Магнитный сепаратор очиститель Советский патент 1991 года по МПК B03C1/25 

Изобретение относится к магнитному разделению веществ на ферромагнитные и неферромагнитные фракции, преимущественно к аппаратурному оформлению устройств для осуществления этого процесса, и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, химической промышленности, тепловой и атомной энергетике.

Известен электромагнитный сепаратор для магнитной очистки жидкой среды, содержащий рабочую камеру, заполненную ферромагнитной насадкой, намагничивающую соленоидную катушку, патрубки ввода и вывода жидкой среды 1.

Режим работы этого устройства состоит из двух периодов: очистки - времени очистки загрязненной среды устройства, т.е. времени, при котором происходит полная задержка примесных включений, и регенерации - времени очистки (отмывки) фильтрующей ферромагнитной насадки от задержанных примесных включений. При регенерации очищаемую среду по обводному трубопроводу пропускают в технологическую схему производства без очистки, а сепаратор в это время регенерирует, т.е. очищают от уловленных примесей. Когда очищаемая среда сильно загрязнена примесями, например оборотные воды прокатных станов металлургических заводов, в которых содержание продуктов коррозии достигает 70-100 мг/л, период между регенерациями составляет несколько часов, В этом случае общая эффективность процесса очистки определяется не только эфсл о

ы ся

Оч

фектипностью работы сепаратора в режиме очистки, но также длительностью регенера- ционного процесса, т.е. временем, когда за- грязненная среда поступает в технологический процесс, минуя сепаратор и снижая тем самым эффективность процесса очистки, его экономичность. Кроме того, в известной конструкции сепаратора использована намагничивающая система, содержащая короткие неэкономичные соленоиды. Потери магнитного потока в такой системе достигают 65-70%.

Из известных конструкций сепараторов наиболее близким потехнической сущности к предлагаемому является сепаратор, содержащий рабочие каналы, заполненные насадкой и разделенные перегородкой на секции, магнитную систему, снабженную электроприводом для осуществления ее возвратно-поступательного движения, входные и выходные патрубки, причем входные патрубки каждой секции размещены внутри намагниченной насадки 2.

Для осуществления подмагничивания и флокуляции примесных частиц, находящихся в очищаемой среде, и за счет этого интенсификации процесса очистки загрязненную среду в известном сепараторе пропускают по входным патрубкам, размещенным внутри рабочих канатов, заполненных намагниченной насадкой. За счет этого во входных патрубках создается неоднородное магнитное поле. Однако магнитное no/ie (средняя индукция) во входных патрубках известного сепаратора по величине в 5-7 раз меньше, чем в объеме намагниченной насадки, а следовательно, процесс предварительного намагничивания и флокуляции примесных частиц осуществляется недостаточ но эффективно и соответственно недостаточно высокая эффективность процесса очистки. Кроме того, в известном сепараторе движение магнитной системы вверх вниз осуществляется электроприводом, состоящим из электродвигателя, редуктора, червячного винта и рычагов крепления магнитной системы к электроприводу. Наличие этих элементов усложняет конструкцию сепаратора. Кроме того, при перемещении магнитной системы вниз вверх работают электродвигатель и электромагниты. Электромагниты включены для создания магнитной подушки, а электродвигатель - для перемещения магнитной системы.

Перемещение магнитной системы вниз вверх при помощи электродвигателя и червячной передачи сравнительно медленный процесс, на который затрачивается время до нескольких минут. При этом электропривод во время всего процесса потребляет

электроэнергию; кроме того, загрязненная среда сбрасывается в дренаж, либо поступает в технологическую схему производства, снижая общую эффективность и

экономичность процесса очистки.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса очистки за счетсокращения времени замены регенерируемых секций, повышение эффективности

процесса очистки и улучшение технологичности конструкции сепаратора.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитном сепараторе-очистителе, содержащем рабочие каналы, заполненные насадкой и разделенные перегородками на секции, намагничивающую систему в виде соленоидов, снабженную устройством для возвратно-поступательного перемещения, входной и выходной патрубки, причем входной патрубок каждой секции размещен внутри насадки, устройство для возвратно- поступательного перемещения выполнено в виде жестко укрепленных на концах рабочих каналов электромагнитных тяговых

катушек, взаимодействующих с намагничивающей системой, а входные патрубки снабжены размещенными внутри слоями насадки.

Магнитный сепаратор-очиститель моЖ6Т содержать один или несколько рабочих каналов.

На фиг.1 показан сепаратор-очиститель, вид сбоку в разрезе; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг,3 - разрез А-А на фиг.1,

Сепаратор содержит два рабочих канала 1 каждый из которых разделен на правую и левую секции, заполненные ферромагнитной насадкой 2, например, в виде шаров, стружки, стержней или рифленых пластин.

При очистке агрессивных сред элементы нз ездки покрывают защитным антикоррозионным покрытием. Рабочий канал разделен сплошной ферромагнитной перегородкой 3 на правую и левую секции. Магнитная система содержит соленоидные катушки 4, раз- мещенные снаружи рабочих каналов. Катушки крепятся на шарикоподшипниковых катках 5 и направляющих 6, могут быть использованы также элементы скольжения

с направляющими, причем соленоиды размещены снаружи рабочих каналов таким образом, что, с целью уменьшения их трения, они не соприкасаются с поверхностью рабочих каналов.

Устройство качения или скольжения может быть также размещено внутри соленоидов на поверхности рабочих каналов. Движение намагничивающей системы вдоль поверхности рабочих каналов осуществляется при силовом взаимодействии

ритягивания либо отталкивания магнитых полей малогабаритных тяговых катушек . жестко укрепленных на концах рабочих аналов и соленоидов. Сепара- ор содержит акже магнитопроводящие пластины 8, прирепленные с двух сторон соленоидных каушек для обеспечения их жесткости и инхронности при движении. Уменьшаются акже потери магнитного поля, так как содается замкнутая магнитная цепь.

Сепаратор содержит входные патрубки 9,10 и выходные патрубки 11,12 левых секций и входные патрубки 13,14 и выходные патрубки 15,16 правых секций. Для осуществления интенсификации подмагничива- ния и флокуляции примесных частиц, находящихся в очищаемой среде, и повышения за счет этого эффективности процесса очистки, входные патрубки, размещенные внутри рабочих каналов, содержат ферромагнитную насадку 17. В результате этого во входных патрубках создается неоднородное магнитное поле. Демпферы для исключения механического удара могут быть размещены на торцовой поверхности тяговых катушек, либо между торцовыми поверхностями соленоидов и тяговых катушек либо крепятся на жестко металлической пластине,устанавливаемой на поверхности рабочих каналов вблизи торцовой поверхности тяговых катушек.

Сепаратор работает следующим образом.

Очищаемая среда по входным патрубкам 9,10 через флокуляционную насадку 17, где примеси интенсивно намагничиваются и в патрубках флокулируются (укрупняются), поступа-эт в намагниченную насадку 2 левых секций, снаружи которых размещены соленоиды катушки. Входные патрубки 13,14 и выходные патрубки 15,16 правых секций при этом закрыты. Под действием магнитных сил загрязняющие жидкую среду примеси осаждаются на намагниченных элементах насадки 2, а очищенная среда выводится по патрубкам 11,12. При насыще- НИИ фильтрующей насадки задержанными примесями на короткое время ( в течение секунды или несколько секунд, в зависимости от габаритов и массы катушек) импульс- но включают ток питания электрических тяговых катушек 7. При этом между тяговыми катушками 7 и соленоидами 4 возникает импульс с отталкивающей силой. Поскольку катушки 7 жестко укреплены, то катушки 4, опирающиеся на шарикоподшипниковые катки 5, по направляющим 6 под действием полученного импульса силы быстро перемещаются на правые секции, где для фиксации

положения соленоидных катуиек установлены фиксаторы или защелки, а также демпферы, смягчающие возможны удары или толчки.

5Функциональное назначение тяговых

катушек - обеспечить кратковременное сильное магнитное взаимодействие (притягивание либо отталкивание) с соленоидами. Поэтому, поскольку при импульсном вклю0 чении электрического питания возникают уси;.ия, стремящиеся нарушить механическую прочность катушек, они изготовлены из обмоточного провода повышенного сечения и механически укреплены, например,

5 имеют бандажи. При таком конструктивном исполнении тяговые катушки малогабаритны и содержат небольшое количество витков обмоточного провода, подключенного к иcтoчt икy напряжения таким образом, что

0 имеют противоположные магнитные полюса по отношению к соленоидам намагничивающим катушкам.

При перемещении катушек на правые секции открываются патрубки 13-16 и за5 крываются патрубки 9-12. Для оперативного выполнения этих переключений входные и выходные патрубки снабжены запорно- регулирующей арматурой с электрическим, электромагнитным либо гидравлическим

0 приводом.

При очистке жидкой среды правой секции устройства насадка в левой секции не намагничена и регенерируется потоком во- довоздушной смеси. При насыидении насад5 ки правой секции магнитная система возвращается на левые секции (с соответствующим переключением вентилей или кла- пйнов) и процесс повторяется. В предложенном сепараторе два рабочих

Q канала и две соленоидные катушки, соединены между собой пластинами, обеспечивающими жесткость конструкции и синхронность передвижения катушек, а также позволяющими создать замкнутую магg нитную цепь и исключить потери магнитного потока. При этом пластины выполнены магнитопроводящими. В частном случае, когда возникает необходимость очистки небольшого объема жидкой среды,

Q используют один рабочий канал, разделенный на две секции, при этом для уменьшения потерь магнитного потока геометрические размеры соленоидной катушки выбирают таким образом, что отное шение диаметра соленоида к его длине можно быть не менее 0,4.

Кроме того, намагничивающая система дополнительно снабжена устройством для снижения сил трения при ее передвижении, выполненным в виде шарикоподшипниковых катков с направляющими либо элементов скольжения с направляющими.

Устройство качения (скольжения) может быть размещено внутри соленоидов на поверхности рабочих каналов либо снаружи соленоидов. Патрубки ввода дополнительно снабжены слоем ферромагнитной насадки. При этом для фиксации (удержания) в определенном положении (на направляющих правых и левых секций) намагничивающих соленоидов электрические малогабаритные тяговые катушки и рабочие каналы целесообразно снабжать фиксаторами, а для исключения механического удара намагничивания системы о тяговые катушки при ее быстром перемещении сепаратор целесообразно снабжать демпферами, например, механическими, гидравлическими, пневматическими или магнитными.

Таким образом, изготовление сепарато- ра-очистителя с устройством, обеспечивающим возвратно-поступательное движение, выполненным в виде малогабаритных тяговых катушек и соленоидной системы, позво- ляет до минимума сократить время перевода намагничиваю,щей системы с одних рабочих секций на другие. Это достигается за счет быстроты перемещения намагничивающей системы в результате взаимодействия ее магнитного поля и про- тивоположного по знаку магнитного поля тяговых катушек. При этом использование системы качения-скольжения, исключающей возникновение больших сил трения, позволяет использовать тяговые катушки с небольшим количеством ампер-витков, снизить их мощность и потребление электроэнергии. Наличие же фиксаторов и демпферных устройств обеспечивает надежность крепления секций в каждом рабо- чем положении и исключает возможность повреждения элементов и деталей устройства от удара при перемещении намагничивающей системы. Применение новых

н

п.п

конструктивных элементов - дополнительные электрические тяговые катушки (жестко установленные на концах рабочих каналов), соленоиды, шарикоподшипниковые катки и направляющие - исключает необходимость применения электродвигателя, редуктора, червячного вала, соединительных муфт и рычагов, что упрощает конструкцию устройства, условия ее обслуживания и проведения процесса регенерации. Сборка, разборка, технологические осмотры предложенного сепаратора просты и технологичны. Например, тяговые катушки легко монтируются и демонтируются на поверхности рабочих каналов, а соленоиды без специальных механизмов и больитх усилий накатываются на рабочие каналы.

Предлагаемый сепаратор обеспечивает непрерывность процесса очистки, причем исключается попадание неочищенной жидкости в технологическую схему производства. В нем также созданы условия для предварительного подмагничивания приемочных частиц, что способствует повышению эффективности процесса очистки. Кроме того, в предлагаемой конструкции использованы длинные соленоиды, у которых отношение длины корпуса к диаметру Составляет не менее 2,5, что обеспечивает снижение потерь магнитного потока на 30%.

Таким образом, применение сепаратора позволит повысить экономичность и качество процесса очистки, сэкономить значительное количество электроэнергии, упростить конструкцию устройства, повысить ее технологичность.

Сепаратор рекомендуется использовать преимущественно в металлургической, горно-обогатительной промышленности для очистки сильно загрязненных сред, концентрация примесей в которых исчисляется десятками, сотнями и где необходима частая регенерация.

Фае.1

/V

Физ.г

Физ.З