Электромагнитный сепаратор Советский патент 1992 года по МПК B03C1/10 

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где необходимо удаление ферромагнитных частиц из сыпучих материалов.

Известен электромагнитный шкивной сепаратор, включающий электромагнитную систему с полюсами и установленный кон- центрично ей в зоне сепарации дугообразный ферромагнитный шунт, усиливающий магнитное поле между полюсами.

Однако выполнение этого сепаратора шкивным ведет к увеличению его габаритов и к ухудшению условий герметизации сепаратора. Кроме того, увеличение рабочего зазора между магнитной системой и шунтом на толщину ленты транспортера ведет к некоторому ослаблению магнитного поля в зо- не сепарации, а следовательно и к ухудшению качества сепарирования.

Известен также электромагнитный барабанный сепаратор, включающий неподвижную электромагнитную систему из цилиндрической обмотки с сердечником, имеющим расположенные с обеих сторон обмотки цилиндрические полюсы с профилированной рабочей поверхностью, охватывающую магнитную систему, вращающуюся немагнитную обечайку и дугообразный ферромагнитный экран, установленный в зоне сепарации концентрично последней.

Однако наличие немагнитной вращающейся обечайки в рабочем зазоре между полюсами магнитной системы и шунтом за счет увеличения этого зазора ведет к ухудшению качества сепарирования.

Цель изобретения - повышение качества сепарирования за счет усиления магнитного поля и его концентрации в рабочей зоне между экраном и полюсами сердечника.

Указанная цель достигается тем, что в электромагнитном сепараторе, включающем цилиндрическую обмотку с осевым сер- дечником, имеющим расположенные с обеих сторон обмотки цилиндрические полюсы с профилированной внешней поверхностью, и установленный концентрично сердечнику с обмоткой дугообразный ферромагнитный экран, обмотка закреплена на ферромагнитном экране, а сердечник выполнен с возможностью вращения.

Такое выполнение электромагнитного сепаратора позволяет уменьшить рабочий воздушный зазор между экраном и полюсами сердечника без уменьшения его пропускной способности, что позволяет усилить величину магнитного поля и его концентрацию в зоне сепарирования и тем самым повысить качество сепарирования при одновременном уменьшении габаритов сепаратора и расхода материалов на его изготовление.

Для облегчения процесса разгрузки отсепарированных ферромагнитных частиц сепаратор может быть снабжен ферромагнитным шунтом, установленным в зазоре между противоположными полюсами сер0 дечника концентрично обмотке в зоне разгрузки ферромагнитных частиц. Этот шунт замыкает магнитный поток рассеяния и в значительной мере ослабляет этот поток в зоне разгрузки ферромагнитных частиц, что

5 позволяет последним легче отрываться от поверхности сердечника и ссыпаться в накопительный бункер для ферромагнитных частиц.

Для облегчения процесса разгрузки от0 сепарированных ферромагнитных частиц сепаратор может быть снабжен компенсирующим электромагнитном, имеющим обмотку и магнитопровод с северным и южным полюсами, расположенными напро5 тив соответственно северного и южного по- люсов сердечника сепаратора в зоне разгрузки ферромагнитных частиц. Это позволяет на некотором участке внешней поверхности полюсов сердечника в зоне

0 разгрузки ферромагнитных частиц полностью скомпенсировать поле рассеяния сепаратора и легко удалять ферромагнитные частицы в накопительный бункер.

При необходимости значительного уве5 личения производительности процесса сепарации, например вдвое, для облегчения процесса разгрузки отсепарированных ферромагнитных частиц, уменьшения суммарных габаритов сепарирующей установки и

0 расхода материалов на ее изготовление в качестве компенсирующего электромагнита может быть применен другой аналогичный сепаратор. При этом два одинаковых сепаратора устанавливаются таким образом, что

5 их зоны разгрузки ферромагнитных частиц располагаются друг напротив друга с небольшим зазором. Сердечники сепараторов вращаются в противоположные стороны с одинаковой частотой. Обмотки запитаны

0 одинаковыми токами так. что сердечники сепараторов примыкают один к другому одноименными полюсами. При этом магнитные потоки рассеяния обоих сепараторов равны по величине и направлены один против дру5 того, т.е. компенсируют друг друга на некотором участке зоны разгрузки ферромагнитных частиц, что дает возможность последним под действием силы тяжести свободно ссыпаться в накопительный бункер.

На фиг.1 изображен электромагнитный сепаратор, разрез в рабочей зоне; на фиг.2 - сепаратор с удлиненным ферромагнитным экраном, разрез; на фиг.З-сечение А-А на фиг. 1; на фиг.4 - сечение Б-6 сепаратора на фиг.З; на фиг.5 - сепаратор с компенсирующим электромагнитом, вид сбоку; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.5; на фиг.7 - сдвоенного сепарирующего устройства, где каждый сепаратор служит для другого ком- пенсирующим электромагнитом, вид сбоку на фиг. 8-еечение ГТ на фиг.7.

Сепаратор включает установленный в подшипниковых щитах 1 и 2 сердечник 3, имеющий на торцах цилиндрические полю- сы 4 большего, чем у центральной части сердечника, диаметра, установленный коак- сиально сердечнику 3 между подшипниковыми щитами 1 и 2 дугообразный ферромагнитный экран 5 и закрепленную на нем с помощью немагнитной вставки 6 цилиндрическую обмотку 7, охватывающую центральную часть сердечника 3.

Для усиления концентрации магнитного поля в рабочих зазорах 8 между полюса- ми 4 и экраном 5 на внешней цилиндрической поверхности полюсов 4 выполнена профильная нарезка, например, в виде продольных зубьев 9. Для образования гладкой цилиндрической рабочей поверхно- сти полюсов 4 впадины 10 между зубьями 9 могут быть заполнены немагнитным материалом, например, залиты алюминием, как роторы асинхронных электрических машин, либо эти впадины могут быть закрыты тон- колистовой немагнитной нержавеющей сталью.

Для-предотвращения просыпания сепарируемого материала в зону расположения обмотки или подшипниковых щитов рабо- чие поверхности у краев полюсов 4 имеют буртики 11, образующие желоба для сепарируемого материала.

Для функционирования сепаратор снабжен раздвоенной на оба рабочих зазо- ра питателем подающей течкой 12, приемными бункерами 13 и 14 соответственно для немагнитного материала и ферромагнитных частиц и двумя скребками 15, установленными в желобах между буртика ми 11 в зоне разгрузки ферромагнитных частиц над бункером 14.

На фиг. 1 показан пример выполнения сепаратора с верхней подачей сепарируе- мого материала и прямоточным направлением вращения сердечника 3 по стрелке Q). Предлагаемая конструкция может быть выполнена с нижней подачей сепарируемого материала, а также с противоточным направлением вращения сердечника 3.

Рабочую поверхность полюсов 4 можно подразделить на три зоны: зона извлечения ферромагнитных частиц - зазор между поверхностью полюсов 4 и экраном 5. зона транспортирования ферромагнитных частиц -участок, расположенный над бункером 13 между концом экрана 5 и началом зоны расположения бункера 14, и зона разгрузки ферромагнитных частиц - участок поверхности полюсов 4, расположенный над бункером 14. При извлечении слабомагнитн.ых частиц и хорошей сыпучести сепарируемого материала ферромагнитный экран 5 может быть лродлен вплоть до начала зоны извлечения с выполнением отверстий 16 для разгрузки неферромагнитного материала в бункер 13(фиг,2).

При питании обмотки 7 постоянным током вокруг ее витков образуются магнитные потоки Фи Фа , которые замыкаются по контурам, показанным на фиг.З,6 и 8 пунктирными линиями со стрелками. Рабочий магнитный поток Ф проходит по сердечнику 3 и далее через зубцы 9 и рабочие зазоры 8 замыкается по экрану 5. Поток рассеяния Ф 7проходит по сердечнику 3 и далее замыкается вокруг обмотки 7 через полюсы 4 и воздушные зазоры между ними. Поток Фа значительно меньше потока Ф, так как имеет значительно большее магнитное сопротивление на своем пути (больший воздушный зазор).

Для облегчения процесса разгрузки от- сепарированных ферромагнитных частиц в зазоре между противоположными полюсами и сердечником 3 может быть установлен ферромагнитный шунт 17 (фиг.З и 4), расположенный в зоне разгрузки ферромагнитных частиц над бункером 14. Этот шунт замыкает магнитный поток рассеяния по пути потока Фсг и в значительной мере ослабляет составляющую потока Фа , выпучивающуюся ъ зону разгрузки, что позволяет ферромагнитным частицам легче открываться от поверхности полюсов 4 сердечника 3 и ссыпаться в накопительный бун- кео 14. Однако прм этом несколько увеличивается суммарный магнитный поток в сердечнике 3, а следовательно, и насыщение сердечника.

Для облегчения процесса разгрузки от- сепарированных ферромагнитных частиц при отсутствии шунта 17 сепаратор может быть снабжен компенсирующим электромагнитом 18, имеющим обмотку 19 и магни- топровод 20 с северным N и южным S полюсами 21, расположенными напротив северного N и южного S полюсов 4 сердечника 3 в зоне разгрузки ферромагнитных

частиц (фиг.5 и 6). При питании обмотки 19 электромагнита 18 постоянным током образуется поток Фк, направленный против по-, тока Фа и компенсирующий его в зоне разгрузки ферромагнитных частиц, что позволяет легко удалять последние в накопительный бункер 14.

При необходимости удвоения производительности процесса сепарирования для облегчения процесса разгрузки отсепари- рованных ферромагнитных частиц, уменьшениясуммарныхгабаритовсепарирующей установки и расхода материалов на ее изготовление в качестве .компенсирующего электромагнита может быть применен другой аналогичный сепаратор. При этом два одинаковых сепаратора устанавливаются таким образом, что их зоны разгрузки ферромагнитных частиц располагаются друг напротив друга с небольшим зазором (фиг.7 и 8). Сердечники 3 сепараторов вращаются в противоположные стороны с одинаковой частотой со , Обмотки запитаны одинаковыми точками так, что сердечники 3 сепараторов примыкают один к другому одноименными полюсами. При этом магнитные потоки рассеяния Фа обоих сепараторов равны по величине и направлены один против другого, из-за чего в зоне суммарного действия этих потоков магнитное поле практически отсутствует и ферромагнитные частицы легко ссыпаются в накопительный бункер. 14.

Сепаратор работает следующим образом.

При вращении сердечника 3 с помощью приводного двигателя (не показан) по стрелке со и запитанной постоянным током обмотке 7, ферромагнитные включения (на фиг.1,2,5,7 показаны жирными точками), находящиеся в сепарируемом материале, подаваемом с помощью точек 12 в зону извлечения на рабочие поверхности полюсов 4 за счет магнитного поля (поток Ф) притягиваются к поверхностям полюсов, концентрируясь на концах зубьев 9, т.е. в зонах наибольшей концентрации рабочего магнитного потока Ф в воздушных зазорах 8.

Немагнитный сепарируемый материал, пройдя зону извлечения, ссыпается с конца ферромагнитного экрана 5 или через отверстия 16 в нем в накопительный бункер 13.

Ферромагнитные частицы, прижимающиеся к зубьям 9 полюсов 4, под действием магнитных сил притяжения, вызываемых потоком рассеяния Фсг, при вращении сердечника 3 проходят зону транспортирования и достигают зоны разгрузки, где с помощью скребков 15 соскабливаются с поверхности полюсов 4 и ссыпаются в накопительный бункер 14 для ферромагнитных частиц. Процесс разгрузки ферромагнитных

частей можно облегчить с помощью шунта 17 или компенсирующего электромагнита 18, или в сдвоенной сепарируемой установке.

Предлагаемое конструктивное выполнение электромагнитного сепаратора за счет уменьшения величины рабочих воздушных зазоров между полюсами сердечника и ферромагнитным экраном без уменьшения пропускной способности этих зазоров, а

также за счет приближения ферромагнитных частиц к концам зубьев полюсов позволяет повысить величину магнитного поля и его градиент в зоне сепарирования и, тем самым, увеличить силу извлечения ферромагнитных частиц из сепарируемого материала, т.е. улучшить качество процесса сепарирования.

Формула изобретения Электромагнитный сепаратор, включающий цилиндрическую обмотку с осевым сердечником, имеющим расположенные с обеих сторон обмотки цилиндрические полюсы с профилированной внешней поверхностью, установленный конце нтрично

сердечнику с обмоткой дугообразный ферромагнитный экран, питатель и приемники продуктов разделения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества сепарирования за счет усиления магнитного поля и его концентрации в рабочей зоне между экраном и полюсами сердечника, обмотка закреплена на ферромагнитном экране, а сердечник установлен с возможностью вращения.

Использование: магнитная сепарация ферромагнитных включений. Сущность изобретения: цилиндрическая обмотка 7 закреплена на дугообразном ферромагнитном экране 5, а сердечник 3 с цилиндрическими полюсами 4 установлен с возможностью вращения. Для облегчения процесса разгрузки ферромагнитных частиц в зоне разгрузки между полюсами 4 может быть установлен ферромагнитный шунт 17, либо напротив полюсов 4 может находиться компенсирующий электромагнит. 8 ил.

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал

Заказ 1135ТиражПодписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Корректор Э.Лончакова