свободной от поля зоне, т.е. в разрыве поля, и противодействует фиксации и агломерации в более крупные частицы.

Показанный на фиг. 3 и 4 шаблон продолжается периодически вдоль всего разделительного канала. Тем самым в цилиндрическом рабочем пространстве возникает периодическая в пространстве и времени бегущая волна. При длительности периода Т и пространственной длине повторения, соответственно длине полюсов L, бегущая волна перемещается, следовательно, со скоростью v=L/T. При этом дальность действия отклоняющего магнитного поля и тем самым магнитной силы равна x₀=L/2π. При этом ширину разделительного канала 4 необходимо выбирать меньше или аналогично х₀.

Остальные параметры для конкретного выполнения разделительного устройства 1 необходимо определять на основании желаемых рабочих характеристик. Например, при объемном потоке суспензии 200 м³ в час и скорости потока 0,333 м в секунду, разделительный канал может иметь длину, например, 1 м. При диаметре защитной стенки 1,6 м предусмотрена ширина разделительного канала 3 см. Каждые 12 катушек объединены в одну периодическую группу, при этом предусмотрено, в частности, три периодические группы, т.е. 36 канавок. При этом периодическая длина может составлять 0,333 м, размер канавки - 14×60 мм². Частота бегущей волны составляет в этом примере выполнения 1 Гц.

Другими характеристиками этого конкретного примера выполнения является плотность тока в меди 5 А/мм² при доле меди 75% и токе 3000 А в канавке. Для такого разделительного устройства необходима электрическая мощность 30 кВт.

На фиг. 5 показана принципиальная схема второго примера выполнения разделительного устройства 1', при этом в данном случае и в последующем для лучшей наглядности одинаковые составляющие части обозначены одинаковыми позициями. Выполненное из металлических листов ярмо 3 из железа с показанными частично под защитной стенкой 5 катушками 7 в канавках 6 расположено здесь лишь внутри, однако выполнено снова цилиндрическим и для образования разделительного канала 4 окружено ограничительным телом в виде цилиндрического наружного тела 37. Относительно создаваемой бегущей волны и свободных от поля зон принцип действия тот же, так что в этом отношении делается ссылка на описание первого примера выполнения. Магнитная доля отводится относительно экрана в данном случае внутри, как обозначено стрелкой 12, немагнитная доля - снаружи, как обозначено стрелкой 13. Для улучшения разделительного действия в этом примере выполнения предусмотрено создание кругового потока суспензии, как обозначено стрелкой 38. Для этого в качестве приспособления 39 для создания тангенциального кругового потока предусмотрено применение наклонно установленных впускных сопел 40. За счет возникающей центробежной силы ненамагничивающиеся частицы перемещаются наружу к наружному телу 37, в то время как для намагничивающихся частиц преобладает создаваемая отклоняющим полем магнитная сила и они собираются внутри. Таким образом, улучшается разделительное действие.

На фиг. 6 показан третий пример выполнения разделительного устройства 1”, согласно изобретению, в котором предусмотрен прямоугольный разделительный канал 4, который позади защитной стенки ограничен с одной стороны также прямоугольным ярмом 3, которое снова содержит эквидистантные канавки 6 с расположенными в них катушками 7. Проводники катушек 7 проходят вдоль канавок, при этом можно применять в целом ипподромные катушки, однако преимущественно предусмотрено прохождение проводников катушек через лобовую часть обмотки или через внутреннее пространство железного ярма после выхода из канавки так, что они проходят через смещенную на половину количества катушек канавку 6 в противоположном направлении и т.д. За счет этого принудительно достигается соответствующая периодичность. Замыкается катушка за счет направления обратно в ее первую канавку 6. Однако принцип создания поля и бегущей волны остается по существу тем же, что и в первом примере выполнения.

Отвод магнитной и немагнитной доли позади экрана 11 снова обозначен стрелками 12 и 13.

Наконец, на фиг. 7 показан четвертый пример выполнения разделительного устройства 1'”, согласно изобретению, который по существу соответствует показанному на фиг. 6 примеру выполнения, однако отличается наклонным положением разделительного канала под углом 30° относительно вертикали. Это наклонное положение приводит к тому, что на ненамагничивающиеся частицы 41 действует сила тяжести, которая удаляет их от расположенного сверху ярма 3, в то время как намагничивающиеся частицы 31 на основании более сильной отклоняющей магнитной силы собираются у обращенной к ярму защитной стенки 5. Действие силы тяжести обозначено стрелкой 42. При этом снова достигается улучшенное разделительное действие.

Отвод соответствующих долей у экрана 11 снова обозначен стрелками 12 и 13.

Изобретение относится к разделительному устройству для разделения смеси. Разделительное устройство для разделения смеси из намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц содержит разделительный канал, ограниченный с одной стороны ферромагнитным ярмом и с другой стороны ограничительным телом, по меньшей мере одно средство создания магнитного поля, расположенный на выходе разделительного канала разделительный элемент для отделения намагничивающихся частиц. В качестве средства создания магнитного поля предусмотрена система катушек, которая содержит расположенные в канавках ярма вдоль разделительного канала, управляемые с помощью управляющего устройства катушки так, что возникает отклоняющее к ярму, изменяющееся во времени, бегущее вдоль разделительного канала магнитное поле. Ограничительное тело выполнено из намагничивающегося материала. Следующие друг за другом вдоль разделительного канала катушки объединены в соответствующие периодические группы. Катушки одной группы в течение соответствующей количеству катушек части длительности периода профиля переменного тока управляются со смещением с помощью имеющего по меньшей мере один отрезок времени без тока профиля переменного тока. Находящиеся на расстоянии друг от друга на половину количества катушек катушки электрически соединены так, что каждая вторая катушка пропускает ток в противоположном направлении. Технический результат - повышение эффективности разделения смеси. 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Разделительное устройство (1, 1′, 1″, 1′′′) для разделения смеси из намагничивающихся и ненамагничивающихся частиц (31, 41), при этом разделительное устройство имеет разделительный канал (4), который ограничен с одной стороны ферромагнитным ярмом (3) и с другой стороны ограничительным телом (2, 37), при этом предусмотрено по меньшей мере одно средство создания магнитного поля, а также расположенный на выходе разделительного канала (4) разделительный элемент (10) для отделения намагничивающихся частиц (31), и в качестве средства создания магнитного поля предусмотрена система (8) катушек, которая содержит расположенные в канавках (6) ярма (3) вдоль разделительного канала (4), управляемые с помощью управляющего устройства (14) катушки (7) так, что возникает по существу отклоняющее к ярму (3), изменяющееся во времени, бегущее вдоль разделительного канала (4) магнитное поле, отличающееся тем, что ограничительное тело выполнено из намагничивающегося материала, причем следующие друг за другом вдоль разделительного канала (4) катушки (7) объединены в соответствующие периодические группы (15), при этом катушки (7) одной группы (15) в течение соответствующей количеству катушек части длительности периода профиля (17) переменного тока управляются со смещением с помощью имеющего по меньшей мере один отрезок (19) времени без тока профиля (17) переменного тока, причем находящиеся на расстоянии друг от друга на половину количества катушек катушки (7) электрически соединены так, что каждая вторая катушка (7) пропускает ток в противоположном направлении.

2. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что линии магнитного поля по меньшей мере частично проходят от ярма (3) к ограничительному телу (2, 37).

3. Разделительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что линии поля проходят по меньшей мере частично перпендикулярно разделительному каналу.

4. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что ширина (46) разделительного канала (4) меньше чем в два с половиной раза ширины (45) в свету между двумя магнитными полюсами (44).

5. Разделительное устройство по п. 4, отличающееся тем, что ширина (46) разделительного канала (4) меньше чем в полтора раза ширины (45) в свету между двумя магнитными полюсами (44).

6. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что вдоль ярма (3) предусмотрены по существу свободные от поля зоны (30).

7. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрено целое количество периодических групп (15) на длине разделительного канала (4).

8. Разделительное устройство по п. 1 или 6, отличающееся тем, что профиль (17) переменного тока имеет две полуволны (18) длиной в четверть длительности периода каждая, разделенные двумя отрезками (19) времени без тока длиной в четверть длительности периода каждый.

9. Разделительное устройство по п. 8, отличающееся тем, что полуволна (18) является синусной полуволной, и/или трапециевидной полуволной, и/или треугольной полуволной.

10. Разделительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что управляющее устройство (14) содержит, в частности, регулируемый по частоте, предназначенный также для сдвига фазы вентильный преобразователь (12) переменного тока с половиной количества катушек на выходах.

11. Разделительное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что управление системой (8) катушек осуществляется через вводы, количество которых соответствует половине количества катушек.

12. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цилиндрическом, пронизывающем ярмо (3) полом пространстве расположено цилиндрическое коаксиальное ограничительное тело (2) для образования разделительного канала (4).

13. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цилиндрическом, пронизывающем наружное тело (37), полом пространстве расположено цилиндрическое коаксиальное ярмо (3) для создания разделительного канала (4).

14. Разделительное устройство по п. 13, отличающееся тем, что предусмотрено приспособление (39) для создания тангенциального кругового потока, в частности косо установленные впускные сопла (40) и/или мешалка и/или расположенные, в частности, внутри разделительного канала (4) косо установленные экраны.

15. Разделительное устройство по п. 10, отличающееся тем, что катушки (7) выполнены в виде кольцеобразных окружных соленоидных катушек.

16. Разделительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрена закрывающая канавки (6) в направлении разделительного канала (4) защитная стенка (5).