RU2197330C2

RU2197330C2 - Magnetic separator

Info

Publication number: RU2197330C2
Application number: RU2001104810A
Authority: RU
Inventors: А.В. Сандуляк; Ф.А. Лазовский; Д.Л. Малискевич; А.Ф. Теплов; А.А. Сандуляк; А.Ф. Лазовский
Original assignee: Сандуляк Александр Васильевич; Лазовский Федор Александрович; Малискевич Дмитрий Лукич; Теплов Анатолий Федорович; Сандуляк Анна Александровна; Лазовский Александр Федорович
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: magnetic separation; power engineering, chemical and food- processing industries; metallurgy; mechanical engineering. SUBSTANCE: magnetic separator is provided with magnetic circuit elements made in form of base with pole pieces and arranged directly in magnetizing system unit; they are coupled on both sides with each middle element of magnetic circuit; their similar poles are directed toward each other forming alternating circuits of opposite directivity. Each middle element of magnetic circuit is used as common member for adjacent magnetic circuits; they have poles of similar polarity on opposite side surfaces of their pole pieces. When fluid medium flows around pole pieces, admixtures are attracted to magnetic poles of pole pieces and settle on them. Magnetic separator ensures forming of local magnetic circuits at active areas of catching admixtures. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в энергетической, пищевой, химической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из текучих (жидких, газообразных, сыпучих) сред различных магнитовосприимчивых примесей, т.е. примесей, склонных к магнитному осаждению: железосодержащие частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания и пр.). The invention relates to the field of magnetic separation and can be used in the energy, food, chemical, metallurgical, engineering and other industries to remove various magnetically susceptible impurities from fluid (liquid, gaseous, bulk) media, i.e. impurities prone to magnetic deposition: iron particles of corrosion and wear of equipment, scale, various metal inclusions (consequences of metalworking, repair, maintenance, etc.).

Известен магнитный осадитель частиц (А.с. СССР 1491583), содержащий замкнутую магнитную цепь с узлом системы намагничивания и ступенчатым магнитопроводом, который снабжен осадительными пластинами и пронизывает рабочую зону осаждения, которая этими пластинами разделена на секции. Недостатком этого устройства является то, что магнитопровод служит преимущественно только как "проводник" магнитного потока для намагничивания осадительных пластин и самостоятельно практически не является сколь-нибудь существенным рабочим органом именно для осаждения примесей непосредственно на его поверхности. Known magnetic particle precipitator (AS USSR 1491583), containing a closed magnetic circuit with a magnetization system node and a stepped magnetic circuit, which is equipped with precipitation plates and penetrates the deposition working zone, which these plates are divided into sections. The disadvantage of this device is that the magnetic circuit serves primarily only as a "conductor" of the magnetic flux for magnetizing the precipitation plates, and on its own is practically not an essential working element for the deposition of impurities directly on its surface.

Известен магнитный сепаратор - прототип (патент США 4569758), содержащий замкнутую магнитную цепь с узлами системы намагничивания и клинообразными элементами магнитопровода, расположенными в рабочей зоне сепарации. Эти клинообразные элементы, находясь в условиях воздействия магнитного поля, создаваемого узлами системы намагничивания, способны осаждать на своей поверхности примеси при протекании сквозь них очищаемой текучей среды. Недостатком этого устройства является то, что клинообразные элементы магнитопрвода, "воспринимая" магнитный поток, создаваемый намагничивающей системой, являются своего рода пассивными элементами замкнутой магнитной цепи сепаратора в том смысле, что они никак не влияют на формирование контура магнитной цепи. В связи с этим в устройстве-прототипе для замыкания магнитной цепи вынужденной мерой является создание как минимум двух рабочих камер (или замыкание магнитной цепи с использованием дополнительных П-образных, С-образных магнитопроводов). В том и другом случае неоправданно усложняется конструкция устройства, повышается металлоемкость и, как следствие, снижается экономичность сепаратора, а при игнорировании этих факторов экономичность сепаратора снижается еще больше, и, кроме того, уменьшается эффективность работы сепаратора. Known magnetic separator is a prototype (US patent 4569758), containing a closed magnetic circuit with nodes of the magnetization system and wedge-shaped elements of the magnetic circuit located in the working area of the separation. These wedge-shaped elements, being under the influence of a magnetic field created by the nodes of the magnetization system, are able to precipitate impurities on their surface when the cleaned fluid flows through them. The disadvantage of this device is that the wedge-shaped elements of the magnetic drive, "perceiving" the magnetic flux generated by the magnetizing system, are a kind of passive elements of the closed magnetic circuit of the separator in the sense that they do not affect the formation of the contour of the magnetic circuit. In this regard, in the prototype device for closing the magnetic circuit, a necessary measure is the creation of at least two working chambers (or the closure of the magnetic circuit using additional U-shaped, C-shaped magnetic circuits). In both cases, the design of the device is unjustifiably complicated, the metal consumption increases and, as a result, the separator efficiency decreases, and if these factors are ignored, the separator efficiency decreases even more, and, in addition, the separator efficiency decreases.

Известен магнитный сепаратор (патент США 60623933), содержащий замкнутую магнитную цепь с блоками системы намагничивания и элементами магнитопровода в рабочей зоне сепарации, размещенными в блоках системы намагничивания, разделяя блок намагничивания на узлы намагничивания, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку чередующихся магнитных контуров противоположной направленности, причем каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности. A known magnetic separator (US patent 60623933), containing a closed magnetic circuit with magnetization system blocks and magnetic circuit elements in the separation zone, located in magnetization system blocks, dividing the magnetization block into magnetization nodes that are joined on both sides with each of the middle elements of the magnetic circuit and located in relation to the specified element of the magnetic circuit and, respectively, to each other with the same poles, creating a chain of alternating magnetic circuits opposite direction each central element of the magnetic circuit, being a common link for adjacent magnetic circuits, has magnetic poles of the same polarity on opposite lateral surfaces of their pole tips.

Задача изобретения заключается в создании магнитного сепаратора с более высокой экономичностью и эффективностью работы за счет изготовления элементов магнитопровода, содержащих основания с полюсными наконечниками (активными поверхностями для осаждения примесей) и такого взаимного расположения элементов магнитопровода с узлами намагничивания, когда обеспечивается формирование локальных магнитных контуров с активными областями захвата примесей в рабочей зоне сепаратора. The objective of the invention is to create a magnetic separator with higher efficiency and operating efficiency due to the manufacture of magnetic circuit elements containing bases with pole tips (active surfaces for the deposition of impurities) and such a mutual arrangement of the magnetic circuit elements with magnetization nodes, when the formation of local magnetic circuits with active impurity trapping areas in the separator working area.

Сущность изобретения заключается в том, что в магнитном сепараторе, содержащем замкнутую магнитную цепь с блоками системы намагничивания и элементами магнитопровода в рабочей зоне сепарации, размещены в блоках системы намагничивания, разделяя блок намагничивания на узлы намагничивания, стыкующиеся по обе стороны с каждым из средних элементов магнитопровода и расположенные по отношению к указанному элементу магнитопровода и соответственно друг к другу одноименными полюсами, создавая цепочку чередующихся магнитных контуров противоположной направленности, причем каждый средний элемент магнитопровода, являясь общим звеном для смежных магнитных контуров, имеет на противоположных боковых поверхностях своих полюсных наконечников магнитные полюса одинаковой полярности, согласно изобретению элементы магнитопровода выполнены клинообразными в виде полюсных наконечников, которые обтекает очищаемая среда, и основания, непосредственно размещенного в блоках системы намагничивания, при этом толщина основания среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия δ≥ 2bВ/[B], где b - ширина магнита, В - средняя индукция магнитного поля в магните, стыкующемся с элементом магнитопровода, [В] - допустимая индукция магнитного поля в металле, соответствующая значению индукции, не достигающей области насыщения. The essence of the invention lies in the fact that in a magnetic separator containing a closed magnetic circuit with blocks of the magnetization system and elements of the magnetic circuit in the separation zone, are placed in the blocks of the magnetization system, dividing the magnetization block into magnetization units that are joined on both sides with each of the middle elements of the magnetic circuit and located relative to the specified element of the magnetic circuit and, respectively, to each other with the same poles, creating a chain of alternating magnetic circuits opposite false direction, and each middle element of the magnetic circuit, being a common link for adjacent magnetic circuits, has magnetic poles of the same polarity on opposite lateral surfaces of their pole pieces, according to the invention, the magnetic circuit elements are wedge-shaped in the form of pole pieces that flow around the medium being cleaned, and the bases, directly placed in the blocks of the magnetization system, while the thickness of the base of the middle element of the magnetic circuit is set from the condition ≥ 2bV / [B], where b - width of the magnet, B - mean magnetic induction field in the magnet, the magnetic joints with the element [B] - permissible magnetic induction in the metal corresponding to the value of induction, does not reach the saturation region.

В магнитном сепараторе по п.1, боковые поверхности полюсного наконечника выполнены плоскими либо криволинейными, а торцы полюсных наконечников выполнены заостренными. In the magnetic separator according to claim 1, the lateral surfaces of the pole piece are made flat or curved, and the ends of the pole pieces are pointed.

Технический результат, который достигается от использования изобретения, заключается в том, что вследствие изготовления элементов магнитопровода, содержащих основания с полюсными наконечниками (активными поверхностями для осаждения примесей), и описанного взаимного расположения элементов магнитопровода с узлами намагничивания (например, постоянными магнитами) обеспечивается формирование локальных магнитных контуров с активными областями захвата примесей в рабочей зоне сепаратора. При этом в пределах одной рабочей зоны сепарации создается цепочка магнитных контуров чередующейся противоположной направленности. Следовательно, без создания дополнительных блоков намагничивания обеспечивается высокоинтенсивное поле для захвата частиц, экономичный и эффективный режим работы сепаратора. The technical result that is achieved by using the invention is that due to the manufacture of magnetic circuit elements containing bases with pole pieces (active surfaces for deposition of impurities), and the described mutual arrangement of the magnetic circuit elements with magnetization nodes (for example, permanent magnets), local magnetic circuits with active areas of capture of impurities in the working area of the separator. At the same time, within the limits of one separation working zone, a chain of magnetic circuits of alternating opposite direction is created. Therefore, without creating additional magnetization blocks, a high-intensity field for particle capture, an economical and efficient mode of operation of the separator, is provided.

Поскольку каждый средний элемент магнитопровода, состоящий из основания 1 и полюсного наконечника 2, должен обеспечивать "прохождение" двух магнитных потоков, генерируемых обеими магнитными узлами, расположенными по обе стороны каждого из средних элементов магнитопровода, толщина δ основания среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия равенства магнитных потоков: Ф₁=Ф₂, где Ф₁ - магнитный поток на поверхности магнита, равный Ф₁= В•а•b, здесь а и b - длина и ширина магнита, В - средняя индукция магнитного поля в магните, зависящая от марки выбираемого для этой цели магнита, Ф₂=(δ/2)•а•[B], где [В] - допустимая (экономичная) индукция магнитного поля в металле магнитопровода, которая обычно берется из кривой намагничивания стали и соответствует такому значению индукции, которое лежит в области, не достающей области насыщения (для того чтобы свести к минимуму магнитное сопротивление). Тогда толщина основания 1 среднего элемента магнитопровода устанавливается из условия δ≥2bВ/[В].Since each middle element of the magnetic circuit, consisting of base 1 and pole piece 2, must ensure the "passage" of two magnetic fluxes generated by both magnetic nodes located on both sides of each of the middle elements of the magnetic circuit, the thickness δ of the base of the middle element of the magnetic circuit is established from the condition that the magnetic of fluxes: Ф ₁ = Ф ₂ , where Ф ₁ is the magnetic flux on the surface of the magnet, equal to Ф ₁ = В • а • b, here a and b are the length and width of the magnet, B is the average magnetic field induction in the magnet, depending on the brand of the magnet chosen for this purpose, Ф ₂ = (δ / 2) • а • [B], where [В] is the permissible (economical) magnetic field induction in the metal of the magnetic circuit, which is usually taken from the steel magnetization curve and corresponds to the value of induction, which lies in a region that does not reach the saturation region (in order to minimize magnetic resistance). Then the thickness of the base 1 of the middle element of the magnetic circuit is established from the condition δ≥2bV / [V].

В зависимости от того, какие частицы подлежат удалению из текучих сред, а также от того, каким приемом осуществляется последующая очистка полюсных наконечников от задержанных примесных частиц, боковые поверхности полюсного наконечника могут быть выполнены плоскими, как показано на фиг. 1, либо криволинейными. Для обеспечения невозмущенного вхождения очищаемой текучей среды в рабочую зону сепарации полюсные наконечники могут быть выполнены заостренными. Depending on which particles are to be removed from the fluids, as well as on the manner in which the subsequent cleaning of the pole pieces of trapped impurities is carried out, the side surfaces of the pole piece may be flat, as shown in FIG. 1, or curved. To ensure unperturbed entry of the cleaned fluid into the separation working zone, the pole pieces can be pointed.

На чертеже изображен вид спереди (по ходу очищаемой текучей среды) магнитного сепаратора с местным разрезом. The drawing shows a front view (along the cleaned fluid) of a magnetic separator with a local cut.

Между боковыми перегородками 5 размещены элементы магнитопровода, имеющие основания 1, расположенные между узлами намагничивания 3 (например, постоянными магнитами), и полюсные наконечники 2, которые выходят в рабочую зону сепарации, расположенную между боковыми перегородками 5 и горизонтальной перегородкой 6. Between the side walls 5 there are elements of the magnetic circuit having bases 1 located between the magnetization nodes 3 (for example, permanent magnets) and pole pieces 2 that extend into the separation working area located between the side walls 5 and the horizontal partition 6.

Сепаратор работает следующим образом. Текучая очищаемая среда 7 проходит сквозь зону сепарации (нормально плоскости чертежа), расположенную между боковыми перегородками 5 и горизонтальной перегородкой 6, "обтекая" полюсные наконечники 2 элементов магнитопроводов. Эти элементы своим основанием 1 размещены между узлами намагничивания 4 (постоянными магнитами), которые прилегают к элементам магнитопровода одноименными полюсами. Благодаря этому постоянные магниты и элементы магнитопровода создают ряд магнитных контуров чередующейся противоположной направленности, и эти контуры замыкаются между полюсами 2 магнитопроводов, подвергая очищаемую текучую среду воздействию интенсивного магнитного поля. При этом находящиеся в текучей среде магнитовосприимчивые примеси притягиваются к полюсам 2, каждый из которых из-за описанной компоновки имеет по обе стороны одинаковую полярность, и оседают на этих полюсах, а очищенная текучая среда выводится из сепаратора. The separator works as follows. The fluid to be cleaned 7 passes through the separation zone (normal to the drawing plane), located between the side partitions 5 and the horizontal partition 6, "flowing around" the pole pieces 2 of the elements of the magnetic circuits. These elements with their base 1 are placed between the magnetization nodes 4 (permanent magnets), which are adjacent to the elements of the magnetic circuit with the same poles. Due to this, permanent magnets and magnetic circuit elements create a series of magnetic circuits of alternating opposite directions, and these circuits are closed between the poles of the 2 magnetic circuits, exposing the cleaned fluid to an intense magnetic field. In this case, the magnetically susceptible impurities in the fluid are attracted to the poles 2, each of which, due to the described arrangement, has the same polarity on both sides, and settle on these poles, and the cleaned fluid is removed from the separator.

Использование изобретения позволяет экономично и с высокой эффективностью осуществлять очистку текучих (жидких, газообразных, сыпучих) сред от магнитовосприимчивых примесей, таких как железосодержащие частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания и пр.). The use of the invention allows economically and with high efficiency to carry out the cleaning of fluid (liquid, gaseous, bulk) media from magnetically susceptible impurities, such as iron particles of corrosion and wear of equipment, scale, various metal inclusions (the consequences of metalworking, repair, maintenance, etc.).

Claims

1. A magnetic separator containing a closed magnetic circuit with magnetization system units and magnetic circuit elements in the separation zone located in the magnetization system blocks, dividing the magnetization unit into magnetization units that are joined on both sides with each of the middle elements of the magnetic circuit and located relative to the specified an element of the magnetic circuit and, respectively, to each other with the same poles, creating a chain of alternating magnetic circuits of opposite directions, each medium The magnetic core element, being a common link for adjacent magnetic circuits, has magnetic poles of the same polarity on opposite lateral surfaces of their pole tips, characterized in that the magnetic core elements are wedge-shaped in the form of pole tips that flow around the medium to be cleaned, and a base directly placed in blocks magnetization system, while the thickness δ of the base of the middle element of the magnetic circuit is established from the condition: δ≥2bV / [V], where b is the width of the magnet, B is the average I am the induction of a magnetic field in a magnet that is joined to an element of the magnetic circuit, [B] is the permissible magnetic field induction in the metal of the magnetic circuit, corresponding to the value of the induction that does not reach the saturation region.

2. The magnetic separator according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the pole piece are made flat.

3. The magnetic separator according to claim 1, characterized in that the side surfaces of the tip are made curved.

4. Magnetic separator according to one of paragraphs. 1-3, characterized in that the ends of the pole pieces are made pointed.