Магнитный сепаратор Российский патент 2023 года по МПК B03C1/25 

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных сыпучих материалов от содержащихся в них магнитовосприимчивых примесей (частицы коррозии и износа оборудования, окалина, последствия металлообработки, ремонта, обслуживания и др.).

Из уровня техники известны многие магнитные сепараторы, общими признаками которых является то, что они содержат магнитную систему (магниты или катушки с сердечниками) и элементы магнитопровода, обращенные к потоку сепарируемой среды (см. например: патент RU 2513946 С1, дата публикации: 20.04.2014, патент RU 52741 U1, дата публикации. 27.04.2006, патент RU 38122 U1, дата публикации: 24.03.2004 и др.)

Общий недостаток этих устройств в том, что в них отсутствуют концентраторы магнитного поля, погружаемые в сепарируемую среду. Тем самым, обеспечивая магнитный захват лишь сравнительно крупных магнитовосприимчивых примесей, проходящих вблизи рабочей части элементов магнитопровода, не обеспечивается магнитный захват сравнительно мелких примесей, а также крупных примесей, проходящих вдали от рабочей части магнитопровода. Это не позволяет достичь высокой эффективности сепарации.

Известен магнитный сепаратор [патент RU 2211732 С1, дата публикации: 10.09.2003], который содержит магнитную систему с протяженными (по направлению движения сепарируемой среды) ферромагнитными концентраторами магнитного поля (концентраторы - гребенчатого типа), выступающими за пределы магнитных блоков в рабочую зону сепарации, причем высота концентраторов изменяется по длине магнитной системы.

Данное устройство обладает тем недостатком, что смежные гребенчатые элементы магнитопроводов (концентраторы), выступающие в зону магнитной сепарации, образуют желоба по ходу движения потока среды, что обусловливает стесненное движение сепарируемой среды, уменьшает проходное сечение и не способствует желательному (при осуществлении магнитной сепарации) перемешиванию среды. При этом осложняется захват элементами магнитопровода магнитовосприимчивых примесей, особенно тех, которые равноудалены от смежных элементов магнитопровода.

Также известен магнитный сепаратор [патент RU 2197330 С2, дата публикации: 27.01.2003], содержащий замкнутую цепь с блоками намагничивания и расположенными в рабочей зоне сепарации протяженными (по направлению движения сепарируемой среды) гребенчатыми элементами магнитопровода (ферромагнитными концентраторами) клинообразной формы в виде ребер.

Данное устройство обладает тем же недостатком, что и предыдущее.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является магнитный сепаратор [патент RU 2116838 С1, дата публикации: 10.08.1998]. Он включает в себя два рабочих органа, каждый из которых состоит из системы постоянных магнитов и примыкает к ферромагнитной пластине, а также ферромагнитных полюсных зубцов (в виде усеченных пирамид), погруженных в поток сепарируемой среды и способствующих ее перемешиванию - при увеличенном (в сравнении с упомянутыми аналогами) проходном сечении в зоне сепарации.

Основным недостатком прототипа является то, что зубцы являются однополярными магнитными концентраторами (в каждом из двух рабочих органов сепаратора), что препятствует созданию поперечно-направленных магнитных потоков в пространствах между смежными зубцами и появлению высокоинтенсивных (по магнитному потоку) зон захвата примесей. Как следствие, это негативно сказывается на эффективности сепарации. К тому же, неоправданно габаритной (и неэкономичной) является система постоянных магнитов, примыкающих к ферромагнитной пластине по всей ее плоскости, а не локально - в местах сосредоточения зубцов, призванных выполнять основную роль по захвату примесей.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности работы и экономичности магнитного сепаратора.

Сущность изобретения заключается в том, что в магнитном сепараторе (зубчатом) постоянные магниты расположены между ферромагнитной пластиной и зубцами, причем полюсная поверхность каждого из магнитов совмещена с основанием зубца, а смежные магниты ориентированы к пластине противоположными полюсами, создавая локальные магнитные контуры, включающие тело пластины, смежные магниты и соответствующие зубцы. При этом толщина ферромагнитной пластины δ выбирается из условия: где B - индукция на поверхности магнита, S - площадь полюсной поверхности магнита, [B] - технологически допустимая индукция магнитного поля в теле магнитопровода (соответствует значению индукции, не достигающей области магнитного насыщения металла магнитопровода), D - диаметр магнита. Это условие, необходимое для создания магнитного потока между смежными зубцами (при работе тела ферромагнитной пластины в режиме, далеком от магнитного насыщения), следует из соответствия магнитного потока, создаваемого магнитом, т.е. магнитному потоку, проходящему преимущественно по участку тела пластины сечением δ⋅D, т.е.

Для уменьшения сопротивления потоку среды, повышения пропускной способности сепаратора, в магнитном сепараторе зубцы могут быть выполнены в виде конусов, либо усеченных конусов. При этом зубцы могут быть выполнены одинаковой высоты, или различной высоты с убывающей высотой по ходу потока сепарируемого материала.

Технический результат, который достигается от использования изобретения, заключается в том, что вследствие описанного взаимного расположения элементов магнитопровода с узлами намагничивания (постоянные магниты) обеспечивается формирование локальных магнитных контуров, включающих тело пластины, смежные магниты и соответствующие зубцы. При этом в пределах рабочей зоны сепарации создается система разветвленных магнитных контуров чередующейся противоположной направленности. За счет создания поперечно-направленных магнитных потоков в пространствах между смежными зубцами и появлению высокоинтенсивных (по магнитному потоку) зон захвата примесей обеспечивается эффективный режим работы сепаратора. При этом также обеспечивается его экономичность - за счет целенаправленного и рационального расположения магнитов: согласно расположению зубцов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема рабочей зоны зубчатого магнитного сепаратора: 1 - ферромагнитная пластина, 2 - постоянный магнит, 3 - концентратор (зубец конусный), 4 - ход магнитных силовых линий (показано на примере выделенных контурных линий). На фиг. 2 приведен фрагмент зубчатого магнитного сепаратора. 1 - ферромагнитная пластина, 2 - постоянный магнит, 3 - концентратор (зубец конусный).

Магнитный сепаратор работает следующим образом. Сепарируемая среда проходит сквозь зону сепарации, обтекая зубцы 3, пристыкованные к постоянным магнитам 2, которые установлены на ферромагнитной пластине 1. Благодаря тому, что постоянные магниты, тело пластины и зубцы, погруженные в сепарируемую среду, создают ряд магнитных контуров противоположной направленности (с созданием поперечно-направленных магнитных потоков в пространствах между смежными зубцами), сепарируемая среда, проходящая между зубцами, подвергается воздействию интенсивного магнитного поля, обеспечивая магнитное осаждение магнитовосприимчивых примесей на зубцах 3 и высокую эффективность, а также экономичность магнитной сепарации.

Изобретательский уровень предложенного устройства подтверждается отличительной частью формулы изобретения.

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных сыпучих материалов от содержащихся в них магнитовосприимчивых примесей: частицы коррозии и износа оборудования, окалина, последствия металлообработки, ремонта, обслуживания. Магнитный сепаратор состоит из системы постоянных магнитов, примыкающих к ферромагнитной пластине, и ферромагнитных полюсных зубцов, погружаемых в поток сепарируемого материала. Постоянные магниты расположены между ферромагнитной пластиной и зубцами. Полюсная поверхность каждого из магнитов совмещена с основанием зубца. Смежные магниты ориентированы к пластине противоположными полюсами, создавая локальные магнитные контуры, включающие тело пластины, смежные магниты и соответствующие зубцы. Толщина пластины выбирается из условия

,

где B - индукция на поверхности магнита, S - площадь полюсной поверхности магнита, [B] - технологически допустимая индукция магнитного поля в металле магнитопровода, соответствует значению индукции, не достигающей области магнитного насыщения металла магнитопровода, D - диаметр магнита. Технический результат - повышение эффективности работы магнитного сепаратора. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитный сепаратор, состоящий из системы постоянных магнитов, примыкающих к ферромагнитной пластине, и ферромагнитных полюсных зубцов, погружаемых в поток сепарируемого материала, отличающийся тем, что постоянные магниты расположены между ферромагнитной пластиной и зубцами, причем полюсная поверхность каждого из магнитов совмещена с основанием зубца, а смежные магниты ориентированы к пластине противоположными полюсами, создавая локальные магнитные контуры, включающие тело пластины, смежные магниты и соответствующие зубцы, при этом толщина пластины δ выбирается из условия:

где B - индукция на поверхности магнита, S - площадь полюсной поверхности магнита, [B] - технологически допустимая индукция магнитного поля в металле магнитопровода, соответствует значению индукции, не достигающей области магнитного насыщения металла магнитопровода, D - диаметр магнита.

2. Магнитный сепаратор по пп. 1, 2, отличающийся тем, что зубцы выполнены в виде конусов.

3. Магнитный сепаратор по пп. 1, 3, отличающийся тем, что зубцы выполнены в виде усеченных конусов.

4. Магнитный сепаратор по пп. 1, 4, отличающийся тем, что зубцы выполнены одинаковой высоты.

5. Магнитный сепаратор по пп. 1, 3, 4, отличающийся тем, что зубцы выполнены различной высоты с убывающей высотой по ходу потока сепарируемого материала.