Сепаратор

Изобретение относится к области отделения дисперсной фазы из жидкостно-дисперсной системы и может использоваться в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности для очистки текучих сред от примесей, а также для извлечения полезных ископаемых. Известно устройство для очистки жидкости (Авт. св. СССР №698658, кл. B03C1/00, 1979), включающее корпус с размещенной в нем ферромагнитной насадкой, систему намагничивания насадки, расположенную вне корпуса, перегородку, образующую с частью корпуса канал намагничивания, патрубки подвода и отвода сепарируемой среды. Недостатком этого устройства является невысокая степень очистки, ввиду того, что максимальное ее значение может относиться лишь к доле примесей, обладающих магнитными свойствами, так как немагнитные примеси не задерживаются. В циркуляционных системах (энергетика) даже при высоких начальных концентрациях содержания магнитных частиц происходит накопление немагнитных примесей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство (Авт. св. СССР №1091940, кл. B03C1/00, 1984 прототип), содержащее корпус, разделенный в продольном сечении на две неравные камеры, заполненные: большая ферромагнитной насадкой, меньшая -сегнетоэлектрической насадкой, переходную камеру, патрубки подвода и отвода сепарируемой среды. Это устройство работает с низкой селективностью, т.к. пропуская сепарируемую среду сквозь сегнетоэлектрическую насадку, в ней осаждаются все примеси (магнитные и немагнитные). Таким образом, время работы сепаратора и емкость поглощения определяются временем заполнения камеры электрического осаждения и емкостью поглощения ее насадки, в то время как ферромагнитная насадка практически не работает или работает со значительной недогрузкой. Частые выводы на регенерацию (время фильтроцикла определяется заполнением сегнетоэлектрической насадки) снижает эффективность сепарации (в это время сепарируемая среда минует устройство, поступая далее в систему неочищенной), а постоянная недогрузка ферромагнитной насадки делает неэкономичной работу не только фильтрующего объема, но и за счет потерь энергии для намагничивания насадки. В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство, которое позволило бы повысить степень очистки, увеличить емкость поглощения не только магнитовосприимчивых, но и немагнитовосприимчивых примесей, продлить время фильтроцикла, сделать более економичной работу всего фильтрующего объема. Задача достигается тем, что в сепараторе, состоящем из камеры магнитного осаждения с намагничивающей системой и ферромагнитной насадкой, камеры электрического осаждения с системой поляризации и сегнетоэлектрической насадкой, переходной камеры, патрубков подвода сепарируемой среды и отвода сепарируемой среды, переходная камера дополнительно снабжена средством разобщения частиц, выполненным в виде проточного канала, снабженного магнитной системой и электродами, с чередованием полюсов и электродов, и перегородками, установленными на выходе из переходной камеры с образованием каналов раздельного ввода сепарируемой среды в камеры магнитного и электрического осаждения, а на патрубке отвода сепарированной среды из переходной камеры установлена запорнорегулирующая арматура. Переходная камера выполнена прямоугольного сечения, перегородки установлены по ее диагоналям, а магнитные полюса и электроды с порядком чередования полюсов: "N","-", "S", "+". Задача достигается тем, что внутренняя стенка камеры магнитного осаждения выполнена с диэлектрическим покрытием, а патрубки ввода и вывода сепарируемой среды размещены соответственно на входе в камеру магнитного осаждения и выходе из камеры магнитного осаждения, а средство разобщения в переходной камере выполнено в виде электрически изолированного сопла, конфузор которого снабжен насадкой, а диффузор выполнен с углом расширения не менее 20°. Задача достигается тем, что средство, разобщения частиц выполнено в виде кассеты электрически изолированных сетчатых перегородок, и каждая вторая перегородка выполнена из полиэтилена высокого давления. Задача достигается тем, что средство разобщения частиц выполнено в виде излучателя ультразвуковых колебаний. Благодаря тому, что переходная камера дополнительно снабжена средством разобщения частиц, обеспечивается раздельный ввод частиц, обедающих магнитными свойствами, в камеру магнитного осаждения, а частиц, обладающих только поверхностным зарядом - в камеру электрического осаждения. В этом случае патрубок с запорно-регулирующей арматурой, которым снабжена переходная камера, обеспечивает ввод и параллельное пропускание сепарируемой среды через обе камеры. Кроме того, благодаря средству разобщения, в переходной камере можно разобщать (дробить) частицы, тем самым увеличивая их относительный массовый заряд, а значит, позволяет значительно увеличить степень силового воздействия поля гранул сегнетоэлектрической насадки на примесные частицы и сорбировать их, повышая тем самым эффективность осаждения. Запорнорегулирующая арматура открывается также при регенерации насадки, обеспечивая параллельную регенерацию обеих камер осаждения. Благодаря тому, что патрубки подвода и отвода сепарируемой среды размещены соответственно на входе в камеру магнитного осаждения и выходе из камеры магнитного осаждения, жидкостно-дисперсная система проходит сначала сквозь намагниченную ферромагнитную насадку, оставляет в ее объеме примеси, поддающиеся магнитному осаждению, а остальные примеси далее подзаряжаются и попадают в камеру электрического осаждения, где осаждаются в сегнетоэлектрической насадке. Именно такой порядок пропускания сепарируемой среды позволяет равномерно распределить примеси (в соответствии с их осадительными свойствами) по камерам и добиться максимально возможной емкости поглощения обеих насадок, что приводит к увеличению селективности, а также повышению экономичности очистки. Так как силовое воздействие магнитного и электрического полей в значительной мере зависит от размера частиц, то в магнитном поле максимальная эффективность (при минимальных затратах на генерацию поля) достигается в осаждении более крупных частиц из имеющегося спектра крупности, а в электрическом поле - в осаждении более мелких, характеризующихся большим удельным зарядом. Выполнение устройства дефлокуляции в виде сопла при угле его выходной части не менее 20° с насадкой в суживающейся части, позволяет разрушать сфлокулировавшиеся в ферромагнитной насадке крупные немагнитные частицы взаимным действием динамических и гидродинамических сил, увеличивая их заряд. Благодаря выполнению устройства дефлокуляции в виде кассеты электрически изолированных сетчатых перегородок, производится динамическое разрушение сфлокулированных и крупных частиц, а в случае чередования сетчатых перегородок из металла и полиэтилена, кроме их (частиц) дробления еще осуществляется дополнительная подзарядка. Выполнение дефлокуляционного устройства в виде генератора высокочастотных колебаний позволяет раздробить и подзарядить частицы ультразвуком. На фиг.1 изображен предложенный сепаратор; на фиг.2 сечение магнитоэлектрического делителя по линии А - А; на фиг.3 - сепаратор с устройством дефлокуляции и электризации, выполненным в виде сопла; на фиг.4 - сепаратор с устройством дефлокуляции и электризации в виде кассеты изолированных сетчатых перегородок; на фиг.5 - сепаратор с устройством дефлокуляции и электризации в виде генератора высокочастотных колебаний. Сепаратор состоит из двух камер: камеры магнитного осаждения 1 с ферромагнитной насадкой 2 и намагничивающей системой 3, и из камеры электрического осаждения 4 с сегнетоэлектрической насадкой 5 и системой поляризации 6. Сепаратор оснащается средством разобщения частиц, которое соединено с камерами магнитного и электрического осаждения. Средство разобщения частиц выполнено в виде магнитоэлектрического делителя 7, который соединен с камерами магнитного и электрического осаждения патрубком 11, который содержит запорнорегулирующую арматуру. Магнитоэлектрический делитель выполнен в виде проточного канала, две противоположные стенки которого являются полюсами магнитной системы 8, а перпендикулярные им стенки образованы изолированными электродами 9. В выходном сечении магнитоэлектрический делитель снабжен перегородками 10. А при выполнении в виде устройства дефлокуляции и электризации 12, которое напрямую связано с камерами осаждения. Также в состав сепаратора входят патрубки подвода 13 сепарируемой среды и отвода 14 сепарированной среды, вентили 15. Сепаратор работает следующим образом. Сепарируемая среда через подводящий патрубок 13 поступает в магнитоэлектрический делитель 7 (фиг.1), где под действием магнитных, кулоновских сил, а также силы Лоренца частицы соответственно их свойствам смещаются в области магнитных полюсов 8 - магнитные частицы, в области электродов 9 - частицы, не обладающие магнитными свойствами. Таким образом, к выходу из магнитоэлектрического делителя 7 образуются области преимущественного содержания магнитной фракции частиц (I II) и области преимущественного содержания немагнитных частиц (III - IV) (фиг.2), которые вместе с несущей фазой разделяются с помощью перегородок 10. Далее, сепарируемая среда из области I - II по патрубку 11 вводится в камеру магнитного осаждения 1, а из области III - IV (прилегающей к электродам) - в камеру электрического осаждения 4. Дисперсная фаза остается в насадках 2, 5, которые соответственно намагничиваются системой 3 и поляризуются системой 6, а сепарированная среда с обеих камер отводится по патрубкам 14. Сепарируемая среда (фиг.3, 4, 5) через подводящий патрубок 13 попадает в камеру магнитного осаждения 1. Магнитная система 3 включена. В объеме намагниченной насадки 2 осаждается ферромагнитная компонента примесей фильтруемой среды, оставшиеся включения частично разрушаются и далее попадают в устройство дефлокуляции и электризации 12. Под гидравлическим, динамическим, высокочастотным (или их совместном) действием примеси разрушаются на более мелкие и подзаряжаются, неся на себе значительно больший удельный заряд, чем до разрушения. Далее, если вентиль 15 открыт, очищенная среда отводится по патрубку 14. Или же, при закрытом вентиле 15, она поступает в камеру электрического осаждения 4, где примеси испытывают активное силовое действие со стороны гранул сегнетоэлектрической насадки 5, которая поляризуется системой 6, и осаждаются в ее объеме. Сепарированная среда отводится далее по патрубку 14. Магнитоэлектрический делитель прямоугольного сечения, выполненный в виде проточного канала, снабжен магнитной системой и электродами, с порядком чередования полюсов и электродов: "N","-", "S", "+". Благодаря этому, примеси, обладающие магнитными свойствами, под действием магнитных сил скапливаются в области полюсов магнитов, а немагнитные примеси, обладающие только поверхностным зарядом - в области полюсов электрической системы. Также магнитоэлектрический делитель снабжен перегородками, установленными по диагонали на выходе из него с образованием каналов раздельного ввода сепарируемой среды в камеры магнитного и электрического осаждения. Магнитная система не только собирает в прилегающей к ней области магнитные частицы, но и оказывает согласованное силовое действием (Лоренцево) на немагнитные (заряженные частицы, находящиеся в магнитном поле), перемещая их в том направлении, в каком (соответственно их заряду) действует на них электрическое поле электрических полюсов (электродов). Камеры магнитного и электрического осаждения при этом работают автономно, соответственно количеству магнитных и немагнитных примесей, повышая при этом эффективность за счет более полного использования сорбционного объема (емкости поглощения). Благодаря диэлектрическому покрытию камеры магнитного осаждения, со стороны насадки предотвращается потеря заряда немагнитными частицами при их прохождения сквозь ферромагнитную насадку. Благодаря устройству дефлокуляции и электризации, можно раздробить примесные частицы, тем самым увеличивая их относительный массовый заряд, а значит, и значительно увеличить степень силового воздействия поля гранул сегнетоэлектрической насадки на примесные частицы при их осаждении, повышая при этом эффективность осаждения. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет более эффективно и экономично осуществлять процесс отделения.