SU1572679A1 - Электромагнитный фильтр-осадитель - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в металлургии, машиностроении, тепловой и атомной энергетике дл  магнитного разделени  водно-дисперсных систем и позвол ет повысить эффективность процесса очистки за счет создани  условий дл  равномерного намагничивани  ферромагнитной насадки (ФН) по ее объему. Дл  этого корпус фильтра снабжен дополнительными электрическими катушками (ЭК) 5, выполненными криволинейной формы в радиальном направлении и установленными с возможностью перемещени . Наличие ЭК позвол ет эффективно намагнитить пристенную область ФН, а смещением ЭК достигаетс  возможность включить в процесс очистки области ФН, ранее не задействованные в процессе осаждени . Кроме того, смещение ЭК приводит к перераспределению магнитного пол  в ФН и созданию областей ФН с повышенными значени ми индукции магнитного пол . Очищаема  среда поступает по патрубку 7 в корпус 1, где в ФН 2 происходит осаждение примесей в местах контакта гранул ФН. Намагничивание ФН осуществл етс  электромагнитами 3 и 4, между которыми установлена ЭК 5. Очищенна  среда выводитс  по патрубку 8. После насыщени  ФН примес ми отключают намагничивающую систему и промывают ФН. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

5

10

31572679

Изобретение относитс  к области агнитного разделени  веществ, преиущественно дл  сепарации текучих сред на магнитные и немагнитные фрак- ции9 и может быть использовано в металлургической , машиностроительной, пищевой, химической , биологической, фармацевтической промышленности, в тепловой и атомной энергетике, в газо очистке, на водоочистных станци х дл  извлечени  магнитосодержащей фрак- Д ии из конденсата, масел, аммиака, Природных и сточных вод, газов метал- ургических и машиностроительных про- .- Нзводств.

Целью изобретени   вл етс  повы- щение эффективности процесса очистки за счет создани  условий дл  равномерного намагничивани  насадки по ее объему.

На фиг. 1 изображен фильтр-осади20

тель, общий вид; на фиг. 2 - разр ез -А на фиг. 1; на фиг. 3 - корпус с ополнительными катушками, установенными соответственно с возможностью поворота; на фиг.4-тоже, с возможно- стью осевого возвратно-поступательного перемещени ; на фиг. 5 - лабораторна  экспериментальна  установка; на фиг, 6 - графики измерений величины магнитной индукции.

Фильтр содержит корпус 1, заполненный ферромагнитной насадкой 2, в качестве которой используют шары, легированную дробь, сетки, рифленые пластины, стержни, отходы феррита, электромагнитную систему, состо щую из сердечников 3, катушек электромагнитов 4 и дополнительных криволинейных катушек 5, расположенных на каркасе 6, патрубки подвода 7 очищаемой и вывода 8 очищенной среды и привод 9.

Фильтр работает следующим образом.

Включают катушки электромагнитов 4 и дополнительные криволинейные катушки 5. В зависимости от параметров очищаемой среды (концентрации, фракции , доли ферромагнитных примесей) устанавливают требуемую напр женность внешнего магнитного пол , котора  определ етс  в ходе предварительных исследований. Очищаема  среда подаетс  по патрубку 7 в корпуса 1, где в точках контакта гранул насадки 2 происходит осаждение магнитных примесей .

В ходе очистки свойства примесей и их концентраци  измен ютс . Коррек4

5

0

-

0

5

30

35

40

45

50

55

тировку эффективности очистки в этом случае осуществл ют с помощью криволинейной катушки путем перемещени  ее между торцами сердечников по высоте корпуса, увеличива  силовое воздействие на осаждаемые примеси, так как уменьшению рассто ни  между торцом сердечника и криволинейной катушкой соответствует увеличение напр женности магнитного пол . Это перемещение может осуществл тьс  как с помощью любого вида привода, так и силового магнитного взаимодействи  между катушкой и электромагнитом. По мере насыщени  примес ми зон насадки , прилегающих к виткам катушки 5, осуществл етс  поворот катушки вокруг продольной оси корпуса с помощью привода 9, соединенного механической св зью с каркасом 6, т.е. включают в работу зоны насадки, ранее пропускавшие примесные частицы. Выноса частиц из зон насадки с уменьшившейс  намагниченностью не происходит, так как на примеси действуют силы прит жени  со стороны гранул насадки, намагниченных электромагнитами, и силы остаточной намагниченности. Очищенна  среда выводитс  по патрубку 8. После окончани  фильтроцикла, т.е. насыщени  всего объема насадки примес ми , отключают намагничивающую систему 3 - 5 и промывают насадку водо- воздушной смесью. По окончании регенерации , дл щейс  5-10 мин, приступают к процессу очистки.

Достигаемый положительный эффект состоит в следующем.

Между сердечниками, расположенными со смещением,, устанавливаютс  криволинейные катушки в радиальном направлении , по форме представл ющие собой выт нутые эллипсы, которые в зонах насадки с пониженным значением .индукции магнитного пол , из-за потерь магнитного потока при прохождении насадки, повышают значени  индукции пол , выравнива  услови  протекани  процесса очистки. В результате отпадает необходимость в установке промежуточных большегабаритных электромагнитов . Изготовление катушек именно криволинейной формы дает возможность ориентировать вектор магнитного потока в необходимую сторону, например , по линии, соедин ющей смеженные по высоте сердечники. При одинаковой ориентации векторов магнитного потока

катушки и сердечников происходит их алгебраическое суммирование, а не геометрическое , следовательно, величина результирующего вектора максимальна . Угол с/ , на который нормаль к диаметральной плоскости катушки отклон етс  от продольной оси корпуса (фиг. 5), можно записать как:

с/ arctg (D/1) , где 1 (1)

смещение сердечников электромагнитов по высоте корпуса; Г) - диаметр корпуса. Рассто ние между сердечниками можно найти по известной формуле:

I ы 1,1 HL

де I uJ - н -

Lcо тока

в катушке

(2) электросила магнита;

количество витков катушки; напр женность магнитного пол ;

рассто ние между сердечниками .

Учитыва , что Lc V 1г+ D , и подставл   в (2), наход т смещение сердечников 1:

- KV О

Подставл   (3) в (1), получают выражение дл  угла /

arctg (

I со

1,1H-D

-)

-1-0,5 - 1 . (4)

Генерируемое дополнительной криволинейной катушкой магнитное поле имеет ту особенность, что напр женность его максимальна в пристенной области, т.е. в той зоне, где поле, генерируемое электромагнитом, минимально .

Положительный эффект также достигаетс  и за счет того, что в новом электромагнитном фильтре выгодно использованы преимущества существующего электромагнита и нового криволинейного соленоида. Магнитна  проницаемость сердечника примерно в 2 раза выше, чем в насадке, поэтому при невысоких энергозатратах (по сравнению с соленоидом) можно создавать высокоградиентные пол . Недостатком электромагнитов  вл етс  то, что эффективное намагничивание насадки происходит локально, а именно того объ-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ема насадки, который прилегает к сердечнику . С помощью дополнительной криволинейной катушки производитс  намагничивание областей насадки, которые электромагнитами намагнитить трудно либо невозможно. Именно сочетанием электромагнитов и криволинейных катушек достигаетс  выравнивание намагничивани  объема насадки в корпусе фильтра.

В процессе очистки возникает необходимость в создании различной по длине насадки индукции пол . Например , известно, что крупные частицы оседают в первых по ходу движени  среды сло х насадки, а более мелкие распредел ютс  в удаленных или вовсе проскакивают насадку, снижа  эффективность работы сепаратора. Осаждение частиц зависит от преобладани  магнитной силы над другими, например стоксо- вой силы, силы т жести, величина которой должна быть выше дл  улавливани  более мелких частиц, чем дл  осаждени  крупных. Если концентраци  и фракци  примесей посто нны во времени , можно проектировать стационарную магнитную систему с посто нными параметрами . Но, как показывает опыт, концентраци  примесей, их крупность, а иногда и магнитные свойства с течением времени измен ютс , а так как требовани  к конечной величине концентрации примесей остаютс  прежними, то при проектировании намагничивающей системы приходитс  учитывать нетипичные варианты соотношени  параметров , характеризующих примеси, уве- личива  габариты намагничивающей системы . В предлагаемом случае перемещением катушки вдоль корпуса к одному из сердечников достигаетс  повышение силового воздействи  на осаждаемые примеси, причем перемещение может осуществл тьс  путем увеличени  магнитного взаимодействи  между катушкой и сердечником, что также увеличивает силовое воздействие.

С помощью поворота катушки вокруг оси корпуса достигаютс  два положительных момента. Первый - это возможность оптимального использовани  объема насадки, эффективного использовани  множества точек контактов гранул насадки. По мере поворота катушки осаждение ведетс  в тех пристенных област х насадки,которые прилегают в данный момент к катушке, т.е. поворотом

обеспечиваетс  равномерное заполнение железосодержащими примес ми перовых каналов гранул насадки. Второй - это с помощью сочетани  продольного и вращательного движений катушек достигаетс  возможность намагничивать насадку в любой зоне и до требуемой величины . Таким образом получают мобильную магнитную систему с универсальным применением. С помощью перемещени  катушки вовлекают в процесс захвата примесей дополнительные зоны насадки поочередно, по мере переме0(ени  катушки вдоль либо вокруг корпуса. Причем сброс примесей в очищаемую среду из зон с уменьшившейс  намагниченностью не происходит, поскольку известно, что дл  улавливани  частиц требуютс  силы в несколько раз выше, чем дл  их Удержани . Так, например, дл  выполнени  регенерации насадки необходимо предварительно размагничивать насадку , даже силы остаточной намагниченности преп тствуют выносу примесей а в данном случае, кроме сил остаточной намагниченности в насадке, на примеси действуют еще и магнитные силы со стороны гранул насадки, намагниченных электромагнитами.

Пример. На лабораторной экспе- р|иментальной установке изучают распре- Деление магнитного пол  в рабочем объеме корпуса фильтра. Лабораторна  установка (фиг. 5) состоит из немагнитного корпуса диаметром 128 мм, дли- Ной 300 мм; двух электромагнитов,

сердечники которых смещены друг относительно друга по высоте корпуса на рассто ние 140 мм, криволинейной катушки с внутренними полуос ми: а 125 мм, b 64 мм, и углом et двух независимых регулируемых источников посто нного тока. Показани  снимаютс  с помощью комбинированного цифрового прибора Щ4311 датчиками М и С. Величина напр женности магнитного пол  электромагнитов и катушки в ходе экспериментов посто нна , а соотношение напр женностей гкодбирают так, что значени  индукции в центре сердечника электромагнита и индукции в пристенной области катушки приблизительно равны между собой ( #10 ml). Измерени  провод тс  в диаметральной плоскости криволинейной катушки и в полости, проход щей через центры торцов сердечников электромагнитов.

0

0

5

0

5

0

5

0

5

Результаты измерений величины маг- нитной индукции представлены на фиг.6, из которой видно, что дл  данной намагничивающей системы характерно то, что снижению величины индукции магнитного пол  электромагнитов в любой области рабочего объема корпуса соответствует повышение ее дл  криволинейной катушки и наоборот, т.е. электромагниты и криволинейна  катушка взаимно компенсируют друг друга, снижа  неоднородность пол  и повыша  значени  индукции до требуемой величины . Так, дл  электромагнитов индукци  вблизи сердечника в 10 раз выше, чем в пристенной области корпуса в его центральной части, а дл  криволинейной катушки индукци  в ее пристенной части в 2-3 раза выше, чем в око- лосердечниковой области корпуса, тогда как при их совместной работе перепад индукции по объему корпуса снижаетс  до 1,45 раза (фиг. 66). При распределении магнитного пол  в диамет- арльной плоскости катушки (фиг. 6а) наблюдаетс  картина еще более равномерного распределени  пол  (индукци  отличаетс  в 1,2 рдза).- Причем, если в диаметральной плоскости криволинейной катушки область равномерного распределени  индукции (фиг. 6а) составл ет дл  электромагнитов 24%, дл  криволинейной катушки 31%, а в плоскости , проход щей через центры сердечников электромагнитов (фиг. 66) - соответственно 14 и 13%, в предлагаемом варианте область с равномерной индукцией в этих плоскост х, соответственно составл ет 83 и 27%, т.е. область с равномерной индукцией увеличиваетс  в измер емых плоскост х в 2-3,5раза . Эффективный рабочий объем корпуса с требуемой индукцией увеличива- ( етс  в 1,35 раза, что соответствует v увеличению емкости поглощени  насадки , а значит, увеличению межрегене- рационного периода и повышению эффективности очистки в 1,1 - 1,2 раза, так как рабоча  длина насадки увеличиваетс  на 35%,

Claims (3)

1. Формула изобретени  /

   1 , Электромагнитный фильтр-осади- , , тель, включающий корпусе насадкой, намагничивающую систему в виде электромагнитов , содержащих основные катушки намагничивани , размещенные на сердечниках , полюса которых плотно прилегают к поверхности корпуса, и смещенные по высоте друг относительно друга,пат- рубки вводам вывода, отличающийс  тем, что,с целью повышени  эффективности процесса очистки за счет создани  условий дл  равномерного намагничивани  насадки по ее объему, корпус снабжен дополнительными катушками криволинейной формы, установленными в наклонной плоскости снаружи корпуса, с возможностью перемещени , причем нормаль к диаметральной плоскости катушки образует угол с продольной осью корпуса

   / Г/ х

   оГ arctg (-т-тггпг Ч

   0

   5

   где I, цг - соответственно, сила тока в основной катушке и количество ее витков;

   Н - напр женность магнитного пол ;

   D - диаметр корпуса.
2. 2.Фильтр-осадитель по п. 1, отличающийс  тем, что дополнительные электрические катушки установлены с возможностью вращени  вокруг корпуса.
3. 3.Фильтр-осадитель по п. 1, отличающийс  тем, что дополнительные катушки установлены с возможностью перемещени  вдоль корпуса фильтра.

   Фиг.3

   Фиг.2

   Фиг.Ц

   S.mTji

   Уем 5 Ч 3 I I U 23 456789 Ю ПК ,ел,