Раціонально-контурний магнітний фільтр для очистки рідких і газоподібних середовищ від магнітносприйнятливих домішок “ркмф-тор”

УКРАЇНА UA (19) (II) (5i)s ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО О У І 7 (ІЗ) V- І *JS_C „ I/OQL ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) РАЦІОНАЛЬНО-КОНТУРНИЙ МАГНІТНИЙ ФІЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ РІДКИХ і ГАЗОПОДІБНИХ СЕРЕДОВИЩ ВІД МАГНІТОСПРИЙНЯТЛИВИХ ДОМІШОК "РШФ-ТОР" 1 (20)94301310,02.04.93 (21)4603450/31-26 (22)09 11.88.SU (46)31 03 95. Бюл. №1 (56) Патент США Ns 4078998. В 03 С 1/02. 1978. (71) Український Інститут Інженерів водного господарства (72) Корхов Олег Юрійович, Дахненко Валерій Леонідович, Сандуляк Олександр Васильович, Яцков Микола Васильович, Сандуляк Володимир Васильович (73) Український Інститут Інженерів водного господарства, UA 1. Рационально-контурный магнитный фильтр для очистки жидких и газообразных сред от магнитовосприимчивых примесей, содержащий корпус с насадкой, расположенной внутри и снаружи намагничивающей катушки, а также патрубки подачи и отвода среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что корпус фильтра выполнен в виде тороидальной оболочки, а насадка и намагничивающая катушка размещены внутри оболочки. 2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена двойной, а насадка помещена между оболочками, 3. Фильтр поп. It о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена с прямоугольным поперечным сечением. 4. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена с круглым поперечным сечением. 5. Фильтр поп, 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ограничивающие поверхности двойной оболочки расположены коаксиально по отношению друг к другу. 6. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ограничивающие поверхности двойной оболочки расположены несоосно по отношению gpyr к другу. 7. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что длина намагничивающей катушки определяется из условия I * • • . . • : >.'• * і \ • :*• ' * • • * ' фие. 10 \ " I \ * 0tie.tr * • • УКРАЇНА «,,УА„„ 6919 „з, С (5DS J8_0LD35/06i_BJ)3^C 1/00 . ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД (54) РАЦІОНАЛЬНО-КОНТУРНИЙ МАГНІТНИЙ ФІЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ РІДКИХ І ГАЗОПОДІБНИХ СЕРЕДОВИЩ ВІД МАГНІТОСПРИЙНЯТЛИВИХ ДОМІШОК "РКМФ-ТОР" 1 (20)94301310,02.04.93 (21)4603450/31-26 (22)09.11.88,SU (46)31.03.95. Бюл Nt 1 (56) Патент США № 4078998, ВОЗС 1/02, 1978. (71) Український Інститут інженерів водного господарства (72) Корхов Олег Юрійович, Дахненко Валерій Леонідович, Сандуляк Олександр Вас и л ь о в и ч , Яцков Микола Васильович, Сандуляк Володимир Васильович (73) Український Інститут Інженерів водного господарства, UA 1. Р а ц и о н а л ь н о - к о н т у р н ы й магнитный фильтр для очистки жидких и газообразных сред от магнитовосприимчивых примесей, содержащий корпус с насадкой, расположенной, внутри и снаружи намагничивающей катушки, а также патрубки подачи и отвода среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что корпус фильтра выполнен в виде тороидальной оболочки, а насадка и намагничивающая катушка размещены внутри оболочки. 2. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена двойной, а насадка помещена между оболочками. 3. Фильтр по п. 1? о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена с прямоугольным поперечным сечением. 4. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что оболочка выполнена с круглым поперечным сечением. 5. Фильтр по п. 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ограничивающие поверхности двойной оболочки расположены коаксиально по отношению друг к другу. 6. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что ограничивающие поверхности двойной оболочки расположены несоосно по отношению фруг к другу 7. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что длина намагничивающей катушки определяется из условия I < 0,3 Д, где Д - наружный диаметр намагничивающей катушки. 8. Фильтр по пп. 1-7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что внутренний диаметр тороидальной оболочки составляет не более 2/3 диаметра намагничивающей катушки. 9. Фильтр по п. 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен кольцеобразными герметизирующими пластинами, установленными в к о р п у с е а п л о с к о с т и его наибольшего диаметра с образованием изолированных секций. 10. Фильтр по п. 9, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кольцеобразные герметизирующие пластины выполнены из магнитного материала. 11. Фильтр по п. 9, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен перфорированными перегородками, установленными в каждой секции по обе стороны от патрубков подачи и отвода среды. 12. Фильтр по пп. 1,11, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что насадка выполнена в виде стержневых элементов, ориентированных по направлению оси оболочки. 13. Фильтр по п. 1,12, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен каркасами, установленными по кольцу в поперечных сечениях корпуса, выполненными с направляющими, а стержневые элементы установлены пакетами в направляющих двух смежных каркасов на фиксированных расстояниях друг от Друга. 14. Фильтр по п. 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стержневые элементы в пакете установлены с возможностью контакта друг с другом. 15. Фильтр поп. 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что стержневые элементы установлены с возможностью перемещения по направля о о 6919 ющим и периодического разобщения между собой. 16. Фильтр п о п 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что каждый стержневой элемент установлен с возможностью поворота вокруг оси, эксцентричной геометрической оси стержня. 17. Фильтр по п. 12, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что стержневые элементы выполнены пустотелыми. 18. Фильтр по п. 17, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что толщина стенок пустотелых стержневых элементов составляет 10-20% их диаметра. 19. Фильтр по пп. 1, 13, отл ича ю щ и й с я тем, что насадка выполнена комбинированной, например, из стержневых элементов, п р о м е ж у т к и между которыми заполнены скомкованной проволокой либо гранулами. 20. Фильтр попп. 14,15, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что стержневые элементы в виде труб с толщиной стенок не более 5% их диаметра, внутреннее пространство которых заполнено скомкованной проволокой либо гранулами с плотностью упаковки не более 0,6. 21. Фильтр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что намагничивающая катушка выполнена разборной по типу "цилиндр в цилиндре". Рационально-контурный магнитный Изобретение относится к разделению фильтр содержит корпус состоящий из дисперсных систем и может быть использовнешней 1 w внутренней 2 ограничивающих вано для удаления из жидких либо газообповерхностей, образующих замкнутое проразных сред магнитных примесей в энергетической, горнообогатительной, ме- 5 странство в виде тора с двойной оболочкой, таллургической, химической и др. отраслях внутри которой расположена намагничивапромышленности. ющая катушка 3. При этом пространство между ограничивающими поверхностями Цель изобретения - повышение эконодвойной оболочки при помощи кольцеобмичности и эффективности очистки, а также регенерационных свойств фильтрующей на- 10 разных герметизирующих пластан 4 раздесадки, обеспечение и повышение ремонтоплено на два независимых объема в виде ригодности, повышение технологичности, верхней 5 и нижней 6 камер, в которые поуменьшение индукционных токов при регемещена фильтрующая насадка 7, причем нанерации насадки переменным магнитным садка в каждой из камер чередуется по полем и улучшение теплоотвода 15 окружности с зонами 8, свободными от насадки Кроме того, камеры снабжены патНэ фиг. 1 представлена схема рациорубками подачи 9 и отвода 10 очищаемой нально-контурного магнитного фильтра для среды, сообщающимися соответственно с ^очистки жидких и газообразных сред от магпроводящим 11 и отводящим 12 коллекторанитовосприимчивых примесей; на фиг. 2-го 20 ми. Причем патрубки подачи и отвода, расже, в плане, иа фиг. 3 - схематический разположенные также по окружности (см фиг. рез и внешний вид устройства в пространст2) чередуются друг с другом, а каждая камеве, на фиг. 4 - пример выполнения насадки ра имеет равное количество патрубков обоиз стержневых элементов с кулачковым толих видов, которые сообщаются с камерами в кателем; на фиг. 5 - вариант установки стер- 25 зонах свободных от насадки. В этих же зожневых элементов в щелезых нах располагаются патрубки охлаждающей направляющих; на фиг. 6 - серьговидное системы 13, имеющиеся в обоих камерах и, сочленение стержневых элементов; на фиг. сообаіающиєся с зазором 14, имеющимся 7 - то же, вид сбоку; на фиг. 8 - вариант между внутренней ограничивающей повернасадки из стержневых элементов, выпол- 30 хностью двойной оболочки и поверхностью ненных с возможностью поворота; на фиг. 9 намагничивающей катушки. - деталировка (узел А на фиг 1) соединения Одним из видов насадки являются стеркамер; на фиг. 10-вариант выполнения обожневые элементы, находящиеся в магнитлочки с прямоугольным поперечным сеченином поле, замыкающемся по направлению ем; на фиг. 11 - фильтр с оболочками, 35 силовых линий 15 (см. фиг. 3), Они могут расположенными несоосно по отношению иметь различное исполнение, например, на друг к другу; на фиг. 12 - выполнение катушфиг. 4 показан вариант насадки из разобщаки по типу "цилиндр в цилиндре". емых стержневых элементов 16, установлен 6919 ных в камерах при помощи направляющих 17, образующих криволинейные цепочки 18 и разобщаемых при помощи кулачкового механизма 19, передающего движение через опорную пластину 20 стержневым элемен- 5 том. На фиг, 5 показан пример выполнения направляющих в виде щелевых пластин 21, в которых установлены стержневые элементы (в разобщенном для регенерации положения), связанные в криволинейную 10 цепочку серьговидным сочленением, состоящим (см фиг 6) из хвостовиков 22, имеющих пазы 23 для крепления скоб 24 Направляющие могут быть выполнены в виде опорных стержней 25, проходящих 15 сквозь отверстия 26, имеющиеся в торцевой части стержневых элементов Другой вариант выполнения насадки (см. фиг 7) содержит стержневые элементы 27, установленные на направляющих с возмож- 20ностью поворота под воздействием магнитного поля для обеспечения их контакта на период фильтроцикла Крепление кольцеобразных герметизирующих пластин (см фиг 9) производят при 25 помощи внутренних 28 и внешних 29 фланцев, а соединение камер - сквозным болтовым крепление 30 Устройство работает следующим образом По подводящему коллектору 11 очища- 30 емая среда через патрубки подачи 9 направляется через зоны 9 свободные от насадки одновременно в верхнюю 5 и нижнюю 6 камеры, образуемые внешней 1 и внутренней 2 ограничивающими поверхно- 35 стями двойной оболочки, и разделенные между собой кольцеобразным герметизирующими пластинами В камерах 5 и б помещена фильтрующая насадка, выполненная из контактирующих друг с другом стержне- 40 вых элементов 16, образующих криволинейные цепочки 18 Перемещение стержневых элементов 16 в пределах указанных цепочек по направляющим 17 до их контакта на период фильтроцикла, осуществляется опор- 45 ной пластиной 20 имеющей привод от вращающегося кулачкового толкателя 19. Перемещаясь вверх опорная пластина 2 сдвигает стержневые элементы по своим направляющим 17 до их взаимного контакта. В 50 таком положении они находятся под воздействием магнитного поля, создаваемого намагничивающей катушкой 3, силовые линии которого замыкаются по направлению 15. Поскольку силовые линии направлены пер- 55 пендикулярно стержневым элементам, то магнитный поток замыкается по криволинейным цепочкам 18, "переходя от стержня к стержню" и в окрестностях их контакта друг с другом образуется высокоградиент ное магнитное поле, являющееся основным условием для высокоэффективной очистки от железосодержащих примесей. Далее, попадая из патрубков 9 в зону свободную от насадки 8 среда равномерно распределяется в ней по всему поперечному сечению и направляется поровну в каждую из соседних насадок 7 двигается вдоль ее стержневых элементов по направлению к ближайшему отводящему патрубку 10, подвергаясь при этом очистке. Очищенная от железосодержащих примесей среда через зоны 8, свободные от насадки, в которых расположены отводящие патрубки 10, подается далее через отводящий коллектор 12 по назначению. При необходимости регенерации устройства отключается ток, питающий катушку намагничивания 3 и одновременно при помощи кулачкового механизма 19 приводится в движение опорная пластина 20, находящаяся в зацеплении с ближайшим рядом стержневых элементов 16, соединенных серьговидным сочленением Поскольку скобы 24 этого сочленения, находящиеся в пазах 23, имеют по отношению к хвостовику 22 зазоров Д , то принудительное перемещение крайних стержневых зазоров по направляющим 21 на величину этого зазора повлечет следом за собой следующий ряд стержней и т. д. Таким образом, став в положение, максимально близкое к кольцеобразным пластинам 4, стержневые элементы 16, тем самым, образуют неконтактирующие цепочки с равными зазорами. Наличие этих зазоров в совокупности с размагничивающим воздействием катушки, подключенной на этот период к переменному току, и периодическое (пульсирующее) воздействие регенерирующей среды, позволяет высокоэффективно регенерировать насадку. В процессе очистки намагничивающая катушка 3 подвергается охлаждению, для чего предусмотрены патрубки охлаждающей системы 13, соединенные с зазором 14, имеющимся между поверхностью намагничивающей катушки 3 и внутренней ограничивающей поверхностью 2 двойной оболочки. Направляющие в описанном выше варианте устройства могут быть выполнены и в виде опорных стержней 25, проходящих сквозь отверстия 26, имеющиеся в торцевых частях стержневых элементов 16. Вариантом насадки может быть такое выполнение стержневых элементов 27 с возможностью поворота воздействием магнитного поля, генерируемого катушкой намагничивания 3 и имеющего направление 15. Стержневые элементы в этом случае выстраиваются по направлению магнитного поля и входят друг 6919 с другом в контакт, образуя линии контакта с высокоградиентным магнитным полем При регенерации устройства магнитное поле отсутствует и стержневые элементы 27 под действием силы тяжести перемещаются в вертикальное положение и выходят из контактного СОСТОЯНИЯ. Соединение камер 5 и 6 в единую конструкцию осуществляются при помощи внутреннего 28 и внешнего 29 фланцев, а также сквозного болтового крепления 30. Устройства данного типа имеют особенности, которые целесообразно учитывать при их конструировании. Так, при определении параметров корпуса наиболее рациональным и простым является круглое сечение и коаксизльно расположенные поверхности двойной оболочки, однако в случае необходимости получения высокого уровня намагниченности насадки намагничивающую катушку, за счет увеличения ее диаметра и несоосного расположения поверхностей двойной оболочки, следует располагать ближе к наружному диаметру корпуса (тора), поскольку в этом случае весь объем насадки с учетом возможности ее насыщения будет намагничен равномерно. Другой особенностью является то, что размеры катушки намагничивания должны соответствовать критерию короткого соленоида (это отвечает условно, оговоренному в п. 7 формулы), поскольку тогда, согласно проведенным исследованиям, более 90% магнитного потока генерируется в ее окрестностях, т. е. непосредственно в насадке. Насадка может быть выполнена в виде гранул. В предлагаемом устройстве одним из вариантов может быть насадка из скомкованной проволоки. Важным условием ее эф^фективной работы является исключение возможности образования из участков про 8 волоки сколько-нибудь длинных магнитопроводов, замыкающих магнитный поток по линии его основного направления. Такое условие соблюдается, если выполнена либо из 5 образцов проволоки небольшой длины, либо (в случае сплошного куска) при длине "линейных участков" не более 30dnp. где dnp - диаметр проволоки, который, в свою очередь, из тех же соображений, не должен 10 превышать 0,5% толщины слоя насадки (в предлагаемом изобретении он равен разности диаметров внутренней и внешней оболочек). 15 20 25 30 35 40 Другим вариантом выполнения насадки являются стержневые элементы различного исполнения. Наиболее целесообразным является использование стержневых элементов, имеющих оптимальную толщину стенок. Так, при выполнении стержневых элементов пустотелыми следует исключить нерациональное рассеивание магнитного потока в замкнутую полость. Это условие обеспечивается, если магнитный поток при прохождении через замыкающие его стенки стержневых элементов не будет встречать повышенного магнитного сопротивления, что возможно при излишнем сужении их сечения, так как в этом случае индукция магнитного поля в металле стенок превышает индукцию насыщения (п. 18 формулы). Одновременно излишняя толщина стенок пустотелых стержневых элементов приводит к нерациональному намагничиванию объема их материала и снижению общего уровня намагниченности. При выполнении стержневых элементов трубчатыми появляется возможность рационального использования трубчатого пространства внутри стержневых элементов. Для этого оно заполняется либо скомкованной проволокой, либо гранулами. 6919 /J 9 фаг і 10 15 і з Фиг 4 їв гі .5 6914 гг фиг 8 6919 га 28 фс/Є.9 1 : L \ фиг Ю \ 6919 Упорядник Замовлення Техред М.Моргентал 4505 Коректор О Козоріз Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м Ужгород, вул.ГагарІна, 101