Електромагнітний сепаратор

Изобретение относится к магнитной сепарации и предназначено для очистки различных технических жидкостей и суспензий от содержащихся в них металлопримесей крупностью от 0,001 и выше. Известны аналогичные конструкции электромагнитных и магнитных сепараторов, состоящие из магнитопроводов с источниками возбуждения магнитных полей и рабочих каналов, через которые протекают очищаемые жидкости [Кармазин В.В., Кармазин В.И. Магнитные и электрические методы обогащения. "Недра", 1988, с.121-164]. 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. 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 [Авт. св. СССР № 1651965, кл. В 03 С 1/02, опуб-лик. 30 05.91] Недостатком известного электромагнитного сепаратора является сравнительно низкая эффективность очистки вследствие іт-рыва части извлеченных металлопримесей от поверхностей витков пружин под напором сепарируемого материала. 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 [Авт. св. СССР № 1722588, кл. В 03 С 1 /02, опублик. 30.03.92]. Достоинствами конструкции прототипа являются сравнительно низкая металлоемкость и энергоемкость, относительно высокая эффективность извлечения мелких металлопримесей. Однако, зоны высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля, а следовательно, и зоны высокоэффективного извлечения металлопримесей, в основном расположены в областях оснований зубцов, вследствие чего металлоконструкции, находящиеся в средних слоях сепарируемых жидкостей, извлекаются с меньшей эффективностью. Кроме того, трапецеидальная форма позволяет создать вертикальные составляющие градиента 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. В основу изобретения поставлена задача повышения эффективности очистки различных технических жидкостей и суспензий от мелких металлопримесей. Поставленная задача решается тем, что внутри рабочего канала установлен ферромагнитный концентратор, состоящий из основания, выполненного в виде плоской ферромагнитной пластины и различных по высоте ферромагнитных зубцов, при этом высота зубцов изменяется в направлении, параллельном продольной оси рабочего канала, а сами зубцы выполнены в виде усеченных пирамид, размещены на основании в шахматном порядке и обращены вершинами к верхнему полюсу. Такое техническое решение 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. 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. 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. Описание конструкции и принципа действия предложенного электромагнитного сепаратора поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид заявляемого электромагнитного сепаратора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. 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. Сепаратор работает следующим образом. 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. При этом основная часть магнитного потока замыкается в рабочем воздушном зазоре между верхним 8 и нижним 4 полюсными наконечниками, т.е. в области размещения зубцов 7. В результате зубцы сильно намагничиваются, а благодаря форме их исполнения внутри рабочего канала создается резко неоднородное и высокоградиентное электромагнитное поле. 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. По мере накопления металлопримесей на зубцах 7 осуществляется их 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 металяопримесей, например, путем промывки канала.