RU2047385C1

RU2047385C1 - Magnetic separator

Info

Publication number: RU2047385C1
Authority: RU
Inventors: Андрей Афоньевич Лозин; Юрий Георгиевич Ковбасюк; Николай Васильевич Яцков
Original assignee: Украинский Институт Инженеров Водного Хозяйства
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: magnetic separation of materials. SUBSTANCE: device has working organ made in form of hollow bodies containing permanent magnets inside moving along the longitudinal axis of the hollow bodies. The load bearing surface is made in form of plate dividing the area into separation zone and recovery zone and being set rotatably through 180 deg in parallel to the flow. Being enclosed into units allowing vibrations, for instance, in flexible housings, the precipitation members are fixed on the bearing surface. The permanent magnets are built up as a stack of magnetic plates disposed in precipitation member with their planes being in perpendicular to its axis. The permanent magnets face each other with the like poles and are separated one from another with spacers. Medium to be separated enters the separation zone on the precipitation members, where it is divided into flows. Admixtures to be separated are caught by the members in the lower part of rods. The medium cleared from admixtures arrives at the conveyer and is removed. The bearing surface turns about the axis. The parts of the precipitation members change their places, the magnets move downwards under gravity. Precipitated admixtures are separated and fall into a trough to be transported to the waste dump. EFFECT: enhanced effectiveness in separating materials. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к магнитному разделению материалов и может быть использовано в пищевой, горно-обогатительной, химической и др. отраслях промышленности для очистки сыпучих материалов, а также жидкостей и газов от ферромагнитных примесей. The invention relates to magnetic separation of materials and can be used in food, mining, chemical, and other industries for the purification of bulk materials, as well as liquids and gases from ferromagnetic impurities.

Известно устройство для удаления ферропримесей, которое содержит неподвижный в течение фильтроцикла рабочий орган с размещенными на нем осадительными элементами в виде пластин, закрепленных на стержнях-сердечниках катушек индуктивности. Регенерация данного устройства от ферропримесей осуществляется при отключении электромагнитов и удалении рабочего органа из зоны сепарации [1] Недостатком этого устройства являются: повышенные энергозатраты, связанные с использованием электромагнитов, недостаточная надежность, связанная с возможностью непроизвольного сброса осевших ферропримесей при аварийном отключении электротока, а также наличие остаточной намагниченности сердечника и осадительных элементов, поскольку при регенерации в этом случае требуется дополнительный механизм удаления ферропримесей. A device for removing impurities is known, which contains a working body that is stationary during the filter cycle with precipitation elements placed on it in the form of plates fixed to the core rods of inductors. The regeneration of this device from ferroimpurities is carried out when electromagnets are turned off and the working body is removed from the separation zone [1] The disadvantage of this device is: increased energy costs associated with the use of electromagnets, insufficient reliability associated with the possibility of involuntary discharge of settled ferrous impurities during an emergency shutdown of electric current, as well as the presence of the residual magnetization of the core and precipitation elements, since regeneration in this case requires additional fermentation removal mechanism.

Известен магнитный сепаратор, который содержит вращающийся рабочий орган цилиндрической формы, помещенные в сепарируемую среду осадительные элементы, разделенные поверхностью рабочего органа на две части, одна из которых расположена внутри упомянутого рабочего органа, выполненные в виде полых стержней, содержащих постоянные магниты, которые способны перемещаться по длине полости под действием силы тяжести [2]
К недостаткам этого сепаратора относится низкая экономичность и повышенная металлоемкость конструкции в результате того, что замкнутая форма рабочего органа обусловливает наличие в осадительных элементах пассивной части, не участвующей в сепарации, в результате чего значительно снижается коэффициент их использования. Кроме того, в виду нахождения осадительных элементов в зоне регенерации в течение непродолжительного времени, возникает, в силу различных причин, вероятность нежелательной задержки, осевших на осадительных поверхностях примесей, например, из-за их остаточной влажности, липкости и т.п. Это приводит к повторному попаданию этих примесей в сепарируемый поток и снижает эффективность работы сепаратора в целом.Known magnetic separator, which contains a rotating working body of a cylindrical shape, precipitating elements placed in a separated medium, divided by the surface of the working body into two parts, one of which is located inside the said working body, made in the form of hollow rods containing permanent magnets that are able to move along the length of the cavity under the action of gravity [2]
The disadvantages of this separator include low efficiency and increased metal consumption of the structure due to the fact that the closed form of the working body determines the presence of a passive part in the precipitation elements that is not involved in the separation, as a result of which their utilization coefficient is significantly reduced. In addition, due to the presence of precipitation elements in the regeneration zone for a short time, there is, for various reasons, the likelihood of an unwanted delay deposited on the precipitation surfaces of impurities, for example, due to their residual moisture, stickiness, etc. This leads to the re-entry of these impurities into the separated stream and reduces the overall efficiency of the separator.

Сущность изобретения заключается в том, что для повышения эффективности работы сепаратора несущая поверхность, на которой закреплены осадительные элементы, и которая отделяет зону сепарации от зоны регенерации, надежно изолируя при этом друг от друга оба процесса, устанавливается таким образом, что все осадительные элементы, пронизывающие упомянутую поверхность под углом к горизонту и разделяемые ею надвое, одной своей частью, нижней, содержащей смещенные в нее под действием силы тяжести постоянные магниты, находятся в сепарируемой среде, т.е. в зоне сепарации, где на них осаждаются примеси. В то же время другая их часть, верхняя, а потому не содержащая постоянных магнитов, находится вне потока сепарируемой среды, т.е. в зоне регенерации, где она имеет возможность в отсутствие магнитного поля регенерироваться от осевших на ней ранее примесей. The essence of the invention lies in the fact that to increase the efficiency of the separator, the bearing surface, on which the precipitation elements are fixed, and which separates the separation zone from the regeneration zone, while reliably isolating both processes from each other, is installed in such a way that all the precipitation elements penetrating the said surface at an angle to the horizon and divided by it in two, one of its part, the bottom, containing permanent magnets displaced into it under the influence of gravity, are in a separated de, ie, in the separation zone, where impurities are deposited on them. At the same time, their other part, the upper one, and therefore not containing permanent magnets, is outside the flow of the separated medium, i.e. in the regeneration zone, where it has the opportunity in the absence of a magnetic field to regenerate from impurities that have settled on it before.

При этом для обеспечения возможности каждой из обеих частей осадительных элементов периодически сепарировать очищаемую среду и регенерироваться от осажденных примесей, меняясь при этом местами, несущая поверхность может быть выполнена в виде пластины, имеющей возможность поворота относительно оси расположенной, например, горизонтально и в средней ее части. Moreover, to ensure the possibility of each of both parts of the precipitation elements to periodically separate the cleaned medium and be regenerated from the deposited impurities, changing places, the bearing surface can be made in the form of a plate having the ability to rotate about an axis located, for example, horizontally and in its middle part .

Кроме того, осадительные элементы могут закрепляться на несущей поверхности в эластичных обоймах, что позволяет интенсифицировать процесс регенерации. Это происходит за счет того, что каждый осадительный элемент, находясь одной своей частью в потоке очищаемой среды, вызывающей его вибрацию, передает эту вибрацию на другую часть, которая в данный момент регенерируется. In addition, precipitation elements can be fixed on the bearing surface in elastic clips, which allows to intensify the regeneration process. This is due to the fact that each precipitating element, being one of its parts in the stream of the medium to be cleaned, causing its vibration, transfers this vibration to another part, which is currently being regenerated.

Постоянные магниты осадительных элементов выполняются сборными в виде пакета, состоящего из пластин, обращенных друг к другу одноименными полюсами, разделенных между собой прокладками и ориентированных в осадительном элементе своими плоскостями перпендикулярно к оси самого элемента. Такое строение постоянных магнитов обеспечивает в окружающем их пространстве неоднородность магнитного поля и создание зон с повышенной его напряженностью. Причем необходимо отметить, что часть этих зон расположена на "активной" стороне осадительных элементов, непрерывно соприкасающихся с набегающим на них потоком очищаемой среды, в то время как другая их часть расположена в тени осадительных элементов и является местом локализации осаждаемых примесей, т.е. своеобразными магнитными ловушками. Permanent magnets of precipitating elements are prefabricated in the form of a package consisting of plates facing each other with the same poles, separated by gaskets and oriented in the precipitating element with their planes perpendicular to the axis of the element itself. Such a structure of permanent magnets provides in the surrounding space inhomogeneity of the magnetic field and the creation of zones with its increased intensity. Moreover, it should be noted that part of these zones is located on the "active" side of the precipitation elements, continuously in contact with the flow of the cleaned medium running on them, while the other part is located in the shadow of the precipitation elements and is the localization site of the deposited impurities, i.e. peculiar magnetic traps.

Располагать осадительные элементы на несущей поверхности следует в рядах, и так, чтобы осадительные элементы соседних рядов были смещены друг относительно друга. Кроме того, целесообразно, чтобы проходное сечение зоны сепарации было больше сечения поступающего сепарируемого потока. Такое расположение позволяет уменьшить плотность сепарируемой среды и разделить ее на мелкие потоки. Осаждаемая частица, движущаяся в некотором разуплотненном элементарном потоке, на которые основной поток разделяется осадительными элементами, с большей вероятностью, окажется в непосредственной близости от поверхности осадительного элемента, что значительно повышает возможность ее захвата. The precipitation elements should be located on the bearing surface in rows, and so that the precipitation elements of adjacent rows are displaced from each other. In addition, it is advisable that the passage section of the separation zone is greater than the cross section of the incoming separated stream. This arrangement allows you to reduce the density of the separated medium and divide it into small streams. The deposited particle moving in some uncompressed elementary stream into which the main stream is separated by precipitation elements is more likely to be in close proximity to the surface of the precipitation element, which significantly increases the possibility of its capture.

Сопоставительный анализ с прототипом свидетельствует о том, что предлагаемое устройство отличается от него новой формой несущей поверхности рабочего органа, новым взаиморасположением несущей поверхности осадительных элементов и сепарируемого потока, а также новым устройством осадительных элементов и их функциональными возможностями. Comparative analysis with the prototype indicates that the proposed device differs from it in the new form of the bearing surface of the working body, the new relative position of the bearing surface of the precipitation elements and the separated stream, as well as a new device of precipitation elements and their functionality.

Сказанное свидетельствует о том, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". The foregoing indicates that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого изобретения с другими известными техническими решениями и аналогами свидетельствует о том, что некоторые его технические элементы известны в технологии магнитной сепарации. Так, например, известно применение осадительных элементов, расположенных на несущей поверхности [3] полых осадительных элементов, содержащих постоянные магниты [4] в том числе, перемещающиеся в пределах полости осадительных элементов [2]
Однако применение упомянутых элементов в предложенной здесь взаимосвязи и комбинации с новыми элементами, позволяет получить новые свойства, отсутствующие в известных решениях. Так, отделение несущей поверхностью, выполненной в виде плоскости, зоны сепарации от зоны регенерации повышает надежность процесса сепарации и исключает возможность непроизвольного сброса осевших на осадительных элементах примесей в поток очищаемой среды. Одновременно с этим обеспечение возможности поворота упомянутой несущей поверхности повышает функциональную нагруженность и коэффициент использования обеих частей осадительных элементов, которые в результате этого полностью участвуют в процессе осаждения и регенерации, а постоянное нахождение самоперемещающихся магнитов в зоне сепарации, позволяет обеспечить максимальное использование всего магнитного поля для сепарации в любой момент времени. Кроме того, упомянутые конструктивные особенности сепаратора значительно снижают его металлоемкость, а крепление осадительных элементов на несущей поверхности в эластичных обоймах повышает их регенерируемость.Comparison of the claimed invention with other well-known technical solutions and analogs indicates that some of its technical elements are known in the technology of magnetic separation. So, for example, it is known to use precipitation elements located on a bearing surface [3] of hollow precipitation elements containing permanent magnets [4] including those moving within the cavity of precipitation elements [2]
However, the use of the mentioned elements in the interconnection and combination with new elements proposed here allows us to obtain new properties that are absent in the known solutions. So, the separation of the separation zone from the regeneration zone by the bearing surface, made in the form of a plane, increases the reliability of the separation process and eliminates the possibility of involuntary discharge of impurities deposited on the precipitation elements into the stream of the medium to be cleaned. At the same time, providing the possibility of rotation of the aforementioned bearing surface increases the functional load and utilization of both parts of the precipitation elements, which as a result are fully involved in the deposition and regeneration process, and the constant presence of self-moving magnets in the separation zone allows to maximize the use of the entire magnetic field for separation at any given time. In addition, the aforementioned design features of the separator significantly reduce its metal consumption, and the attachment of precipitation elements on the bearing surface in elastic clips increases their regenerability.

Таким образом, вышесказанное позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой конструкции сепаратора критерию "существенные отличия". Thus, the above allows us to conclude that the proposed design of the separator meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показана схема магнитного сепаратора; на фиг.2 разрез осадительного элемента; на фиг.3 общий вид несущей поверхности с размещенными на ней осадительными элементами. In FIG. 1 shows a diagram of a magnetic separator; figure 2 section of the precipitating element; figure 3 General view of the bearing surface placed on it precipitation elements.

Магнитный сепаратор содержит несущую поверхность, выполненную в виде плоскости 1, имеющей ось вращения 2 и отделяющей зону сепарации 3 от зоны регенерации 4, с расположенными на упомянутой плоскости осадительными элементами 5, разделенными ею на две части: нижнюю, помещенную в поток очищаемой (сепарируемой) среды, т.е. в зону сепарации 3, и верхнюю, помещенную в зону регенерации 4. Сам осадительный элемент закреплен на несущей поверхности в специальных приспособлениях, например эластичных обоймах 6. Осажденные примеси, отделяясь от осадительных элементов, попадают в сборный лоток 7 и удаляются. Расположенный в полом осадительном элементе магнит состоит из магнитных пластин 8, чередующихся с прокладками 9. The magnetic separator contains a bearing surface made in the form of a plane 1, having an axis of rotation 2 and separating the separation zone 3 from the regeneration zone 4, with precipitation elements 5 located on the said plane, divided into two parts: the lower one, placed in the stream being cleaned (separated) environment, i.e. in the separation zone 3, and the upper one, placed in the regeneration zone 4. The precipitating element itself is fixed on the bearing surface in special devices, for example, elastic clips 6. The precipitated impurities, separated from the precipitating elements, fall into the collecting tray 7 and are removed. A magnet located in a hollow precipitating element consists of magnetic plates 8, alternating with gaskets 9.

Устройство действует следующим образом. Очищаемая среда 10 поступает в зону сепарации 3 на осадительные элементы 5, где она разделяется на потоки. При этом отделяемые примеси, поступая с "активной" стороны осадительных элементов и проходя через зоны, имеющие повышенный градиент и напряженность магнитного поля, захватываются ими и локализуются на осадительных элементах с нижней (теневой) стороны стержней в вышеупомянутых магнитных ловушках. Очищенная от примесей среда 11 попадает на конвейер 12 и направляется по назначению. По истечении времени цикла сепарации несущая поверхность поворачивается вокруг оси 2. В результате этого части осадительных элементов меняются местами: чистые (верхние), находившиеся в зоне регенерации 4 подаются в поток очищаемой среды 10, а загрязненные осевшими примесями (нижние) становятся на их место. При этом оказавшиеся в результате поворота несущей поверхности 1, в верхней части осадительных элементов постоянные магниты, под действием силы тяжести перемещаются в их нижнюю часть и снова оказываются в зоне сепарации 3. Осевшие примеси, перенесенные в результате поворота несущей поверхности 1 в зону регенерации 4 и лишившиеся с уходом из этой части удерживающей их на осадительных элементах магнитной силы, под действием силы тяжести и вибрации осадительных элементов отделяются от них и попадают в наклонный сборный лоток 7, а оттуда удаляются в отвал. The device operates as follows. The cleaned medium 10 enters the separation zone 3 into precipitation elements 5, where it is divided into streams. In this case, the separated impurities coming from the "active" side of the precipitating elements and passing through zones with an increased gradient and magnetic field strength are captured by them and localized on the precipitating elements from the lower (shadow) side of the rods in the above magnetic traps. Purified from impurities, the medium 11 enters the conveyor 12 and is sent as intended. After the separation cycle time has passed, the bearing surface rotates around axis 2. As a result, parts of the precipitating elements are interchanged: the clean (top) located in the regeneration zone 4 are fed into the flow of the cleaned medium 10, and contaminated with settled sediment (lower) are replaced. In this case, the permanent magnets that are turned up as a result of the rotation of the bearing surface 1, in the upper part of the precipitation elements move under their influence of gravity to their lower part and again find themselves in the separation zone 3. The settled impurities transferred as a result of the rotation of the bearing surface 1 to the regeneration zone 4 having lost the magnetic force holding them on the precipitation elements from this part, under the influence of gravity and vibrations of the precipitation elements are separated from them and fall into the inclined collecting tray 7, and from there removing are dumped.

Claims

1. A MAGNETIC SEPARATOR, comprising a bearing surface and precipitating elements in the form of hollow bodies, inside of which there are permanent magnets moving along the length of the hollow bodies, characterized in that the supporting surface is made in the form of a plate mounted parallel to the stream with the ability to rotate 180 ^o .

2. The separator according to claim 1, characterized in that the precipitation elements are mounted on a bearing surface in devices that allow vibration, for example, in elastic clips.

3. The separator according to claims 1 and 2, characterized in that the permanent magnets of the precipitating element are made stacked in the form of a package of magnetic plates oriented in the precipitating element with their planes perpendicular to its axis, facing each other with the same poles and separated by spacers.