Электромагнитный сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B03C1/02 

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для использования на фарфоровых и фаянсовых заводах, на предприятиях по производству керамических изделий и в других отраслях для очистки шликера, глазури и других технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,002 мм и выше.

Извести ыаналогичные конструкции, состоящие из электромагнитной или магнитной системы и рабочего органа (канала), через который проходит сепарируемый материал.

Недостатком известных устройств является их относительная конструктивная сложность, высокая металле- и энергоемкость и сравнительно низкая эффективность извлечения из жидкой среды мелких металлопримесей (например, крупностью менее 0,1 мм) вследствие практической невозможности реализации в рабочем органе достаточно высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля.

Известна также конструкция электромагнитного сепаратора, состоящая из желоба из немагнитного материала и магнитной системы, выполненной в виде соленоидов, размещенных с наружной стороны желоба по всей его длине. В рабочем режиме в желоб подается исходная жидкая среда, подлежащая сепарации, а соленоиды подключаются через коммутатор к сети постоянного тока, в результате чего в рабочем канале желоба создается движущееся магнитное поле, под действием которого реализуется разделение металлопримесей. Достоинством этой конструкции является возможность реализации непрерывности рабочего процесса сепарации.

Недостатками Данной конструкции являются высокая энергоемкость и малая эффективность сепарации мелких металлопримесей (крупностью менее 1 мм), так как известно, соленоидная система не может обеспечить достаточную интенсивность и неоднородность магнитного поля в немагнитном рабочем канале, а силы взаисл

с

XI ю

ND О1 00 ОС

модействия между движущимся магнитным полем и мегаллопримесями резко уменьшаются с уменьшением размеров металлопримесей..

Наиболее близкой по отношению к предлагаемому устройству является известная конструкция электромагнитного сепаратора. Конструкция сострит из цилиндрических или прямоугольных сердечников с размещенными на них намагничивающими катушками, двух полюсов (верхнего и нижнего), прикрепленных к торцовым частям сердечников, полюсных наконечников, прикрепленных к одному из полюсов, рабочего канала, выполненного в виде прямоугольного желоба и установлен-, ного между полюсами с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, внутри которого к боковым стенкам немагнитного желоба прикреплены цилиндрические пружины растяжения, выполненные из ферромагнитного материала и установленные ортогонально продольной оси канала с возможностью изгибания пружин в вертикальных и горизонтальных плоскостях. Пружины установлены в рабочем канале с шагом, равным шагу установки полюсных наконечников на полюсе, а сам рабочий канал установлен.между полюсом и полюсными наконечниками таким образом, чтобы оси пружин и продольные оси полюсных наконечников находились в одних и тех же вертикальных плоскостях.

Достоинствами конструкции прототипа являются простота, сравнительно низкая металлоемкость и энергоемкость, высокая эффективность извлечения мелких металло- примесей, налипающих в рабочем режиме к виткам цилиндрических пружин, установленных внутри рабочего канала.

Однако по мере накопления извлеченных (например, из шликера) металлоприме- сей на поверхности витков силы магнитного сцепления между металлопримесями и ферромагнитной массой пружин ослабляются и под налором потока шликера, движущегося по рабочему каналу, часть металлопримесей отрывается от пружин, что несколько снижает эффективность очистки шликера.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки и снижение металлоемкости сепаратора.

Указанная цель достигается тем, что внутри рабочего канала установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из ряда ферромагнитных пластин зубчатой формы, обращенных зубцами к верхнему полюсу, при этом зубцы выполнены трапецеидальной формы с отношением длины меньшего основания к длине большего основания 1 /3...1 /10, зубчатые пластины установлены под некоторым острым углом к продольной оси рабочего канала, а полюсный наконечник, на котором устанавливается

рабочий канал с ферромагнитным концентратором, выполнен решетчатой формы и состоит из ряда ферромагнитных пластин прямоугольной формы, вертикальна установленных на нижнем полюсе.

0 Такое техническое решение позволяет создать в рабочем канале дополнительные вертикальные составляющие градиента напряженности магнитного поля, направленные к вершинам зубцов пластин

5 концентратора, что способствует повышению надежности извлечения металлопримесей и понижает вероятность отрыва извлеченных металлопримесей под напором потока шликера или какой-либо другой

0 суспензии, что повышает эффективность очистки в целом. При этом трапецеидальная форма зуэцов с указанным отношением геометрических параметров позволяет получить наиболее благоприятную топографию

5 магнитного поля в зоне размещения зубчатых пластин и, соответственно, наибольшую эффективность очистки. Наконец, решетчатая форма полюсного наконечника в сочетании с указанной конструкцией

0 ферромагнитного концентратора позволяет существенно понизить относительную долю потоков рассеяния в магнитной системе, что снижает металлоемкость сепаратора в целом.

5На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - профиль трапецеидального зубца концентратора.

Сепаратор состоит из электромагнит0 ной системы, выполненной в виде сердечников 1 с размещенными на них намагничивающими катушками 2, верхнего полюса 3 и нижнего полюса 4, прикрепленных к торцовым поверхностям сердечников,

5 полюсного наконечника 5 решетчатой формы, выполненного в виде ферромагнитных прямоугольных пластин, прикрепленных с определенным шагом к нижнему полюсу 4 (фиг.2), рабочего канала 6, выполненного в

0 виде желоба из немагнитного материала, внутри которого установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из общего основания в виде плоской ферромагнитной пластины 7 (толщиной 1,5...2,5 мм) и зубча5 тых пластин 8, обращенных зубцами трапецеидальной формы к верхнему полюсу 3 и установленных под некоторым острым углом к продольной оси рабочего канала 6.

Сепаратор работает следующим образом.

В рабочем режиме электромагнит вместе с рабочим каналом устанавливают под некоторым углом к горизонту (практически 15...20 ), достаточным для протекания суспензии по рабочему каналу самотеком, по- еле чего с помощью питателя или какого-либо другого устройства в рабочий канал 6 подают суспензию (по стрелке С на фиг,2), а намагничивающие катушки 2 под- ключают-к источнику постоянного тока. Ка- тушки 2 включают в магнитном отношении встречно и поэтому основная часть магнитного потока замыкается в рабочем зазоре между верхним полюсом 3 и полюсным наконечником 5, т.е. в зоне размещения зуб- чатых пластин 8. В результате зубчатые ферромагнитные пластины 4 сильно намагничиваются и, таким образом, в локальных объемах внутри рабочего канала создается высокоинтенсивное и высокоградиентное магнитное поле.

Наилучшая топография магнитного поля, обеспечивающая наибольшие значения дополнительной составляющей градиента напряженности магнитного поля, имеет ме- сто при

Ь2 . bi 3 4 10

где D2 и Ьи - длина соответственно меньшего и большего основания зубца,. а решетчатая форма полюсного наконечни- . ка 5 в сочетании с указанной конструкцией ферромагнитного концентратора позволяет понизить магнитные проводимости на путях потоков рассеяния между верхним и ниж- ним полюсами 3 и 4 и, тем самым, уменьшить относительную долю потоков рассеяния в магнитной системе, а значит и металлоемкость сепаратора в целом,

В результате установки зубчатых пла- стин 8 под некоторым острым углом к продольной оси рабочего канала 6 в процессе прохождения потока суспензии по рабочему каналу (по стрелкам С и В на фиг.2), содержащиеся в суспензии металлоприме- си в подавляющей своей массе механически контактируют с сильнонасыщенной ферромагнитной массой зубчатых пластин 4 и интенсивно осаждаются на гранях зубцов этих пластин, а очищенная таким образом сус-

пензия свободно проходит самотеком по рабочему каналу 6 и подается в какой-либо приемник (по стрелке В на фиг.2). При этом под действием указанных дополнительных вертикальных составляющих градиента напряженности магнитного поля извлеченные металлопримеси выталкиваются вверх и накапливаются в зоне размещения меньших оснований трапецеидальных зубцов пластин 8, т.е. практически на уровнях, располагающихся выше потока суспензии, проходящего в рабочем режиме по каналу 6,

По мере накопления ферромагнитных мета ллопри месей на зубчатых пластинах 8 осуществляется их периодическая ручная разгрузка, С этой целью прекращается подача суспензии в рабочий канал 6 и отключаются катушки 2, после чего осуществляется ручная выемка рабочего канала 6 и удаление металлопримесей из канала, например, путем промывки канала,

Формула изобретения Электромагнитный сепаратор, включающий электромагнитную систему, состоящую из сердечников с размещенными на них намагничивающими катушками, верхнего и нижнего плоских полюсов, прикреп- ленных к сердечникам, полюсного наконечника, прикрепленного к нижнему полюсу, выполненного в виде ряда ферромагнитных пластин прямоугольной формы, установленных с зазором одна относительно другой, и рабочего канала, выполненного в виде прямоугольного немагнитного желоба, установленного между полюсами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации и снижения металлоемкости сепаратора, он снабжен ферромагнитным концентратором, установленным внутри рабочего канала, состоящим из ряда ферромагнитных пластин зубчатой формы, обращенных зубцами к верхнему полюсу, при этом зубцы выполнены трапецеидальной формы с отношением длины меньшего основания к длине большего основания 1/3...1/10, зубчатые пластины установлены под острым углом к продольной оси рабочего канала.

у/////////////////////////////////,

Использование: очистка технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,002 мм и выше. Сущность изобретения: внутри рабочего канала установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из ряда ферромагнитных пластин зубчатой формы, обращенных зубцами к верхнему полюсу. При этом зубцы выполнены трапецеидальной формы с отношением длины меньшего основания к длине большего основания, равным 1/3-1/10. Зубчатые пластины установлены под острым углом к продольной оси рабочего канала, а полюсный наконечник, на котором устанавливается рабочий канал с ферромагнитным концентратором, выполнен решетчатой формы и состоит из ферро- магнитых пластин прямоугольной формы, вертикально установленных на нижнем полюсе. 3 ил.

Фиг. 2