Способ очистки растворов Советский патент 1992 года по МПК B01D35/06 B03C1/00 

Фиг. 2

Изобретение относится к процессам очистки растворов различных производств, содержащих частицы преимущественно с магнитными свойствами, и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, основанный на прохождении растворов сквозь-вращающиеся вокруг своей оси барабаны с ферромагнитными телами в магнитном поле. Данный способ позволяет увеличить степень извлечения магнитного материала из растворов за счет того, что обеспечивает возможность вращения барабанов вокруг своей оси при прохождении их в магнитное поле и после выхода из него. Однако производительность этого способа недостаточно высока, поскольку скорость прохождения раствора сквозь ферромагнитные тела ограничена, так как обеспечивается только силой тяжести подаваемого раствора.

Целчю изобретения является повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе очистки раствора от частиц преимущественно с магнитными свойствами, включающем пропускание растворов сквозь слой тел из магнитомягкого матери- а-ла, помещенных в барабаны, вращающиеся в магнитном поле вокруг собственных осей и оси ротора, перед началом процесса очистки и формируют слой из магнитомяг- ких тел на поверхности стенок барабанов и затем пропускают через слой очищаемый раствор, прекращают подачу раствора, отключают магнитомяское поле и изменяют число оборотов барабанов по следующему соотношению:

nz-(0.7-0,9) vB щ,

где ni - число оборотов ротора, об/с;- П2 - число оборотов барабанов, об/с; R - радиус ротора до барабана, мм; г- радиус барабана, мм, одновременно осуществляют при этом промывку магнитомягких тел, после чего про- цесс очистки возобновляют. Кроме того, с целью повышения эффективности промывки путем снижения уровня их остаточной намагниченности, отключение магнитного поля производят со знакопеременной его

1 1

релаксацией в течение тс - -к времени промывки.

На фиг.1 приведено устройство, реализующее предложенный способ, с кинематикой привода, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З - зависимости снижения индукции магнитного поля от времени. При этом ротор 1 установлен на привод ном валу 2, а барабаны 3 смонтированы на периферии ротора 1 с возможностью вращения вокруг своих осей. Распределительное устройство 4 для подачи исходного материала включает питающие трубки 5, выходные отверстия которых расположены в плоскости барабанов 3 по радиусу, отстоящему от проходящего через радиус ротора радиуса на угол а - 50-60° по ходу вращения барабанов, и дозатора подачи 6. Барабаны 3 заполнены магнитомягкими телами 7, например шарами, цилиндра и т.д. (условно показаны только на одном барабане). Не- подвижно на роторе установлены магнитные системы 8, полюса 9 и 10, которые охватывают каждый из барабанов с торцов в области их рабочих зон. В секторах барабанов, осью симметрии которых являются совпадающий с радиусом радиус барабана, а угол/ при вершине этого сектора

равен удвоенному углу а . расположены сопла промывочных узлов 11. Привод устройства может состоять, например, из многоступенчатого электродвигателя 2, связанного ременной,, передачей 13 с приводным валом 2, на котором установлен ротор . 1. и из зубчатых передач 14-15, 16-17 и двухпозиционной муфты 18. выполняющих роль регулятора скорости привода барабана. Устройство снабжено сборниками 19 и

20 для продуктов разделения и пультом управления (не показано), согласующим работу основных узлов по заявляемому циклу.

Способ реализуется на приведенном устройстве следующим образом.

При включении электродвигателя 12 через ременную передачу 13 вращения передается приводному валу 2, на котором установлен ротор 1. Одновременно с этим при включенной нижней позиции муфты 18

через зубчатые пары 14-15 вращение передается барабанам 3 со скоростью, определяемой, например, при данном варианте кинематической схемы привода, числом зубьев указанной пары. При вращении барабанов 3 находящиеся в барабанах магни- томягкие тела (например, шарики) 7 под действием центробежных сил прижимаются к стенкам. Включается магнитная система 8 и под действием образованного

магнитного поля шарики выстраиваются в осевые флокулы вследствие осевого направления магнитных силовых линий, обеспеченного расположением полюсов 9 и 10 относительно барабана.

После этого включается устройство подачи и раствор через питающие патрубки 5 подается на стенку барабана на образованный из магнитомягких тел магнитный фильтр. Производится центрифугирование раствора с одновременным оседанием магнитных частиц на магнитомягких шариках 7. Основной наиболее эффективной зоной центрифугирования будет совокупность наиболее удаленных от оси ротора точек бара- бана, поскольку в этой зоне центробежные силы(в силу планетарного принципа устройства) будут складываться, В точках (по окружности сечения барабана), наиболее приближенных к оси ротора, будет зона на- именыиего действия центробежных сил, поскольку силы вычитаются, Зона минимального действия центробежных сил определена сектором поперечного сечения барабанов /. В этой зоне расположены со- пла промывочных устройств. Центрифугирование и фильтрация производится до тех пор, пока сохраняются очистные свойства магнитного фильтра. Это время определяется конкретными условиями - дисперсно- стью магнитомягких тел (размером шариков), уровень загрязненности растворов и т.д. На это время настраивают дозатор подачи раствора, по истечении этого времени подачу раствора прекращают, отключают магнитное поле с соблюдением заявляемых закономерностей его изменения на этой фазе и при этом переключением регулятора скорости 18 (например, муфты) изменяют число оборотов барабана по заявляемому соотношению. При заявляемой скорости вращения барабанов результирующая центробежных сил в секторе ft будет направлена к центру их вращения. Поэтому в этой зоне слой магнитомягких тел будет отслаи- ваться от стенок барабана, одновременно промываясь водой, поступающей из включенных в это время промывочных узлов 11, а, пройдя эту зону (зону регенерации), вновь будет прижиматься к стенкам барабана. Та- ким образом будет производится рыхление, промывка и восстановление фильтрующих свойств магнитомягких тел. Для повышения эффективности промывки отключение магнитного поля производят со знакоперемен- ной его релаксацией в течение

- - времени промывки ТПр (фиг.З). Это

дает возможность снизить уровень остаточной намагниченности фильтрующих тел, предотвратить их магнитное взаимодействие в отсутствии внешнего магнитного поля. Кроме того, знакопеременное перемаг- ничивание фильтрующих тел приводит к их встряхиванию и частичной переориента-

ции, что способствует повышению качества их промывки и регенерации.

Если время релаксации Тр будет меньше ff времени промывки Тпр, то эта операция (промывка) будет недостаточно эффективна за счет необоснованного уменьшения фазы встряхивание и переориентации фильтрующих тел в знакопеременном магнитном поле. Если это время будет

больше «- времени промывки, то фильтрующие тела будут чрезмерно долго находится под действием магнитного поля в ущерб длительности фазы свободной их промывки. Как первое, так и второе отрицательно сказывается на производительности процесса очистки.

Заявляемое соотношение для определения скорости вращения барабанов в процессе промывки фильтрующих тел обеспечивает оптимальный режим их регенерации. Если скорость вращения барабана будет меньше указанного соотношения, то в зоне промывки барабана результирующая центробежная сила будет направлена от оси ротора на периферию в большей части барабана, что приведет к отбрасыванию фильтрующих тел в самую отдаленную от оси ротора зону барабана и будет при этом сопровождаться разрушением пристеночного фильтрующего слоя, для образования которого требуется время и определенные режи- мы работы центрифуги Если рассматриваемая скорость будет больше заявляемого соотношения, то результирующая центробежных сил в зоне промывки барабана будет хоть и направлена от оси ротора, однако недостаточна по величине для преодоления слипания и молекулярного взаимодействия частиц фильтрующих тел, что необходимо для эффективной их промывки и регенерации.

По истечении времени промывки, которое также будет зависеть от конкретных условий, промывочные узлы 11 отключают и процесс очистки возобновляют: изменяют скорость вращения барабанов переключением муфты 18 в первоначальное положение, включают магнитное поле и одновременно устройство подачи раствора.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет производить магнитную очистку растворов и регенерацию магнитного фильтра без остановки центрифуги и практически непрерывно, что значительно повышает производительность процесса.

В условиях лаборатории ДМетИ были проведены испытания заявляемого способа на центрифуге лабораторного типа, усовершенствованной по заявляемым признакам/ Диаметр барабанов 150мм, диаметр ротора 450 мм. Скорость вращения ротора 200 об/мин, скорость вращения барабанов 600 об/мин. В качестве растворов использовались моечные растворы механических цехов Днепровского машиностроительного завода, содержащие мелкодисперсные примеси с магнитными свойствами. Время промывки 30 с. Скорость вращения барабанов во время регенерации магнитомягких тел определялась согласно выражению:

П2 (0,7-0,9) VH т.

Были проведены испытания при скоростях вращения барабанов во время промывки тел, определяемых заявляемым соотношением, а также за его пределами, Был также апробирован заявляемый предел времени релаксации магнитного поля.

Для реализации способа-прототипа использовалось только вращение заполненных магнитомягкими телами барабанов вокруг своих осей в магнитном поле. Скорость вращения была равна 600 об/мин.

Прототип и заявляемый способ оценивались по их производительности. Данные сведены в таблцу.

Сравнение результатов показало, что, используя заявляемый способ, можно повысить производительность очистки по срав- неению с прототипом в 1,5-1,8 раз

Формула изобретения 1. Способ очистки растворов от частиц, преимущественно с магнитными свойствами, включающий пропускание раствора

хквозь слой тела из магнитно-мягкого материала, помещенных в барабаны, вращающиеся в магнитное поле вокруг собственных осей и оси ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса, перед началом стенок барабанов и затем пропускают через слой очищаемый раствор, прекращают подачу раствора, отключают магнитное поле и изменяют число оборотов барабана по следующему соотношению:

П2 (0.7-0.9) У1Г

П1,

где ni - число оборотов ротора, об/с;

П2 - число оборотов барабана, об/с:

R - радиус ротора до барабана, мм;

г - радиус барабана, мм, одновременно осуществляют при этом промывку магнитно-мягких тел. после чего процесс очистки возобновляют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности промывки путем снижения уровня их остаточной намагниченности, отключение магнитного поля производят со знакопеременной его релаксацией в течение т, - -у времени промывки.

Изобретение позволяет повысить производительность очистки раствора. В барабаны 3 планетарной центрифуги, охваченные полюсами магнитной системы, в секторе В на стенку и из образованный под действием центробежных сил магнитный фильтр, состоящий из магнитомягких тел 7. подают раствор из распределительного устройства, снабженного дозатором. Происходит центрифугирование раствора и его фильтрация в течение времени сохранения очистных свойств тел 7. Затем отключают магнитное поле со знакопеременной его релаксацией, прекращают подачу раствора и включают промывочные узлы 11 для подачи воды на тела 7 и одновременно с этим изменяют число оборотов барабане так, что результирующая центробежных сил в секторе В направлена к демтру барабана. Это приводит к отслоению тел 7 от стенок барабанов, частичному их рыхлению с одновременной промывкой. Знакопеременная релаксация магнитного поля позволяет снизить уровень остаточной намагниченности тел 7, что значительно повышает эффективность промывки. 1 з.п.ф-лы., 3 ил., 1 табл. t

В скобках указаны соответствующие значения коэффициентов.

72

15

Фиг. Г

Редактор Н.Горват

Фие.З

Составитель Н.Урицкая

Техред М.МоргентаяКорректор С.Черни

П