Устройство для сепарации магнитных частиц

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (IQ) + (11) 3(50 В 03 С 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1"Н flATEHTV (21) 3343296/23-26 (22) 15.10.81 (31) P 3039171. 0 (32) 16 . 10. 80 (33) ФРГ (46) 23.01.84. Бюл. )) 3 (72) Карл Шустер (ФРГ) (71) Сименс АГ (ФРГ) (53) 621.928.8(088.8) (56) 1. Патент ФРГ Р 2628095, кл. В 01 П 35/06, 1977. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЕПАРАЦИИ

МАГНИТНЕХ ЧАСТИЦ, содержащее фильтровальный элемент,. выполненный в виде множества плотно прилегающих друг к другу проволочных сеток из ферромагнитного некорродирующего материала, с заданным шагом сеток и толщиной их проволоки, установленных перпендикулярно продольной оси устройства, и магнитную систему, выполненную в виде катушки, установленной коаксиально фильтровальному элементу и ферромагнитного ярма в виде трубы, охватывающей катушку, с двумя круглыми пластинами, установленными на торцах трубы, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации за счет равномерного распределения потока очищаемой среды по поверхности фильтровального элемента, устройство снаб жено набором ферромагнитных элементов, установленных равномерно между фильтровальным элементом и пластиной ферромагнитного ярма, размещенной на входе, а их общая площадь поперечного сечения занимает 1/4-1/2 входной поверхности фильтровального элемента.

1069608

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено набором ферромагнитных элементов, установленных на выходе аппарата, соответствующим набору ферромагнитных элементов, установленных яа входе.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ферромагнитные элементы выполнены в виде штырей, установленных на фильтровальном элементе по окружности.

Изобретение относится к сегарации магнитных частичек размером до 1 мкм по принципу высокоградиентной техники магнитного сепариро вания из текущей среды. 5

Самые маленькие ферромагнитные частички диаметром порядка 1 мкм или слабомагнитные частички, т.е. антиферро- или парамагнитные частички с большей степенью сепарации )0 могут быть отфильтрованы из текущей среды магнитным путем практически только с помощью фильтровальных устройств так называемой высокоградиентной техники магнитного сепарирования (ВГМ-техники ).

Известно устройство для сепарации магнитных частиц, включающее фильтро. вальный элемент, выполненный в виде множества плотно прилегающих друг к другу проволочных сеток из ферромагнитного некорродирующего металла с заданным шагом сеток и толщиной их проволоки, установленных перпендикулярно продольной оси устройства, и магнитную систему, выполненную в виде катушки, установленной коаксиально фильтровальному элементу, и ферромагнитного ярма в виде трубы, охватывающей катушку с двумя круглыми пластинами, установленными на торцах трубы. В известном устройстве магнитное поле направлено параллельно или антицараллельно направ-. лению потока среды в области фильтровальной структуры и создает там 35 магнитную индукцию порядка 1 Т .

Толщина проволок из ферромагнитного материала, образующих сетки, при этом очень мала и составляет менее 0,1 мм.

Градиенты магнитного поля, образо- 40 ванные на них, следовательно, очень высоки, поэтому сепарирующим устройством могут быть отфильтрованы и слабо магнитиэируемые частички.

Центральное фильтрующее пространство 4> известного сепарирующего устройства, в котором находится фильтровальный

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ферромагнитные элементы выполнены в виде листов, свернутых в форме усеченных конусов, установленных коаксиально друг к другу и большими основаниями на круглых пластинах ярма.

5. Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ферромагнитные элементы жестко укреплены одними концами на круглых пластинах ярма.

2 элемент из проволочных сеток, помещено между двумя полюсными башмаками, которые являются частями ярма, сделанного из ферромагнитного материала, которое служит в качестве магнитопровода для магнитного поля, создаваемого магнитной катушкой.

При этом среда, подлежащая фильтрованию или через сверления в этих полюсных башмаках, или через зазоры, остающиеся между полюсными башмаками и кольцевыми камерами, вводится в фильтрующее пространство или выводится из него j1).

Недостатком известного устройства является то, что в случае аксиаль-. ного подвода и отвода среды получаются сравнительно большие скорости протекания через просверленные полюсные башмаки и негомогенная сепарация у входа в фильтр по пореречному сечению фильтра. Кроме того, при, радиальном поступлении и выте кании среды образуется турбулентное движение по поперечному сечению фильтра, которое приводит к,неравномерной сепарации в фиЖтрующей структуре.

Целью изобретения является повышение эффективности сепарации за счет равномерного распределения потока очищаемой среды по поверхности фильтровального элемента.

С этой целью устройство для сепарации магнитных частиц, содержащее фильтровальный элемент, выполненный в виде множества плотно прилегающих друг к другу проволочных сеток из ферромагнитного некорродирующего материала, с заданным шагом сеток и толщиной их проволоки, установленных перпендикулярно продольной оси устройства, и магнитную систему, выполненную в виде катушки, установленной коаксиально фильтровальиому элементу, и ферромагнитного ярма в виде трубы, охватывающей катушку, с двумя круглыми пластинами, установленными на

1069608 торцах трубы, снабжено набором ферромагнитных элементов, установленных равномерно между фильтровальным элементом и пластиной ферромагнитного ярма, размещенной на входе, а их общая площадь поперечного сечения 5 занимает 1/4-1/2 входной поверхности фильтровального элемента.

Кроме этого, устройство может быть снабжено набором ферромагнитных элементов, установленных на выходе 10 из аппарата, соответствующим набору ферромагнитных элементов, установленных на входе.

Ферромагнитные элементы выполнены в виде штырей, установленных на 15 фильтровальном элементе по окружности.

Ферромагнитные элементы могут быть выполнены в виде листов, свернутых в форме усеченных конусов, установленных коаксиально друг к другу и большими основаниями на круглых пластинах ярма.

Ферромагнитные элементы жестко укреплены одними концами на круглых пластинах, ярма.

На фиг. 1 изображен сепаратор, общий вид; на фиг. 2 и 3 - формы выполнения элементов ферромагнитных элементов.

Устройство сепарирования содержит корпус ярма в виде симметричной относительно вертикальной оси фигуры вращения из магнитного железа, который составлен из трубчатого цилиндра ярма 1 и двух пластин 2 и 3 ярма 35 с его торцовых сторон в виде круглых дисков. Цилиндр ярма охватывает полую цилиндрическую магнитную катушку 4, например медный соленоид, который, при необходимости, может быть 40 подвергнут форсированному охлаждеННе, Корпус ярма и магнитная катушка 4 образуют таким образом магнитную систему устройства сепарирования. Магнитная катушка 4, заключен- 45 ная во внутреннее пространство корпуса ярма, имеет в осевом направлении такой размер, чтобы между ее торцовими сторонами и пластинами 2 и 3 ярма было образовано цилиндрическое и промежуточное пространство в виде распределительных камер 5 и 6 с малой осевой протяженностью.

Магнатной катушкой 4 образуется магнитное поле, которое в ограниченном ею цилиндрическом промежуточном

55 фильтрующем пространстве направлено, по меньшей мере приблизительно параллельно вертикальной оси и проходит между пластинами 2 и 3 ярма. Магнитная индукция поля в фильтрующем 60 пространстве обозначена стрелками В.

В фильтрующем пространстве помещен фильтрующий элемент 7, который представляет собой стопку из большого числа сеток, так называемых 65 сеточных кружков, состоящих из тончайших проволок, имеющих заданную густоту сетки. Соответствующая стопка содержит, например 150 тонких сеток с толщиной проволок 0,067 мм и с шагом сетки 0,14 мм. При этом сетки этой стопки, обращенные к пластинам 2 и 3 ярма, имеющим форму круглых дисков, могут, быть грубее и, например, иметь толщину проволоки 0,3 мм и шаг сетки 0,5 мм.

Сетки состоят из некорродирующего ферромагнитного материала, например из специальной стали, и установлены перпендикулярно направлению магнитного поля, имеющего в области фильтрующей структуры направление, параллельное вертикальной оси.

Для подвода среды, содержащей частички, подлежащие отделению в фильтрующий элемент 7, служит образованное между пластиной 2 ярма и магнитной катушкой 4 или фильтрующим пространством пространство в виде распределительной камеры 5, которое имеет боковой вход 8 для очищаемой среды. Соответствующим образом верхнее пространство распределительной камеры 6 между магнитной катушкой и пластиной 3 ярма служит сборным каналом, имеющим боковой выпуск 9 отфильтрованной среды.

Для обеспечения равномерного поступления среды, подлежащей фильтрованию, в фильтрующий элемент 7 и, в особенности, для того чтобы избежать возникновения турбулентности течения между пластиной ярма

2 и фильтрующим элементом предусмотрены отдельные элементы в виде стоек 10, например болты из ферромагнитного материала. Эти элементы укреплены, например, на пластине 2 ярма. Магнитное поле, таким образом, выгодно привязывается без разрыва к фильтрующему элементу. 7. Общая площадь поперечного сечения ведущих и направлякщих магнитное поле элементов 10 перекрывает при этом примерно, по меньшей мере, 1/4-1/2 входной поверхности фильтрующей структуры, причем обеспечивается не слишком высокая входная скорость среды н фильтрующую структуру. Далее, ввиду того, что элементы распределены и установлены по входной поверхности равномерно, достигается достаточно равномерное, с незначительной турбулентностью течение при входе. Таким образом, против засорения фильтрующей структуры на стороне входа приняты профилактические меры.

Сторона выпуска устройства сепарирования, так же, как и впускная сторона, может быть снабжена элементами 11, ведущими и направляющими магнитное поле между пластиной. 3 ярма и фильтрующим элементом 7 (фиг.1l .

10б9608

Составитель О. Симоненко

Редактор Н. Егорова Техред И,Метслева Корректор С,, цекмар

Заказ 11498/59

TNpBR 535

Подписно

ВНИИПИ Iосударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Соответствующим числом этих элементов, их установкой и на выпускной стороне можно предупредить возникновение турбулентности течения.

В распределительной камере 5 на стороне, обращенной к входу 8, могут 5 быть предусмотрены направляющие 12, влияющие на распределение потока. . Наряду с представленной на фиг. 1 выравнивающей конструктивной формой элементов 10 и 11, направляющих jQ магнитное поле, для этой цели подходят также и другие размещаемые между пластинами 2 и 3 ярма и фнльтрующим элементом 7 ферромагнитные элементы, предназначеннЫе для предотвращения турбулентности на входной поверхности или на соответствующей выходной поверхности структуры (фигТакие элементы могут быть установлены. наклонно относительно вертикальной оси (фиг. 2j . При этом элементы, более удаленные относительно этой оси, могут быть сильнее, чем близлежащие. Этим можно влиять на дальнейшее Выравнивание распределения потока среды, поступающего в фильтрующую отру туру.

Кроме того, расположенные между пластиной 2 ярма и входной поверхностью фильтрующего элемента 7 ЗО ведущие магнитное поле ферромагнит) ные элементы могут иметь не только цилиндрическую форму, но также быть выполненными, например в форме усеченного конуса (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

Очищаемая среда через патрубок В ввода поступает в распределительную камеру 5, откуда, проходя между феррома):нитными элементами 10, у поступает в Ьи")ьтрующвй элемент 7, где очищается от магнитных частиц и

t удаляется через выпуск 9.

Преимущества устройства со тоят в том, что фильтруемая среда распределяется сравнительно равномерно по поперечному сечению фильтрующего элемента, поступает в него с невысокой cKopccTBIG пс скольку при входе в фильтр имется только сравнительно короткие йути между отдельными элементами., ведущими и направляюшими магнитное поле. Кроме того, с помощью этих элементов магнитное поле í"=-посредственно привязано кфнльтующему элементу. При этом не требуется сравнительно длинного сверления через полксные башмаки„ которое может быть сделано только при соответствующих высоких затратах средств.