Способ термообработки дисперсных материалов и аппарат для его осуществления
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ1109564
3(51) 26 В 3, 34
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
@@" Ъ- МА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3290586/24-06 (22) 12.05.81 (46) 23.08.84. Бюл. ¹ 31 (72) Ю. И. Тамбовцев (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. A. В. Лыкова (53) 66.047.753.34 (088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР № 56!570, кл. В 01 F 13/08, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР № 658952, кл. F 26 В 3)10, 1976.
3. Авторское свидетельство СССР
J¹ 423489, кл. В 01 F 13/08, 1971. (54) СПОСОБ ТЕР.ЧООБРАБОТКИ ДИС—
ПЕРСНЫХ МАТБРИА. 1ОВ И АППАРАТ
Д,1Я ЕГО ОСУ1ЦГ=.СТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ термообработки дисперсных материалов путем их контакта со слоем ферромагнитных частиц, Hd которые на клады ва ют импульсное ма гнитное поле, Oтлll÷àþùàéñÿ тем, что, с целью интенсификации процесса термообработки, импульсное магнитное поле создают с помощью однополупериодного ToKd, получаемого при выпрямлении переменного тока промышлеHНоН частоты с числом полуволн до 20 в секунд . причем одновременно с импульсным ма1.нитным полем на слой накладыза1от переменное мапштHot поле напряхкенHocTblo, равной по меньшей мере коэрцитивной силе материала ферромагнитных IHcTIIII,. Ж
I 1(Ь5()4
2. Аппарат для термообработки дисперсных материалов, содержащий вертикальный корпус с провальными решетками, образующими секции, частично заполненные фсрромагнитными частицами, и магнитную систему, расположенную снаружи корпуса, Отя<< чаюи<ийся тем, что, с целью повышения качества обработки, каждая секция дополнительно разделена IJOcpe;zcтвом горизонтальных провальных и вертикальных концентри1
Изобретение относится к технике сушки дисперсных материалов с помощью электромагнитного поля и может найти примене!1ис в металлообрабатывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности.
Известен способ сушки дисперсных мат<— риалов путем создания в секциях аппаратii, заполненных ферромагнитными частицами, вращающегося электромагнитного поля (1l.
Недостатком этого способа является ни, кая интенсивность процесса сушки.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ термообработки дисперсных материалов путем их контакты со слоем ферромагнитных частиц, на которые накладывают импульс),ое магнитное поле (2), Недостатком известного спосоoа являс;ся низкая интенсивность процесса сушки вследствие неравномерности термообработки.
Известен смеситель, состоящий из вертикального корпуса, секционированного lipoвальными решетками, причем в каждой секции размещены ферромагнитные частицы, а корпус охвачен электромагнитным устройством, создающим вращающееся магнитное поле (3).
Недостаток этого смесителя заклк1чается в неравномерном распределении ферромагнитных частиц в рабочем объеме аппарата и неравномерности обработки.
Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для тсрмообработки дисперсных материалов, содержащий вертикальный корпус с провальными решетками, образу(ощими секции, частично заполненные ферромагнитными частицами, и магнитнук. систему, расположенную снаружи корпуса (1).
Недостатком известного аппарата является низкое качество обработки материала вследствие неравномерности.
Целью изобретения является интенсификация процесса термообработки и повьш!ение качества обработки.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термообработки дисперсных материалов путем их контакта со слоем I«!.«(!!: !l!. t)(ГС ПОДОH ! it 2 «Ñ! I Ê! I, Г! П И !<>." I ВС(. !
fcр I <)j)!i,IJ
«ЫВ М(-YIIJOJ O ТОК 1 HPOIViJ>IIH,JPH HO!(Чы«ТOTHI C JHCлом !н>луволн до 20 г секуi>,!у, при.-!е.;i Одновременно с II I,ló Jt>ñí«tì ма<нитны.",1 полем на слой накладывают псремени)е магнитное полс папряженнос<ью> равной ю меньшей
1мере коэрцигивной силе материала феоромагi1Y>THI>!Х ЧЫС.-ИЦ.
Кроме того г 2 I«3p3òp для тсрмоооработки I«cllcрспых матерна 1013. содержа-!
«С;-! 13ер) IIY13.ib!JH! и корпмс с п ровальными решетками, образующими с«к;,: . частично
1 зыпол!!енныс фсрромагHHTI ь :,l! ыстицымl>, il м3ëитную систему, р 1««0.1ож "HHY>ю cнаружи корпуса, каждая сскция допол)итсль-!
<о разделе<:2 посредством I ор1<зо пыльных провальных il зер: нкыльных конценгрических псрегородоh, Н3 ячейки, причем все пере20 ! ОПОДКИ Bt>Ill()ЛНЕНЫ В БИДЕ I(()P01 !<033 v1KH) те>!х TOYollp0801H«iil колеl!, 3 феррома!.нитные частицы размещены в указанных ячейкахх.
11ри этом аппарат можеT быть снабжен электронагревателями,рызмещсн«ыми снаружи в зонах расположения ферромагнитных частиц.
На фиг. 1 пока-àí аппарат,,общий вид; на фиг. 2 — — разрез А---А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическая схема рыботь: аппара30 та; на фиг. 4 — зависимость амплитуды колеОаний феррохlа! HYJT«ûõ части!), От частоты имг<хльсов магнитногÎ поля.
Аппарат содержит корпус 1, охваченный элсктромагнитными катушками 2 и секционированный провальными решетками 3, на
4>> которых расположен слой ферромагнитных частиц (шаров) 4, разделенный короткозамкнутыми кольцевыми перегородка: и 5, например, выполненными из меди,:lolpI ITQJJ никелем. Эти Hepeiopoдки делят слой на три концентрических слоя. Внутри колец 5 установлены нема!. нитные направляю!цис с 10перечными усиками. Огрыничивакнцие 3 vIПЛИТУДМ ВИ0132ЦИИ КОЛС11 В ИМ«V.1J>«11031 )13Г1109504
55 нитном поле. Над «ижпим основанием элект ромагнитной катушки 2 размегцепы перфорированные маг«итопроводы 6 и 7, в ячейках которых расположены короткозамкнутые токопроводящие кольца 8 и 9, ограничиваюгцие в вертикальном направлении амплитуду колебания слоя шаров 4, сквозь котг.рый во время его колебания проходит обрабатываемый материал 10. Снаружи электромагнитной катушки 2 расположен внеш«ий магнитопровод 11, а снаружи корпус 1 охвачен электронагревателем 12.
Аппарат работает следующим образом.
В корпус 1 загружают сырой обрабатываемый материл 10, который в отсутствие магнитного поля не проходит через слой шаров 4. При подключении электромагнитных катушек 2 к источнику импульсного тока шары 4, вибрируя, периодически совершают возвратно-поступательное движение, при этом вибрация передается обрабатываемому материалу 10 и он дозированно проходит между шарами, которые дробят комки мокрого материала. Одновременно материал подвергается нагреву вибрируюшими токопроводящими перегородками 5, а также электронагревателем 12. Токопроводящие перегородки, образованные токопроводящими кольцами 5, 8 и 9, препятствуют шарам 4 неравномерно перераспределяться в объеме, охваченном электромагнитными катушками
4, таким образом, чтобы они образовывали бы полый магнитный экран, экранирующий магнитное поле. Такое ограничение перемещения ферромагнитной насадки обеспечивает направление пондеромоторной силы
Е=„@оЖУ Н grad Н вверх и исключает попадание этой насадки в зону торможения, лежащую выше центра электромагнитной катушки 2, где эта сила направлена вниз.
Поэтому в этой зоне для того, чтобы уменьшить рассеивание магнитного потока, размешены перфорированные магнитопроводы.
Здесь Plo — магнитная постоянная,у- магнитная восприимчивость, V - объем шара, Н - напряженность и grad Н вЂ” градиент напряженности магнитного поля.
В короткозамкнутых токопроводящих кольцах возникает ток под действием электродвижущей силы
:с6 ь где Ф вЂ” магнитный поток; Г - время.
Дополнительное прерывание с частотой
f=1-10 Гц пульсирующего магнитного поля частотой f = 50 Гц при длительности импульсов Ти = 0,01 с обеспечивает интенсивную вибрацию насадки частотой 50 Гц и высокую амплитуду ее колебаний, свойственную низкочастотной вибрации f = 1-10 Гц. Такое сочетание обеспечивает более интенсивную передачу вибрации от шаров к обрабатываемому материалу с одновременным увеличением его количества в рабочем объеме, благодаря чему возрастает производительность ««па рата. !!ð«этом преодолевается зат хание вибрации по высоте слоя обрабатываемо о материала, свойственное высоко частотным колебаниям, при малых пх ачплитудах, уменьшаюгцихся с ростом пх частоты. ,з,ля предотвращения забивания провальных решеток мокрым материалом размеры их ячеек возрастают снизу вверх одновремен«о с размерами шаров. Например, решетка первой сверху вниз секции имеет размер
1О мм при диаметре шаров 15 мм.
Приведенная на фиг. 8 электросхеча сушильного аппарата работает следующим образохь
Тиристор Т включен в течение времени разрядки конденсатора С, причем время включения его зависит от величины емкости конденсатора С. Частота зарядки и разрядки емкости С и включения-выключения тиристора Т зависит от частоты срабатывания реле Л, которая регулируется емкостьк)
С . Параллельно тиристору Т включен дроссель, обеспечивающий непрерывное питание электромагнитной катушки переменным током, при напряженности магнитного поля Н = вНс, где вН вЂ” коэрцитивная сила по индукции материала шаров.
Зависимость амплитуды колебания lllaров от частоты прерывания пульсирующего магнитного поля частотой 50 Гц, приведе«ная на фиг. 4, показывает, что максимальная амплитуда колебания, свыше 2 мм, достигается в диапазоне частот 1 — 10 Гц при 120 импульсах в секунду. При числе импульсов п=10 за период между последовательными прерываниями пульсирующего магнитного поля f=50 Гц максимальная амплитуда колебания достигается при частотах прерывания f= 1 — 2 ГLl, но такая же амплитуда имеет место и при и =3-5. Значит в течение времени последовательного наложения с интервалом в 0,01 с остальных 5-7 импульсов шары не перемещаются, а прижаты к верхней ограничительной токопроводящей перегородке и не совершают механической работы, но зато интенсивно нагреваются токопроводящие перегородки. С другой стороны, при 20 импульсах в секунду и частоте дополнительного прерывания f= 4-!0 Гц
«ульсируюгцего магнитного поля частотой
50 Гц уменьшается амплитуда колебания шаров соответственно от 5 до 1 мм. При
1=8 Гц максимальная амплитуда (А=5 мм) достигнута при восьми импульсах в секунду. При f=1-2 Гц максимальная амплитуда А=29 мм при 2-20 импульсах в секх иду.
Естественно, что в последнем случае при
20 импульсах в секунду имеет место сцепление шаров чежду собой под действием силы F, = В S 214,где  — индукция: S— площадь контакта. В то же время, при 1 — 2 импульсах за один период, = 1 — -10 Гц и наложении переменного магниTного поля при
Н = Н, сцепление шаров полностью прекращается и они непрерывно совершяк>т Б(х:вратно-поступательное движение, равномерно распределяясь по рабочему пространств. вследствие наличия в нем токопроводя!цпх перегородок. Обрабатываемый материал равномерно проваливается через слой !Паров и решетки, его комки при этом дробятся. С.ндует отметить, что чем больше число импульсов в секунду, тем больше количество обрабатываемого материала, которое можно iipHвести в вибрационное движение, тем больше нагрев токопроводящих перегородок. (-1<> при этом провал обрабатываемого матсриыла имеет место лишь во время возврат)!Опоступательного движения шаров и отсутствует, когда они практически неподвижны, т. е. когда амплитуда их колебания пе Ilp(.— вышает 2 мм.
Интенсивность провала обрабатываемого материала регулируется двумя способами, изменяя ток в электромагнитной катушке или изменяя частоту прерывания пульсирующего магнитного поля и число импульсов Б секунду. С уменьшением тока в электрома)нитной катушке амплитуда вибрации насадки уменьшается вследствие у)!еныпения действу)ощей на нее пондеромоторной силы. С уменьшением частоты импульсов, например ниже 2 — 3 Гц, влажный материал проваливается отдельными порциями в виде рыхлых хлопьев, так как комки его дробятся парами. При частотах импульсов f = — 5--10 Гц провал материала идет непрерывно. Интенсивность провала уменьшается при частоте ! = 12 — 16 Гц вследствие уменьшения ыч— плитуды колебания насадки и прижятия ее к верхней токопроводящей перегородке. 11ри частотах свыше 20 Гц провал обрабатываемого материала практически прекращается.
Мощность, вводимая в слой феррома Гi(H iной насадки Р— fA, rite А — амплитуда колебания; f — частота колебания.
Пример. Сушке подвергаются отходы Hl!струментального производств после мокрои заточки металлорежущего инструмента, содержащего 50 /p порошка быстрорежущей стали и 50 /p абразива. Предваритслы!о часть влаги из материала удаляется в отстойник. Первая ступень сушильноп> аппарата содержит крупные стальные;!!3!ры диаметром 20 мм, размещенные на решетке с размерами ячеек 10 мм. Мокрый материал подается в зону суLIIKH шнековым питателем в строго определенном количестве, опре,н— ляемом из условия, что сколько материалы поступает B рабочее пространстьо суlflHaêè, столько его из него и проваливается через слой вибрирующих шаров. Частота импу4»сов магнитного поля в этой ступени ранна
3 Гц, число импульсов в секунду равно шести. Через слой этих шаров, размещенныx в корпусе диаметром 150 мм, проходит 50 )iл,с обрабатываемого материала. Из HIH(Ka материал поступает в корпус в виде крупных
h < > ч h(! ih (1> c (! () 0 ) 3 ) I I H I I f )>I (. ш ы р ы э 1 и кО ч к и .i!)(>(5! Г, и О() рыб() Гь)БЯ(хl ыи xi aT(риал Бь! хо4lfT ИЗ ..ОЯ и Б:!. Н ., !ОПЬ(13 P33XICPBМИ
:4 ))ч, iipi:,115!)!)i!ãc,ii>iiO 1 !Ягрсвыясь от 20 до !
)(1 (".. Цыр!1 ь)0 .)0H и трет} сЙ ступе))еЙ име101 .IH d Ч(T P i 1 )1, T(.. Xf!) C()BTX РЫ ТОКОП (ЭОВОДЯших 11(рсгоро.!Кок равна 150 С. Реп!еткы име;-<)сики 2 мм. Чы TÎIа чагнитного п)оля
10 ц. число ичг!чс)ьсов Б сск>. н у 20.
Диаметр iaapîa четвертой, пятои, !Бсс-!
О <)fi и седьмой »туfi(. !Ней.составлял 3 ЧM TcxfII\ . j) a !"1 ()Ы ТО h(! П j)ОБО \rl I си."; . )С P(>! 0()О (Оh
2: ..)О" (,:43cT01 3 м 3 "Il!iтil0! О IO. я t = о Гi!, Ill».!0 им и сlьсон Б сс к) и 1х 10. Высоты слоя .í>ða(>aTûBac 10I о;)ытс риала 60 — 80 мм, f41>iCOTi1 (;)оя 1!1>1 ров 40 X:Xl. ИHTCHСИBI ;OCTB
»; ) ):) ВЫ !>1 Ч Ы (Р!IЫ 13 ЧС()(. 3 if PO) aс! Ь 4ЫЕ ЕП.ЕТ-! И РС I (, IÈР i":" 51 Б(.IHHH!Ii!11 I 14)!Р5)ЖЕ))НОСТИ .))ЫГНИТ 101 Î 4 ОКЫ, KOTO()351 СТЯ)!ЯВ, IИВаСТСЯ с 1. ((Ром. !
1а iiocлс,4if!4x rp<. x c ) > fic!iHx c !!HI IKH зсрн!)с Гый материал приобрстя(т !!еооходич) ю сьiH) честь, с!)ни»Твен!4) !о сх х(>му зср!4истомх с, )10. проис л.)ит предварительная ссl;ара-!.":4я фсрро))ыгнитной компоненты с опереЖЕНИЕМ О f BO,!ii H(.. Хlа) НИТНОЙ КОМ;IОНЕIГ,"Ы, ПОcлс )е:о обрабатываемый материыл )среду25 кццимися порциями ферромыгниfHB)x и немагHHTHI>ix част).ц I,îcòóíacò в ухой электРОЧа I 1)HTÍЫЙ C(113PBTÎP. !, (. OKO!i IBTC IbHO
РЫЗДСЛ5)ЕТС51 Efa ф(.РРО)1 3ГHHTHL!(-1;!ЕХ)ЫГНИТныс компоненты с î)ao. 40)) Hx! . «.<. Бстствуюп.ие приемники продуктов pa....,сния. Од30
ПОБрече ннс)е с счп)кои др()бле!4ис I Ом кОВ 313-! p1f3 ad cHocoácTi3x сТ B,тыльпеЙ шех) кой эффективное Ги сс!)араиии ферро))ыгнит)н)ll ко IHoHBIITы до 99,5"",Б. Отсутствие ci!c!I. Н:I HH ЭЛЕ. )ЕП 1 OB ПасаДКИ МСЖДЧ С ÎOH Ости! 1)ется 33 счст няложсния О . нсвс)ехlен!1О
3 > с ifõ)п7льсных) мяг!и!Тны|! !!Олем II(pcx)(lfifo1 Р )i a! НИ! -!О! О,;О ) 51 На!>05(же))НОСТЬЮ> Н вЂ” БН = — !0 кЛ, „ii.
Й ОГсх тс-.вие ToKQIIPOBo))ILL!Hx пеРс! OPOLO)(ВССЬ СЛОЙ П13РОБ ВТЯ! ИБЯЕТСЯ В СОЛЕ .10,40 пд, налипая . я стенки корпусы, уже при
-«,ñòîòå t = 12 1 и и 12 импульсах в секунду (длительность кыждо!о импульса 0,01 с).
Быполнс))ие магнитной системы Б виде с0.I(Ho)1дя (электро чя! нитной кятуLLI KH ), Охзс!Тыва)ощей вертикальный корпус, обе(.печиныет Бозбх>кденис продольHIIx колсбаний
С.. 1<)Н Iliаj)ОВ И ООРЫОЯТЫB3(ЧОГО М3 C,)ИЫЛЯ..
Подключснис соленоида о;1! оврех!снно к
ИС ГО|1511!КЯ >! ПОСТОНИ !01 0 и ПЕРСМЕННОГО МЯГ)fIITIII>Ix полей об»с):ечивыеf при на))ряженнос50 III переменно! о .)ягпитного поля, рявпои по
Kp3HHcIj мер» hi: рцитивной сил» материалы
lif;!POB, Î1 СУ. СТБ:!Е С:LCI!, ICН)!Я МС>К. 4 ШЫ()ЫМИ )слс,lс I В:I<. . Hх Îc 34 Оч)li)I 0 мягнетизчя, iтО
Б свок> очсрсдь:)риводит к более интенсив;I0Э1 > ИХ ДБИ Ж(ПИК) ОТНО(. ИТС.!hi!0 ДP>(!, Р Га, (ПО(об(тву!о цсчу интенсификыпии теплооб> ° чена !Нароа с обрабатываемым материало..;, и Э((>((>С>КТИБНОХ< !) PP))aл! )!4 )1)i! IO К:)Х)!!OB
B, I ii ЖНОГО !!OP)i()3TLIl33C)I H О ) (1 ГС()!!i). I d
1109564
Размещение ферромагнитных частиц (шаров) между концентрическими короткозамкнутыми токопроводящими перегородками в виде колец, змеевиков, ограниченными в верхней части провальной решеткой, выполненной в виде короткозамкнутой токопроводящей спирали, обеспечивает равномерное распределение ферромагнитных частиц в рабочем объеме при постоянном направлении пондеромоторной силы вверх, противоположно силе тяжести.
Создание импульсного магнитного поля путем дополнительного прерывания с частотой f — 10 Гц пульсирующего магнитного поля тока однополупериодного выпрямления переменного тока частотой f = 50 Гц при 1 --20 импульсах в секунду обеспечивает сочетание высокой амплитуды колебания ферромагнитных частиц, свойственной низкочастотным колебаниям, с высокой частотой их вибрации. что улучшает интенсивность вибрации обрабатываемого материала и повышает производительность аппарата. кроме того, обеспечивает регулируемый
10 провал материала через провальные решетки и слои шаров. размеры которых уменьшаются по мере перемещения обрабатываемого материала сверху вниз.
1109564
А,м
Фиг Ф
Составители А. Железнов
Редактор H. Лазаренко 1 ехред И. Всрес Корректор О. Луговая
3а каз 5638/25 Тираж 667 11одписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау1нская наб., д. 4/5
Филиал ППП <<Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
