RU197879U1

RU197879U1 - Magneto-hydrodynamic filter

Info

Publication number: RU197879U1
Application number: RU2020109882U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Дмитриев; Михаил Васильевич Треушников; Алексей Евгеньевич Соборнов; Ренат Рамильевич Рязапов; Андрей Валерьевич Котин; Александр Викторович Мамаев
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2020-06-03

Abstract

Устройство предназначено для очистки рабочих контуров, использующих технические жидкости в качестве носителя от содержащихся в них частиц, обладающих магнитными свойствами, и может быть использовано в тепловой и атомной энергетике, металлургии, химической и пищевой промышленности, радиоэлектронике, медицине и других отраслях.Технической задачей решения является создание магнитного фильтра, в котором используются гидродинамические силы для увеличения коэффициента эффективности фильтрации.Технический результат, достигаемый решением указанной задачи, состоит в повышении значения коэффициента эффективности очистки технологических сред от ферро- и парамагнитных примесей.Технический результат достигается тем, что в магнитогидродинамическом фильтре, состоящем из корпуса с тангенциальным подводом и вертикальным выходом потока жидкости, в нижней части разъемного, посредством фланцевого соединения, корпуса расположена область – отстойник, гидравлически профилированная таким образом, чтобы приводить к эффективному осаждению частиц при совместном воздействии магнитного поля со стороны стационарно расположенных постоянных магнитов, свободно извлекаемых из нижней части корпуса, а в верхней части корпуса расположен воздухоотводчик.The device is intended for cleaning working circuits that use technical fluids as a carrier from particles contained in them that have magnetic properties and can be used in thermal and nuclear energy, metallurgy, chemical and food industries, electronics, medicine and other industries. is the creation of a magnetic filter in which hydrodynamic forces are used to increase the filtration efficiency coefficient. The technical result achieved by solving this problem consists in increasing the efficiency coefficient of cleaning technological media from ferro- and paramagnetic impurities. The technical result is achieved by the fact that in the magnetohydrodynamic filter, consisting of a housing with a tangential inlet and a vertical outlet of the fluid flow, in the lower part of the detachable, by means of a flange connection, the housing is a region - sedimentation tank, hydraulically profiled so that the drive effective particle deposition when combined with a magnetic field from stationary stationary magnets freely removed from the lower part of the housing, and an air vent is located in the upper part of the housing.

Description

Устройство предназначено для очистки рабочих контуров, использующих технические жидкости в качестве носителя от содержащихся в них частиц, обладающих магнитными свойствами, и может быть использовано в тепловой и атомной энергетике, металлургии, химической и пищевой промышленности, радиоэлектронике, медицине и других отраслях.The device is intended for cleaning work circuits that use technical fluids as a carrier from particles contained in them that have magnetic properties and can be used in thermal and nuclear energy, metallurgy, chemical and food industries, radio electronics, medicine and other industries.

Известен магнитный фильтр, содержащий корпус из немагнитного материала с входным и выходным штуцерами, ферромагнитную матрицу и магнитную систему, состоящую из высококоэрцитивных аксиально намагниченных постоянных магнитов, выполненных в виде дисков и установленных в герметичных кассетах, расположенных непосредственно в матрице. [Патент РФ №2360740, 2009 г.].Known magnetic filter containing a housing of non-magnetic material with input and output fittings, a ferromagnetic matrix and a magnetic system consisting of highly coercive axially magnetized permanent magnets made in the form of disks and installed in sealed cassettes located directly in the matrix. [RF patent No. 2360740, 2009].

Недостатком такого фильтра, является низкое значение коэффициента эффективности фильтрации, так как гидродинамические силы, действующие на примеси со стороны потока жидкости, мешают магнитным силам фильтровать рабочую среду. Кроме того, использование в качестве матрицы магнитного порошка делает невозможным очистку фильтра без замены матрицы.The disadvantage of this filter is the low value of the coefficient of filtration efficiency, since the hydrodynamic forces acting on impurities from the side of the fluid flow prevent magnetic forces from filtering the working medium. In addition, the use of a magnetic powder as a matrix makes it impossible to clean the filter without replacing the matrix.

Известна конструкция магнитного фильтра, который использует гидродинамическую силу, вызванную закруткой потока, совместно с магнитным полем. Гидродинамическая сила воздействует на частицы, оттесняя примеси к стенке. Около стенки примеси подвергаются воздействию магнитного поля, образованного электромагнитами, магниты закреплены, но имеют одну степень свободы, для перемещения параллельно оси фильтра. Это позволяет перемещать накопившиеся примеси в отстойник. Данная конструкция наиболее близка к предлагаемой, поэтому выбрана в качестве прототипа. (Патент Юж. Кор. №KR100977787B1, 2010 г.)A known design of a magnetic filter, which uses the hydrodynamic force caused by the swirling flow, together with a magnetic field. The hydrodynamic force acts on the particles, forcing the impurities to the wall. Near the wall, impurities are exposed to a magnetic field formed by electromagnets, magnets are fixed, but have one degree of freedom, to move parallel to the axis of the filter. This allows you to move the accumulated impurities in the sump. This design is closest to the proposed, therefore, selected as a prototype. (South Korean Patent No. KR100977787B1, 2010)

Основной недостаток – использование электромагнитов, что делает зависимым значение величины коэффициента эффективности фильтрации от напряжения в сети. Эксплуатация данного фильтра осуществляется сотрудниками, имеющими не ниже II квалификационной группы по электробезопасности. Наличие постоянно движущихся механизмов и узлов приводят к снижению и ресурса изделия в целом.The main disadvantage is the use of electromagnets, which makes the value of the filtering efficiency coefficient dependent on the voltage in the network. The operation of this filter is carried out by employees who have at least the II qualification group for electrical safety. The presence of constantly moving mechanisms and nodes lead to a decrease in the resource of the product as a whole.

Технической задачей решения является создание магнитного фильтра, в котором используются гидродинамические силы для увеличения коэффициента эффективности фильтрации.The technical task of the solution is to create a magnetic filter in which hydrodynamic forces are used to increase the filtration efficiency coefficient.

Технический результат, достигаемый решением указанной задачи, состоит в повышении значения коэффициента эффективности очистки технологических сред от ферро- и парамагнитных примесей.The technical result achieved by solving this problem is to increase the value of the coefficient of efficiency of cleaning technological media from ferro- and paramagnetic impurities.

Технический результат достигается тем, что в магнито-гидродинамическом фильтре, состоящем из корпуса с тангенциальным подводом и вертикальным выходом потока жидкости, в нижней части разъемного, посредством фланцевого соединения, корпуса расположена область – отстойник, гидравлически профилированная таким образом, чтобы приводить к эффективному осаждению частиц при совместном воздействии магнитного поля со стороны стационарно расположенных постоянных магнитов, свободно извлекаемых из нижней части корпуса, а в верхней части корпуса расположен воздухоотводчик. The technical result is achieved by the fact that in the magneto-hydrodynamic filter, consisting of a housing with a tangential inlet and a vertical outlet of the fluid flow, in the lower part of the detachable, by means of a flange connection, housing is located a settling tank hydraulically profiled in such a way as to lead to effective deposition of particles when combined with a magnetic field from stationary stationary magnets freely removed from the lower part of the housing, and in the upper part of the housing is an air vent.

Сущность решения технической задачи представляет собой магнитный фильтр, состоящий из корпуса цилиндрической формы. Корпус имеет патрубки для подвода и отвода жидкости. Магнитная система представляет собой несколько плотно соединенных между собой магнитов. Допускается использовать проставки той же формы, что и магниты. Форма магнитов – кольцо. В качестве магнитов используются высококоэрцитивные магниты, например, Co₅Sm, NdBFe. Количество магнитов и их тип определяется исходя из поставленной задачи при уточнении габаритных размеров. Магнитная система не контактирует с рабочей средой, что позволяет сохранить магниты от эрозийного и коррозионного износа и увеличить сроки службы магнитов. Рабочая жидкость поступает в пространство фильтра через входной патрубок тангенциально, как и в прототипе, фильтруется и выходит через патрубок, расположенный на верхней крышке корпуса.The essence of solving the technical problem is a magnetic filter, consisting of a cylindrical body. The housing has nozzles for supplying and discharging liquid. The magnetic system consists of several magnets tightly interconnected. Spacers of the same shape as magnets may be used. The shape of the magnets is a ring. Highly coercive magnets, for example, Co ₅ Sm, NdBFe, are used as magnets. The number of magnets and their type is determined on the basis of the task when specifying the overall dimensions. The magnetic system does not come into contact with the working medium, which allows you to save the magnets from erosion and corrosion wear and increase the life of the magnets. The working fluid enters the filter space through the inlet pipe tangentially, as in the prototype, is filtered and exits through the pipe located on the top cover of the housing.

На фиг.1 изображен магнитный фильтр, корпус которого имеет цилиндрическую форму и состоит из двух частей. Нижняя часть корпуса 1 и верхняя часть корпуса 2 имеют приливы для соединения между собой и патрубки для подвода 3 и отвода 4 жидкости. Соединение типа «шип-паз» фланцевое, с накидными фланцами 5 – выбрано в целях удешевления, для высокого давления, целесообразно изготавливать фланцы цельными заодно с корпусом. Материал прокладок выбирается исходя из режимов работы. Для удаления воздуха при заполнении контура рабочей средой, а также для удаления воздуха образующегося при работе фильтра предусмотрен воздухоотводчик 6 в верхней части корпуса фильтра. Магнитная система 7 кольцевого типа установлена в нижней части корпуса, представляет собой кольцевые магниты с аксиальной намагниченностью. Магнитная система зафиксирована в нижней части фильтра с помощью фланцевого соединения 8. Коническая форма нижней части корпуса выбрана для повышения вероятности попадания частицы в застойную область. Предполагается устанавливать фильтр такой конструкции на байпасную отсекаемую ветку контура. Для очистки фильтра необходимо извлечь магнитную систему из нижней части корпуса и разгерметизировать корпус фильтра. Промывку следует осуществлять непосредственно водой под давлением, возможно использование химических растворов. На фиг. 2 и фиг. 3 продемонстрированы соответственно схема движения рабочего тела в фильтре предложенной конструкции и модель фильтра.Figure 1 shows a magnetic filter, the housing of which has a cylindrical shape and consists of two parts. The lower part of the housing 1 and the upper part of the housing 2 have tides for connecting to each other and nozzles for supplying 3 and outlet 4 of the liquid. The thorn-groove connection is flanged, with union flanges 5 — it was chosen for the purpose of cost reduction, for high pressure, it is advisable to make the flanges integral at the same time with the body. The gasket material is selected based on the operating conditions. To remove air when filling the circuit with a working medium, as well as to remove air formed during operation of the filter, an air vent 6 is provided in the upper part of the filter housing. The magnetic system 7 of the ring type is installed in the lower part of the housing, is a ring magnets with axial magnetization. The magnetic system is fixed in the lower part of the filter using a flange connection 8. The conical shape of the lower part of the housing is chosen to increase the likelihood of particles entering the stagnant region. It is supposed to install a filter of this design on the bypass cut-off branch of the circuit. To clean the filter, remove the magnetic system from the bottom of the housing and depressurize the filter housing. Rinsing should be carried out directly with water under pressure; chemical solutions may be used. In FIG. 2 and FIG. 3, respectively, a diagram of the motion of the working fluid in the filter of the proposed design and a filter model are shown.

Во время работы фильтра, в его проточной части образуются застойные области, обусловленные правильно подобранной геометрией. Закрутка потока в указанном решении используется для того, чтобы направить примеси в застойные области, а также увеличить время нахождения в магнитном поле. Гидродинамические силы, действующие на частицы, достаточно велики. Центробежная сила преобладает над такими ключевыми силами, как силой лобового сопротивления и силой тяжести. Это позволяет направить поток вместе с примесями в необходимом направлении. С помощью гидравлического профилирования получена область, в которой скорость потока стремится к нулю. В этой области существующие гидродинамические силы, которые перемещают частицы, становятся не существенны, на примеси действует в основном сила тяжести, и поэтому в этой области размещена магнитная система. В таком случае магнитные силы, которые в несколько раз превышают силу тяжести, непреодолимы для ферримагнитных частиц. Этот факт является отличительной особенностью предлагаемого решения от прототипа, в котором закрутка потока используется только для смещения частиц к стенке фильтра за счет центробежной силы. Использование постоянных магнитов является преимуществом над прототипом, так как, в связи с их компактностью и малыми габаритами, такие магниты можно герметично закрепить в корпусе в непосредственной близости от движущегося потока, тем самым уменьшив габариты фильтра, тем самым повысив его применимость. During the operation of the filter, stagnant areas are formed in its flow part due to correctly selected geometry. The swirling flow in this solution is used to direct impurities to stagnant regions, as well as to increase the residence time in a magnetic field. The hydrodynamic forces acting on the particles are quite large. Centrifugal force prevails over key forces such as drag and gravity. This allows you to direct the flow along with impurities in the desired direction. Using hydraulic profiling, a region is obtained in which the flow rate tends to zero. In this area, the existing hydrodynamic forces that move the particles become insignificant, gravity acts mainly on impurities, and therefore a magnetic system is placed in this area. In this case, the magnetic forces, which are several times higher than the force of gravity, are insurmountable for ferrimagnetic particles. This fact is a distinctive feature of the proposed solution from the prototype, in which the flow swirl is used only to displace particles to the filter wall due to centrifugal force. The use of permanent magnets is an advantage over the prototype, because, due to their compactness and small dimensions, such magnets can be tightly fixed in the housing in the immediate vicinity of a moving stream, thereby reducing the size of the filter, thereby increasing its applicability.

На фиг. 4 представлен вариант конструкции дооснащенный механической сеткой 9, что позволит использовать данный фильтр для очистки не только ферромагнитных примесей, но и диамагнитных. In FIG. 4 presents a design option equipped with a mechanical mesh 9, which will allow using this filter to clean not only ferromagnetic impurities, but also diamagnetic ones.

На фиг. 5 (фото) показан опытный образец предлагаемого фильтра, соответствующий варианту, показанному на фиг.1, без фланцевого соединения, для закрепления магнитов в корпусе.In FIG. 5 (photo) shows a prototype of the proposed filter, corresponding to the variant shown in figure 1, without a flange connection, for fixing the magnets in the housing.

Использование решения позволяет повысить эффективность очистки, технологических сред от ферро и парамагнитных примесей. Тем самым улучшается качество сред, повышаются надежность и долговечность работы оборудования за счет предотвращения поломок и выхода из строя оборудования, аварийных остановок оборудования.Using the solution allows to increase the efficiency of purification of technological media from ferro and paramagnetic impurities. This improves the quality of the media, increases the reliability and durability of the equipment due to the prevention of breakdowns and equipment failure, emergency stops of the equipment.

Claims

Magnetohydrodynamic filter, consisting of a housing with a tangential inlet and a vertical outlet of a fluid flow, characterized in that the lower part of the housing is conical in shape, while in the lower part of the detachable, by means of a flange connection, the housing is a settling area with permanently placed permanent magnets freely removable from the lower part of the housing, and in the upper part of the housing is an air vent.