Магнітна система сепаратора (варіанти)

1. Магнітна система сепаратора, що виконана з полюсами, які чергуються, і включає встановлені один за одним на магнітному шунті магнітні блоки, виконані з різними напрямками намагнічення в межах одного полюса магнітної системи, яка відрізняється тим, що кожен полюс магнітної системи утворений поверхнею одного магнітного блока, виконаного з напрямками намагнічення, які неперервно змінюються вздовж ширини полюса, при цьому всі напрямки намагнічення перетинаються на одній лінії, котра лежить в площині симетрії полюса. C2 2 76276 1 3 76276 4 ня величина складової магнітної сили поля, яка діє ми додаткових постійних магнітів, які намагнічені на магнітні частинки в напрямку їх осадження на перпендикулярно до площини розділення суміжповерхню полюсів, що обмежує використання таних полюсів магнітної системи додатково збільшує кої магнітної системи для осадження слабомагнітефективність магнітної системи. них частинок. Неоднозначні вимоги до магнітних систем, В основу винаходу поставлена задача удоскощодо узгодження їхніх магнітних характеристик з налення (оптимізації) магнітної системи сепаратотехнологічними і конструктивними параметрами ра для отримання більшої величини магнітних (характеристиками) сепараторів, можуть задовільосаджуючих сил в робочому об'ємі сепаратора і нятись в магнітних системах за рахунок їхнього більшої гнучкості в узгодженні магнітної системи з виконання з різними геометричними розмірами конструктивними і технологічними параметрами і магнітних блоків. характеристиками сепаратора (продуктивністю, На Фіг.1 зображений поперечний переріз плосшвидкістю обертання барабана, діаметром баракої магнітної системи з неперервною зміною набана, магнітними властивостями магнітної фракції прямку намагнічення в межах одного полюса (1-й в матеріалі, що підлягає сепарації і ін.). варіант) і з однаковими за розмірами магнітними Поставлена задача вирішується в варіанті виблоками для всієї магнітної системи. конання (1 варіант) магнітної системи сепаратора, На Фіг.2 зображений поперечний переріз плосщо виконана з полюсами, які чергуються, і вклюкої магнітної системи з полюсами, виконаними за чає встановлені один за одним на магнітному шун1-м варіантом, і доповненої додатковими постійті магнітні блоки, виконані з різними напрямками ними магнітами. намагнічення в межах одного полюсу магнітної На Фіг.3 зображений поперечний переріз односистеми, а кожен полюс магнітної системи утворего полюса плоскої магнітної системи, виконаного ний поверхнею одного магнітного блоку виконаноза 1-м варіантом. го з напрямками намагнічення, які неперервно зміНа Фіг.4 зображений поперечний переріз цилінюються вздовж ширини полюса, при цьому всі ндричної магнітної системи з магнітними блоками напрямки намагнічення перетинаються на одній однакових геометричних розмірів, виконаних за 1лінії, котра лежить в площині симетрії полюса. м варіантом. Поставлена задача вирішується також в варіНа Фіг.5 зображений поперечний переріз циліанті виконання (2 варіант) магнітної системи сепандричної магнітної системи з полюсами магнітів, ратора, що виконана з полюсами, які чергуються, і виконаними за 1-м варіантом і з додатковими магвключає встановлені один за одним на магнітному нітами. шунті магнітні блоки з однаковим напрямком намаНа Фіг.6 зображений поперечний переріз одногнічення в межах одного магнітного блоку і з різго полюса циліндричної магнітної системи виконаними напрямками намагнічення магнітних блоків в ного за 1-м варіантом. межах одного полюсу, а магнітні блоки, намагнічеНа Фіг.7 зображений поздовжній переріз циліні і встановлені так, що напрямки намагнічення ндричної магнітної системи з полюсами, виконамагнітних блоків, які проходять через їх геометриними за 1-м варіантом, які чергуються поздовж осі чний центр перетинаються на одній лінії, яка лециліндричної поверхні. жить в площині симетрії полюса, утвореного повеНа Фіг.8 зображений поперечний переріз через рхнею цих блоків, при цьому кожний полюс північний полюс (N) магнітної системи за Фіг.7. складений принаймні з трьох магнітних блоків. На Фіг.9 зображений поперечний переріз через Поставлена задача вирішується в магнітних південний полюс (S) магнітної системи за Фіг.7. системах, виконаних в обох варіантах, між полюНа Фіг.10 зображений поперечний переріз одсами яких встановлені додаткові постійні магніти ного полюса, плоскої магнітної системи, складенонамагнічені перпендикулярно до площини роздіго з однакових за геометричними розмірами блоків лення суміжних полюсів магнітів. і виконаного за 2-м варіантом. Поставлена задача вирішується в магнітних На Фіг.11 зображений поперечний переріз одсистемах, виконаних по обох варіантах, в яких ного полюса плоскої магнітної системи (2-й варімагнітні блоки виконані різних геометричних розант), складеного з магнітних блоків різної ширини. мірів. На Фіг.12 зображений поперечний переріз циПрийнята закономірність в напрямках намагніліндричної магнітної системи, полюси якої виконачення полюсів для всіх варіантів виконання запроні за 2-м варіантом однакової величини і складені понованої магнітної системи, а саме: перетин всіх з окремих однакових магнітних блоків. напрямків намагнічення на одній лінії, що лежить в На Фіг.13 зображений поперечний переріз площині симетрії кожного полюса на відстані h від плоскої магнітної системи з полюсами, виконаними поверхні полюса, як показує математичне модеза 1-м варіантом, з магнітних блоків різної величилювання і розрахунок, магнітного поля дозволяє ни. на 10-30% (див. Додаток 1) збільшити величину На Фіг.14 зображений поперечний переріз циосаджуючих магнітних сил (нормальної складової ліндричної магнітної системи з полюсами, виконаповної магнітної сили), порівняно з аналогічною за ними за 1-м варіантом, з магнітних блоків різної розмірами і використаними в магнітних блоках величини. марками постійних магнітів, магнітною системою Магнітна система за Фіг.1 виконана з плоских [1]. Саме досягнення такого покращення ефективмагнітних блоків 1 висотою Нм, розміщених на феності магнітної системи і є основною метою запроромагнітному шунті 2. Кожний полюс магнітної сипонованого винаходу. стеми шириною виконують з одного блоку і намаВстановлення між полюсами магнітної систегнічують його так, що напрямки намагнічення 5 76276 6 неперервно змінюються вздовж ширини полюса τ і формулами: перетинаються на одній лінії в точках ΑΝ ( або AS) x Rмtg для даного перерізу магнітної системи. Всі точки x arctg перетину в межах полюса однієї полярності леh жать в площині симетрії цього полюса на одній де Rом - нульовий радіус-вектор циліндричної лінії, рівновіддаленій від поверхні полюса на відсповерхні магнітних блоків, який співпадає з віссю тань h. Величина h обумовлюється шириною поОУ і від якого відраховується кут β; люса так, щоб h=(0,1-1) . Магнітні блоки 1 встаβ - кут між віссю ΟΥ і лінією, що з'єднує вісь новлені на магнітному шунті 2 висотою Нш, який є магнітної системи з точкою х; одночасно конструктивним елементом, на якому х - довільна координата точок на осі ОХ; закріплюється магнітна система, і активним еле- кут між віссю ΟΥ і лінією, що з'єднує точку ментом магнітної системи, який не допускає замиΑΝ (чи AS) з точкою х. Циліндрична магнітна сискання магнітного потоку полюсів у неробочому тема може виконуватись з чергуванням полярності об'ємі сепаратора. полюсів вздовж осі циліндричної поверхні магнітДоповнення магнітної системи додатковими них блоків, як це зображено на Фіг.7. Напрямки магнітами 3, як це зображено на Фіг.2, додатково намагнічення в межах одного полюса сходяться на покращує магнітне поле системи по критерію, приодній лінії 4. Але в цьому випадку лінія являє сойнятому в поставленій задачі: максимальне збільбою кільцеву лінію з радіусом Rкл більшим, ніж шення магнітних осаджуючих сил. Це пояснюється радіус циліндричної поверхні магнітних блоків Rм тим, що розміщенням між полюсами різної поляр(так, що Rкл=Rм+h). На Фіг.8 і Фіг.9 зображені попеності додаткового магніту намагніченого перпенречні перерізи магнітної системи за Фіг.7 відповіддикулярно до площини розділення цих полюсів, но через північний полюс (N) і південний позмінює картину магнітного поля в зоні зміни полялюс (S). рності магнітних блоків 1 на збільшення осаджуюЗапропонована магнітна система може викочих магнітних сил саме в цій зоні. ристовуватись з полюсами утвореними поверхнею При зображенні на Фіг.3 в системі координат декількох магнітних блоків. На Фіг.10 зображена ОХ і OY одного полюса магнітної системи, залежплоска магнітна система, складена з однакових ність напрямків намагнічення вздовж полюса опимагнітних блоків 6. Напрямок намагнічення в месується формулою жах одного блоку незмінний, а напрямки намагніx чення суміжних блоків між собою відрізняються. arctg 2 h При цьому для будь-якого з блоків одного полюсу де - кут нахилу лінії намагнічення, що прохонапрямок намагнічення всього блоку співпадає з дить через точку х відносно осі ОУ; напрямком лінії, що з'єднує геометричний центр х - координати точок по осі ОХ, через які проблоку "Ок" з лінією, на якій лежать точки AN ( чи ходять напрямки намагнічення; AS). Як видно з Фіг.10 математична залежність для h - відстань лінії перетину напрямків намагнінапрямків намагнічення кожного з "к"-блоків може чення полюса від поверхні полюса. бути виражено формулою Запропонована магнітна система може викоxk , k arctg ристовуватись також, з чергуванням полярності h yk полюсів по колу, (циліндрична магнітна система), де xk - координата геометричних центрів магяк це зображено на Фіг.4. нітних блоків по осі ОХ; При виконані магнітної системи за Фіг.4 (в виук - координата геометричних центрів магнітгляді повного кільця або кільцевого сектора) магніних блоків по осі ОУ; тні блоки 1 виконують в вигляді кільцевих секторів, к - кут між віссю OY і лінією, що з'єднує точку напрямок намагнічення в яких неперервно змінюAN (чи AS). ється вздовж дуги полюса так, щоб всі напрямки Така магнітна система найбільш технологічна. намагнічення кожного полюса перетинались на Полюси магнітої системи можуть складатися з одній лінії. поверхні окремих неоднакових по ширині магнітСекторні магнітні блоки 1 висотою Нм і полюсних блоків 7 (Фіг.11). Напрямки намагнічення в ною шириною τ встановлюють на кільцевому магмежах кожного такого блоку теж між собою співпанітному шунті 2 висотою Нш, який екранує замидають і паралельні напрямку, що проходить через кання магнітного потоку полюсів всередину геометричний центр кожного окремого магнітного магнітної системи. блоку. Так само як і плоска магнітна система, циліндШирина центрального магнітного блоку полюрична магнітна система може бути доповнена доса (через який проходить центр системи коордидатковими постійними магнітами 3, як це зображенат OX, OY) рівна (b1=2х1, а ширина всіх інших но на Фіг.5. магнітних блоків 7 різна (b2=x2-х1; b3=х3-x2; ...; bк=хкФункціональне призначення додаткових магніxк-1). Закономірність зміни напрямку намагнічення тів 3, які теж виконують в вигляді кільцевих сектоблоків одного полюсу виражається математично рів, полягає в покращенні магнітного поля в зоні формулою зміни полярності полюсів, щодо збільшення магнітних осаджуючих сил в цих зонах. На Фіг.6 зображений один полюс циліндричної магнітної системи в системі координат (ОХ; ОУ), в яких математична закономірність зміни напрямків намагнічення вздовж дуги полюса визначається за k x arctg k h де хк - координата центру "к"- блоку по осі х; h - відстань від точки (AN) перетину напрямків намагнічення полюса до цього полюсу в системі 7 76276 8 координат OX, OY. умови подачі матеріалу, швидкість руху матеріалу Циліндрична магнітна система з полюсами, і ін.) вимагають гнучкого формування топології утвореними поверхнями однакових магнітних бломагнітного поля вздовж всієї траєкторії руху матеків зображена на Фіг.12. В цьому випадку окремі ріалу. магнітні блоки мають форму кільцевих секторів 9. Корегування топології магнітного поля додатДодаткові магніти теж виконують, як кільцеві секково можна досягти за рахунок зміни геометричних тори 3. Ширина дуги одного блоку б, дуги додатрозмірів ширини полюса і висоти Нм магнітних блоків, як для плоскої (Фіг.13), так і для циліндричкового магніта дм, а полюсна дуга одного полюсу ної (Фіг.14) магнітних систем. дорівнює . Виконання полюсів магнітної системи з окреРозміри , б= /n (де n - кількість блоків, з яких мих блоків вносить деяку відмінність в картину складають полюс), дм і n визначаються в залежмагнітного поля порівняно з картиною поля при ності від розмірів шару сепаруючого матеріалу. неперервній зміні напрямку намагнічення полюса. Математична закономірність напрямків намагЯк показує математичне моделювання на комп'юнічення окремих магнітних блоків одного полюса тері ця відмінність невелика і зменшується при виражається формулою збільшені кількості блоків в одному полюсі. xk Rгцtg k Остаточний вибір одного з варіантів виконання xk запропонованої магнітної системи диктується техk arctg hм ніко-економічними міркуваннями, особливо, щодо h 2 вартості постійних магнітів співставлених між соде xk - координата геометричного центру "к" бою варіантів. блоку по осі ОХ; Джерело інформації: Rгц- радіус геометричних центрів блоків; 1.Патент DE №3637200, ВОЗС 1/10, публ. h - відстань від точки AN до поверхні полюсів. 05.05.88 Умови сепарації конкретних матеріалів (магнітні властивості магнітної фракції, шар матеріалів, 9 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 76276 Підписне 10 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