RU2473375C1

RU2473375C1 - Device for cleaning fluids of magnetic particles

Info

Publication number: RU2473375C1
Application number: RU2011137608/05A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Булыжев; Георгий Анатольевич Джавахия; Михаил Вячеславович Леготин; Пётр Владимирович Аюев; Павел Викторович Пискунов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Булыжев. Промышленные экосистемы"
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-01-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to treatment of process fluids at metallurgical and machining plants, particularly, to cleaning fluids of magnetic particles. It comprises tank with branch pipe, vertical baffle between working and nonworking zones, horizontal magnetic circuits composed of tubes from nonmagnetic material, and rhombic cross-section rods arranged there along. Continuous circuit of magnetic and nonmagnetic elements is arranged inside said tubes. Extreme nonmagnetic elements may reciprocate driven by hydraulic cylinder rod. Horizontal weir with slot holes above axes of magnetic circuits is located at tank top section. All magnetic circuit and rhombic rods are arranged with clearances to allow forming thin layer of fluid around said tubes. Outlet at tank bottom incorporates means to distribute fluids in various trays.

EFFECT: higher efficiency, decreased overall dimensions, lower metal input, high quality of purification.

2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к очистке технологических жидкостей, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано на предприятиях металлургии и металлообрабатывающей промышленности, а также для очистки природных вод.The invention relates to the purification of process fluids, cutting fluids (coolant) and can be used at enterprises of metallurgy and metalworking industry, as well as for the purification of natural waters.

Известно устройство по патенту РФ №2372135, В01D 35/36 для извлечения магнитных частиц из жидкой среды, в котором корпус устройства выполнен в виде вытянутого параллелепипеда и дополнительно оснащен вставками, разделяющими внутренний объем корпуса на рабочие и нерабочие зоны, а магнитная система выполнена в виде труб с расположенными в них постоянными кольцевыми магнитами, чередующимися с шариками, образующими локальную магнитную систему с длиной, равной длине рабочей зоны, и немагнитными вставками, также чередующимися с вставками, при этом обеспечена возможность перемещения внутри труб магнитов, немагнитных вставок и шариков посредством исполнительного механизма на величину, равную длине рабочей зоны. Прямые участки труб соединены между собой радиусными отводами так, что конец первого прямого участка соединен с началом последующего, тем самым образуя сплошной единый контур, начинающийся и заканчивающийся линейными участками, взаимодействующими с приводами. Внутренняя часть трубы заполнена жидким наполнителем.A device is known according to the patent of the Russian Federation No. 2372135, B01D 35/36 for extracting magnetic particles from a liquid medium, in which the device body is made in the form of an elongated parallelepiped and is additionally equipped with inserts that divide the internal volume of the body into working and non-working zones, and the magnetic system is made in the form pipes with permanent ring magnets located in them, alternating with balls forming a local magnetic system with a length equal to the length of the working zone, and non-magnetic inserts also alternating with inserts, while espechena displaceable magnets inside pipe inserts and nonmagnetic beads by the actuator by an amount equal to the length of the working area. The straight sections of the pipes are interconnected by radius bends so that the end of the first straight section is connected to the beginning of the next, thereby forming a continuous single circuit, starting and ending with linear sections that interact with the drives. The inside of the pipe is filled with liquid filler.

Радиусные отводы соединены шариками и немагнитными вставками, а внутренняя часть трубы заполнена жидким наполнителем с малым коэффициентом трения.Radius bends are connected by balls and non-magnetic inserts, and the inside of the pipe is filled with a liquid filler with a low coefficient of friction.

Известное устройство имеет увеличенные габариты из-за наличия радиусных отводов и недостаточную эффективность промывки.The known device has increased dimensions due to the presence of radius taps and insufficient washing efficiency.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство по патенту РФ №2400305, МПК В03С 1/00. Устройство очистки жидкости от магнитных включений содержит емкость с патрубками и вертикальными перфорированными перегородками, через которые осуществляется подача жидкости вдоль магнитных трубок и равномерное распределение по всей высоте емкости. Патрубки емкости предназначены для подачи очищаемой жидкости и вывода очищенной, для периодической подачи промывной воды. Устройство также включает горизонтальные магнитоводы, выполненные в виде трубок из немагнитного материала, внутри которых размещена неразрывная цепь магнитных и немагнитных элементов, разделяющих магнитовод на чередующиеся рабочие и нерабочие зоны. Магнитные элементы представляют собой капсулу, включающую заглушки с наружной сферической поверхностью, немагнитные диски, магнитные элементы и демпфирующие прокладки. Немагнитные элементы выполнены в виде толкателя со сферическими наконечниками, упирающимися в капсулы. Магнитные и немагнитные элементы разделяют магнитовод на чередующиеся рабочие и нерабочие зоны. Крайние нерабочие зоны магнитоводов взаимодействуют со штоком линейного привода периодического возвратно-поступательного перемещения.Closest to the claimed device by technical nature is the device according to the patent of the Russian Federation No. 2400305, IPC V03C 1/00. The device for cleaning liquids from magnetic inclusions contains a container with nozzles and vertical perforated partitions through which the liquid is supplied along the magnetic tubes and is uniformly distributed over the entire height of the container. The nozzles of the tank are designed to supply cleaned liquid and output purified, for periodic supply of washing water. The device also includes horizontal magnetic conductors, made in the form of tubes of non-magnetic material, inside of which an inextricable chain of magnetic and non-magnetic elements is placed, dividing the magnet guide into alternating working and non-working zones. Magnetic elements are a capsule, including plugs with an external spherical surface, non-magnetic disks, magnetic elements and damping pads. Non-magnetic elements are made in the form of a pusher with spherical tips resting against capsules. Magnetic and non-magnetic elements divide the magnet core into alternating working and non-working zones. Extreme non-working zones of the magnetic cores interact with the rod of the linear drive of the periodic reciprocating movement.

Недостатками устройства являются усложнение конструкции перегородками и патрубками различного назначения; увеличенные габариты на единицу производительности из-за сравнительно большого расстояния между магнитоводами ввиду создания горизонтальных потоков и необходимости снижения гидравлического сопротивления потокам.The disadvantages of the device are the complexity of the design of the partitions and pipes for various purposes; increased dimensions per unit of productivity due to the relatively large distance between the magnetic conductors due to the creation of horizontal flows and the need to reduce hydraulic resistance to flows.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить производительность, уменьшить габариты и снизить тем самым металлоемкость устройства с сохранением высокого качества очистки жидкости.The technical task of the invention is to increase productivity, reduce dimensions and thereby reduce the metal consumption of the device while maintaining high quality liquid purification.

Поставленная задача решена заявляемым устройством.The problem is solved by the claimed device.

Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц, содержащее емкость с патрубками, по крайней мере одну вертикальную перегородку, разделяющую емкость на рабочую и нерабочую зоны, горизонтальные магнитоводы, выполненные в виде трубок из немагнитного материала, вдоль которых размещены без касания стержни ромбовидного сечения, внутри трубок размещена неразрывная цепь магнитных элементов в виде капсулы, содержащей набор кольцевых магнитов с магнитными наконечниками, компенсирующих прокладок и заглушек с наружной сферической поверхностью и немагнитных элементов в виде толкателя, сферические наконечники которого контактируют с заглушками капсул, крайние немагнитные элементы в трубках выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством штока гидроцилиндра. В заявляемом устройстве в верхней части емкости расположена горизонтальная перфорированная перегородка, ниже которой размещена горизонтальная перегородка с щелевыми отверстиями, расположенными предпочтительно над осями магнитоводов, расположенных в вертикальной плоскости друг под другом, и рядами в горизонтальной плоскости, при этом все магнитоводы установлены между собой и с ромбовидными стержнями с зазором не более трехкратной толщины тонкого слоя жидкости вблизи поверхности трубок; выходное отверстие в нижней части емкости снабжено средством распределения жидкости в разные лотки, например, двухпозиционной заслонкой, кинематически связанной со штоком гидроцилиндра, обеспечивающей выход очищенной и промывной жидкостей в соответствующие два лотка.A device for cleaning liquids from magnetic particles, containing a container with nozzles, at least one vertical partition separating the container into working and non-working areas, horizontal magnetic conductors made in the form of tubes of non-magnetic material, along which rhomboid-shaped rods are placed without touching, inside the tubes an inextricable chain of magnetic elements is placed in the form of a capsule containing a set of ring magnets with magnetic tips, compensating gaskets and plugs with an external spherical surface and non-magnetic elements in the form of a pusher, the spherical tips of which are in contact with caps of capsules, the extreme non-magnetic elements in the tubes are made with the possibility of reciprocating movement by means of a hydraulic cylinder rod. In the inventive device in the upper part of the tank is a horizontal perforated partition, below which is a horizontal partition with slotted holes, preferably located above the axes of the magnetic cores, located in a vertical plane one under the other, and rows in the horizontal plane, while all the magnetic cores are installed between each other and diamond-shaped rods with a gap of not more than three times the thickness of a thin layer of liquid near the surface of the tubes; the outlet in the lower part of the tank is equipped with means for distributing the liquid into different trays, for example, a two-position shutter kinematically connected with the hydraulic cylinder rod, providing the outlet of the cleaned and washing liquids in the corresponding two trays.

Изобретение поясняется фигурами, на которых изображены: на фигуре 1 -продольный разрез устройства в режиме очистки жидкости; на фигуре 2 - продольный разрез устройства в режиме промывки; на фигуре 3 - поперечный разрез устройства; на фигуре 4 - распределение потоков жидкости по магнитоводам в режиме очистки; на фигуре 5 - элементы внутри магнитоводов, на фигуре 6 - вариант модульного исполнения устройства для очистки жидкости.The invention is illustrated by the figures, which depict: in figure 1 is a longitudinal section of the device in the liquid purification mode; figure 2 is a longitudinal section of the device in the washing mode; figure 3 is a transverse section of the device; figure 4 - distribution of fluid flows through the magnetic cores in the cleaning mode; in figure 5 - the elements inside the magnets, in figure 6 - a variant of the modular design of the device for cleaning liquid.

Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц содержит емкость 1 с входным патрубком 2, вертикальную перегородку 3, разделяющую внутренний объем емкости на рабочую 4 и нерабочую 5 зоны. Горизонтальные магнитоводы выполнены в виде трубок 6 из немагнитного материала, внутри которых расположены магнитные элементы, выполненные в виде капсулы 7, и немагнитные элементы в виде толкателя 8. В верхней части емкости (фигура 3) расположена горизонтальная перфорированная выравнивающая перегородка 9, ниже которой размещена горизонтальная перегородка 10 с щелевыми отверстиями, расположенными предпочтительно над осями магнитоводов, что способствует организации потоков, обтекающих трубки 6. Магнитоводы размещены в вертикальной плоскости друг под другом и рядами в горизонтальной плоскости так, что в поперечном разрезе (фигура 3) условно образуют прямоугольную сетку. Магнитоводы установлены с зазором между собой и с ромбовидными стержнями 11 между магнитоводами. Стержни 11 ромбовидного сечения предотвращают разбрызгивание и смешение боковых потоков жидкости и способствуют формированию пограничного тонкого слоя жидкости у поверхности вертикального столбца трубок 6. Прохождение всего потока очищаемой жидкости в этих тонких слоях является наилучшими условиями осаждения магнитных частиц на магнитоводах в режиме очистки. Величина зазора, например 10 мм для воды, может быть определена экспериментально. Жидкость в тонком слое должна протекать плавно, без разрывов, с максимально возможной скоростью в этих условиях, без смешивания боковых потоков. Зазор определится, приблизительно, как трехкратная толщина тонкого слоя жидкости вблизи поверхности трубок. Увеличение зазора приведет к неоправданному увеличению устройства, снижению качества и производительности очистки из-за необходимости уменьшить скорость подачи жидкости для сохранения ламинарности потока.A device for cleaning liquids from magnetic particles contains a container 1 with an inlet pipe 2, a vertical partition 3, dividing the internal volume of the container into a working 4 and a non-working 5 zone. Horizontal magnetic conductors are made in the form of tubes 6 of non-magnetic material, inside of which there are magnetic elements made in the form of a capsule 7, and non-magnetic elements in the form of a pusher 8. In the upper part of the tank (figure 3) there is a horizontal perforated leveling partition 9, below which a horizontal the partition 10 with slotted holes, preferably located above the axes of the magnetic cores, which contributes to the organization of flows flowing around the tube 6. The magnetic cores are placed in a vertical plane ti under each other and in rows in a horizontal plane so that in cross-section (Figure 3) is conditionally form a rectangular grid. Magnet guides are installed with a gap between themselves and with diamond-shaped rods 11 between the magnet guides. The diamond-shaped cores 11 prevent splashing and mixing of the lateral fluid flows and contribute to the formation of a thin boundary fluid layer at the surface of the vertical column of tubes 6. The passage of the entire flow of the liquid to be cleaned in these thin layers is the best condition for the deposition of magnetic particles on the magnetic conductors in the cleaning mode. The gap, for example 10 mm for water, can be determined experimentally. The liquid in a thin layer should flow smoothly, without breaks, with the highest possible speed under these conditions, without mixing the side streams. The gap will be determined approximately as three times the thickness of a thin layer of liquid near the surface of the tubes. The increase in the gap will lead to an unjustified increase in the device, a decrease in the quality and productivity of cleaning due to the need to reduce the fluid supply rate to maintain the laminar flow.

Неразрывная цепь магнитных и немагнитных элементов внутри трубок 6 выполнена аналогично прототипу и образует в магнитоводе чередующиеся рабочие и нерабочие зоны (фигура 5). Капсула магнитного элемента содержит кольцевые магниты 12 с магнитными наконечниками 13, компенсирующие прокладки 14 и заглушки 15 с наружной сферической поверхностью. Немагнитные элементы выполнены в виде толкателя 8, сферические наконечники которого контактируют с заглушками 15 капсул. Крайние немагнитные элементы в трубках взаимодействуют с штоком 16 гидроцилиндра 17.The non-breaking circuit of magnetic and non-magnetic elements inside the tubes 6 is made similar to the prototype and forms alternating working and non-working zones in the magnet core (figure 5). The capsule of the magnetic element contains ring magnets 12 with magnetic tips 13, compensating pads 14 and plugs 15 with an outer spherical surface. Non-magnetic elements are made in the form of a pusher 8, the spherical tips of which are in contact with the caps of 15 capsules. Extreme non-magnetic elements in the tubes interact with the rod 16 of the hydraulic cylinder 17.

Выходное отверстие 18 в нижней части емкости снабжено средством распределения жидкости в разные лотки. В качестве примера это может быть двухпозиционная заслонка 19, кинематически связанная со штоком гидроцилиндра 20, и выход жидкости в режиме очистки и промывки осуществляется в два лотка 21 и 22 соответственно для очищенной жидкости и промывной жидкости.The outlet 18 in the lower part of the tank is provided with means for distributing liquid into different trays. As an example, this can be a two-position shutter 19, kinematically connected with the rod of the hydraulic cylinder 20, and the liquid outlet in the cleaning and washing mode is carried out in two trays 21 and 22, respectively, for the purified liquid and the washing liquid.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В режиме очистки в магнитоводах рабочей зоны 4 находятся магнитные элементы - капсулы 7. Очищаемая жидкость по входному патрубку 2 подается в емкость 1, проходит через горизонтальную перфорированную перегородку 9, распределяющую жидкость по всему объему рабочей зоны. Через щелевые отверстия горизонтальной перегородки 10 жидкость поступает на горизонтальные магнитоводы 6. Ввиду расположения щелевых отверстий над осями магнитоводов жидкость тонким слоем обтекает трубки 6 каждого столбца магнитоводов от верхних до нижних рядов. Стержни 11 ромбовидного сечения способствую формированию тонкого слоя жидкости вокруг магнитоводов 6 и предотвращают смешивание жидкости между рядами магнитоводов. Магнитные частицы в тонком слое эффективно осаждаются на магнитоводах и осуществляется очистка жидкости от магнитных частиц. Очищенная жидкость выводится через отверстие 18 в нижней части емкости, которое снабжено двухпозиционной заслонкой 19, в лоток для очищенной жидкости 21.In the cleaning mode, in the magnets of the working area 4 there are magnetic elements - capsules 7. The liquid to be cleaned is supplied through the inlet pipe 2 to the tank 1, passes through a horizontal perforated partition 9, which distributes the liquid throughout the entire volume of the working zone. Through the slit openings of the horizontal partition 10, the liquid enters the horizontal magnetodes 6. Due to the location of the slotted holes above the axes of the magnetoids, a thin layer flows around the tubes 6 of each column of the magnetoids from the upper to lower rows. The diamond-shaped rods 11 contribute to the formation of a thin layer of liquid around the magneto conductors 6 and prevent mixing of the liquid between the rows of the magnetoids. Magnetic particles in a thin layer are effectively deposited on the magnetic conductors and the liquid is cleaned from magnetic particles. The purified liquid is discharged through the hole 18 in the lower part of the tank, which is equipped with a two-position shutter 19, in the tray for the purified liquid 21.

В режиме промывки в магнитоводах рабочей зоны 4 находятся немагнитные элементы - толкатели 8, которые посредством гидроцилиндра 17 переводят магнитные элементы 7 в нерабочую зону 5. В рабочую зону 4 подают промывочную жидкость (это может быть в том числе очищаемая жидкость), которая смывает шлам с немагнитных трубок 6. Заслонка 19 при помощи гидроцилиндра 20 перемещается во второе положение, направляя суспензию магнитного шлама в соответствующий лоток 22.In the washing mode, in the magnets of the working zone 4 there are non-magnetic elements - pushers 8, which by means of a hydraulic cylinder 17 transfer the magnetic elements 7 to the non-working zone 5. A washing liquid is supplied to the working zone 4 (this may be including the liquid being cleaned), which washes the sludge off non-magnetic tubes 6. The valve 19 by means of the hydraulic cylinder 20 is moved to the second position, directing the suspension of magnetic sludge into the corresponding tray 22.

Переключение между режимами очистки и промывки определяется производственной необходимостью, например, определяется визуально по размеру осажденного слоя магнитных частиц либо по времени очистки и пр.Switching between the cleaning and washing modes is determined by the production necessity, for example, it is determined visually by the size of the deposited layer of magnetic particles or by the cleaning time, etc.

Увеличение производительности очистки жидкости и сохранение высокого качества очистки обеспечивается тем, что магнитоводы имеют плотное расположение, при этом обеспечивается высокий градиент магнитного поля, практически вся жидкость проходит в виде тонких слоев вокруг магнитоводов. На единицу производительности габариты устройства становятся существенно меньше и упрощаются конструктивно по сравнению с прототипом. В то же время компактность устройства и простота монтажа и эксплуатации позволяют изготавливать устройство, состоящее из нескольких типовых модулей, как показано на фигуре 6.An increase in the performance of liquid cleaning and maintaining a high quality of cleaning is ensured by the fact that the magnetic conductors have a dense arrangement, while providing a high gradient of the magnetic field, almost all the liquid passes in the form of thin layers around the magnetic conductors. Per unit of productivity, the dimensions of the device become significantly smaller and are structurally simplified compared to the prototype. At the same time, the compactness of the device and the ease of installation and operation make it possible to manufacture a device consisting of several typical modules, as shown in figure 6.

Устройство может быть осуществлено в производственных условиях с применением известных материалов и оборудования.The device can be implemented in a production environment using known materials and equipment.

Claims

1. A device for cleaning liquids from magnetic particles, containing a container with nozzles, at least one vertical partition separating the container into working and non-working zones, horizontal magneto tubes made in the form of tubes of non-magnetic material along which rhomboid-shaped rods are placed without touching, inside the tubes there is an inextricable chain of magnetic elements in the form of a capsule containing a set of ring magnets with magnetic tips, compensating gaskets and plugs with an external spherical surface spine, and non-magnetic elements in the form of a pusher, the extreme non-magnetic elements in the tubes are made with the possibility of reciprocating movement by means of a hydraulic cylinder rod, characterized in that a horizontal perforated partition is located in the upper part of the tank, below which is a horizontal partition with slot holes, preferably located above the axes magnetic conductors located in a vertical plane under each other, and in rows in the horizontal plane, while all the magnetic conductors tanned between themselves and with diamond-shaped rods with a gap of not more than three times the thickness of a thin layer of liquid near the surface of the tubes; the outlet in the lower part of the tank is provided with means for distributing the liquid into different trays.

2. The device according to claim 1, characterized in that the liquid distribution means is made in the form of a two-position valve, kinematically connected with the hydraulic cylinder rod, with the output of the cleaned and wash liquids in the corresponding two trays.