Магнитный сепаратор-железоотделитель Советский патент 1992 года по МПК B01D35/06 C02F1/48 

Изобретение относится к магнитному разделению веществ и может быть использовано при очистке текучих сред от труднорегенерируемых железистых включений в металлургии, машиностроении, химической промышленности, тепловой и атомной энергетике, при очистке промышленных стоков.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса разделения за счет улучшения процесса регенерации и увеличения межрегенерационного времени, а также повышение эксплуатационной надежности сепаратора.

На фиг.1 и 2 показаны продольный и поперечный разрезы сепаратора при нулевом эксцентриситете вала (т.е. в положении при очистке); на фиг.З и 4 - то же, при смещенном положении вала (при регенерации).

Сепаратор включает жесткий цилиндрический немагнитный корпус 1, в торцевых стенках которого соосно размещены вращающие узлы 2, приводимые во вращение посредством приводного вала 3. Во втулках вращающих узлов с эксцентриситетом установлены коренные шейки коленчатого вала 4. Втулки снабжены стопорным устройством 5, фиксирующим коленчатый вал во вращающих узлах. Эксцентриситет втулок относительно оси вращающих узлов и корпуса равен эксцентриситету колена вала. В качестве насадки использованы концентрические сетчатые цилиндры 6. изготовленные, например, из упругой ферромагнитной проволоки внахлест посредством контактной сварки. Магнитное поле в объеме насадки создается с помощью намагничивающей системы, собранной по схеме замкнутой

. .J

sg

XI XI О

СО

о

магнитной цепи с использованием постоянных магнитов и показанной на фигурах в виде полюсов 7. Корпус снабжен патрубками 8 ввода и вывода очищаемой среды.

При рабочем положении коленчатого вала (фиг. 1,2) сетки расположены концент- рично, соприкасаясь друг с другом и заполняя таким образом все пространство между валом и корпусом.

Эксцентриситет колена вала (втулок и вращающих узлов) подбирается такой величины, чтобы в своем положении при регенерации (фиг,3,4) вал. прижимая сетки к стенке корпуса, вызвал бы достаточную упругую деформацию элементов сеток, но без их смятия.

Сепаратор работает следующим образом.

В положении при очистке вращающие узлы 2 неподвижны, коленчатый вал укреплен стопором в положении, как изображено на фиг.1 и 2. По патрубкам 8 подается и отводится текучая среда, содержащая ферромагнитные труднорегенерируемые включения, которые под действием сил взаимодействия магнитного поля и намагниченных элементов насадки осаждаются вблизи точек контакта ферромагнитных элементов сеток (проволок). Эти примеси постепенно отлагаются на проволоке и заполняют объем с высокогрэдиентным полем, используя большую часть объема поро- вого пространства насадки.

Для проведения регенерации подача разделяемой среды прекращается, магнитное поле отключается. Коленчатый вал 4 поворачивается в положение, изображенное на фиг.З и 4, и фиксируется стопором 5. При этом колено вала, прижимая сетчатые цилиндры к стенке корпуса, вызывает деформацию элементов сеток, растрескивание и отслаивание осаждаемых включений (налета). С противоположной относительно вала стороны сетки цилиндров наоборот расходятся, между ними появляются зазоры, плотность насадки здесь уменьшается и создаются условия для эффективного смыва осажденных примесей промывочной смесью, которая подается в это время. При вращении коленчатого вала посредством приводного вала 3 и вращающих узлов 2 в любой области насадки происходит чередование процесса сжатия, стеснения сеток с механическим воздействием на осажденные примеси, и процесса разрежения сеток, когда обеспечиваются условия эффективной промывки сетчатой насадки. Кроме того, при вращении вала в положении на фиг.З,4 происходит проворачивание сеток в сторону, противоположную направлению

вращения вала, по аналогии с планетарной передачей, причем внутренние сетки за один оборот вала поворачиваются на больший угол. Это обусловливает разориентацию векторов остаточной намагниченности насадки. Этому способствует также происходящая в зоне стеснения деформация элементов сеток.

По окончании регенерации подача про0 мывочной среды прекращается, вал возвращается в исходное положение, включается магнитное поле и подается разделяемая среда.

При использовании в качестве ферро5 магнитной насадки гладких шаров эксцентриситет колена выполняется небольшим, менее радиуса вала с тем, чтобы не создавать больших усилий на валу при регенерации. Работает сепаратор в этом случае

0 сходным образом, за исключением того, что при регенерации не происходит перераспределения плотности насадки и ее размагничивание происходит лишь за счет разориентации векторов остаточной намаг5 ниченности каждого шара насадки.

При использовании в качестве насадки гладких щаров или дроби вращение эксцентричного вала приводит к смещению шаров, нарушению точек их контакта, вблизи кото0 рых происходит отложение железистых примесей под действием высоких градиентов магнитного поля, трению шаров между собой, приводящих к эффективному отслаива- чию осажденных примесей. Кроме того, при

5 смещении шаров друг относительно друга происходит их поворот, причем соседние шары, как правило, поворачиваются в противоположные стороны. Вместе с этим соответственно происходит поворот векторов

0 остаточной намагниченности шаров, их раз- ориентация, приводящая к значительному уменьшению остаточной намагниченности насадки в целом и, следовательно, каждого шара.

5

Магнитный сепаратор по сравнению с прототипом характеризуется улучшенными условиями регенерации насадки. Кроме гидродинамического воздействия промывоч0 ной смеси на осажденные примеси при включенном внешнем магнитном поле, в сепараторе имеют место следующие факторы, улучшающие регенерацию: при вращении эксцентричного вала сетки сжимаются,

5 скользят друг относительно друга с трением, оказывая механическое воздействие на осаждение примеси и отделяя их от материала сеток; в зоне сжатия сеток происходит деформация упругих ферромагнитных элементов, способствующая эффективному

снятию остаточной намагниченности CRTOK. Этому благоприятствует также проворачивание сеток в сторону, противоположную направлению вращения вала, при этом сетки различных диаметров проворачиваются на различные углы и происходит взаимная частичная компенсация векторов остаточной намагниченности сеток; при придании валу эксцентриситета происходит перераспределение плотности пористой насадки по объему корпуса, причем в области, где сетки преходятся и плотность насадки уменьшается, при этом снижается гидравлическое сопротивление для регенерирующего потока и создаются условия для эффективного смы- еания включений в дренаж. При вращении зала области сжатия и разрежения наса ки

0

последовательно и многократно весь объем насадки.

Магнитный сепаратор отличается т.жжо повышенной эксплуатационной надежно стью вследствие того, что при возможной про срочке времени регенерации сепаратора. даже когда процесс разделения прекращается из-за заноса насадки включениями и обыч ная регенерация посредством промывки газожидкостной смесью становится невозможной, регенерация в сепараторе происходит эффективно благодаря значительному механическому воздействию эксцентрического вала на насадку, приводящему к нарушению структуры и прочности осажденных примесей в зонах сдавливания насадки и эффективному смыванию их в зоне разрежения.

Фиг.1

6 7

Фиг. 2

Фиг. 3