Электромагнитное устройство для очистки газов и жидкостей

 

Изобретение может быть использовано для удаления ферромагнитных частиц из потока газа или жидкости и позволяет повысить эффективность процесса очистки, увеличить емкости поглощения и длительность фильтроцикла. Устройство содержит коаксиальные перфорированные перегородки 2 и 3, расположенные дистанционно одна по отношению к другой с образованием между ними кольцевой камеры (КК), заполненной ферромагнитной насадкой 4. Намагничивание насадки 4 осуществляется намагничивающей системой, выполненной в виде четного числа сердечников-магнитопроводов (С-М) 5, заведенных внутрь КК, на которых размещены электромагнитные катушки 6, электрически соединенные навстречу друг другу для генерирования в смежных С-М 5 магнитных полюсов чередующейся полярности. Вне КК смежные С-М 5 попарно замкнуты магнитопроводными шунтами 9. КК может быть выполнена по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса 1 кольцевых секций с размещением электромагнитных катушек 6 по средине С-М 5 между секциями. Очищаемая среда подается в корпус 1 через перфорированный патрубок 7, проходит сквозь насадку 4, где осаждаются примеси, и выводится через патрубок 8. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

1ЕСПУБЛИН (19) (11) щ) g В 01 D 35/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4245484/31-26 (22) 18,05.87 (46) 07,09.90. Бюл. Я 33 (71) Украинский институт инженеров водного хозяйства и Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской революции (72) А.В,Сандуляк, И.Б.Лозин, В,Л,Дахненко, M.È.Ïàâëèùåâ, А.Л.Ершов и Л.Н.Малинский (53) 621.928.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)) 1508378, кл. В 01 D 35/06, 1984. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОЧИСТКИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение может быть использовано для удаления ферромагнитных частиц из потока газа или жидкости и поз2 воляет повысить эффективность процесса очистки, увеличить емкости поглощения и длительность фильтроцикла.

Устройство содержит коаксиальные перфорированные перегородки 2 и 3, расположенные дистанционно одна по отношению к другой с образованием между ними кольцевой камеры (КК),заполненной ферромагнитной насадкой 4. Намагничивание насадки 4 осуществляется намагничивающей системой, выполненно в.виде четного числа сердечников-магнитопроводов (С-М) 5, заведенных внутрь КК, на которых размещены электромагнитные катушки 6, электрически соединенные навстречу друг другу для генерирования в смежных С-М 5 магнит- 3 ных полюсов чередующейся полярности.

Вне КК смежные С-M 5 попарно замкнуты

1590100 магнитопроводными шунтами 9, К!< может быть выполнена по меньшей мере из

Двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса 1 кольцевых секций с размещением электромагнитных катуИзобретение относится к области

Магнитного осаждения ферромагнитных

1 римесей из газовых и жидких сред и

gomez быть использовано в химической, 15

Металлургической промышленности, теп-.

Ловой и атомной энергетике.

Целью изобретения является повьппение эффективности процесса очистки, увеличение емкости поглощения и дли- 30 тельности фильтроцикла.

На фиг.1 изображено электромагнитное устройство для очистки газэв и жидкостей;.:на фиг.2 — то же, вид сверху; на фиг.3 — устройство, в котором кольцевая камера выполнена в

I ниде двух кольцевых секций; на фиг.46ечение А-А на фиг.3; на фиг.5— аечение Б-Б на фиг.3.

Электромагнитное устройство сос- 30 тоит из корпуса 1, в котором имеются две перфорированные коаксиальные перегородки 2 и 3, расположенные дистанционно по отношению друг к другу с образованием между ними коль:;1евой 35 камеры, заполненной ферромагнитной насадкой 4 ° Внутрь камеры заведены

©ердечники-магнитопроводы 5, на которых размещены электромагнитные катушКи 6. Для подвода и отвода очищаемой 4р и регенерационной среды имеется перфорированный патрубок 7 и патрубок 8.

Смежные сердечники-магнитопроводы вне корпуса 1 попарно замкнуты магнитопроводным шунтом 9 (фиг. 1 и 2). 45

Электромагнитное устройство работает следующим образом.!

Очищаемая среда подается через перфорированный патрубок 7, который выполнен таким образом, чтобы осуществлялась равномерная радиальная подача среды, и проходит через намагниченную ферромагнитную фильтрующую насадку 4, При этом ферромагнитные примеси осаждаются на гранулах насадки, а очищенная среда отводится из корпуса 1 через патрубок 8. После истечения времени фильтроцикла, т.е. насышек Ь по средине С-M 5 между секциями.

Очищаемая среда подается в корпус 1 через перфорированный патрубок 7, проходит сквозь насадку 4, где осаждаются примеси, и выводится через патрубок 8. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. щения насадки примесями,-производится ее регенерация.

Повышение эффективности процесса очистки является следствием создания в объеме ферромагнитной насадки высокоградиентного магнитного поля и рационального использования всего магнитного потока, генерируемого намагничивающей системой. Для этого насадка размещена в кольцевой камере, образованной коаксиальными перфорированными перегородками, которые расположены дистанционно по отношению друг к другу, причем четное число сердечниковмагнитопроводов намагничивающей сис- — : темы заведено между перфорированными перегородками и вне камеры попарно замкнуты магнитопроводными шунтами.

Электромагнитные катушки соединены навстречу друг другу для разнополярного намагничивания любых двух смежных. участков сердечников, расположенных в камере. За счет этого исключаются потери магнитного поля вне насадки, а в пределах камеры создается замкнутая цепь, близкая к тороидальной с малым магнитным сопротивлением, Генерируемый электромагнитной системой магнитный поток Рационально используется для создания необходимого магнитного поля в насадке.

Повышение эффективности очистки и экономичности в предлагаемом электромагнитном устройстве достигается за счет оптимального подбора размеров кольцевой камеры, ее толщины и высоты и диаметра сердечников-магнитопрово-i дов из выражения т -1 ГИ Н1 у

4рн

Данное выражение получено исходя,. из следующих соображений. Максимальное использование намагничивающей силы электромагнитной катушки достигается в том случае, если напряженность поля в металле сердечника-магнитопровода. соответствует области приближе5 1590100 ния к насыщению стали (Н 1. При этом магнитный поток н сердечнике ф будет равен

7Д

Фс- рр (Hjs, — Р Ро(H3 4 ° (2)

С другой стороны, значение магнитного потока в насадке ф„ равно ф„ = р -р,н s„ - =p p, нтск, (3)

Учитывая замкнутость магнитной це- 1О пи, приравниваем выражение (2) и (3) и после математических преобразований получим (1).

Пример. Сердечник-магнитопровод диаметром й=0,1 м изготовлен из 15 отожженной низкоуглеродистой стали, для которой можно принять (H7=1000 А/м и p=600, В качестве насадки применяются подшипниковые шары (сталь ШХ15), Среднее значение напряженности магнит

20 ного поля в насадке по технологическим параметрам очистки Н=20 кА/м, при этом средняя магнитная проницаемость насадки примерно равна р=2 (3). Толщина кольцевой камеры (рабочая длина насадки) Т=0,2 м. Из зависимости (1) находим значение высоты секции h м

Гр(Н сР2 3 14 600 ° 1000 0 1

4 р НТ 4 2- 20000 - О, 2

Размещение ферромагнитной гранулированной насадки в кольцевой камере между перфорированными перегородками и равномерная радиальная подача очищаемой среды, например отходящих газов сварочного и металлургического производства посредством перфориро- . ванного патрубка, по всей высоте устройства позволяют полностью использовать объем насадки для улавливания примесей, обладающих магнитными свойствами, тем самым повысить эффективность и снизить материалоемкость устройства.

Равномерная подача сепарируемой 4> среды достигается за счет того, что перфорированный патрубок заведен во внутрь корпуса и может быть выполнен, например, сужающимся вдоль оси сепаратора по направлению движения потока, при этом насадка по высоте камеры работает в одинаковом скоростном режиме, а перфорированный патрубок служит для предварительной очистки среды от особо крупных примесей. Повышение эффективности процесса очистки достигается в предлагаемом изобретении также вследствие того, что скорость фильтрации среды через насадку умень шается, так как активная площадь насадки увеличивается в радиальном направлении. При постоянной скорости фильтрации осаждение ферромагнитных примесей вдоль длины намагниченной насадки происходит неравномерно, преимущественно в первых ячейках. Время между промывками, т.е. фильтроцикл, определяется насыщением и, следовательно, выходом из строя первых ячеек насадки. Таким образом, обычная насадка (примерно равномерно намагниченная, имеющая .постоянный гранулометрический состав и постоянное сечение) в течение фильтроцикла работает с недогрузкой глубинных ячеек, причем с увеличением длины насадки степень этой недогрузки возрастает.

Неравномерность скорости фильтрации, ее уменьшение но направлению движения позволяют достигнуть более равномерного распределения примесей по глубине насадки, при этом крупные примесные частицы, обладающие в большинстве своем лучшими магнитными свойствами, осаждаются в первых слоях насадки при повышенных скоростяхфильтрации среды, а более мелкие проникают вглубь насадки и там задерживаются с понижением скорости, в результате чего увеличивается емкость поглощения насадки и длительность фильтроцикла.

Выполнение кольцевой камеры по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса кольцевых секций и размещение электромагнитных катушек по середине сердечников-магнитопроводов между секциями позволяет увеличить производительность устройства. При этом расчет секций выполняется также по формуле (1).

Для улучшения условий регенерации насадки она размещена в кольцевых секциях (камере) с образованием свободной поверхности, т.е, не защемлена. Это позволяет взрыхлить ее, добиваясь смещения точек контакта гранул, в которых наиболее интенсивно осаждаются примеси, известными способами, например подачей кратковременных переменных импульсов на электромагнитные катушки. Чтобы при очистке среды не снижалась эффективность за счет обходной фильтрации над свободной поверхностью насадки, расстояние от нее до начала перфорации секции принимается не менее половины толщины секции.

1590100

Формула изобретения

1, Электромагнитное устройство для очистки газов и жидкостей с ради5 альной фильтрацией среды, включающее

Корпус, ферромагнитную насадку,, две

Перфорированные коаксиальные перегородки, расположенный соосно корпусу

Перфорированный патрубок, намагничиВающую систему, содержащую электромагнитные катушки, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

1 эффективности очистки, увеличения ем2 ости пОглОщения и длительнОсти фильт-15

1 оцикла, коаксиальные перфорированные перегородки расположены дистанционно йо отношению друг к другу, с образо.Ванием между ними кольцевой камеры, а ферромагнитная насадка помещена междy этими перегородками, при этом устройство снабжено четным количестdoM сердечников-магнитопроводов, pasМещенных в слое насадки, а электромагнитные катушки надеты на магнито- 25 проводы и соединены электрически в единую цепь, причем катушки двух соседних сердечников навстречу одна другой.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что смежные сердечники-магнитопроводы вне камеры попарно соединены магнитопроводными шун-. ,,тами.

3. Устройство по п,1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что кольцевая камера выполнена по меньшей мере из двух последовательно расположенных вдоль оси корпуса кольцевых секций, а электромагнитные катушки размещены между секциями.

4, Устройство по пп.1 и 3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что стенки кольцевой камеры в верхней части выполнены сплошными, а ферромагнитная загрузка размещена в перфорированной части камеры, при этом высота сплошной части стенки камеры равна не менее, чем половине толщины секции.

E 59O EOO

Составитель О.Симоненко

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 2594 Тираж 575 „ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101