СИСТЕМА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ Российский патент 2018 года по МПК B03C1/12 B03C1/247 B03C1/28 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сепаратору частиц, выполненному с возможностью удалять магнитные и немагнитные проводящие частицы из жидкости.

Уровень техники

Во время производства и сборки на автомобильных неокрашенных кузовных деталях накапливаются различные металлические частицы, например, шарики сварки, металлическая стружка, металлическая пыль и т.д. Если не удалить металлические частицы с автомобильных кузовов до нанесения электрофоретического покрытия, это может привести к возникновению таких проблем, как дефекты поверхности, растрескивание и электрохимическая коррозия.

Удаление металлических частиц с автомобильного кузова можно выполнить в покрасочном цехе на этапе нанесения фосфатного покрытия и электрофоретического покрытия. В этом случае необходимо выполнять чистку систем нанесения фосфатного покрытия и электрофоретического покрытия от металлических частиц.

Обычно автомобильный кузов традиционно изготавливают из черных металлов, однако они могут включать в себя и цветные металлы. Таким образом, предпочтительным является создание системы разделения частиц, способной удалять частицы черных металлов и частицы цветных металлов из систем нанесения фосфатного покрытия и электрофоретического покрытия.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен сепаратор частиц для потока жидкости. Сепаратор частиц включает в себя ротор, расположенный внутри корпуса. Ротор имеет несколько секций магнита, расположенных так, чтобы их северные и южные полюсы чередовались. Во время вращения с помощью привода несколько секций магнита генерируют переменное магнитное поле. Магнитные частицы и немагнитные проводящие частицы удаляются из жидкости при ее прохождении через сепаратор частиц. Магнитные частицы прикрепляются к ротору, а немагнитные проводящие частицы отталкиваются от ротора с помощью переменного магнитного поля.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложена система разделения частиц для удаления магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкого покрытия. Система включает в себя иммерсионный бак, в котором находится жидкое покрытие. Сепаратор частиц имеет несколько секций магнита с чередующимися полюсами и установлен внутри корпуса. Во время вращения с помощью привода сепаратор частиц генерирует переменное магнитное поле. Жидкое покрытие течет в корпус из иммерсионного бака через первый канал. При течении жидкого покрытия через сепаратор частиц магнитные частицы и немагнитные проводящие частицы удаляются из жидкого покрытия. Магнитные частицы в жидком покрытии прикрепляются к нескольким секциям магнита, установленным в сепараторе частиц. Переменное магнитное поле наводит вихревой ток в немагнитных проводящих частицах. Немагнитные проводящие частицы, содержащиеся в жидком покрытии, выталкиваются под действием переменного магнитного поля из потока жидкого покрытия. После этого жидкое покрытие возвращается в иммерсионный бак через второй канал.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предложен способ удаления магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкости. Жидкость подается в сепаратор частиц. Сепаратор частиц имеет несколько магнитов, расположенных так, чтобы их северные и южные полюсы чередовались. Магниты выполнены с возможностью генерировать переменное магнитное поле при вращении. Магниты вращаются вокруг оси, в то время как жидкость течет через сепаратор частиц. Переменное магнитное поле наводит вихревые токи в немагнитных проводящих частиц. Немагнитные проводящие частицы выталкиваются под действием переменного магнитного поля из потока жидкости. Затем жидкость выливают из сепаратора частиц.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлено схематическое изображение сепаратора частиц, изготовленного в соответствии с одним примером настоящего изобретения;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение системы разделения частиц, обеспечивающей удаление магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкого покрытия;

на фиг. 3 представлена блок-схема способа для удаления магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкости.

Осуществление изобретения

Иллюстративные варианты осуществления изобретения рассмотрены ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются только примерами и могут быть осуществлены в различных альтернативных формах. На чертежах не обязательно соблюдается масштаб, некоторые отличительные особенности могут быть увеличены или уменьшены для более подробного изображения определенных деталей. Таким образом, описание конкретных конструктивных и функциональных деталей следует толковать не как ограничения, а как наглядные примеры для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами осуществления раскрытых в документе концепций.

На фиг. 1 представлен сепаратор 10 частиц, выполненный с возможностью удалять магнитные частицы и немагнитные проводящие частицы из потока жидкости. Магнитные частицы представляют собой частицы черных металлов, например, железа, стали, а также другого металла, сплава или материала, который может прикрепляться к магниту. Немагнитные проводящие частицы представляют собой частицы различных металлов, в том числе алюминия, алюминиевых сплавов, магния, магниевых сплавов, меди, медных сплавов, цинка, цинковых сплавов, бронзы или любых других проводящих металлов, сплавов или материалов, которые почти или совсем не прикрепляются к магниту.

Сепаратор 10 частиц включает в себя корпус 12, в котором установлен ротор 14. Ротор 14 имеет несколько секций 16 магнита, расположенных так, чтобы их северные и южные полюсы чередовались. В качестве альтернативы сепаратор 10 частиц может включать в себя несколько роторов 14, каждый из которых имеет несколько секций 16 магнита, расположенных так, чтобы их северные и южные полюсы чередовались. Жидкость, содержащая магнитные и немагнитные частицы, поступает и выходит из корпуса 12 через впускной канал 18 и выпускной канал 20 соответственно. Впускной канал 18 расположен выше по потоку относительно ротора 14. Выпускной канал 20 расположен ниже по потоку относительно ротора 14.

Привод 22 выполнен с возможностью вращать ротор 14 вокруг оси 24. Ось 24 изображена в вертикальном положении, однако она может иметь другую ориентацию, включая горизонтальное положение. Во время вращения ротор 14 генерирует переменное магнитное поле. Привод 22 может представлять собой внешний источник питания, например, электрический двигатель, двигатель внутреннего сгорания, турбину или любой другой источник питания, способный обеспечивать вращательное движение. Для передачи энергии от источника питания на ротор 14 можно использовать редуктор или систему шкивов. В качестве альтернативы привод 22 может включать в себя несколько лопастей (не показаны), прикрепленных к ротору 14 таким образом, чтобы поток жидкости попадал на лопасти и обеспечивал вращение ротора 14.

Удаление магнитных частиц и немагнитных проводящих частиц из жидкости происходит при ее прохождении через сепаратор 10 частиц. Сначала жидкость течет в сепаратор 10 частиц через впускной канал 18. Магнитные частицы удаляются из жидкости за счет того, что они притягиваются и прикрепляются к нескольким секциям 16 магнита. Немагнитные проводящие частицы удаляются из жидкости за счет выталкивания из потока жидкости в сторону от ротора 14 под действием переменного магнитного поля. Немагнитные проводящие частицы, удаляемые с помощью переменного магнитного поля, могут быть направлены в область 26 сбора. Переменное магнитное поле создает вихревой ток внутри немагнитных проводящих частиц, после чего те отталкиваются от ротора 14 в соответствии с правилом Ленца. Правило Ленца гласит, что индукционный ток, возникающий при изменении или движении в магнитном поле, направлен таким образом, чтобы противодействовать изменению магнитного потока или приложить механическую силу, противодействующую движению. После жидкость без магнитных и немагнитных проводящих частиц течет из сепаратора 10 частиц через выпускной канал 20.

Несколько секций 16 магнита могут представлять собой магнит любого типа, включая постоянные магниты или электромагниты, ток на которые подается от источника 28 постоянного тока. Однако с точки зрения технического обслуживания предпочтительным может быть использование электромагнитов, поскольку в этом случае можно обесточить несколько секций 16 магнита, представляющих собой электромагниты. При обесточивании нескольких секций 16 магнита сепаратор 10 частиц может быть промыт обратным потоком, чтобы удалить магнитные частицы, которые прикрепились к нескольким секциям 16 магнита. Если несколько секций 16 магнита представляют собой постоянные магниты, может понадобиться отсоединить ротор 14 от сепаратора 10 частиц и промыть его с помощью моечной машины для удаления магнитных частиц, прикрепившихся к нескольким секциям 16 магнита.

При очистке сепаратора 10 частиц обратным потоком магнитные частицы также могут быть направлены в область 26 сбора. Область 26 сбора может включать в себя клапан 30, через который будут смыты магнитные и немагнитные частицы из сепаратора 10 частиц, накопившиеся в области 26 сбора.

На фиг. 2 изображена система 32 разделения частиц, с помощью которой из иммерсионного бака 34 удаляются магнитные и немагнитные проводящие частицы. Неокрашенный кузов 36 транспортного средства погружается в иммерсионный бак 34 с помощью конвейерной системы 38. Неокрашенный кузов 36 транспортного средства может представлять собой кузов легкового автомобиля, кабину грузового автомобиля, платформу грузовика или любую другую часть кузова транспортного средства, проходящую процесс покрытия. Иммерсионный бак 34 содержит жидкое покрытие 40, например, предварительное фосфатное покрытие или электрофоретическое покрытие. В качестве альтернативы предварительное покрытие может представлять собой любое предварительное покрытие для неокрашенного кузова 36 транспортного средства, например, оксид циркония.

Фосфатные покрытия используются на металлических деталях для обеспечения антикоррозийной защиты, гладкости поверхности или в качестве основы для последующих слоев покрытий или краски. Фосфатные покрытия представляют собой конверсионные покрытия, содержащие разбавленный раствор фосфорной кислоты и фосфатных солей, который наносится путем распыления или погружения и вступает в химическую реакцию с поверхностью детали, на которую наносится покрытие для создания слоя нерастворимых кристаллических фосфатов.

Электрофоретические покрытия представляют собой эмульсию органических смол и деионизированной воды в стабильном состоянии. Раствор электрофоретического покрытия также включает в себя растворитель и ионные компоненты. При пропускании постоянного тока через два погруженных электрода происходит электролиз воды. В результате на аноде (положительный электрод) выделяется газообразный кислород, а на катоде (отрицательный электрод) выделяется газообразный водород. Выделение газов мгновенно нарушает равновесие ионов водорода в воде в области вокруг электродов. Это приводит к соответствующему изменению pH и дестабилизирует компоненты краски в растворе, которые коагулируют на соответствующем электроде.

Необработанное изделие погружают в бак, содержащий эмульсию электрофоретической краски, после чего через изделие и эмульсию пропускают электрический ток. Частицы краски, контактирующие с изделием, прилипают к поверхности и образуют электроизолирующий слой. Данный слой не пропускает электрический ток, что позволяет получить ровное покрытие даже на труднодоступных участках изделий сложной формы.

Как на фиг. 2 также показано, магнитные и немагнитные проводящие частицы, накопившиеся на неокрашенном кузове 36 транспортного средства во время производства и сборки, могут быть удалены с неокрашенного кузова 36 транспортного средства и перенесены в жидкое покрытие 40 в иммерсионном баке 34. После этого жидкое покрытие 40 нагнетается в сепаратор 10 частиц через первый канал 44 с помощью первой помпы 42. Магнитные и немагнитные проводящие частицы удаляются из жидкого покрытия 40 с помощью сепаратора 10 частиц, как было описано выше. Затем жидкое покрытие 40 откачивается обратно в иммерсионный бак 34 через второй канал 48 с помощью второй помпы 46.

Бункер 50 для металлических отходов может быть использован для сбора магнитных и немагнитных частиц, которые смыты из сепаратора 10 частиц, когда клапан 30 открыт.Если несколько секций 16 магнита представляют собой электромагниты, то при смывании немагнитных проводящих частиц напряжение постоянного тока может быть оставлено включенным. После этого напряжение постоянного тока можно отключить и удалить магнитные частицы. Данный подход позволяет разделить магнитные и немагнитные проводящие частицы, что значительно упростит переработку и утилизацию отходов.

На фиг. 3 представлен способ 52 удаления магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкости. На этапе 54 жидкость подается в сепаратор частиц. Сепаратор частиц имеет несколько магнитов, расположенных так, чтобы их северные и южные полюсы чередовались. На этапе 56 происходит вращение нескольких магнитов вокруг оси и генерирование переменного магнитного поля. На этапе 58 магнитные частицы притягиваются и собираются на нескольких магнитах. Магнитные частицы прикрепляются к нескольким магнитам. На этапе 60 переменное магнитное поле наводит вихревые токи в немагнитных проводящих частицах. На этапе 62 переменное магнитное поле выталкивает немагнитные проводящие частицы из потока жидкости. На этапе 64 жидкость удаляется из сепаратора частиц. На этапе 66 магнитные и немагнитные проводящие частицы направляются в область сбора в сепараторе частиц, а на этапе 68 они смываются из сепаратора частиц.

Хотя выше приведены примеры вариантов осуществления, это не означает, что они описывают все возможные формы настоящего изобретения. Отличительные особенности различных вариантов осуществления могут быть объединены для создания других вариантов осуществления, соответствующих раскрытым концепциям. Приведенный текст используется исключительно для описания, а не для ограничения. Объем формулы изобретения шире конкретных вариантов осуществления и включает в себя модификации иллюстративных вариантов осуществления.

Предложенная группа изобретений относится к сепаратору и системе разделения частиц, выполненных с возможностью удаления магнитных и немагнитных проводящих частиц из жидкости. Может использоваться для удаления частиц черных металлов и частиц цветных металлов из систем нанесения фосфатного покрытия и электрофоретического покрытия, используемых при производстве и сборке автомобильных кузовов. Сепаратор частиц содержит корпус, ротор, установленный внутри корпуса и имеющий множество электромагнитов, расположенных с чередующимися полюсами, и клапан, выполненный с возможностью смыва магнитных и немагнитных проводящих частиц из корпуса у области сбора. Вращение ротора и подача тока на электромагниты генерирует переменное магнитное поле и вихревые токи в немагнитных проводящих частицах в жидком покрытии, протекающем через корпус. Немагнитные проводящие частицы выталкиваются по направлению из потока покрытия к области сбора в корпусе посредством магнитного поля. Магнитные частицы в покрытии пристают к электромагнитам, на которые подан ток, и направляются к области сбора путем обесточивания электромагнитов. Система для разделения частиц содержит иммерсионный бак, содержащий жидкое покрытие, корпус, сепаратор частиц, расположенный в корпусе и имеющий множество электромагнитов с чередующимися полюсами, источник крутящего момента, выполненный с возможностью вращать сепаратор частиц для генерирования переменного магнитного поля, и клапан для смыва немагнитных проводящих и магнитных частиц из корпуса у области сбора. Жидкое покрытие течет в корпус из иммерсионного бака через первый канал, магнитные частицы в жидком покрытии прикрепляются ко множеству электромагнитов. Переменное магнитное поле генерирует вихревые токи в немагнитных проводящих частицах в жидком покрытии. Немагнитные проводящие частицы выталкиваются под действием переменного магнитного поля по направлению из потока жидкого покрытия к области сбора в корпусе. Магнитные частицы, прикрепленные ко множеству электромагнитов, направляются в область сбора при обесточивании электромагнитов. Жидкое покрытие возвращается в иммерсионный бак через второй канал. Жидкое покрытие представляет собой фосфатное покрытие или электрофоретическое покрытие. Технический результат – повышение эффективности разделения. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сепаратор частиц, содержащий:

корпус;

ротор, установленный внутри корпуса и имеющий множество электромагнитов, расположенных с чередующимися полюсами, причем вращение ротора и подача тока на электромагниты генерирует переменное магнитное поле и вихревые токи в немагнитных проводящих частицах в жидком покрытии, протекающем через корпус, причем немагнитные проводящие частицы выталкиваются по направлению из потока покрытия к области сбора в корпусе посредством магнитного поля, при этом магнитные частицы в покрытии пристают к электромагнитам, на которые подан ток, и направляются к области сбора путем обесточивания электромагнитов;

и клапан, выполненный с возможностью смыва магнитных и немагнитных проводящих частиц из корпуса у области сбора.

2. Сепаратор частиц по п.1, дополнительно содержащий электродвигатель, выполненный с возможностью вращения ротора.

3. Сепаратор частиц по п.1, в котором жидкость течет в корпус через впуск, расположенный выше по потоку относительно ротора, и течет из корпуса через выпуск, расположенный ниже по потоку относительно ротора.

4. Система для разделения частиц, содержащая:

иммерсионный бак, содержащий жидкое покрытие;

корпус;

сепаратор частиц, расположенный в корпусе и имеющий множество электромагнитов с чередующимися полюсами, и

источник крутящего момента, выполненный с возможностью вращать сепаратор частиц для генерирования переменного магнитного поля, причем жидкое покрытие течет в корпус из иммерсионного бака через первый канал, магнитные частицы в жидком покрытии прикрепляются ко множеству электромагнитов, переменное магнитное поле генерирует вихревые токи в немагнитных проводящих частицах в жидком покрытии, немагнитные проводящие частицы выталкиваются под действием переменного магнитного поля по направлению из потока жидкого покрытия к области сбора в корпусе, магнитные частицы, прикрепленные ко множеству электромагнитов, направляются в область сбора при обесточивании электромагнитов и жидкое покрытие возвращается в иммерсионный бак через второй канал, и

клапан для смыва немагнитных проводящих и магнитных частиц из корпуса у области сбора.

5. Система по п.4, в которой источник крутящего момента представляет собой электрический двигатель.

6. Система по п.4, в которой немагнитные проводящие частицы являются частицами из алюминия или алюминиевых сплавов.

7. Система по п.4, в которой жидкое покрытие представляет собой фосфатное покрытие.

8. Система по п.4, в которой жидкое покрытие представляет собой электрофоретическое покрытие.