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, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент из ферромагнитного материала. Упомянутый фильтрующий элемент в поперечном сечении имеет треугольную форму, пространство между зубцами которого заполнено неметаллическим немагнитным материалом заподлицо, фильтрующий элемент выполнен из магнитотвердого ферромагнитного материала и намагничен в радиальном направлении, что создает вдоль оси потока радиальное собственное остаточное псевдооднородное магнитное поле напряженностью Н 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 и разделителем. Фильтрующий элемент спиральной формы, размещенный на внешней стороне внутреннего корпуса, выполнен из магнитомягкого ферромагнитного материала.
В результате анализа известных магнитных сепараторов установлено, что улучшение основных показателей сепараторов в части эффективности разделения дисперсных частиц достигается за счет повышения градиента напряженности магнитного поля в зоне разделения за счет уменьшения размеров (диаметра) фильтрующих элементов (ФЭ), что приводит к уменьшению производительности сепаратора и увеличению его массогабаритных параметров.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности сепарации и уменьшение его массы и габаритов путем расширения зоны действия высокоградиентного магнитного поля ФЭ, поперечного движению сепарируемой среды, и удаления магнитной системы постоянных магнитов и замены ее действия на действие неоднородного магнитного поля намагниченного ФЭ, выполненного из магнитотвердого ферромагнитного материала.
Технический результат изобретения достигается тем, что в магнитном сепараторе, включающем загрузочный и разгрузочный каналы под магнитный и немагнитный продукты, рабочий орган, представляющий собой внутренний и внешний корпусы, выполненные из немагнитного материала, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент выполнен в виде профилированных зубцов (с поперечным сечением треугольной формы) из ферромагнитного магнитотвердого материала, размещенных на внешней поверхности внутреннего корпуса, пространство между зубцами заполнено немагнитным неметаллическим материалом заподлицо, при этом упомянутый фильтрующий элемент намагничен в радиальном направлении, что создает вдоль оси потока в кольцевом зазоре между корпусами рабочего органа собственное остаточное радиальное псевдооднородное магнитное поле напряженностью Н с большим радиальным градиентом.
На фиг.1 представлена схема магнитного сепаратора, на фиг.2 показан вид I фиг.1 и вариант размещения профилированных зубцов фильтрующего элемента перпендикулярно оси сепаратора.
Сепаратор (фиг.1) состоит из внутреннего 1 и внешнего 2 корпусов, выполненных из немагнитного материала, разделителя 4, загрузочного канала 5 и разгрузочных каналов I, II. На внешней поверхности корпуса 1 помещены профилированные зубцы с поперечным сечением треугольной формы (направление которых параллельно оси сепаратора), промежутки между зубцами заполнены немагнитным неметаллическим материалом 6, указанные зубцы являются фильтрующими элементами 3 (ФЭ) фиг.1. Фильтрующий элемент выполнен из магнитотвердого ферромагнитного материала и намагничен в радиальном направлении, что создает вдоль оси потока радиальное собственное остаточное псевдооднородное магнитное поле напряженностью Н с большим радиальным градиентом. Наличие ФЭ такой формы с собственным остаточным магнитным полем позволяет расширить зону высокой неоднородности магнитного поля ФЭ, увеличить градиент и тем самым увеличить ширину кольцевого рабочего канала между корпусами 1, 2. Это позволяет повысить эффективность разделения сепарируемой среды, производительность устройства, упростить конструкцию сепаратора 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 неоднородном магнитном поле, создаваемом ФЭ 3. Наличие немагнитного неметаллического материала 6 в пространстве между зубцами уменьшает гидравлическое сопротивление кольцевого канала между корпусами 1 и 2.
Конструктивный вариант размещения зубцов ФЭ поперек 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.
Обозначения на конструктивной схеме (фиг.2) магнитного сепаратора:
Hmax - максимальное значение величины напряженности собственного магнитного поля ФЭ (в области вершины зубца);
H0 - минимальное значение величины напряженности собственного магнитного поля ФЭ (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, разделитель для разделения потока на магнитную и немагнитную фракции, фильтрующий элемент из ферромагнитного материала, отличающийся тем, что упомянутый фильтрующий элемент в поперечном сечении имеет треугольную форму, пространство между зубцами которого заполнено неметаллическим немагнитным материалом заподлицо, фильтрующий элемент выполнен из магнитотвердого ферромагнитного материала и намагничен в радиальном направлении, что создает вдоль оси потока радиальное собственное остаточное псевдооднородное магнитное поле напряженностью Н с большим радиальным градиентом.
