Відцентровий магнітний сепаратор

Відцентровий магнітний сепаратор, що містить робочу камеру, оснащену пристроєм для видалення магнітної фракції, магнітну систему, завантажувальні і розвантажувальні патрубки, який відрізняється тим, що робоча камера виконана у вигляді вертикального циліндра, усередині якого розміщені пристрої для виділення магнітної фракції, виконані у вигляді вертикальних щілинних пасток, що закріплені на внутрішньому боці циліндра в напрямку обертання потоку, що сепарується, ма 3 системи, завантажувального і розвантажувального патрубків. Відповідно до корисної моделі робоча камера виконана у вигляді вертикального циліндра, усередині якого розміщені пристрої для виділення магнітної фракції, виконані у вигляді вертикальних щілинних пасток, закріплених на внутрішньому боці циліндра в напрямку обертання потоку, що сепарується, і маючих у середині пристрій для зменшення інтенсивності магнітного поля, і сполучених з розвантажувальними патрубками сильно та слабомагнітної фракції, і обтічник, виконаний у вигляді циліндричної труби, установленої коаксіальне робочій камері з утворенням кільцевого каналу між ними, при цьому середня частина якого закріплена в робочій камері за допомогою завихрювача дисперсного потоку. Крім того, магнітна система виконана з постійних магнітів із полюсами, що чергуються, закріплених на внутрішній твірній циліндричної феромагнітної труби-магнітопроводу, установленої коаксиально робочій камері, із зовнішнього боку, із можливістю осьового обертання, та поділеної на дві частини (верхню та нижню), а завантажувальний патрубок розміщений тангенціальне до циліндричної робочої камери, а розвантажувальний патрубок немагнітної фракції виконаний у вигляді конусної частини звичайного циклону. Ефект від реалізації корисної моделі полягає в тому, що на першій по ходу потоку половині внутрішній поверхні робочої камери сепаратора на частинки матеріалу, що сепарується, діють протилежні сили високоградієнтного магнітного поля постійної, незначної інтенсивності й аеродинамічного опору, що виникає тільки-но з'явиться відносна швидкість між осілою частинкою і потоком, що сепарується, у другій половині робочої камери процес повторюється, але магнітне поле має максимальну інтенсивність, а усередині щілини пристрою для виділення магнітної фракції інтенсивність магнітного поля значно зменшується і на частки магнітної фракції діє тільки сила ваги, яка сприяє їхньому скорішому виділенню у патрубки магнітної фракції, а це збільшує ефективність витягу двох магнітних продуктів і їхню якість. Відцентровий магнітний сепаратор ілюструється схемами, де на фіг. 1 показаний загальний вигляд; на фіг. 2 - фрагмент поперечного перетину А - А на фіг. 1. Відцентровий магнітний сепаратор має вхідний патрубок 1, тангенціально скріплений з корпусом 2, в якому розміщені пристрої для виділення магнітного продукту (пастки), які мають вигляд смуги з немагнітного металу особливого профілю. Довжина пасток більше за половину довжини корпусу 2. однією стороною вони щільно закріплені на корпусі 2, а друга сторона складає з с ним щілину завширшки 5-10 мм, усередині якої додатково на всю її довжину вставлено пристрій для зменшення інтенсивності магнітного полю 17. Нижній кінець цих пасток опущено в патрубок 9 і додатково встановлений патрубок 6, по яким виділений магнітний продукт, матеріалу що сепарується, потрапляє у відповідні бункери. Корпус 2 закінчується конусною частиною 10, а в верхній частині його коаксіально закріплено вихлопний патрубок 12. Магнітні сис 51638 4 теми сепаратора складаються із феромагнітного циліндричного кожуха 14, на внутрішній поверхні якого закріплені полоски постійного магніту 3 і 8 (з полюсами, що чергуються), які створюють в робочій зоні апарату відповідно слабе та сильне магнітне поле. Магнітні системи закріплені коаксіально на корпусі 2 апарату за допомогою підшипників 4 і 11. повільне обертання магнітних систем забезпечується 15 і двигуном 16. Газовий (або рідинний) носій видаляється з сепаратора через патрубок 12, який закріплений у корпусі 2 за допомогою завихрювача 7. Конструкція сепаратора, що пропонується, дозволяє послідовно вилучати з матеріалу, який сепарується, спочатку сильно магнітний продукт, а потім слабомагнітний продукт і в кінці процесу отримати немагнітний продукт. Сепаратор працює таким чином. Живлення апарату матеріалом, що сепарується, здійснюється через патрубок 1. Завдяки тангенціальному входу цього патрубка, потік отримує обертальний рух у зазорі міжкорпусом 2 і вихідним патрубком 12, тому опускається в вигляді вихра униз (швидкість опускання (продуктивність сепаратора) залежить від кута нахилу патрубка 1). Під дією інерційних сил усі тверді частинки матеріалу, що сепарується, зміщуються до внутрішньої поверхні корпусу 2. Сильномагнітні частинки матеріалу осідають на цю поверхню проти полюсів магнітів 3, де градієнт полю має найбільше значення, і повільно рухаються за полюсами в сторону магнітних пасток 5. Під час цього руху на частинки, які осіли, діє потік носія, що забезпечує виділення з їхнього середовища слабомагнітних і немагнітних частинок. Частинки продукту, які потрапили до пасток, де магнітне поле зменшене спеціальним пристроєм 17, частки коагулюють в ній і осипаються під дією сили тяжіння у додатково встановлений патрубок 6, який з'єднаний через затвор типа «мигалки» з бункером для сильно магнітного продукту. Дисперсний потік частинок матеріалу, що залишились, ще більше закручується завихрювачем 7, завдяки якому патрубок 12 закріплено у корпусі 2 апарату, та поступає до робочої зони, в якій магнітами 8 створено максимально інтенсивне магнітне поле. В цієї частині апарату повторюється той же процес, що і його верхній частині. Відмінність полягає в тому, що вилучаються з потоку усі слабо магнітні частинки матеріалу, які потрапляють у відповідний бункер через патрубок 9. Не вилучені, немагнітні частинки завдяки конусній частині апарату 10 потрапляють у свій накопичувальний бункер. Чистий потік носія продукту, що сепарується, у вигляді вторинного вихору, видаляється з сепаратора через патрубок 12. Розрахунок кількості полюсів магнітів, що складають магнітні системи апарату, та проміжків між ними, а також частоти обертання магнітної системи можна виконати таким чином. Для визначення шагу полюсів, користуються розрахунками або вимірами значень середньої проекції сили, що має діяти на магнітну частинку в даній точці полюсу, та будують графік залежності її від відстані до полюсу магніту. 5 Одержана крива завжди близька до експоненти, тому її можна апроксимувати рівнянням Fх = F0e-2Cx (1) де F0 - сила у поверхні полюса; С - відносний градієнт поля - результат від ділення градієнта поля на його напруженість 1 . x (2) Величину С називають також коефіцієнтом неоднорідності поля. Для полюсів магнітів, розташованих по циліндричній поверхні він дорівнює 1 C S R (3) Наприклад, розрахунок по методу найменших квадратів дає вираз виду (величина х вимірюється в MM): Fx - 1640ехр(-0,268х), тоді С= 0,134 мм-1 для магнітів, індукція поля яких на поверхні полюсу дорівнює 0,1 Тл, що підходить для верхньої магнітної системи. Підстановка у вираз (3) значення С і R = 200 мм (радіус установки), отримаємо S = 0,0244 м. Для магнітів з іншою індукцією полю на поверхні полюсу ВH значення СH визначається за формулою C C 0,134 H (4) Відношення шагу полюсів S до його ширини 2а дорівнює S / 2a 2,44 . (5) враховуючи, що в сепараторі, який пропонується, стоїть задача не тільки утримати магнітні частки на внутрішній поверхні корпусу 1, але й здійснити їхній рух за полюсом магніту напроти потоку носія (наприклад повітря) в сторону пристрою для витягу магнітної фракції, то величину отриманого відношення (5) можна збільшити на 15 - 20%. Це дозволить уникнути переносу частинок з одного полюсу на наступний за ним полюс, тобто зупинки їхнього руху до пристрою для витягу магнітної фракції. Якщо визначили шаг полюсів S (або ширину полюсу 2а) і відомий радіус магнітної системи, можна визначити кількість полюсів. Для цього довжину кола магнітної системи треба поділити на шаг полюсів. Магнітна система завдяки приводу 9 повільно обертається навколо корпуса з частотою V, яка теж визначається з таких міркувань. Сильно магнітні частинки матеріалу, який сепарується, осідаючи на поверхню апарата проти магнітних полюсів ослабляють енергію магнітного полю. Це може привести до того, що чергові магнітні частинки матеріалу не зможуть утриматись на полюсі магніту, тобто магнітна система буде працювати не в повну силу. Для відтворення енергії магнітного полю необхідно виконати роботу, тобто звільнити магнітні полюси від осівши на них час 51638 6 ток. Цей процес не з легких і вирішується порізному. В сепараторі, що пропонується, ряди магнітів, які повільно рухаються, заводять частинки продукту, що осіли проти полюсів магнітів, у вертикальні пастки. Оскільки канал пастки відкриті тільки з однієї сторони, то після них увесь магніт виходить геть чистий, готовий вилучати нову партію частинок. Завдяки конструктивним особливостям апарату, цей канал виконується вузьким, тому накопичувати у ньому продукт не доцільно. Частинки, звичайно, зміщуються униз, коли звільнюються від дії магніту, який їх завів у канал пастки, але, в силу незначного зазору (шагу) між полюсами, знову утримуються від падіння по вертикалі черговим магнітом. Для забезпечення безперешкодного звільнення від продукту каналів пастки, між магнітами залишають один або декілька збільшених, порівняно з шагом, проміжків, кількість яких залежить від продуктивності апарату і вмісту магнітного продукту матеріалі, що сепарується. Ширина цих проміжків L визначається з умови рівності часу вільного падіння збільшених за рахунок коагуляції частинок у каналі довжиною h, і повороту магнітної системи на кут, який опирається на дугу, рівну збільшеному проміжку. Нехтуючи в цьому випадку опором повітря, отримуємо L 2 vR 2h g 0,5 , (6) де V - частота обертів магнітної системи, Гц. З графіку залежності сили, що діє на магнітну частинку у неоднорідному магнітному полі, від відстані до полюсу магніту (магнітна індукція дорівнює 0,1 Тл) видно, що товщина слою магнітного продукту, який осів на полюс магніту, повинна не перевищувати 3 мм, оскільки на цій відстані магнітна сила, що діє на частинку, зменшиться у два рази. Тому такий магніт треба очищати. Масу продукту густиною , який утримається на полюсі одного магніту, можна розрахувати за формулою mi = 6a h, г. (7) При продуктивності апарату Q, м3/с; концентрації матеріалу, що сепарується, у носії (наприклад, повітрі) С, кг/м3; вмісту магнітного продукту у та ефективності вилучення часток даним апаратом , можна визначити кількість рядів магнітів, які щосекундне повинні знаходитись в робочій зоні апарату, по формулі C Q 3 n 10 , c 1. 6 ha (8) Якщо відомі кількість магнітів (8) і шаг полюсів, то можна визначити необхідну частоту обертів магнітної системи, а по формулі (6) - ширину і кількість збільшених проміжків між магнітами. 7 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 51638 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601