CN104768652A - 用于磁性分离器的鼓和相关生产方法 - Google Patents

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Abstract

在用于磁性分离器的鼓中，包括铁磁材料的筒体(C)，在其外侧上形成有容置设在沿130°-160°的磁性弧且具有交替的N-S极性的纵向排中的永磁体(7)的多个纵向槽(6)，筒体(C)位于非磁性材料的外壳(M)内，磁路的单个偶极子的长度(D)包括在100-150mm的范围内以提供沿整个磁性弧的大体均匀的磁场，由于引起正弦波图像的振幅非常有限的偶极子的有限的长度(D)，因此具有出现在几乎100％覆盖磁性弧的磁场的标称值。

Description

用于磁性分离器的鼓和相关生产方法
本发明涉及磁性分离器，特别是涉及一种用于中等强度磁性分离器的鼓和一种用于生产这种鼓的方法。
众所周知，中等强度磁性分离器(MIMS)被设计为通过根据到鼓的距离以及所采用的磁体而产生范围约为200-700mT的磁感的鼓吸引并移除铁磁材料，应用的磁体通常由钕铁硼合金(Nd-Fe-B)制成。
MIMS可以被用作湿型高强度磁性分离器(WHIMS)的保护装置，或被用作集中具有低磁化率的金属矿物(如，锌铁矿、钛铁矿、一些类型的赤铁矿等)的自主磁性分离器。
MIMS鼓的传统结构设有具有高磁导率的铁磁钢筒体，在筒体的外侧上形成纵向槽以容置设置在N-S极性交替的纵向排中的永磁体，即每排包括不同于相邻两排的极性的单一极性(如，US5636748)。磁体的这些排在鼓限定的弧(通常约为130°-160°)上延续，具有用于释放铁磁材料的最终区(在鼓的旋转方向)，在最终区内磁体逐步变细以远离筒体的外表面。然后通过绕筒体旋转的非磁性材料的外壳将筒体包围，提取包含待分离的铁磁粒子的材料(矿物或其他)。
在现有技术的鼓中使用的磁体的大小相当大，且通常地随着鼓的直径而增大，凭此沿磁性弧设置的纵向排的数目是相当有限的，且考虑到鼓的制造公差以及磁体的大小，筒体和外壳之间的距离不能低于给定阈值。由于两种缺点，已知鼓的这些几何特征消极地影响它们的性能。
第一个严重的缺点是源自于该事实：由于不同极性彼此远离，导致磁偶极子的长度(等于具有相同符号的两个极性之间的距离)相当长，具有如Mineral Technologies Pty.Ltd.(Carrara，Qld-Australia)和Longi MagnetCo.Ltd.(Fushun-China)市售的MIMS的大约为200-400mm的值。因此，MIMS的有效表面上的磁场的值具有强烈的正弦波图像，只在极性处以及靠近极性处(因此覆盖不大于30％的磁性弧)具有标称值，然而磁性弧的其余部分的值显著较低。
进一步降低已知鼓的有效性的第二个缺点是，在市场上可获得的上述MIMS中的筒体和外壳之间的间隙至少为5mm，且必须加上范围在1,5-5mm之间的外壳厚度，凭此磁体有效表面和处理过的材料之间的最小距离约为7-8mm。
因此，本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的MIMS鼓。由于使用设置在较大数量的纵向排中的较小磁体，磁偶极子长度包括在从100mm到150mm范围内的鼓实现这个目的。在从属权利要求中公开了其他优点特征。
因此，根据本发明的鼓的主要优点是提供沿整个磁性弧的大体均匀的磁场，由于引起正弦波图像的振幅非常有限的偶极子的有限长度，因此具有出现在几乎100％磁性弧上的磁场的标称值。
由小磁体的使用造成的这种鼓的第二个显著优点是将筒体和外壳之间的间隙减小至不大于2mm的可能性，同样由于以下描述的相关生产方法，无需冒着尤其在提供了如进一步描述的内部球形支撑物的优选实施例中的鼓磨损的风险。
对于本领域技术人员来说，从本发明的实施例的以下详细的描述，参考附图，根据本发明的MIMS鼓的这些以及其他优点和特征将变得清楚，其中：
图1是具有透视部分和放大细节的鼓的透视图；
图2是沿包括旋转轴线A-A的中平面的纵剖面视图；
图3是横剖面视图。
参考这些图，了解到，根据本发明的鼓惯例包括具有高磁导率的铁磁材料(优选为软钢)的筒体C，具有例如950mm的直径以及35mm的厚度，在它的末端由两个钢制法兰2封闭。设有用于轴承4和锁定卡箍5的底座的两个毂3沿筒体C的纵向轴线A-A被固定在法兰2的中心。此外，用于调整承载磁体的筒体C的磁性弧的位置的臂B被固定到毂3中的一个上。
多个纵向槽6形成在筒体C的外侧上并容置设在具有交替的N-S极性的纵向排中的Nd-Fe-B永磁体7(图1)。筒体C插入非磁性材料(例如具有4mm厚度Sm的AISI 316不锈钢)的外壳M，在筒体C的末端由具有设置有用于轴承4的底座的凸缘毂MF的两个法兰F(同样由AISI 316制成)封闭。毂MF的至少一个还设置有装置，例如齿轮R，用于从发动机(未示出)接收运动以驱动旋转外壳M。
本发明的鼓的第一个新颖的方面在于采用较小的磁体以实现磁路的单个偶极子的长度D等于127mm(图3)，这转而允许得到沿约150°的磁性弧的较大数量(在示例中为20)的交替的N-S纵向极性。更具体地，吸引磁性弧由前16个极性组成，材料释放区10由后4个极性组成，后者容置在逐步加深的槽中。
应当注意的是，通过形成更深的纵向槽6，与适当厚度的筒体C相结合的较小的磁体7的使用允许简单地实现释放区10中的磁体的逐步移动。由于不必形成锥形磁体，所有磁体均是相同的，这简化了鼓的制造，然而形成更深的槽6比将磁体锥形化更简单且更便宜。
在其优选实施例中，这种鼓的第二个新颖的方面由设置在磁体7中的棋盘式图案中的多个可旋转的球形支撑物8的存在实现，以将磁体的有效表面和非磁性外壳M的内表面之间的间隙G减小至最小。支撑物8的球相对于磁体7的有效表面突出0.3-0.4mm并允许将有效表面和非磁性外壳M的内表面之间的间隙G的值减小至不大于2mm。
事实上，考虑到外壳M的制造公差是±1mm，即使在加上了由于朝向磁体的材料的引力的外壳M的变形的负制造公差的情况下，由于球将滑动摩擦力变成充当球轴承的滚动摩擦力，支撑物8的球上内表面的可能的滑动将不会导致鼓的磨损。
优选地，外壳M的外表面也涂有形成高摩擦层的双组份环氧树脂涂料，以改进由磁体7吸引的铁磁材料的提取并减小外壳M的磨损。适于这个目的的涂料的示例是由Leighs Paints(Bolton-GB)生产的Epidek M377。
用于生产根据本发明的鼓的方法可以总结为以下步骤：
a)在筒体C的末端焊接闭合法兰2；
b)在法兰2的中心处固定(例如通过键锁或焊接)毂3；
c)在车床上加工筒体C以实现毂3与筒体C的外侧的完美共轴性以及在毂3上形成用于轴承4和锁定卡箍5的底座；
d)在筒体C的外侧上铣出纵向槽6以及用于球形支撑物8的底座；
e)将磁体7固定在槽6中并将可移除的插头9(如由尼龙或特氟龙制成)容易地固定在用于球形支撑物8的底座中；
f)以适于允许利用环氧树脂填充包装材料的油灰密封的包装材料覆盖筒体C的磁体7所处的区域；
g)利用环氧树脂填充包装材料并随后移除硬化的环氧树脂上的包装材料；
h)在机床上加工筒体C以执行以磁体7覆盖的表面和树脂填充的空隙的所需直径大小进行的碾磨；
i)移除插头9并固定球形支撑物8；
j)将筒体C插入外壳M并密封地安装闭合法兰F。
应当注意的是，由于步骤h)中的碾磨，磁体7的外表面具有与筒体C相同的曲率以能够最小化间隙G，且通过在步骤g)中将磁体7掩蔽在环氧树脂中这一事实可以完成这一工作，否则它们十分易损，会被损毁。
应当清楚的是，根据本发明的鼓的上述示出的实施例只是允许各种变形的示例。特别的，依照鼓的大小可以改变各种参数，如槽6、磁体7和支撑物8的数目，以及筒体C和外壳M的厚度，只要磁偶极子的长度D保持在从100mm到150mm的范围内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于磁性分离器的鼓，包括铁磁材料的筒体(C)，在所述筒体(C)的末端由两个法兰(2)封闭，所述筒体(C)具有设有用于轴承(4)和锁定卡箍(5)的底座的中心毂(3)，所述中心毂(3)沿所述筒体(C)的纵向轴线(A-A)设置，多个纵向槽(6)形成在所述筒体(C)的外侧上并容置设在沿约130°到160°的磁性弧且具有在相邻排之间交替的N-S极性的单一极性的纵向排中的永磁体(7)，所述筒体(C)位于非磁性材料的的外壳(M)内，在所述外壳(M)的末端由两个法兰(F)封闭，所述两个法兰(F)具有设有用于所述轴承(4)的底座的凸缘毂(MF)，所述凸缘毂(MF)中的至少一个还设有用于从发动机接收运动以驱动旋转所述外壳(M)的装置，所述装置优选地为齿轮(R)，其特征在于，磁路的单个偶极子的长度(D)包括在100到150mm之间的范围内，优选地等于127mm。
2.根据权利要求1所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)均相同，且在释放区(10)中的所述磁性弧的末端，所述磁体(7)被容置在逐步加深的纵向槽(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的鼓，其特征在于，进一步包括设置在所述磁体(7)中的棋盘式图案中的多个可旋转的球形支撑物(8)，所述支撑物(8)的球相对于所述磁体(7)的有效表面突出0.3-0.4mm。
4.根据权利要求3所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)的有效表面和所述外壳(M)的内表面之间的间隙(G)小于等于2mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述外壳(M)的外表面涂有形成高摩擦层的环氧树脂涂料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，用于调整所述筒体(C)的所述磁性弧的位置的臂(B)被固定在所述毂(3)中的一个上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)由Nd-Fe-B合金制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述外壳(M)由具有4mm厚度(Sm)的AISI 316不锈钢制成。
9.一种用于生产根据前述权利要求中任一项的用于磁性分离器的鼓的方法，包括以下步骤：
a)在所述筒体(C)的末端焊接所述闭合法兰(2)；
b)在所述法兰(2)的中心处固定所述毂(3)；
c)在机床上加工所述筒体(C)以实现所述毂(3)与所述筒体(C)的外侧的完美共轴性，并在所述毂(3)上形成用于所述轴承(4)和所述锁定卡箍(5)的所述底座；
d)在所述筒体(C)的外侧上铣出所述纵向槽(6)；
e)将所述磁体(7)固定在所述槽(6)中；
f)将所述筒体(C)插入所述外壳(M)内并密封地安装后者的所述闭合法兰(F)；
其特征在于，在步骤d)中以一定距离形成所述槽(6)，以便所述磁路的所述单个偶极子的长度包括在100到150mm之间的范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，还形成用于球形支撑物(8)的底座，所述球形支撑物(8)随后固定在所述底座中以相对于所述磁体(7)突出0.3-0.4mm。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，还将可移除的插头(9)固定在用于所述球形支撑物(8)的所述底座中，且在步骤e)和步骤f)之间进一步包括以下步骤：
e’)以适于允许利用环氧树脂填充包装材料的油灰密封的所述包装材料覆盖所述筒体(C)的所述磁体(7)所处的区域；
e”)利用环氧树脂填充所述包装材料并随后移除硬化的所述环氧树脂上的所述包装材料；
e”’)在机床上加工所述筒体(C)以执行以所述磁体(7)覆盖的表面和树脂填充的空隙的所需直径大小进行的碾磨；
e””)移除所述插头(9)并固定所述球形支撑物(8)。

Claims (11)

1.用于磁性分离器的鼓，包括铁磁材料的筒体(C)，在所述筒体(C)的末端由两个法兰(2)封闭，所述筒体(C)具有设有用于轴承(4)和锁定卡箍(5)的底座的中心毂(3)，所述中心毂(3)沿所述筒体(C)的纵向轴线(A-A)设置，多个纵向槽(6)形成在所述筒体(C)的外侧上并容置设在沿约130°到160°的磁性弧且具有交替的N-S极性的纵向排中的永磁体(7)，所述筒体(C)位于非磁性材料的外壳(M)内，在所述外壳(M)的末端由两个法兰(F)封闭，所述两个法兰(F)具有设有用于所述轴承(4)的底座的凸缘毂(MF)，所述凸缘毂(MF)中的至少一个还设有用于从发动机接收运动以驱动旋转所述外壳(M)的装置，所述装置优选地为齿轮(R)，其特征在于，磁路的单个偶极子的长度(D)包括在100到150mm之间的范围内，优选地等于127mm。
2.根据权利要求1所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)均相同，且在释放区(10)中的所述磁性弧的末端，所述磁体(7)被容置在逐步加深的纵向槽(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的鼓，其特征在于，进一步包括设置在所述磁体(7)中的棋盘式图案中的多个可旋转的球形支撑物(8)，所述支撑物(8)的球相对于所述磁体(7)的有效表面突出0.3-0.4mm。
4.根据权利要求3所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)的有效表面和所述外壳(M)的内表面之间的间隙(G)小于等于2mm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述外壳(M)的外表面涂有形成高摩擦层的环氧树脂涂料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，用于调整所述筒体(C)的所述磁性弧的位置的臂(B)被固定在所述毂(3)中的一个上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述磁体(7)由Nd-Fe-B合金制成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的鼓，其特征在于，所述外壳(M)由具有4mm厚度(Sm)的AISI 316不锈钢制成。
9.一种用于生产根据前述权利要求中任一项的用于磁性分离器的鼓的方法，包括以下步骤：
a)在所述筒体(C)的末端焊接所述闭合法兰(2)；
b)在所述法兰(2)的中心处固定所述毂(3)；
c)在机床上加工所述筒体(C)以实现所述毂(3)与所述筒体(C)的外侧的完美共轴性，并在所述毂(3)上形成用于所述轴承(4)和所述锁定卡箍(5)的所述底座；
d)在所述筒体(C)的外侧上铣出所述纵向槽(6)；
e)将所述磁体(7)固定在所述槽(6)中；
f)将所述筒体(C)插入所述外壳(M)内并密封地安装后者的所述闭合法兰(F)；
其特征在于，在步骤d)中以一定距离形成所述槽(6)，以便所述磁路的所述单个偶极子的长度包括在100到150mm之间的范围内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，还形成用于球形支撑物(8)的底座，所述球形支撑物(8)随后固定在所述底座中以相对于所述磁体(7)突出0.3-0.4mm。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，还将可移除的插头(9)容易地固定在用于所述球形支撑物(8)的所述底座中，且在步骤e)和步骤f)之间进一步包括以下步骤：
e’)以适于允许利用环氧树脂填充包装材料的油灰密封的所述包装材料覆盖所述筒体(C)的所述磁体(7)所处的区域；
e”)利用环氧树脂填充所述包装材料并随后移除硬化的所述环氧树脂上的所述包装材料；
e”’)在机床上加工所述筒体(C)以执行以所述磁体(7)覆盖的表面和树脂填充的空隙的所需直径大小进行的碾磨；
e””)移除所述插头(9)并固定所述球形支撑物(8)。
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