Полиградиентный магнитный сепаратор непрерывного действия Советский патент 1991 года по МПК B01D35/06 

Изобретение относится к магнитному разделению веществ, преимущественно к оборудованию непрерывной магнитной сепарации газов, сыпучих, жидких сред, в горнорудной, металлургической, машиностроительной, химической, пищевой промышленности, тепловой и атомной энергетике.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса сепарации и процесса

регенерации за счет герметичного разделения рабочей и регенерационной камер, а также повышение надежности сепаратора. На фиг.1 изображен сепаратор, общий вид; на фиг,2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг.З - сепаратор с магнитной системой с постоянными магнитами; на фиг,4 - стопорно-уп- лотняющий механизм сепаратора с разжимной спиралью; на фиг.5 - стопорно- уплотняющий механизм с подпружиненными кольцами; на фиг.6 - стопорно-уплотня- ющий механизм, продольный разрез.

Сепаратор содержит трубчатый автономный немагнитный кожух 1(или несколько кожухов), включающий нижнюю рабочую и верхнюю регенерационную камеры, сетчатую кассету 2, заполненную ферромагнитной насадкой 3, в качестве которой используются шары, легированная сталь и чугунная дробь, измельченная нержавеющая стружка, рифленые пластины, ферромагнитная сетка, рифленые стержни или трубки, гранулы феррита или ферромагнитного сорбента, гранулы антиферромагнетиков; подвижный стопорно-уплотняющий механизм, содержащий стальные кольца 4, ферромагнитный диск 5, разделенный на четыре части, соединяющиеся между собой боковыми поверхностями внахлестку по скользящим плоскостям, в зоне, разделяющей кожух на рабочую и регенерационную камеры, размещен круговой полый паз 6, углубления которого имеют форму прямоугольника, трапеции (фиг.1, 6), полукольца либо треугольника, в которые входит ферромагнитный диск стопорно-уплотняющего механизма, фиксирующий герметично положение кассеты с насадкой в регенерацион- ной либо рабочей камерах. Снаружи полого кругового паза размещены электромагниты 7, полюса которых плотно прилегают к поверхности паза, причем полюса имеют такую полярность, что для герметичной фиксации кассеты с насадкой, например, в рабочем положении, т.е. при сепарации среды, электромагниты втягивают скользящие части ферромагнитного диска в паз, разделяя герметично регенерационную и рабочую камеры, а при передвижении кассеты с насадкой из рабочей в регенерационную камеру электромагниты выталкивают части ферромагнитного диска из паза. Для улучшения процесса уплотнения и фиксации ферромагнитный диск содержит разжимную спираль 8. При использовании ферромагнитных дисков повышенных размеров и массы круговые полые пязы в корпусах сепаратора содержат подпружиненные ферромагнитные кольца 9 (фиг 5), разделенные на несколько чаглпй и соединяющиеся между собой внахлестку.

Передвижение кассеты с насадкой осуществляется приводом 10 в крчцстве которого може г бы гь иг.иол1-т)Вйи пектромаг- НИ1НЫЙ. элек рический, чдрав/нпрский или механический привод В с рхнем части корпуса размещен злектрог . нPHI 11, импульсное включение KiuunoiM печивает встряхивание i ,... i, . и ч . м- грации.

Намагничивание насадки осуществляют электромагнитами 12, содержащими сердечники и катушки, либо секционным соленоидом 13. Причем сердечники изготовлены таким образом, что они боковой поверхностью плотно охватывают корпус сепаратора, и в зависимости от вида очищаемой среды противостоящие сердечники размещаются друг против друга либо сме0 щаются по высоте рабочей камеры для увеличения длины зоны намагничивания Для уменьшения потерь магнитного поля в окружающую среду поверхность обхвата сердечником корпуса выполняют больше торцевой

5 поверхности сердечника. При использовании трубчатых корпусов небольшого диаметра сердечники изготавливают таким образом, что они торцевой поверхностью прилегают к корпусам. Количество электро0 магнитов по высоте рабочей камеры может быть 2. 3, 4, 5.... При использовании в качестве намагничивающей системы соленоида для уменьшения потерь поля отношение высоты соленоида к его диаметру устанавлива5 ют не менее 2,5-3, кроме того, соленоид содержит ферромагнитный кожух.

При использовании предлагаемого сепаратора во взрывоопасных производствах в качестве намагничивающей системы при0 меняют постоянные магниты, собранные по схеме замкнутой магнитной цепи. При регенерации насадки постоянные магниты либо отводят от корпуса, либо шунтируют, либо прерывают магнитную цепь. Подвод рабо5 чей среды осуществляется щелевым диффузором 14, размещенным по высоте рабочей камеры, позволяющим равномерно распределить поток очищаемой среды перед вводом в объем насадки. Смежные рабочие

0 камеры между собой имеют соединительные щелевые диффузоры 15 с винтообразными направляющими 16. Выход очищенной среды осуществляется по выходному диффузору 17. Аналогичные диффу5 зоры имеют регенерационные камеры: входной 18, соединительный 19 и выходной 20.

Сепаратор работает следующим образом.

0В рабочем положении кассета 2 с насадкой 3 находится в нижней рабочей камере. Включают электромагниты 12, например, двух первых смежных спаренных кожухов. На двух последующих кожухах кассеты с

5 насадкой находятся в верхних регенераци- онных камерах. Под действием внешнего магнитного поля в объеме ферромагнитной насадки создается высокоградиентное магнитное поле. Открывают щелевой входной диффузор 14, по которому в рабочую камеру

поступает загрязненная сепарируемая среда. При этом электромагниты 7 стопорно- уплотняющего механизма включены, разьемные части ферромагнитного диска 5 под действием сил магнитного притяжения и упругих сил разъемной спирали плотно притягиваются в круговой паз корпуса сепаратора, герметично уплотняя и фиксируя кассету с насадкой в рабочей камере. Стальные кольца 4 и ферромагнитный диск 5 соединены между собой так. что зазор между стальными кольцами и диском минимален и в то же время части диска без особых усилий перемещаются в круговой паз. Это достигается, например, шлифовкой поверхностей стальных колец и диска. Проходя объем намагниченной насадки первого корпуса, сепарируемая среда, частично очищенная, поступает в соединительный диффузор 15, в котором, с одной стороны, происходит изменение скорости движения примесных фракций, т.е. скорость их уменьшается в силу конструктивных особенностей диффузора, при этом появляется предрасположенность уже намагниченных примесных включений к флокуляции. С другой стороны, винтообразные направляющие перемешивают потоки сепарируемой среды, верхние потоки сепарируемой среды в соединительном диффузоре текут вниз, а нижние - вверх. Если в первом по ходу движения сепарируемой среды корпусе часть потока прошла через сильные зоны намагниченной насадки, а часть - через слабые, то перемешивание среды перед очередным корпусом выравниваетусловиясепарации, что наряду с флокуляцией способствует повышению эффективности сепарации.

По истечению фильтроцикла с помощью приводов 10 кассеты с насадкой на двух последующих кожухах перемещаются в нижние рабочие камеры. При этом на двух

первых кожухах включают электромагниты 7 таким образом, что они выталкивают части ферромагнитного диска из полого паза, этому способствуют и подпружиненные части

ферромагнитного кольца 9, затем включают привод, и нижние кассеты с насадкой, заполненные осажденные примесными фракциями, перемещаются в верхние регенерационные камеры. Намагничивающая система при этом отключается. По диффузору 17 подают сильный поток водовоздушной смеси, одновременно переключая привод на вращательное движение кассеты с насадкой. При этом одновременно импульсно включают электромагнит 11, который при включении подтягивает насадку, а при отключении она под действием силы тяжести перемещается на дно сетчатой кассеты. Это интенсифицирует процесс

регенерации и позволяет практически при любой загрязненности насадки производить ее эффективную регенерацию. При этом стопорно-уплотняющее устройство герметично уплотняет и фиксирует регенерационную камеру от рабочей. При необходимости количество трубчатых кожухов может быть равно двум. При глубокой очистке жидких сред количество кожухов может быть последовательно установлено 2,3, 4,5.

Весь процесс, включая сепарацию и регенерацию, легко может быть автоматизирован путем использования известных схем автоматического управления.

Использование изобретения позволяет

расширить область применения сепаратора, повысить эффективность процесса сепарации, улучшить процесс регенерации, повысить надежность конструкции при очистке сыпучих, жидких, газообразных сред, в том числе сред при высоких давлениях и высоких температурах.

w

11

GQ #

чт/iy

18

Й/г./

Ж С

inti

/ff /5

1

«,

//

7

QQ GO

Фиг А

$

Фиг.5

.3

Фиг.6