CS256048B1

CS256048B1 - Superconducting magnetic separator

Info

Publication number: CS256048B1
Application number: CS867895A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Masa; Jiri Galas
Original assignee: Jaroslav Masa; Jiri Galas
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS789586A1

Abstract

Supravodivý magnetický separátor sestává z jádra, z kryostatu a z rámu, na němž jsou pevně uchyceny dva stínioí kryty. V kryostatu je v kapalném héliu pevně uchycena supravodivá cívka a mezi pláštěm otvoru kryostatu a pláštěm jádra je vytvořena mezera pro střídavé přesouvání jádra, v němž jsou provedeny dvě separační komory. Na obou stranáoh kryostatu ve směru posuvů jádra je před mezerou pevně uchyoem límec z ferómagnetického materiálu.The superconducting magnetic separator consists of a core, a cryostat and a frame on which two shielding covers are firmly attached. In the cryostat, a superconducting coil is firmly attached in liquid helium and a gap is created between the shell of the cryostat opening and the core shell for alternating movement of the core, in which two separation chambers are made. On both sides of the cryostat in the direction of core movement, a collar of ferromagnetic material is firmly attached in front of the gap.

Description

(54)(54)

MÁŠA JAROSLAV ing., KLÁŠTEREC NAD OHŘÍ, GALAŠ JIŘÍ doc. ing. CSc., PRAHAMASA JAROSLAV ing., MONASTERY OVER OHRI, GALAŠ JIŘÍ doc. CSc., PRAGUE

Supravodivý magnetický separátorSuperconducting magnetic separator

Supravodivý magnetický separátor sestává z jádra, z kryostatu a z rámu, na němž jsou pevně uchyceny dva stínioí kryty. V kryostatu je v kapalném héliu pevně uchycena supravodivá cívka a mezi pláštěm otvoru kryostatu a pláštěm jádra je vytvořena mezera pro střídavé přesouvání jádra, v němž jsou provedeny dvě separační komory. Na obou stranáoh kryostatu ve směru posuvů jádra je před mezerou pevně uchyoem límec z ferómagnetického materiálu.The superconducting magnetic separator consists of a core, a cryostat, and a frame on which two shielding covers are fixed. A superconducting coil is firmly attached to the cryostat in the liquid helium, and a gap for alternating displacement of the core is formed between the cryostat aperture shell and the core shell in which two separation chambers are provided. On both sides of the cryostat in the direction of the core displacement, a ferromagnetic collar is fixed in front of the gap.

-Λ 256 048-Λ 256 048

Vynález se týká supravodivého magnetického separátoru kaolinuj něhož řeší ochranu otvoru kry©státu proti vniknutí ferromagnetických částic silovým účinkem supravodivé cívky mezerou mezi otvorem kryostatu a jím procházejícím přesuvným jádrem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a superconducting magnetic separator kaolin, which solves the protection of an orifice of a state against the ingress of ferromagnetic particles by the force effect of a superconducting coil through a gap between the orifice orifice and the passing core.

Supravodivý magnetický separátor kaolinu je proveden tak, že supravodivá cívka je umístěna v kryostatu, jehož otvorem prochází jádro, v němž jsou dvě pracovní komory, mezi nimiž jsou krajní vyvažovači komory. Jádro se střídavě přesouvá tak, že pracovní komory jsou vždy střídavě uvnitř prostoru supravodivé cívky a mimo dosah jejího rozptylovalo magnetického pole. V pracovní komoře zasunuté v supravodivé cívce probíhá separační proces a v pracovní komoře mimo cívku probíhá vyplachování. Jádro je v celé své délce magneticky homogenizováno s ohledem na potřebné přesouvací síly.The superconducting magnetic kaolin separator is designed such that the superconducting coil is disposed in a cryostat whose opening passes through a core in which there are two working chambers, between which there are extreme balancing chambers. The core is alternately moved so that the working chambers are always alternately inside the superconducting coil space and out of reach of the magnetic field. In the working chamber inserted in the SC coil, a separation process takes place and the working chamber outside the coil is flushed. The core is magnetically homogenized over its entire length with respect to the necessary displacement forces.

Z hlediska bezpečnosti .provozu je rozhodující ochrana otvoru pláště kryostatu proti feromagnetickým částicím, které jsou magnetickým polem supravodivé cívky podél povrchu jádra silově vtahovány k jejému středu, kde postupně dojde k městnání těchto feromagnetických částic v mezeře mezi otvorem pláště kryostatu a přesuvným jádrem. Toto spolu s nezbytným přesouváním jádra může způsobit zaklínění vměstnaných částic a proražení pláště kryostatu v otvoru, únik chladících kapalin a přechodí cívky ze supravodivého do normálního stavu. Rozměr možných feromagnetických částic je mezerou omezen pouze v jednom svém rozměru. Jádro samo nemá hladký válcový povrch, nebot je na svou délku složeno z více kusů a na svém povrchu má montážní kapsy pro spojovací šrouby. Ani v průřezu není kruhové, nebot má vytvořeny v celé délce rovné plochy pro vedení na kladkách.From the operational safety point of view, the protection of the cryostat shell opening against ferromagnetic particles, which are drawn by the magnetic field of the superconducting coil along the core surface, is forcefully drawn towards its center where these ferromagnetic particles gradually congest in the gap between the cryostat shell opening and the displacement core. This, together with the necessary displacement of the core, can cause wedging of the inclusions and puncture of the cryostat housing in the aperture, leakage of coolants and transition of the coil from superconducting to normal. The size of possible ferromagnetic particles is limited by a gap in only one dimension. The core itself does not have a smooth cylindrical surface, since it is composed of several pieces over its length and has mounting pockets on its surface for connecting screws. It is also not circular in cross-section because it has flat surfaces for guiding on rollers over its entire length.

256 046256 046

Proti vniknutí nežádoucích částic materiálu nebo předmětů z okolí do mezery mezi vnitřní pláší kryostatu a plááí posuvného jádra jsou používány stírací planžety, těsnění nebo částečné zakrytování posuvného jádra, případně jejich kombinace. U magnetického separátoru se silným magnetickým polem dochází působením silového pole na feromagnetické předměty k jejich přitažení na pláši jádra, takže při jeho pohybu může dojít k porušení funkce stíracích planžet nebo těsnění, a tím k poškození vlastního separačního zařízení. Nevýhodou zakrytování je zabránění přístupu k plášti jádra, který je důležitý z provozních důvodů.Wiper blades, seals or partial covering of the sliding core, or a combination thereof, are used to prevent undesirable particles of material or objects from entering the gap between the inner cryostat shell and the sliding core shell. In a magnetic separator with a strong magnetic field, by applying a force field to ferromagnetic objects, they are attracted to the core shell, so that the movement of the wiper blades or gaskets may be impaired, thereby damaging the separation device itself. The disadvantage of the enclosure is that it prevents access to the core sheath, which is important for operational reasons.

Uvedené nedostatky odstraňuje supravodivý magnetický separátor, sestávající z jádra, z kryostatu a z rámu, na němž jsou pevně uchyceny dva stínící kryty, a v kryostatu je v kapalném héliu pevně uchycena supravodivá cívka a mezi pláštěm otvoru kryostatu a pláštěm jádra je vytvořena mezera pro střídavé přesouvání jádra, v němž jsou provedeny dvě separační komory, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že na obou stranách kryostatu ve směru posuvů jádra je před mezerou pevně uchycen límec z feromagnetického materiálu.These problems are overcome by a superconducting magnetic separator consisting of a core, a cryostat and a frame on which two shielding covers are fixed, and a superconducting coil is fixed in the cryostat in a liquid helium and a gap for alternating shifting is formed between the cryostat aperture shell and the core shell. a core in which two separation chambers according to the invention are provided. It is based on the fact that on both sides of the cryostat in the direction of the core displacement, a collar made of ferromagnetic material is fixed in front of the gap.

Je možné, aby límec byl uchycen na kryostatu nebo byl upevněn na obruči, upevněné na držáku, sestávajícím z nejméně dvou ramen z nemagnetického materiálu, uchycených na stínícím krytu. Límec může mít tvar celého mezikruží nebo se může akjekfat z nejméně dvou segmentů. Límec může být s výhodou na vnitřním průměru vytvořen ve .tvaru nejméně jednoho břitu pro zlepšení radiálního gradientu magnetického pole·It is possible for the collar to be mounted on a cryostat or mounted on a hoop mounted on a bracket consisting of at least two arms of non-magnetic material mounted on the shielding cover. The collar may be in the form of an entire annulus or may be akjekfat from at least two segments. The collar may advantageously be formed in the shape of at least one lip on the inner diameter to improve the radial gradient of the magnetic field.

U supravodivého magnetického separátoru podle vynálezu se umístěním límce z magnetického vodivého materiálu ve tvaru kruhu před mezeru, do které se nemají dostat nežádoucí předměty nebo částice, zajistí, že náhodně přitažené částice rozptylovým polem cívky budou zachyceny magnetickými silami na kruhu a nedostanou se do mezery. Využívá se zde silového působení mezi dvěma magneticky vodivými částmi, kterými je kruh a nežádoucí částice nebo předmět, umístěnými v magnetickém poli.In a superconducting magnetic separator according to the invention, placing a collar of magnetic conductive material in a circular shape in front of a gap in which unwanted objects or particles are not to enter will ensure that randomly attracted particles by the coil dispersion field are captured by magnetic forces on the ring and do not fall into the gap. Here, a force action is utilized between two magnetically conductive parts, the ring and the unwanted particles or object located in the magnetic field.

- 5 256 048- 5 256 048

Složení límce z více částí má výhodu ve snadné montáži límce, snadnější výrobě límce a· také možnosti úprav radiální složky gradientu, když kruh bude tvořen více plechy s možností změny počtu plechů. Upevnění kruhu na kostru separétoru lze provést uchycením na kryostat nebo uchycením rameny držáku a obručí na stínící kryty neboř obě tyto části jsou pevně uchyceny na kostře sepařátořu. Uchycení cívky v kryostátu i uchycení kryostatu na kostru separétoru musí vyhovovat magnetickým silám, odpovídajícím přesuvnému režimu matrice. Jelikož ramena držáku a obruč jsou z nemagnetického materiálu, nejsou ovlivňovány magnetickými silami v rozptylovém magnetickém poli. Obruč zároveň plní funkci krytu zabraňujícího vniku nežádoucích částic do prostory mezery mezerou mezi čelem pláště kryostatu a kruhem.The composition of the multi-part collar has the advantage of easy collar assembly, easier collar manufacturing, and also the ability to adjust the radial gradient component when the circle is made up of multiple sheets with the possibility of changing the number of sheets. The ring can be attached to the separator frame by attaching it to the cryostat or by attaching the bracket arms and hoops to the shielding covers, since both of these parts are firmly attached to the separator frame. The mounting of the coil in the cryostate and the attachment of the cryostat to the separator chassis must comply with the magnetic forces corresponding to the displacement mode of the matrix. Since the arms and the hoop are of non-magnetic material, they are not affected by magnetic forces in the scattering magnetic field. At the same time, the hoop performs the function of a cover to prevent unwanted particles from entering the gap space by the gap between the face of the cryostat housing and the ring.

Vynález a jeho účinky jsou blíže vysvětleny v popise příkladu jeho provedení podle přiloženého výkresu, který znázorňuje v částečném radiálním řezu v nárysu schematicky supravodivý magnetický separátor podle vynálezu.The invention and its effects are explained in more detail in the description of an exemplary embodiment thereof according to the accompanying drawing which shows, in partial radial section, a schematic front view of a superconducting magnetic separator according to the invention.

V kryostatu 8 je pevně uchycena supravodivá cívka 2 zatopená kapalným heliem 6. V otvoru kryostatu 8 je jádro £, v němž jsou vytvořeny dvě separačni komory s přívodem a odvodem média, dvě krajní vyvažovači komory a jedna střední vyvažovači komora. Náplň separačni ch komor a vyvažovačích komor tvoří matric.e z jemných drátků z feromagnetického nerezového materiálu. Chráněná mezera 1 je umístěna mezi pláštěm £ otvoru kryostatu 8 a ochranným pláštěm 10 jádra £. Kryostat 8 je pevně uchycen na kostře separétoru stejně jako -stínící kryt 11. na který je šrouby 12 uchycen držák £, na němž je upevněna obruč 7 a límec 4, respektive kruh z magneticky vodivého materiálu. Obruč 7 a držák £ jsou z nemagnetického materiálu. Držák £ je zde tvořen alespoň dvěma rameny z profilového nosníku. Límec £ je dělen na dvě části. Mezi obručí 7 a čelem kryostatu 8 je vytvořena v axiálním i radiálním směru dilatační mezera 13.· Límec £ může být na vnitřním průměru vytvořen ve tvaru nejméně jednoho břifcu pro zlepšení radiálního gradientu magnetického pole.In the cryostat 8, there is a fixed superconducting coil 2 flooded with liquid helium 6. In the opening of the cryostat 8 there is a core 6, in which two separation chambers are provided with media inlet and outlet, two extreme balancing chambers and one middle balancing chamber. The filling chambers and balancing chambers consist of fine wires made of ferromagnetic stainless steel. The protected gap 1 is located between the sheath 8 of the cryostat opening 8 and the sheath 10 of the core 8. The cryostat 8 is fixedly attached to the separator frame as well as the shielding cover 11, on which the holder 12 is fastened by means of screws 12, on which the hoop 7 and the collar 4 or the ring of magnetically conductive material are fixed. The rim 7 and the holder 6 are of non-magnetic material. The holder 6 is here formed by at least two arms of a profile beam. The collar 8 is divided into two parts. An expansion gap 13 is formed between the hoop 7 and the face of the cryostat 8 in the axial and radial directions. The collar 8 can be formed in the shape of at least one slat on the inner diameter to improve the radial gradient of the magnetic field.

- 4 256 048- 4,256,048

Jádro 2 se střídavě přesouvá a tím pracovní komory jsou vždy střídavě uvnitř prostoru supravodivé cívky 2 a mimo dosah jejího rozptylového magnetického pole. V pracovní, komoře zasunuté v supravodivé cívce 2 probíhá separační proces a v pracovní komoře mimo supravodivou cívku 2 probíhá vyplachování. Jádro 2 je v celé své délce magneticky homogenizováno s ohledem na potřebné přesouvací síly. Límec £ přetvoří magnetické pole tak, že vznikne gradient magnetického pole ve směru k límci a shodně s ním vznikne magnetická síla působící na feromagnetické předměty, čímž tyto předměty podle poměru gradientu ve směru k límci 4 a ve směru pláště 10 jádra 2 ^a podle hmotnosti a rozměru buš zcela přitáhne, nebo nadlehčí. Tři zrušení magnetického pole supravodivé cívky 2 odpojením od zdroje se až na remanentní mag netismus zruěí i ochranná funkce límce £, což umožňuje zachycené částice snadno odstranit.The core 2 alternately moves, and thus the working chambers are always alternately inside the superconducting coil 2 space and away from its scattering magnetic field. In the working chamber inserted in the SC coil 2, a separation process takes place and in the working chamber outside the SC coil 2, the flushing takes place. The core 2 is magnetically homogenized over its entire length with respect to the necessary displacement forces. The collar 4 deforms the magnetic field to produce a magnetic field gradient towards the collar and to produce a magnetic force acting on the ferromagnetic objects, whereby the objects, according to the ratio of the gradient towards the collar 4 and the jacket direction 10 of the core 2, ^and weight. of the size of the bush either completely attracts or lightens. The tripping of the superconducting coil 2's magnetic field by disconnecting it from the power supply also removes the protective function of the collar 6, except for the remanent magnetism, which makes it easy to remove the trapped particles.

Supravodivý magnetický separátor podle vynálezu je využitelný v chemickém průmyslu pro čištění kaolinu.The superconducting magnetic separator of the invention is useful in the chemical industry for the purification of kaolin.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

2S6 048

1. A superconducting magnetic separator consisting of a core, a cryostat and a frame on which two shielding covers are fixed, and a superconducting coil is fixed in the cryostat in liquid helium, and a gap for alternating displacement of the core is formed between the cryostat aperture shell and the core shell. in which two separation chambers are provided, characterized in that a collar (4) of ferromagnetic material is fixedly fixed in front of the gap (1) on both sides of the cryostat (8) in the direction of displacement of the core (5).

The superconducting magnetic separator according to claim 1, characterized in that the collar (4) is mounted on the cryostat (8).

The superconducting magnetic separator according to claim 1, characterized in that the collar (4) is mounted on a hoop (7) mounted on a holder (5), consisting of at least two arms of non-magnetic material attached to the shielding cover (11).

A superconducting magnetic separator according to claim 1, characterized in that the collar (4) has the shape of an entire annulus.

5. A superconducting magnetic separator according to claim 1, wherein the collar (4) consists of at least two segments.

6. A superconducting magnetic separator according to claims 1 to 5, characterized in that the collar (4) is formed on the inner diameter in the form of at least one cutting edge for improving the radial gradient of the magnetic field.