Сепаратор для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала, преимущественно из частиц измельченных утилизируемых шин
Изобретение относится к сепараторам для отделения ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала, преимущественно из частиц измельченных утилизируемых автомобильных шин. Позволяет повысить полноту отделения частиц металла от немагнитных частиц. В сепараторе камера сепарации выполнена в виде полого цилиндрического барабана, а магнитная система образована двумя дисками, установленными с возможностью вращения относительно оси барабана по его торцам. В теле дисков установлены электромагнитные катушки, питаемые электрическим током. Диски с электромагнитными катушками вращаются в противоположных направлениях и создают внутри камеры сепарации вращающееся и пульсирующее магнитное поле, в котором зависают ферромагнитные частицы, а немагнитные частицы под действием сил тяжести выводятся из камеры сепарации. Сепаратор имеет две поочередно работающие камеры сепарации. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к разделению материалов в магнитном поле и может быть, в частности, использовано для отделения частиц металлического корда из порошка предварительно измельченных утилизируемых автомобильных шин.
Известен электромагнитный сепаратор, содержащий камеру сепарации, снабженную патрубками ввода обрабатываемого материала и вывода продуктов разделения, электромагнитную систему, размещенную с наружной стороны камеры, и полиградиентную среду из пластин, выполненных из ферромагнитного материала и размещенных внутри камеры параллельно друг другу с зазором, при этом пластины, прилегающие к стенкам камеры, выполнены с односторонними нарифлениями треугольной формы, обращенными внутрь камеры (см. патент СССР №828949, В 03 С 1/025, 1981).
Недостатком известного сепаратора является сложность конструкции камеры сепарации и большая ее металлоемкость, обусловленная наличием пластин сложной формы, выполненных из ферромагнитного материала и размещенных внутри камеры сепарации. Кроме того, в известном сепараторе не обеспечивается полное отделение частиц немагнитных материалов, содержащихся в обрабатываемом продукте, от выделяемых магнитных частиц (частиц металла). Это обусловлено тем, что оседаемые на полиградиентной среде внутри камеры сепарации магнитные частицы служат центрами, на которых налипают немагнитные частицы за счет электростатических зарядов, возникающих при трении частиц друг о друга. Этот эффект усугубляется большой развитой поверхностью полиградиентной среды, заполняющей камеру сепарации. Когда магнитное поле отключается и осуществляется регенерация полиградиентной среды (с одновременным прекращением подачи обрабатываемого материала в камеру) с разгрузкой фракции магнитных частиц в соответствующий приемник, в этот приемник наряду с магнитными частицами поступают и налипшие на них немагнитные частицы. Это снижает эффективность отделения магнитных частиц от остальной массы обрабатываемого сыпучего материала.
Известен также магнитный сепаратор, предназначенный для отделения ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала, содержащий рабочий орган в виде тела вращения из немагнитного материала с кольцевой полостью, в которой находится магнитная система, расположенная вдоль окружности, соосно с рабочим органом. Имеется делительная перегородка кольцевой формы, также соосная с рабочим органом. Отделение немагнитных частиц от магнитных осуществляется за счет центробежных сил и притяжения магнитных частиц с помощью магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами магнитной системы (см. авт. свид. СССР №1810108 А1, В 03 С 1/02, 1993).
В известном устройстве также не обеспечивается полнота отделения магнитных (металлических) частиц от немагнитных частиц, налипающих на магнитных частицах за счет электростатических зарядов, образующихся при трении частиц друг о друга при движении их по поверхности рабочего органа.
Наиболее близким к предлагаемому сепаратору по совокупности существенных признаков является сепаратор для отделения ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала, который может быть использован для отделения частиц металла от порошка измельченных утилизируемых шин, содержащий камеру сепарации, патрубок для подвода сепарируемого материала в камеру сепарации, переключатель потока сепарируемого материала, установленный в патрубке для подвода, патрубки для раздельного отвода отделенных ферромагнитных частиц и немагнитного продукта, переключатель потока отводимых продуктов, установленный на входе патрубков для раздельного отвода продуктов сепарации, и магнитную систему, установленную с наружной стороны камеры сепарации (см. авт. свид. №927314, В 03 С 1/08, 1982).
Недостатком известного сепаратора, принятого в качестве ближайшего аналога, является сложность конструкции камеры сепарации, обусловленная наличием двух размещенных один в другом патрубков, внутренний из которых выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения.
Кроме того, в этом сепараторе, как и во всех описанных выше сепараторах, не обеспечивается полнота отделения частиц магнитного и немагнитного материалов. Это обусловлено тем, что в этом сепараторе отделение частиц ферромагнитного материала (металла) осуществляется за счет притяжения частиц ферромагнитного материала к внутренним стенкам камеры сепарации под воздействием магнитного поля, создаваемого магнитной системой, установленной снаружи камеры. При этом к стенкам притягиваются лишь частицы ферромагнитного материала, находящиеся в пристеночном слое подаваемого в камеру сыпучего продукта. Частицы ферромагнитного материала, находящиеся в центральной части камеры, экранируются частицами немагнитного материала и, увлекаемые потоком сыпучего материала, выводятся из камеры вместе с частицами немагнитного материала. Кроме того, в этом сепараторе вывод частиц ферромагнитного материала из камеры сепарации сопровождается остановкой подачи сыпучего материала в камеру, отключением магнитной системы и продувкой внутреннего объема камеры и подводящего патрубка потоком воздуха для отделения ферромагнитных частиц, налипших на внутренних стенках камеры, и перевода их в сборник ферромагнитных частиц. При этом в сборник поступают и частицы немагнитного материала, налипшие на стенках патрубка для подвода сыпучего материала в камеру и на стенках камеры. Необходимо отметить также, что подача потока воздуха в камеру сепарации для вывода из нее частиц ферромагнитного материала влечет за собой необходимость установки специальных ловушек для отделения частиц от потока воздуха, что резко усложняет конструкцию сепаратора.
Задача изобретения состояла в разработке такого магнитного сепаратора, предназначенного преимущественно для отделения частиц металла из предварительно измельченных утилизируемых автомобильных шин, в котором обеспечивается повышенная полнота отделения частиц металла от немагнитных частиц (крошки резины и частиц кордового волокна).
Указанная задача решается тем, что предложен сепаратор для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала, преимущественно из частиц измельченных утилизируемых шин, содержащий две камеры сепарации, патрубок для подвода сепарируемого материала в каждую камеру сепарации, переключатель потока сепарируемого материала, установленный в патрубке для подвода материала, патрубки для раздельного отвода продуктов сепарации, переключатель потока отводимых продуктов сепарации, установленный на входах этих патрубков, и магнитную систему, установленную с наружной стороны каждой камеры сепарации, в котором, согласно изобретению, каждая камера сепарации выполнена в виде полого цилиндрического барабана, а магнитная система образована двумя дисками, установленными с возможностью вращения относительно оси барабана по его торцам и перекрывающими торцевые поверхности барабана, причем в теле дисков размещены электромагнитные катушки, подпитываемые электрическим током.
В предпочтительном варианте выполнения сепаратора диски с электромагнитными катушками установлены на приводных валах, проходящих по оси дисков.
Еще одним отличием является то, что электромагнитные катушки размещены в дисках магнитной системы радиально по отношению к оси диска.
В числе отличий следует отметить то, что приводные валы дисков магнитной системы соединены с приводами, обеспечивающими их вращение в противоположных направлениях.
В одном из возможных вариантов выполнения сепаратора по оси барабана камеры сепарации выполнено отверстие, через которое проходит центральный приводной вал, соединенный с одним из дисков магнитной системы, при этом привод центрального вала размещен с противоположного торца барабана по отношению к связанному с ним диску магнитной системы, а второй диск магнитной системы установлен на полом приводном валу, охватывающем центральный приводной вал.
Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения сепаратора в нем обеспечивается максимально полное отделение ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала. Это обусловлено тем, что ферромагнитные частицы, поступающие в каждую камеру сепарации с потоком сыпучего материала, зависают во внутреннем объеме камеры под действием вращающегося магнитного поля, создаваемого электромагнитными катушками, установленными во вращающихся дисках магнитной системы, и не выводятся из камеры до тех пор, пока катушки запитываются электрическим током. Частицы немагнитных материалов, таких, например, как резиновая крошка и частицы кордовой ткани, под действием гравитационного поля выводятся из камеры и по соответствующему патрубку поступают в соответствующий сборник. Кроме того, магнитное поле, создаваемое в камере сепарации, не только вращается, но и пульсирует за счет наложения проекций электромагнитных катушек, размещенных по обе стороны камеры сепарации и вращающихся вместе с дисками в противоположных направлениях. Это придает ферромагнитным частицам внутри камеры сепарации дополнительное возвратно-поступательное перемещение. При этом они энергично встряхиваются и освобождаются от налипших на них немагнитных частиц. Это обеспечивает полноту отделения ферромагнитных частиц от немагнитных частиц. В этом и состоит технический результат изобретения.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого сепаратора.
На фиг.2 изображен вид на сепаратор в разрезе А-А фиг.1.
На фиг.3 в разрезе изображен вариант выполнения камеры сепарации, в которой оба привода магнитной системы размещены с одной из сторон камеры.
На фиг.4 изображена электромагнитная катушка магнитной системы сепаратора в разрезе.
Сепаратор содержит две поочередно загружаемые сепарируемым материалом камеры 1 и 2 сепарации, которые снабжены патрубками 3 и 4 подвода сепарируемого материала, соединенными с общим бункером 5 для загрузки, куда сепарируемый материал подается непрерывно, например, с помощью транспортера (не показан). Стенки камер 1 и 2 выполнены из немагнитного материала, например из нержавеющей стали. На входах в патрубки 3 и 4 установлен переключатель 6 потока сепарируемого материала, выполненный, например, в виде управляемой заслонки, с помощью которой поток сепарируемого материала поочередно загружается в камеру 1 или 2. Камера 1 сепарации снабжена также патрубками 7 и 8 для раздельного вывода продуктов сепарации, на входах которых установлен переключатель 9 потоков. Аналогичные патрубки 10 и 11 с переключателем потоков 12 имеет камера 2 сепарации. Переключатели 6, 9 и 12 потока снабжены приводами 13, 14 и 15 с использованием подпружиненных рычагов и электромагнитов. Камеры 1 и 2 сепарации выполнены в виде полых цилиндрических барабанов (см. фиг.1 и 2). Снаружи камеры 1 по ее торцам установлены с возможностью вращения вокруг оси два диска 16 и 17, закрепленные на приводных валах 18 и 19. Внутри дисков 16 и 17 радиально по отношению друг к другу (см. фиг.2) размещены электромагнитные катушки 20, питаемые электрическим током, которые образуют внешнюю магнитную систему. Аналогичная магнитная система образована снаружи камеры 2 сепарации, которая представляет собой вращающиеся вокруг оси камеры 2 диски 21 и 22, закрепленные на приводных валах 23 и 24. Внутри дисков 21 и 22 в гнездах установлены электромагнитные катушки 25, питаемые электрическим током и создающие в камере 2 сепарации вращающееся магнитное поле. Диски 16 и 17, размещенные по торцам цилиндрического барабана камеры 1 сепарации, вращаются с помощью приводных валов 18 и 19 в противоположных направлениях. Кроме того, они имеют возможность смещения вдоль оси с целью регулировки зазора по отношению к торцам камеры 1 (показан стрелками). Аналогичным образом вращаются относительно оси камеры 2 сепарации диски 21 и 22.
Изображенный на фиг.1 и 2 вариант выполнения предлагаемого сепаратора работает следующим образом. Сепарируемый материал, например порошок измельченных утилизируемых автомобильных шин, содержащий резиновую крошку, частицы металла и частицы кордового волокна, при положении переключателя 6 потоков, изображенном на фиг.1 (сплошная линия на входе патрубка 3), поступает из загрузочного бункера 5 самотеком по патрубку 4 в камеру 2 сепарации. В момент загрузки камеры 2 сепарации сепарируемым материалом диски 21 и 22 с электромагнитными катушками 25 вращаются относительно оси камеры 2, создавая в ней вращающееся магнитное поле. Под действием вращающегося магнитного поля частицы ферромагнитного материала (стального корда шин), содержащиеся в сепарируемом материале, зависают в объеме камеры 2 сепарации, а немагнитные частицы (резиновая крошка и частицы кордового волокна) под действием сил тяжести выводятся из камеры 2 сепарации и по патрубку 11 при положении переключателя 12 потока, изображенном на фиг.1 (сплошная линия на входе патрубка 10), поступают в соответствующую накопительную емкость (не показана). Загрузку камеры 2 сепарации сепарируемым материалом осуществляют до тех пор, пока все внутреннее пространство камеры 2 заполнится частицами ферромагнитного материала. Время загрузки выбирается экспериментально или определяется с помощью датчика ферромагнитных частиц, устанавливаемого на выходе камеры 2 сепарации (не показан). Затем переключатель 6 потока устанавливают с помощью привода 13 в другое положение (изображено на фиг.1 штриховой линией), при котором сепарируемый материал по патрубку 3 поступает во внутренний объем камеры 1 сепарации. Необходимо отметить, что при этом магнитная система камеры 2 продолжает работать, электромагнитные катушки 25 запитываются электрическим током, создавая в камере 2 вращающееся магнитное поле. При этом вращающееся магнитное поле имеет пульсирующий характер. Это обусловлено тем, что электромагнитные катушки 25, размещенные во вращающихся дисках 21 и 22, то сближаются до минимального расстояния, когда оси их проекций совпадают друг с другом, то расходятся на более удаленное расстояние. Эти пульсации магнитного поля заставляют ферромагнитные частицы внутри камеры 2 сепарации (так же, как и в камере 1) совершать возвратно-поступательные перемещения, при которых частицы ферромагнитного материала стряхивают с себя налипшие на них немагнитные частицы, которые выводятся из камеры 2. При этой процедуре в объем камеры 2 переводится содержимое патрубка 4, которое также подвергается сепарации в камере 2 сепарации. После завершения процесса сепарации в камере 2 сепарации переключатель 12 потока переводится в положение, изображенное на фиг.1 штриховой линией, при котором выход камеры 2 сепарации сообщается с патрубком 10. В этот же момент времени электромагнитные катушки 25 в дисках 21 и 22 автоматически отключаются от электрического питания, магнитное поле внутри камеры 2 прекращает свое действие и ферромагнитные частицы под действием сил тяжести выводятся из объема камеры 2 сепарации по патрубку 10 в соответствующую накопительную емкость (не показана).
Отделение ферромагнитных частиц от немагнитных составляющих в камере 1 сепарации осуществляется в той же последовательности действий, которая описана выше применительно к камере 2 сепарации.
На фиг.3 изображен в разрезе вариант выполнения камеры 2 сепарации с внешней вращающейся магнитной системой, образованной дисками 21 и 22 с установленными в них электромагнитными катушками 25, который отличается от описанного выше варианта тем, что приводы приводных валов 23 и 24 размещены по одну из сторон камеры 2 сепарации. С этой целью по оси камеры 2 сепарации выполнено отверстие 26, через которое проходит центральный приводной вал 23, соединенный с диском 21 магнитной системы. При этом второй приводной вал 24, соединенный с другим диском 22 магнитной системы, выполнен полым и охватывает центральный приводной вал 23, который проходит у него по оси. Приводные валы 23 и 24 снабжены шкивами 27 и 28, которые с помощью клиноременной передачи соединены с валами двигателей (не показаны). При этом между валами 23 и 24 установлены радиальные подшипники 29. Между центральным приводным валом 23 и кольцевой внутренней стенкой камеры 2 сепарации, образующей отверстие 26 для центрального приводного вала 23, также установлен радиальный подшипник. Аналогичным образом может быть выполнена и камера 1 сепарации.
В предпочтительном варианте выполнения электромагнитные катушки 20 и 25, установленные в дисках 16, 17, 21 и 22, выполнены в виде кольца 31 (см. фиг.4), в котором имеется кольцевое углубление 32, заполненное витками 33 электромагнитной катушки. Витки 33 имеют общий электрический вывод, соединенный с электрическими проводами, уложенными в пазах дисков 16, 17, 21 и 22 и связанных с ними приводных валах 18, 19, 23 и 24 (не показаны). Через систему электрических контактов, установленных на приводных валах 18, 19, 23 и 24, электромагнитные катушки 20 и 25 соединены с регулируемыми источниками электрического тока (не показаны). С одной из сторон уложенные в кольцевом углублении 32 витки 33 электромагнитных катушек покрыты слоем 35 диэлектрика, например эпоксидной смолы.
Описанный вариант выполнения камер 1 и 2 сепарации (см. фиг.3) работает совершенно аналогично варианту выполнения этих камер 1 и 2, изображенному на фиг.1 и 2.
1. Сепаратор для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала, преимущественно из частиц измельченных утилизируемых шин, содержащий две камеры сепарации, патрубок для подвода сепарируемого материала в каждую камеру сепарации, переключатель потока сепарируемого материала, установленный на входе патрубка для подвода сепарируемого материала, патрубки для раздельного отвода продуктов сепарации, переключатель потоков отводимых продуктов сепарации, установленный на входе этих патрубков, и магнитную систему, установленную снаружи каждой камеры сепарации, отличающийся тем, что каждая камера сепарации выполнена в виде полого цилиндрического барабана, а магнитная система образована двумя дисками, установленными с возможностью вращения относительно оси барабана по его торцам и перекрывающими торцевые поверхности барабана, причем в теле дисков установлены электромагнитные катушки, питаемые электрическим током.
2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что диски с электромагнитными катушками установлены на приводных валах, проходящих по оси дисков.
3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что электромагнитные катушки размещены в дисках радиально по отношению к оси диска.
4. Сепаратор по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что валы дисков соединены с приводами, обеспечивающими их вращение в противоположных направлениях.
5. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что по оси барабана каждой камеры сепарации выполнено отверстие, через которое проходит центральный приводной вал, соединенный с одним из дисков магнитной системы, при этом привод центрального приводного вала размещен с противоположного торца барабана по отношению к связанному с ним диску магнитной системы, а второй диск магнитной системы установлен на полом приводном валу, охватывающем центральный приводной вал.
