Магнітний фільтр

Реферат: UA 82059 U UA 82059 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області створення фільтрів для очищення рідких робочих середовищ в магнітному полі від феромагнітних і неферомагнітних домішок, і може використовуватися в металургії, машинобудуванні, хімічній і харчовій промисловості, енергетиці, і дозволяє підвищити ефективність процесу очищення. Відомі магнітні фільтри, які містять магнітну систему, феромагнітну насадку, розташовану в неферомагнітному корпусі і виконану у вигляді феромагнітних пластин з отворами [В.И. Геращенко, А.В. Сандуляк, И.В. Волков. Магнитный железоотделитель. А. с. СССР № 11522618, Кл. B01D 35/06; C02F, Бюл. № 16, 1985 г.] або феромагнітних дисків з отворами [Нестерчук А.Р. Магнитный фильтр А. с. СССР № 1286246, Кл. B01D 35/06; Бюл № 4, 1987 г.]. Недоліком цих фільтрів є низька якість очищення із-за великої пористості фільтруючої насадки. Відомий магнітний фільтр [Лозин И.Б., Сандуляк А.В. Магнитный фракционный фильтр осадитель. А. с. СССР № 1487944, Кл. B01D 35/06, Бюл. 23, 1989 г.], який містить феромагнітну насадку, виконану у вигляді куль з феромагнітного матеріалу. Цей фільтр має ті ж недоліки, що і перераховані вище аналоги. Найбільш близьким за технічною суттю є магнітний фільтр, що складається з неферомагнітного корпусу, магнітної системи, системи насадок з феромагнітних гранул, патрубків введення і виведення рідини, при цьому система насадок є паралельна розташованими пластинами із закріпленими на цій основі феромагнітними кулями певного радіусу, у вигляді решітки правильного квадрата. [Горобець С.В., Горобець О.Ю., Горобець В.Ю., Бандурка Н.П. Магнітний фільтр. Деклараційний патент України № 43606 В01D 35/06 Бюл. № 11, 2001 р.] Відомо, що в зовнішньому магнітному полі феромагнітна кулька створює поблизу себе дипольне високоградієнтне магнітне поле, яке діє на пара- або діамагнітну частинку, що знаходиться в рідини, в околі феромагнітної кульки. Унаслідок цього, феромагнітні і парамагнітні частинки, зважені в рідині, притягуються до феромагнітної кульки, вміщеної в зовнішнє магнітне поле, і осідають на його поверхні у вигляді кластера. Недоліком цього фільтра, в порівнянні з пропонованою корисною моделлю, є те, що при паралельному напрямі потоку рідини і зовнішнього магнітного поля та розташуванні окремих елементів насадки на відстані 2x z  A , захоплювати домішку будуть тільки частини елементів насадки, звернені до потоку рідини, а частини насадки, обернені від потоку рідини, залишатимуться не заповненими уловлюваною домішкою. Тобто, фактично, в процесі очищення бере участь тільки половина кульки. Це призводить до зменшення ефективності роботи фільтра і зменшення його грязеємності. В основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення фільтра з підвищеною ефективністю уловлювання домішок і підвищеною грязеємністю. Поставлена задача вирішується тим, що в пропонованому магнітному фільтрі, що складається з неферомагнітного корпусу, магнітної системи, системи насадок з феромагнітних гранул, закріплених на основі у вигляді решітки правильного квадрата, патрубків введення і виведення рідини, згідно з корисною моделлю, магнітна система, що створює зовнішнє магнітне поле, розташована під кутом 26° по відношенню до сторони квадратної комірки. На фіг. 1 представлена схема пропонованого фільтра. На фіг. 2 представлена схема плоскої решітки з елементарною квадратною коміркою з позначенням кута α між напрямом поля і стороною квадратної комірки. Відстань між центрами елементів решітки дорівнює L. На фіг. 3 представлений фрагмент фотографії кластерів захоплених феромагнітних частинок на решітках високоградієнтних феромагнітних насадок (ВГФН) при різних кутах прикладення магнітного поля α. На фіг. 4 представлена залежність маси захопленої домішки від кута α для квадратної решітки. Фільтр складається з корпусу (1), виконаного з неферомагнітного матеріалу, системи насадок з феромагнітних гранул (2), закріплених на основі у вигляді решітки правильного квадрата, магнітної системи (3), що створює магнітне поле, розташованої під кутом 26° по відношенню до сторони квадратної комірки, патрубків введення (4) і виведення (5) фільтрованої рідини. Фільтр працює таким чином. Середовище з домішками, яке потребує очищення, надходить в корпус фільтра через вхідний патрубок (4), проходить через систему насадок (2) і виводиться через патрубок (5). Система насадок (2), що складається з однакових елементів, і магніт (3), що створює постійне магнітне поле, створюють єдину магнітну систему. Усі елементи системи насадок (2) при включенні зовнішнього поля намагнічуються, і створюють поблизу себе високоградієнтні магнітні поля, які захоплюють домішкові феромагнітні частинки. Ці частинки 1 UA 82059 U 5 10 15 20 25 30 осідають з двох сторін феромагнітної насадки по осі, співпадаючої з напрямом поля, що намагнічує. Після завершення циклу очищення, фільтр піддається регенерації. Приклад. Експериментальне дослідження уловлюючої здатності для структури ВГВН, яка являє собою плоскі квадратні решітки феромагнітних сфер радіусом R=2 мм, закріплені на немагнітній підкладці, проводилося за допомогою відділення та зважування маси захоплених феромагнітних частинок. Величина напруженості зовнішнього намагнічуючого поля складала Н=150 Э. Кут α змінювали в діапазоні α=0°-45°. Відстань між елементами решітки L=4R. Як рідина для очищення використовувалася водна суспензія порошку MgZn-фериту з дисперсністю ≈1 мкм. Концентрація домішки складала 3,3 г на 1 літр Н2О. Суспензія пропускалася через фільтруючу насадку до стану насичення решітки ВГФН, що контролювалося візуально. Після насичення решітки ВГФН проводилося фотографування форми і розташування кластерів захоплених частинок. На фіг. 3 наведені фрагменти фотографій квадратних решіток з уловленою домішкою для випадків, коли кут між зовнішнім магнітним полем і стороною квадратної комірки дорівнює α=25°(а) та α=45°(б). Після фотографування домішкові частинки, захоплені елементами решітки ВГФН в кожному досліді при певному куті α, відділялися, висушувалися і зважувалися. На фіг. 4 наведена залежність маси захоплених частинок домішки від кута α. З фіг. 4 видно, що для прямокутних решіток ВГФН істотним чином виявляється кутова анізотропія уловлюючої здатності, і що при куті 26° спостерігається максимальна уловлююча здатність такої структури. Оптичні спостереження за формою і розташуванням кластерів захоплених частинок (фіг. 3), а також якісний аналіз сил, що діють на домішкові частинки з боку решіток ВГФН, показав, що кутова анізотропія уловлюючої здатності обумовлена наявністю конкуруючих сил притягання і відштовхування з боку насадок, розташованих в сусідніх позиціях решіток при відхиленні напряму намагнічуючого поля від оптимального для даних решіток кута. Для плоских квадратних решіток, представлених на фіг. 1, оптимальним кутом є напрям, при якому магнітна система, що створює зовнішнє магнітне поле, розташовується під кутом 26°, по відношенню до сторони квадратної комірки. З фотографій, представлених, видно, що при осадженні феромагнітних частинок при зміні напряму прикладення зовнішнього магнітного поля, істотно змінюється ефективність роботи фільтра та його грязеємність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Магнітний фільтр, що містить неферомагнітний корпус, магнітну систему, систему насадок з феромагнітних гранул, закріплених на основі у вигляді решітки правильного квадрата, патрубки введення і виведення рідини, який відрізняється тим, що магнітна система, що створює зовнішнє магнітне поле, розташована під кутом 26° по відношенню до сторони квадратної комірки. 2 UA 82059 U 3 UA 82059 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4