Магнитный сепаратор
Изобретение относится к области магнитного отделения твердых материалов от текучей среды, а именно к магнитным сепараторам с цилиндрическим устройством перемещения материала и неподвижными магнитами, и может быть применено при тонком разделении эмульсий, суспензий и взвесей. Магнитный сепаратор включает загрузочный и разгрузочный каналы под магнитный и немагнитный продукты, рабочий орган, представляющий собой внутренний и внешний корпусы, выполненные из немагнитных материалов с двумя магнитными системами из постоянных магнитов, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент из магнитомягкого ферромагнитного материала. Упомянутый фильтрующий элемент выполнен из профилированных зубцов-ребер, имеющих в поперечном сечении треугольную форму, промежутки между зубцами заполнены немагнитным неметаллическим материалом заподлицо, при этом в кольцевом зазоре между корпусами создается вдоль оси потока радиальное возмущенное магнитное поле с большим радиальным градиентом. Изобретение позволяет повысить эффективность разделения сепарируемой среды, увеличить производительность устройства, упростить конструкцию сепаратора и уменьшить его длину и массу. 2 ил.
Изобретение относится к области магнитного отделения твердых материалов от текучей среды, а именно к магнитным сепараторам с цилиндрическим устройством перемещения материала и неподвижными магнитами и может быть применено при тонком разделении эмульсий, суспензий и взвесей.
Из уровня техники известен магнитный сепаратор из описания изобретения к патенту РФ №2245194 С2, кл. В03С 1/14, опубл. 27.01.2005, бюл.№3, включающий питатель, загрузочный и разгрузочный каналы под магнитный и немагнитный продукты, рабочий орган в виде немагнитного барабана, внутри которого расположена магнитная система из основных и дополнительных постоянных магнитов с чередующейся полярностью.
Недостатком описанного устройства является недостаточная эффективность при тонком разделении неоднородных систем на основе мелкодисперсных частиц.
Из патента RU 2390381, кл. В03С 1/14, опубл. 27.05.2010, бюл. №15, известен магнитный сепаратор, включающий загрузочный и разгрузочный каналы для магнитной и немагнитной фракций, рабочий орган, внутри которого расположена магнитная система из постоянных магнитов с чередующейся полярностью. Рабочий орган представляет собой внутренний и внешний корпусы, выполненные из немагнитного материала, с двумя магнитными системами из постоянных магнитов с разделителем, при этом магнитная система в кольцевом зазоре между корпусами создает вдоль оси потока радиальное внешнее псевдооднородное магнитное поле напряженностью H0. Фильтрующий элемент спиральной формы, размещенный на внешней стороне внутреннего корпуса, выполнен из магнитомягкого ферромагнитного материала.
Анализ известных магнитных сепараторов позволяет сделать вывод, что улучшение основных показателей сепараторов в части эффективности разделения дисперсных частиц достигается за счет повышения градиента напряженности магнитного поля в зоне разделения и за счет уменьшения размеров (диаметра) фильтрующих элементов, что приводит к уменьшению производительности сепаратора и увеличению его размеров.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности сепарации, в том числе повышение производительности сепаратора при уменьшении его массы и габаритных размеров путем увеличения значения и расширения зоны действия высокоградиентного магнитного поля фильтрующего элемента, поперечного движению сепарируемой среды.
Технический результат изобретения достигается тем, что в магнитном сепараторе, включающем загрузочный и разгрузочный каналы под магнитный и немагнитный продукты, рабочий орган, представляющий собой внешний и внутренний корпусы, выполненные из немагнитных материалов с двумя магнитными системами из постоянных магнитов, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент из магнитомягкого ферромагнитного материала, размещенный на внешней стороне внутреннего корпуса, упомянутый фильтрующий элемент выполнен в виде профилированных зубцов (ребер) (с поперечным сечением треугольной формы), промежутки между зубцами заполнены немагнитным неметаллическим материалом заподлицо, при этом в кольцевом зазоре между корпусами создается вдоль оси потока радиальное возмущенное магнитное поле с большим радиальным градиентом.
На фиг.1 представлена схема магнитного сепаратора, на фиг.2 показан вид I на фиг.1 и вариант перпендикулярного расположения профилированных зубцов фильтрующих элементов.
Сепаратор (фиг.1) состоит из внутреннего 1 и внешнего 2 корпусов, выполненных из немагнитного материала, магнитной системы 3, разделителя 4, загрузочного канала 5 и разгрузочных каналов I, II. На внешней поверхности корпуса 1 параллельно оси сепаратора помещены профилированные зубцы (ребра) треугольной формы в поперечном сечении, пространство между ними заполнены немагнитным неметаллическим материалом 7, они являются фильтрующими элементами 6 (ФЭ), фиг.1. Применение фильтрующих элементов такой формы позволяет расширить зону высокой неоднородности возмущенного магнитного поля ФЭ, увеличить градиент и тем самым увеличить ширину кольцевого рабочего канала между корпусами 1, 2. Это позволяет повысить эффективность разделения сепарируемой среды, увеличить производительность устройства и уменьшить его длину и массу.
Магнитный сепаратор работает следующим образом.
Сепарируемая среда через загрузочный канал 5 поступает в кольцевой канал между корпусами 1 и 2, в котором происходит проточное сепарирование (разделение) неоднородной среды. Происходит отделение слабомагнитных и магнитных дисперсных частиц от дисперсионной жидкой или газообразной среды за счет магнитного фореза в поперечном возмущенном неоднородном магнитном поле. Возмущение поля инициируется ФЭ 6 в псевдооднородном поле магнитной системы 3, что позволяет создавать достаточно высокий градиент этого поля, необходимый для эффективного процесса фореза, кроме того, за счет треугольной формы поперечного сечения ФЭ расширяется зона возмущенного высокоградиентного магнитного поля.
Конструктивный вариант размещения зубцов ФЭ перпендикулярно оси сепаратора показан на фиг.2
Среда, содержащая магнитную дисперсную фракцию, выходит через разгрузочный канал I, очищенная немагнитная дисперсионная фракция - через канал II. Разделение на указанные фракции происходит с помощью разделителя 4. Размещение немагнитного неметаллического материала 7 в пространстве между зубцами ФЭ 6 позволяет снизить гидравлическое сопротивление кольцевого канала между корпусами 1 и 2.
Обозначения на конструктивной схеме (фиг.2) магнитного сепаратора:
Hmax - максимальное значение величины напряженности возмущенного магнитного поля (в области вершины зубца);
H0 - минимальное значение величины напряженности возмущенного магнитного поля (в области внутренней поверхности корпуса 2).
Магнитный сепаратор, включающий загрузочный и разгрузочный каналы под магнитный и немагнитный продукты, рабочий орган, представляющий собой внутренний и внешний корпусы, выполненные из немагнитных материалов с двумя магнитными системами из постоянных магнитов, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент из магнитомягкого ферромагнитного материала, отличающийся тем, что упомянутый фильтрующий элемент выполнен из профилированных зубцов-ребер, имеющих в поперечном сечении треугольную форму, промежутки между зубцами заполнены немагнитным неметаллическим материалом заподлицо, при этом в кольцевом зазоре между корпусами создается вдоль оси потока радиальное возмущенное магнитное поле с большим радиальным градиентом.
