RU2116136C1 - Electromagnetic separator - Google Patents

Abstract

FIELD: cleaning process liquids and slurries from metal impurities. SUBSTANCE: separator used to clean process liquids and slurries from metal impurities measuring 0.001 mm and above has electromagnetic system built up of core carrying magnetizing coil, yoke attached to bottom end of core, pole clamp which has its edges secured to yoke and which embraces core and coil. Working channel is made in the form of nonmagnetic rectangular trough placed between bottom and top pole shoes made in the form of ferromagnetic rectangular plates and attached to upper end of core and to pole clamp, respectively. Separator working channel accommodates ferromagnetic concentrator built up of base made in the form of flat ferromagnetic strip and teeth differing in height in direction parallel to longitudinal axis of working channel and made in the form of truncated pyramids installed on base in staggered manner, with their tops facing upper pole. EFFECT: improved efficiency of cleaning nonmagnetic loose materials from metal impurities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,001 мм и выше. The invention relates to magnetic separation and is intended for the purification of various technical fluids and suspensions from metal impurities contained in them with a particle size of 0.001 mm or more.

Известны аналогичные конструкции электромагнитных и магнитных сепараторов, состоящие из магнитопроводов с источниками возбуждения магнитных полей и рабочих каналов, через которые протекают очищенные жидкости [1]. Known similar designs of electromagnetic and magnetic separators, consisting of magnetic cores with excitation sources of magnetic fields and working channels through which purified liquids flow [1].

Недостатками известных сепараторов являются их относительная конструктивная сложность, высокая металлоемкость и энергоемкость и сравнительно низкая эффективность извлечения из жидкой среды мелких металлопримесей вследствие практической невозможности реализации в рабочем органе достаточно высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля. The disadvantages of the known separators are their relative structural complexity, high metal consumption and energy intensity and relatively low efficiency of extraction of small metal impurities from a liquid medium due to the practical impossibility of realizing a sufficiently high intensity and heterogeneity of the magnetic field in the working body.

Известна конструкция электромагнитного сепаратора, состоящая из магнитопровода с размещенными на нем намагничивающими обмотками и рабочего канала, внутри которого расположены полиградиентные элементы, выполненные в виде цилиндрических пружин растяжения [2]. A known design of the electromagnetic separator, consisting of a magnetic circuit with magnetizing windings placed on it and a working channel, inside of which are located polygradient elements made in the form of cylindrical tension springs [2].

Недостатком известного электромагнитного сепаратора является сравнительно низкая эффективность очистки вследствие отрыва части извлеченных металлопримесей от поверхностей витков пружин под напором сепарируемого материала. A disadvantage of the known electromagnetic separator is the relatively low cleaning efficiency due to separation of part of the extracted metal impurities from the surfaces of the coil turns under the pressure of the separated material.

Известна конструкция электромагнитного сепаратора, которая является ближайшим техническим решением, принятым за прототип, состоящая из сердечников с размещенными на них намагничивающими катушками, верхнего и нижнего полюсов, прикрепленных к торцевым частям сердечников, полюсных наконечников, прикрепленных к одному из полюсов, рабочего канала, выполненного в виде прямоугольного желоба и установленного между полюсами, внутри которого расположен ферромагнитный концентратор, состоящий из ряда ферромагнитных пластин зубчатой формы, обращенных зубцами к верхнему полюсу, при этом зубцы выполнены трапецеидальной формы [3]. A known design of the electromagnetic separator, which is the closest technical solution adopted for the prototype, consisting of cores with magnetizing coils placed on them, upper and lower poles attached to the end parts of the cores, pole tips attached to one of the poles, the working channel made in in the form of a rectangular gutter and installed between the poles, inside of which there is a ferromagnetic concentrator, consisting of a number of gear-shaped ferromagnetic plates, ar tipped with teeth to the upper pole, while the teeth are trapezoidal in shape [3].

Достоинствами конструкции прототипа являются сравнительно низкая металлоемкость и энергоемкость, относительно высокая эффективность извлечения мелких металлопримесей. The advantages of the design of the prototype are relatively low metal and energy consumption, relatively high efficiency of extraction of small metal impurities.

Однако зоны высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля, а следовательно, и зоны высокоэффективного извлечения металлопримесей в основном расположены в областях оснований зубцов, вследствие чего металлопримеси, находящиеся в средних слоях сепарируемых жидкостей, извлекаются с меньшей эффективностью. However, zones of high intensity and heterogeneity of the magnetic field, and therefore, zones of highly efficient extraction of metal impurities, are mainly located in the areas of the tooth bases, as a result of which metal impurities located in the middle layers of the separated liquids are extracted with less efficiency.

Кроме того, трапецеидальная форма позволяет создать вертикальные составляющие градиенты напряженности магнитного поля практически только на двух плоскостях зубцов, что, в свою очередь, увеличивает вероятность отрыва от плоскостей зубцов с более низким градиентом накопившихся на них извлеченных металлопримесей вследствие ослабления сил магнитного сцепления между металлопримесями и указанными плоскостями под напором потока сепарируемых жидкостей и снижает эффективность очистки в целом. In addition, the trapezoidal shape allows you to create vertical component gradients of the magnetic field almost only on two tooth planes, which, in turn, increases the likelihood of separation from the planes of the teeth with a lower gradient of the extracted metal impurities accumulated on them due to the weakening of the magnetic adhesion forces between the metal impurities and the indicated planes under the pressure of the flow of separated liquids and reduces the efficiency of cleaning in general.

Задача изобретения - повышение эффективности очистки различных технических жидкостей и суспензий от мелких металлопримесей. The objective of the invention is to increase the efficiency of cleaning various technical fluids and suspensions from small metal impurities.

Поставленная задача решается тем, что в сепараторе, включающем электромагнитную систему, состоящую из сердечника и размещенной на нем намагничивающей катушкой, ярма, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы, прикрепленной краями к ярму и охватывающей сердечник с катушкой, и рабочий канал, выполненный в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, установленного между нижним и верхним полюсами наконечниками, выполненными в виде ферромагнитных прямоугольных пластин с прикрепленными к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, и установленный внутри рабочего канала ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов, зубцы выполнены в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке, обращенных вершинами к верхнему полюсу и различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала. The problem is solved in that in a separator comprising an electromagnetic system consisting of a core and a magnetizing coil placed on it, a yoke attached to the lower end of the core, a pole bracket attached by the edges to the yoke and covering the core with the coil, and a working channel made in in the form of a rectangular gutter of non-magnetic material installed between the lower and upper poles by tips made in the form of ferromagnetic rectangular plates attached to the upper end of the core and a pole bracket, respectively, and a ferromagnetic concentrator installed inside the working channel, consisting of a base made in the form of a flat ferromagnetic plate, and teeth, the teeth are made in the form of truncated pyramids placed on the base in a checkerboard pattern, facing vertices to the upper pole and different in height in a direction parallel to the longitudinal axis of the working channel.

Выполнение зубцов различными по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, позволяет создать зоны высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля, а следовательно, и зоны высокоэффективного извлечения металлопримесей практически по всему объему рабочего канала, что способствует повышению эффективности очистки сепарируемых жидких сред. The implementation of the teeth with different heights in the direction parallel to the longitudinal axis of the working channel allows you to create zones of high intensity and heterogeneity of the magnetic field, and therefore, zones of highly efficient extraction of metal impurities in almost the entire volume of the working channel, which increases the efficiency of cleaning separated liquid media.

При этом пирамидальная форма зубцов позволяет увеличить силы магнитного сцепления между извлеченными металлопримесями и поверхностями зубцов за счет создания дополнительных вертикальных составляющих градиента напряженности магнитного поля на всех плоскостях зубцов, что снижает вероятность отрыва извлеченных металлопримесей. In this case, the pyramidal shape of the teeth allows you to increase the magnetic adhesion forces between the extracted metal impurities and the tooth surfaces by creating additional vertical components of the gradient of the magnetic field strength on all tooth planes, which reduces the likelihood of separation of the extracted metal impurities.

Наконец, размещение зубцов на основании ферромагнитного концентратора в шахматном порядке увеличивает вероятность непосредственного контактирования извлекаемых металлопримесей с поверхностями зубцов за счет эффекта "перемешивания" сепарируемых жидкостей, что повышает эффективность работы сепаратора в целом. Finally, the placement of the teeth on the basis of a ferromagnetic concentrator in a checkerboard pattern increases the likelihood of direct contact of the recovered metal impurities with the surfaces of the teeth due to the effect of "mixing" of the separated liquids, which increases the overall efficiency of the separator.

На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого электромагнитного сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a General view of the inventive electromagnetic separator; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Сепаратор состоит из электромагнитной системы, выполненной в виде сердечника 1 с размещенной на нем намагничивающей катушкой 2, ярма 3, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы 9, охватывающей сердечник с катушкой и рабочий канал и прикрепленной краями к ярму, нижнего 4 и верхнего 8 полюсных наконечников, выполненных в виде ферромагнитных прямоугольных пластин и прикрепленных к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, рабочего канала 5, выполненного в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, внутри которого установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из основания 6, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов 7, различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, выполненных в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке и обращенных вершинами к верхнему полюсу. The separator consists of an electromagnetic system made in the form of a core 1 with a magnetizing coil 2 placed on it, a yoke 3 attached to the lower end of the core, a pole bracket 9 covering the core with a coil and a working channel and attached by the edges to the yoke, lower 4 and upper 8 pole tips made in the form of ferromagnetic rectangular plates and attached to the upper end of the core and the pole bracket, respectively, the working channel 5, made in the form of a rectangular groove of non-magnetic material, inside of which a ferromagnetic concentrator is installed, consisting of a base 6 made in the form of a flat ferromagnetic plate and teeth 7, different in height in a direction parallel to the longitudinal axis of the working channel, made in the form of truncated pyramids placed on the base in a checkerboard pattern and facing the vertices to top pole.

Сепаратор работает следующим образом. The separator works as follows.

В рабочем режиме электромагнит вместе с рабочим каналом устанавливают под некоторым углом к горизонту, достаточным для протекания сепарируемых жидкостей по рабочему каналу самотеком, после чего тем или иным способом в рабочий канал 5 подается сепарируемая жидкость, а намагничивающую катушку 2 подключают к источнику питания постоянного тока. In the operating mode, the electromagnet together with the working channel is installed at a certain angle to the horizon, sufficient for the separated liquids to flow through the working channel by gravity, after which, in one way or another, a separated liquid is fed into the working channel 5, and the magnetizing coil 2 is connected to a DC power source.

При этом основная часть магнитного потока замыкается в рабочем воздушном зазоре между верхним 8 и нижним 4 полюсами наконечниками, т.е. в области размещения зубцов 7. В результате зубцы сильно намагничиваются, а благодаря форме их исполнения внутри рабочего канала создается резко неоднородное высокоградиентное электромагнитное поле. In this case, the main part of the magnetic flux closes in the working air gap between the upper 8 and lower 4 poles tips, i.e. in the area of placement of the teeth 7. As a result, the teeth are highly magnetized, and due to the shape of their execution, a sharply inhomogeneous high gradient electromagnetic field is created inside the working channel.

В результате установки зубцов 7 на основании 6 ферромагнитного концентратора в шахматном порядке в процессе прохождения потока сепарируемой жидкости по рабочему каналу 5 содержащиеся в указанной жидкости металлопримеси в подавляющей своей массе механически контактируют с сильнонасыщенной ферромагнитной массой зубцов 7 и интенсивно осаждаются на гранях этих зубцов, а очищенная таким образом жидкость свободно проходит самотеком по рабочему каналу 5. As a result of the installation of teeth 7 on the basis of 6 ferromagnetic concentrator in a checkerboard pattern during the passage of the flow of the separated liquid through the working channel 5, the metal impurities contained in the specified liquid in the overwhelming mass are mechanically contacted with the highly saturated ferromagnetic mass of teeth 7 and are intensively deposited on the faces of these teeth, and thus, the fluid flows freely by gravity along the working channel 5.

По мере накопления металлопримесей на зубцах 7 осуществляется из периодическая разгрузка. С этой целью прекращается подача сепарируемой жидкости в рабочий канал 5 и отключается катушка 2, после чего осуществляется ручная выемка рабочего канала 5 и удаление металлопримесей, например, путем промывки канала. As the accumulation of metal impurities on the teeth 7 is carried out from periodic unloading. For this purpose, the flow of the separated liquid into the working channel 5 is stopped and the coil 2 is turned off, after which the manual removal of the working channel 5 and the removal of metal impurities are carried out, for example, by washing the channel.

Claims (1)

Электромагнитный сепаратор, включающий электромагнитную систему, состоящую из сердечника с размещенной на нем намагничивающей катушкой, ярма, прикрепленного к нижнему торцу сердечника, полюсной скобы, прикрепленной краями к ярму и охватывающей сердечник с катушкой и рабочий канал, выполненный в виде прямоугольного желоба из немагнитного материала, установленного между нижним и верхним полюсными наконечниками, выполненными в виде ферромагнитных прямоугольных пластин и прикрепленными к верхнему торцу сердечника и полюсной скобе соответственно, и установленный внутри рабочего канала ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины, и зубцов, отличающийся тем, что зубцы выполнены в виде усеченных пирамид, размещенных на основании в шахматном порядке, обращенных вершинами к верхнему полюсу и различных по высоте в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала. An electromagnetic separator comprising an electromagnetic system consisting of a core with a magnetizing coil placed on it, a yoke attached to the lower end of the core, a pole bracket attached by the edges to the yoke and covering the core with a coil and a working channel made in the form of a rectangular trench made of non-magnetic material, installed between the lower and upper pole pieces, made in the form of ferromagnetic rectangular plates and attached to the upper end of the core and the pole bracket respectively Naturally, a ferromagnetic concentrator installed inside the working channel consists of a base made in the form of a flat ferromagnetic plate and teeth, characterized in that the teeth are made in the form of truncated pyramids placed on a base in a checkerboard pattern, with their vertices facing the upper pole and different in height in a direction parallel to the longitudinal axis of the working channel.

Images