PL164766B1 - Separator magnetyczny o duzym natezeniu przeplywu dzialajacy w srodowisku wilgotnym PL - Google Patents

Abstract

1. Separator magnetyczny o duzym na- tezeniu przeplywu dzialajacy w srodowisku wilgotnym, zawierajacy co najmniej jeden zespól separujacy utworzony przez komore, w której obrabiany produkt krazy z góry do dolu i srodki umieszczone z obydwu stron komory tworzace pole magnetyczne w po- przek tej komory zawierajace stale magnesy ewentualnie skojarzone z nabiegunnikami, znamienny tym, ze trwale magnesy i ewen- tualnie skojarzone z nimi nabiegunniki (14), które sa usytuowane z obydwu stron komory (10) sa przemieszczalne wzgledem siebie oraz tym, ze zawiera srodki do wzglednego przemieszczania magnesów i ewentualnie nabiegunników miedzy pierwszym poloze- niem, w którym magnesy lub nabiegunniki sa przylozone do dwóch przeciwnych scian ko- mory (10) i drugim polozeniem, w którym magnesy lub nabiegunniki sa odsuniete od scian komory (10). PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest separator magnetyczny o dużym natężeniu przepływu działający w środowisku wilgotnym i składający się z przynajmniej jednej komory, przez którą przechodzi z góry na dół produkt poddany separacji w postaci cieczy lub miazgi.

Znane separatory o działaniu nieciągłym mają bieg cykliczny: w pierwszej fazie wymuszane jest krążenie produktu poddanego separacji w komorze separującej w obecności pola magnetycznego. W ciągu tej fazy składniki magnetyczne produktu osiadają na ścianach komory i/lub elementach matrycy, podczas gdy cząstki niemagnetyczne są porywane przez fazę ciekłą produktu i zbierane w pierwszym kolektorze. W ramach drugiej fazy przerywa się zasilanie produktu poddanego separacji, usuwa pole magnetyczne i wyciąga produkty magnetyczne z komory oddzielającej przez płukanie za pomocą cieczy, którą jest zwykle woda. W tych urządzeniach do wytwarzania pola magnetycznego stosuje się zazwyczaj uzwojenie aby możliwe było jego usunięcie podczas fazy płukania. W tych znanych rozwiązaniach proponowano jednak używanie magnesów trwałych w filtrach tego typu przeznaczonych do oczyszczania cieczy mało obciążonych cząstkami magnetycznymi i nie wymagających częstych czyszczeń. W tych filtrach komora separująca jest utworzona przez kasetę, która w razie jej zatkania może być zastąpiona, przez kasetę czystą po zdemontowaniu magnesów. Ten typ filtru jest przystosowany do przetwarzania produktów obciążonych cząstkami magnetycznymi.

W separatorach o działaniu ciągłym grupuje się szereg komór separujących, aby utworzyć pierścień lub łańcuch i przemieszcza się je w sposób ciągły w stosunku do nieruchomych nabiegunników, rozmieszczanych prostopadle do magnetycznych linii sił. W czasie przemieszczania komory przechodzą stopniowo do strefy separacji, strefy płukania i strefy odprowadzania składników magnetycznych. Zasilanie komór jest dokonywane w strefie separacji, praktycznie na całej jej długości. Przy wyjściu z tej strefy, tam gdzie pole magnetyczne jest jeszcze silne, powoduje się krążenie w komorze płynu płuczącego aby wyeliminować ziarna składników magnetycznych, zatrzymane w wyniku flokulacji magnetycznej. W Stefie odprowadzania, która następuje po strefie płukania i w której pole magnetyczne praktycznie nie istnieje, produkty magnetyczne są wyciągane z komory za pomocą płukania wodą pod ciśnieniem. Opisane urządzenia są ciężkie, niedogodne w użyciu i kosztowne, a ponadto, z uwagi na fakt, iż pole magnetyczne jest wytwarzane przez elektromagnesy, charakteryzują się znacznym zużyciem energii elektrycznej.

W znanych rozwiązaniach podejmowano próby zastąpienia elektromagnesów magnesami trwałymi, ale rozwiązania te nie znalazły żadnego zastosowania praktycznego ponieważ natężenie pola magnetycznego, które można wytworzyć przy użyciu magnesów trwałych jest ograniczone. Istnienie luzu koniecznego dla zachowania pomiędzy ścianami komory separującej, a magnesami -trwałymi lub nabiegunnikami w celu umożliwienia ich względnych przemieszczeń nie pozwoliły na uzyskanie oczekiwanych efektów.

Celem niniejszego wynalazku jest umożliwienie zastosowania magnesów trwałych zamiast elektromagnesów w separatorach magnetycznych o dużym natężeniu przepływu, działających w środowisku wilgotnym i zmniejszenie w ten sposób ciężaru wymiarów i kosztu tych urządzeń oraz ograniczenie zużycia przez nie energii elektrycznej.

Istotą separatora o dużym natężeniu przepływu pracującego w środowisku wilgotnym zawierającego co najmniej jeden zespół separujący utworzony przez komorę, w której obrabiany produkt krąży z góry do dołu i środki umieszczone z obydwu stron komory tworzące pole magnetyczne w poprzek tej komory zawierającej stałe magnesy ewentualnie skojarzone z nabiegunnikami jest to, że trwałe magnesy i ewentualnie skojarzone z nimi nabiegunniki, które są usytuowane z obydwu stron komory są przemieszczalne względem siebie oraz to, że zawiera środki do względnego przemieszczania magnesów i ewentualnie nabiegunników między pierwszym położeniem, w którym magnesy lub nabiegunniki są przyłożone do dwóch przeciwnych ścian komory i drugim położeniem, w którym magnesy lub nabiegunniki są odsunięte od ścian komory.

Środki do przemieszczania magnesów, i ewentualnie nabiegunników, utworzone są przez dźwigniki sterowane programatorem lub mikrokomputerem jednocześnie z zaworami umieszczonymi na przewodach dołączonych do wejścia i wyjścia komory.

Korzystnie komora utworzona jest przez obudowę rurową z materiału niemagnetycznego, zawierającego matrycę ferromagnetyczną przepuszczającą produkt obrabiany.

Komora może być utworzona przez odcinek rury wykonanej z odkształcalnego materiału elastycznego, mającego w stanie normalnym przekrój kołowy lub wypukły i zawierający ferromagnetyczną ściśliwą sprężyście i przepuszczającą obrabiany produkt tak, że podczas fazy oddzielania rura jest spłaszczona pomiędzy magnesami lub nabiegunnikami i przybiera kształt rury płaskiej.

Z kolei trwałe magnesy, ewentualnie z nabiegunnikami, wytwarzające pole magnetyczne utworzone są przez zespół elementarnych magnesów, których kierunek magnesowania jest prostopadły do kierunku przepływu produktu obrabianego w komorze.

Trwałe magnesy, ewentualnie wraz z nabiegunnikami, są w postaci stosu magnesów i nabiegunników, przy czym kierunek magnesowania magnesów jest równoległy do kierunku przepływu produktu obrabianego w tej komorze.

W korzystnym przykładzie wykonania zespół lub każdy zespół separacyjny zawiera co najmniej dwie komory, pierwszą strefę, w której umieszczone są magnesy i która wyposażona jest w środki doprowadzające produkt obrabiany, drugą strefę wyposażoną w środki do rozdzielania cieczy płuczącej i do zbierania składników magnetycznych, środki przemieszczające komory między tymi dwiema strefami oraz środki koordynujące ruchy komór i magnesów i ewentualnie nabiegunników.

Korzystnie też separator zawiera kilka zespołów separujących oraz zawory cyklicznego łączenia każdego zespołu separującego z zasilaniem produktem obrabianym i z kolektorem produktu oczyszczonego oraz ze źródłem cieczy płuczącej i z kolektorem składników magnetycznych.

Może on też zawierać kilka zespołów separujących, strefę separowania wyposażoną w środki doprowadzające produkt obrabiany i zbierające produkt oczyszczony, strefę płukania wyposażoną w środki do rozdzielania cieczy płuczącej i zbierania składników magnetycznych oraz środki doprowadzające każdy zespół separujący z jednej strefy do drugiej.

W przypadku, gdy separator zawiera tylko jedną komorę separującą jego działanie jest z konieczności nieciągłe. Ciągłość działania można uzyskać stosując szereg identycznych jednostek elementarnych. Jednostki separujące mogą być nieruchome oraz ruchome i przesuwalne pomiędzy strefą separacji. Gdy urządzenie zawiera tylko duże jednostki, ruch może być posuwisto-zwrotny. Najczęściej jednostki separujące są połączone szeregowo.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania narysunku, na którym fig. 1 - jest widokiem separatora w przekroju pionowym, fig. 2a i b przedstawia separator w widoku z góry odpowiednio w fazie separacji i w fazie przepłukiwania, fig. 3a i b - przedstawia widok separatora z góry według innego przykładu wykonania, analogicznie do fig. 2a i b, fig.4 - przykład możliwej realizacji obwodu magnetycznego jednostki separującej, a fig.5 schemat możliwego połączenia dwu jednostek separujących w celu zapewnienia działania ciągłego.

Jednostka separująca przedstawiona na fig. 1 i 2 utworzona jest głównie przez separującą komorę 10 umieszczoną pomiędzy dwoma trwałymi magnesami 12 o biegunowościach przeciwnych - każdy magnes jest połączony sztywno z jarzmem 14 w kształcie litery L, przy czym oba jarzma tworzą zamknięty obwód magnetyczny z magnesami i komorą 10, kiedy magnesy są przyłożone do przeciwległych ścian komory 10, jak to zostało przedstawione na fig. 2a. Separująca komora 10 jest zbudowana z osłony z materiału magnetycznego, o przekroju prostokątnym otwartej z obu swoich stron. Wypełniona jest ona pionowymi płytkami żłobkowanymi z innymi elementami, takimi jak pręty, wióry stalowe i tym podobne elementy z materiału magnetycznego miękiego, które tworzą w szczelinie powietrznej gradienty pola magnetycznego, pozwalające cząstkom magnetycznym produktu poddanego sepracji osiadać na wymienionych elementach.

Przy swoim wyższym końcu komora 10jest dołączona do zasilającego, w produkt poddany separacji, przewodu 16, poprzez sterowany elektrycznie zawór 18 oraz do przewodu 20 przez który doprowadzana jest woda pod ciśnieniem, poprzez sterowany elektrycznię zawór 22. Kolektor 24 jest umieszczony pod komorą 10 i połączony z dwoma przewodami 26 i 28, odpowiednio poprzez sterowane elektrycznie zawory 30 i 32, które pozwalają kierować zbierane produkty w dwóch różnych kierunkach. Dźwigniki 34 pozwalają na przemieszczenie magnesów i jarzmem prostopadle do dużych płaszczyzn komory 10 i na utrzymywanie magnesów przyłożonych do tych ostatnich /fig. 2a/ lub odsuniętych od nich /fig. 2b/. W pierwszej fazie magnesy 12 są przyłożone do dużych płaszczyzn komory 10 /fig. 2a/, zawory 18 i 30 są otwarte, z zawory 22 i 32 są zamknięte. Produkt poddawany separacji, w formie miazgi, krąży z góry na dół w komorze 10 pomiędzy płytkami pionowymi. Cząstki magnetyczne są poddawane siłom przyciągania, które je odchylają w stronę płytek i utrzymują na nich. Produkt oczyszczony jest zbierany w kolektorze 24 i odprowadzany przez przewód 26. W drugiej fazie magnesy są odsunięte od komory /fig. 2b/, zawory 18 i 30 są zamknięte, a zawory 22 i 32 są otwarte. Cząstki magnetyczne, które nie są już poddawane działaniu pola magnetycznego, są wówczas porywane przez wodę pod ciśnieniem, krążącą w komorze 10 i odprowadzana przez przewód 28. Czas trwania pierwszej fazy może być określony z góry, zwłaszcza jeśli poziom zawartości cząstek magnetycznych w produkcie poddawanym separacji mało zmienia się w czasie. Wariantowo przejście z pierwszej do drugiej fazy może dokonać się z chwilą, kiedy stopień zatkania komory oceniony na podstawie pomiaru natężenia przepływu lub straty ciśnienia, osiągnie wartość z góry określoną. Magnesy muszą być odsunięte na taką odległość, aby pole magnetyczne w komorze 10 praktycznie nie istniało, a linie sił pola magnetycznego każdego magnesu zamykały się na sobie przez szczelinę powietrzną utworzoną pomiędzy magnesami i komorą 10 i dołączonymjarzmem. Magnesy 12 są utworzone przez sklejanie magnesów elementarnych somarowo-kobaltowych lub neodymowo- żelazowo-borowych, przy czym kierunek magnesowania jest prostopadły do dużych płaszczyzn komory 10. Wariantowo każdy zespół składający się z magnesu 12 i jarzma 14 mógłby być zastąpiony przez ułożenie magnesów 40 i nabiegunników 42, jak to przedstawiono na fig.4, przy czym kierunek magnesowania magnesów jest równoległy do kierunku przepływu produktu poddanego separacji w komorze 10 /strzałka F/.

Na fig. 3a i b został uwidoczniony inny przykład wykonania komory separatora. Komora ta jest utworzona przez rurę 110 odkształcalną sprężyście, wykonaną z kauczuku lub tworzywa sztucznego, która ma normalnie przekrój kołowy /fig.3b/ i przybiera kształt spłaszczony z chwilą ściśnięcia pomiędzy magnesami 12 /fig.3a/. Najlepiej gdy rura zostanie napełniona materiałem, takim jak wióry stalowe, który może być ściśnięty bez dużego wysiłku, aby odkształcenie rury i jej powrót do stanu początkowego mógłby odbywać się bez przeszkód. Druty z materiału magnetycznego miękkiego, które zostały ustawione podłużnie lub splecione, aby utworzyć obudowę rurową, mogłyby być otulone grubością ściany w celu wytworzenia gradientów pola magnetycznego na wewnętrznej płaszczyźnie rury. Fig. 3a odnosi się do fazy separacji, magnesy są przybliżone i ściskają rurę 110, w fazie płukania /fig. 3b/ są odsunięte od siebie, a rura przybiera znów swój kształt kulisty.

Aby produkt mógłby być poddawany separacji w sposób ciągły, należy połączyć ze sobą szeregjednostek separujących. W sytuacji zachodzącej najczęściej, gdy faza płukaniajest krótsza od fazy separacji, do zapewnienia działania ciągłego wystarczą dwie jednostki. Przykład takiego urządzenia jest przedstawiony na fig. 5. Zasilający w produkt poddawany separacji przewód 16 i w wodę pod ciśnieniem przewód 20 są połączone z komorami 10’ i 10” przez sterowane elektrycznie zawory odpowiednio 18’ i 18” oraz 22’ i 22”. Kolektory 24’ i 24” umieszczone pod komorami 10’ i 10” pozwalają kierować produkty wychodzące z komór w stronę wylotu produktu oczyszczonego lub wylotu produktu magnetycznego, zgodnie z położeniem selektora przedstawionego jako ruchome klapy 50’ i 50”. Zawory 18’, 18”, 22’ i 22”, oraz klapy 50’ i 50”, a także dźwigniki, nie przedstawione na rysunku, przemieszczające magnesy 12’ i 12” sterowane są przez programowalny automat lub przez mikrokomputer zgodnie z programem wcześniej opracowanym i dającym się modyfikować w taki sposób, aby w każdej chwili przynajmniej jedna z jednostek znajdowała się w fazie separacji.

Liczba jednostek używanych w urządzeniu zależy od natężenia przepływu produktu poddawanego separacji. Użycie jednostek standardowych pozwala zmniejszyć koszty i ułatwia utrzymanie urządzenia, ponieważ jednostka psująca się może być szybko zastąpiona przez jednostkę zapasową. Przewidziana też może być faza pośrednia płukania z utrzymaniem pola magnetycznego w celu wyeliminowania ziaren składników niemagnetycznych, zatrzymanych przez flokulację magnetyczną.

F

Fig 4

Fig 5

Fig 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Separator magnetyczny o dużym natężeniu przepływu działający w środowisku wilgotnym, zawierający co najmniej jeden zespół separujący utworzony przez komorę, w której obrabiany produkt krąży z góry do dołu i środki umieszczone z obydwu stron komory tworzące pole magnetyczne w poprzek tej komory zawierające stałe magnesy ewentualnie skojarzone z nabiegunnikami, znamienny tym, że trwałe magnesy i ewentualnie skojarzone z nimi nabiegunniki (14), które są usytuowane z obydwu stron komory (10) są przemieszczalne względem siebie oraz tym, że zawiera środki do względnego przemieszczania magnesów i ewentualnie nabiegunników między pierwszym położeniem, w którym magnesy lub nabiegunniki są przyłożone do dwóch przeciwnych ścian komory (10) i drugim położeniem, w którym magnesy lub nabiegunniki są odsunięte od ścian komory (10).
2. 2. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że środki do przemieszczania magnesów (12), i ewentualnie nabiegunników (14), są utworzone przez dźwigniki (34) sterowane programatorem lub mikrokomputerem jednocześnie z zaworami (18, 22, 30, 32) umieszczonymi na przewodach (16,20,26,28) dołączonych do wejścia i wyjścia komory (10).
3. 3. Separator według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że komora (10) jest utworzona przez obudowę rurową z materiału niemagnetycznego, zawierającego matrycę ferromagnetyczną przepuszczającą produkt obrabiany.
4. 4. Separator według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że komora (10) jest utworzona przez odcinek rury wykonanej z odkształcalnego materiału elastycznego, mającego w stanie normalnym przekrój kołowy lub wypukły i zawierający matrycę ferromagnetyczną ściśliwą sprężyście i przepuszczającą obrabiany produkt, oraz tym, że podczas fazy oddzielania rura jest spłaszczona pomiędzy magnesami lub nabiegunnikami i przybiera kształt rury płaskiej.
5. 5. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że trwałe magnesy, ewentualnie z nabiegunikami, wytwarzające pole magnetyczne są utworzone przez zespół elementarnych magnesów, których kierunek magnesowania jest prostopadły do kierunku przepływu produktu obrabianego w komorze (10).
6. 6. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że trwałe magnesy, ewentualnie wraz z nabiegunnikami są w postaci stosu magnesów i nabiegunników, przy czym kierunek namagnesowania magnesów jest równoległy do kierunku przepływu produktu obrabianego w komorze (10).
7. 7. Separator według zastrz. 1,znamienny tym, że zespół lub każdy zespół separacyjny zawiera co najmniej dwie komory, pierwszą strefę, w której umieszczone są magnesy i która wyposażonajest w środki doprowadzające produkt obrabiany, drugą strefę wyposażoną w środki do rozdzielania cieczy płuczącej i do zbierania składników magnetycznych, środki przemieszczające komory między tymi dwiema strefami oraz środki koordynujące ruchy komór i magnesów i ewentualnie nabiegunników.
8. 8. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera kilka zespołów separujących oraz zawory (18% 18”) (22% 22”) cyklicznego łączenia każdego zespołu separującego z zasilaniem produktem obrabianym (16) i z kolektorem produktu oczyszczonego (26) oraz ze źródłem (20) cieczy płuczącej i z kolektorem składników magnetycznych (28).
9. 9. Separator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera kilka zespołów separujących, strefę separowania wyposażoną w środki doprowadzające produkt obrabiany i zbierające produkt oczyszczony, strefę płukania wyposażoną w środki do rozdzielania cieczy płuczącej i zbierania składników magnetycznych oraz środki doprowadzające każdy zespół separujący z jednej strefy do drugiej.