Электромагнитный фильтр-осадитель

Номер патента: 1572679

Авторы: Волков, Гаращенко, Господинов, Недашковский

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 51)5 В 01 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ ТЕЛЬСТВУ юл. инс ут енеров тваенко, И.В.В и 9).В,Неда (088.8) лков,ковский во СССР 1982. свидетел С 10 ГНИТНЫЙ ФИЛЬТР-ОС И 57) Изобре овано в ме е может быть споль- троени аллургии, машинтомной энергетик для тепловои и нитног ных системАективность оздания усама гничив аи (ФН) поус Фильтра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР(54) ЭЛЕКТРОИАТЕЛЬ азделения водно-дисперс позволяет повЫсить эфпроцесса очистки за сч овий для равномерного ия Ферромагнитной насад е объему, Для этого ко снабжен дополнительным 8015726 электрическими катушками (ЭК) 5, выполненными криволинейной Йормы в радиальном направлении и установленными с возможностью перемещения. Наличие ЭК позволяет эдйективно намагнитить пристенную область ФН, а смещением ЭК достигается возможность включить в процесс очистки области ФН,ранее не задействованные в процессеосаждения. Кроме того, смещение ЭКприводит в перераспределению магнитного поля в ФН и созданию областейФН с повышенными значениями индукциимагнитного поля . Очищаемая среда поступает по патрубку 7 в корпус 1,где в ФН 2 происходит осаждение примесей в местах контакта гранул ФН.Намагничивание ФН осуществляется элеКтромагнитами 3 и 4, между которымиустановлена ЭК 5. Очищенная средавыводится по патрубку 8, После насыщения ФН примесями отключают намагничивающую .систему и промывают ФН,2 з,п.А-лы, 6 ил.Изобретение относится к области магнитного разделения веществ, преиМущественно для сепарации текучих сред на магнитные и немагнитные фракеции, и может быть использовано в меТаллургической, машиностроительной, пищевой, химической , биологической, Фармацевтической промышленности, в , тепловой и атомной энергетике, в газо"1 О очистке, на водоочистных станциях для извлечения магнитосодержащей Фракции из конденсата, масел, аммиака, природных и сточных вод, газов металлургических и машиностроительных про- .15 Изводств.Целью изобретения является повы)пение эффективности процесса очистки за счет создания условий для равномерного намагничивания насадки по ее объему.На Аиг. 1 изображен Фильтр-осади- тель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на Аиг 1; на Аиг, 3 - корпус с дополнительными катушками, установленными соответственно с возможностьюповорота; на Фиг.4 - то же, с возможно-стью осевого возвратно-поступательног о перемещения; на Аиг5 - лабораторная экспериментальная установка; на Фиг. 6 - граАики измерений величинымагнитной индукции.Фильтр содержит корпус 1, заполненный Аерромагнитной насадкой 2, в качестве которой используют шары, легированную дробь, сетки, рифленые35пластины, стержни, отходы феррита, электромагнитную систему, состоящую из сердечников 3, катушек электромагнитов 4 и дополнительных криволинейных катушек 5, расположенных на каркасе б, патрубки, подвода 7 очищаемой , и вывода 8 очищеннойсреды и привод 9.Фильтр работает следующим образом.:Включают катушки электромагнитов 4 и дополнительные криволинейные ка" тушки 5. В зависимости от параметров очищаемой среды (концентрации, фракции, доли Ферромагнитных примесей) устанавливают требуемую напряженностьвнешнего магнитного поля, которая определяется в ходе предварительных исследований, Очищаемая среда подается по патрубку 7 в корпуса 1, где в точках контакта гранул насадки 2 происходит осаждение магнитных примесей.В ходе очистки свойства примесей и их концентрация изменяются. Корректировку эфАективности очистки в этомслучае осуществляют с помощью криволинейной катушки путем перемещенияее между торцами сердечников по высоте корпуса, увеличивая силовое воздействие на осаждаемые примеси, таккак уменьшению расстояния между торцом сердечника и криволинейной катушкой соответствует увеличение напряженности магнитного поля, Это перемещение может осуществляться какс домощью любого випа привода, таки силового магнитного взаимодействиямежду катушкой и электромагнитом,По мере насыщения примесями зон насадки, прилегающих к виткам катушки 5,осуществляется поворот катушки вокругпродольной оси корпуса с помощью привода 9, соединенного механическойсвязью с каркасом б, т,е, включаютв работу зоны насадки, ранее пропускавшие причесные частицы. Выноса частиц из зон насадки с уменьшившейсянамагниченностью не происходит, таккак на примеси действуют силы притяжения со стороны гранул насадки, намагниченных электромагнитами, и силыостаточной намагниченности. Очищенная среда выводится по патрубку 8.После окончания Аильтроцикла, т,е,насыщения всего объема насадки примесями, отключают намагничивающую систему 3 - 5 и промывают насадку водовоздушной смесью, По окончании регенерации, длящейся 5 - 10 мин, приступают к процессу очистки.Достигаемый положительный эффектсостоит в следующем,Между сердечниками, расположенными со смещением устанавливаются криволинейные катушки в радиальном направлении, по Аорме представляющиесобой вытянутые эллипсы, которые взонах насадки с пониженным значенйем.индукции магнитного поля, из-за потерь магнитного потока при прохождении насадки, повышают значения индукции поля, выравнивая условия протекания процесса очистки, В результатеотпадает необходимость в установкепромежуточных бальшегабаритных электромагнитов. Изготовление катушек именно криволинейной формы дает возмож"ность ориентировать вектор магнитногопотока в необходимую сторону, например, по линии, соединяющей смеженныепо высоте сердечники, При одинаковойориентации векторов магнитного.потокакатушки и сердечников происходит их алгебраическое суммирование, а не геометрическое, следовательно, величина результирующего вектора максималь 5 ная. Угол с, на который нормаль к диаметральной плоскости катушки отклоняется от продольной оси корпуса (фиг. 5), можно записать как: 10( = агсТц Ф/1),где 1 - смещение сердечников электромагнитов по высоте корпуса;П - диаметр корпуса.Расстояние между сердечниками мож но найти по известной Формуле: 1 о = 1,1 Н 1, (2) где Т - сила тока в катушке электромагнита;М - количество витков катушки;Н - напряженность магнитного поля;- расстояние между сердечниками, 25 учитывая, что Ь = 3 1 тт Рт, иподставляя в (2), находят смещениесердечников 1: 30 Подставляя (3) в (1), получают выражение для угла ь35 1 о1 ОГенерируемое дополнительнои криволинейной катушкой магнитное поле имеет ту особенность, что напряженность его максимальна в пристенной области, т.е, в той зоне, где поле, генерируемое электромагнитом, минимально.Положительный эФАекттакже достигается и за счет того, что в новом электромагнитном Аильтре выгодно использованы преимущества существующего электромагнита и нового криволинейного соленоида. Иагнитная проницаемость сердечника примерно в 2 раза вьше, чем в насадке, поэтому при невысоких энергозатратах (по сравнению с соленоидом) можно создавать высокоградиентные поляНедостатком электромагнитов является то, что эфФективное намагничивание насадки происходит локально, а именно того объ 40 ема насадки, который прилегает к сердечнику. С помощью дополнительной криволинейной катушки производится намагничивание областей насадки, которые электромагнитами намагнитить трудно либо невозможно. Именно сочетанием электромагнитов икриволинейных катушек достигается выравнивание намагничивания объема насадки в корпусе Аильтра.В процессе очистки возникает необходимость в создании различной по длине насадки индукции поля. Например, известно, что крупные частицы оседают в первых по ходу движения среды слоях насадки, а более мелкие распределяются в удаленных или вовсе проскакивают насадку, снижая эффектив. ность работы сепаратора, Осаждение частиц зависит от преобладания магнитной силы над другими, например стоксовой силы, силы тяжести, величина которой должна быть выше для улавливания более мелких частиц, чем для осаждения крупных. Если концентрация и Аракция примесей постоянны во времени, можно проектировать стационарную магнитную систему с постоянными параметрами, Но, как показывает опыт, концентрация примесей, их крупность, а иногда и магнитные свойства с течением времени изменяются, а так как требования к конечной величине концентрации примесей остаются прежними, то при проектировании намагничивающей системы приходится учитывать нетипичные варианты соотношения параметров, характеризующих примеси, увеличивая габариты намагничивающей системы. В предлагаемом случае перемещением катушки вдоль корпуса к одному из сердечников достигается повышение силового воздействия на осаждаемые примеси, причем перемещение может осуществляться путем увеличения магнитного взаимодействия междуатушкой и сердечником, что также увеличивает силовое воздействие,С помощью поворота катушки вокруг оси корпуса достигаются два положительных момента, Первый - это возможность оптимального использования объема насадки, эФАективного использования множества точек контактов гранул насадки, По мере поворота катушки осаждение ведется в тех пристенных, областях насадки, которые прилегают в данный моментк катушке, т.е. поворотомобеспечивается равномерное заполнение железосодержащими примесями поровых каналов гранул насадки. Второй - это с помощью сочетания продольного и вращательного движений катушек достига"5 ется возможность намагничивать насадку в любой зоне и до требуемой величины. аким образом получают мобильную магнитную систему с универсальным применением. С помощью перемещения катушки вовлекают в процесс захвата примесей дополнительные зоны насадки поочередно, по мере перемещения катушкй вдоль либо вокруг корпуса. Причем сброс примесей в очищаемую среду из зон с уменьшившейся намагниченностью не происходит, поскольку известно, что для улавливания частиц требуются силы в несколько раз вышее, чем для их20 удержания, Так, например, для выпол-, нения регенерации насадки необходимо предварительно размагничивать насадку, даже силы остаточной намагниченности препятствуют выносу примесей 25 а в данном случае, кроме сил остаточной намагниченности в насадке, на примеси действуют еще и магнитные силы со стороны гранул насадки, намагниЧенных электромагнитами.П р и м е р. На лабораторной экспе риментальной установке изучают распределение магнитного поля в рабочем объейе корпуса фильтра. Лабораторная установка (фиг. 5) состоит из немагнитного корпуса диаметром 128 мм, длиной 300 мм; двух электромагнитов, сердечники которых смещены друг относительно друга по высоте корпуса на расстояние 140 мм,криволинейной,40 катушки с внутренними полуосями; а = 125 мм, Ь = Ь 4 мм, и углом с= 43 ; двух независимых регулируемых источников постоянного тока. Показания снимаются с помощью комбинированного циАрового прибора Щ 4311 датчиками М и С. Величина напряженности магнитного поля электромагнитов и катушки в ходе экспериментов постоянная, а соотношение напряженностей подбирают так, что значения индукции в: центре сердечника электромагнита и индукции в пристенной области ка-. тушки приблизительно равны между собой (10 шТ). Измерения проводятся в диаметральной плоскости криволинейной катушки и в полости, проходящей через центры торцов сердечников электромагнитов. Результаты измерений величины маг-нитной индукции представлены на Аиг,Ь,из которой видно, что для данной намагничивающей системы характерно то,что снижению величины индукции магнитного поля электромагнитов в любойобласти рабочего объема корпуса соответствует повьииение ее для криволинейной катушки и наоборот, т,е. электромагниты и криволинейная катушкавзаимно компенсируют друг друга, снижая неоднородность поля и повышаязначения индукции до требуемой величины. Так, для электромагнитов индукция вблизи сердечника в 10 раз выше,чем в пристенной области корпуса вего центральной части, а для криволинейной катушки индукция в ее пристенной части в 2 - 3 раза выше, чем в околосердечниковой области корпуса, тогда как при их совместной работе перепад индукции по объему корпуса снижается до 1,45 раза (Аиг. Ьб). При распределении магнитного поля н диаметарльной плоскости катушки (Аиг, ба)наблюдается картина еще более равномерного распределения ноля (индукцияотличается в 1,2 раза); Причем еслив диаметральной плоскости криволинейной катушки область равномерного распределения индукции (Аиг, ба) составляет для электромагнитов 247., для криволинейной катушки 317, а в плоскости, проходящей через центры сердечников электромагнитов (фиг, Ьб) - соответственно 14 и 137., в предлагаемомварианте область с равномерной индукцией в этих плоскостях, соответственно составляет 83 и 277, т,е. областьс равномерной индукцией увеличивается в измеряемых плоскостях в 2-3,5 раза, ЭфАективный рабочий объем корпуса с требуемой индукцией увеличива-,ется в 1,35 раза, что соответствуетувеличению емкости поглощения насадки, а значит, увеличению межрегенерационного периода и повышению эффективности очистки в 1,1 - 1,2 раза,так как рабочая длина насадки увеличивается на 357,Формула изобретения1, Электромагнитный фильтр-осади- , тель, включающий корпусс насадкой, намагничивающую систему ввиде электромагнитов, содержащих основныекатушки намагничивания, размещенные на сердечниках, полюса которых плотно прилегают к поверхности корпуса, и смещенные по высоте друг относительно друга,патрубки вводаи вывода, о т л и ч а ю 5 щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективности процесса очистки эа счет создания условий для равномерного намагничивания насадки по ее объему, корпус снабжен дополнительными катушками криволинейной формы, установ-ленными в наклонной плоскости снаружи корпуса, с возможностью перемещения, причем нормаль к диаметральной плоскости катушки образует угол с продольной осью корпусагде 1, Ю - соответственно, сила токав основной катушке и количество ее витков;Н - напряженность магнитногополя;11 - диаметр корпуса.2. Фильтр-осадитель по п, 1, о тл и ч а ю щ .и й с я тем, что дополнительные электрические катушки установлены с возможностью вращения вокруг корпуса,3. Фильтр-осадитель по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительные катушки установлены с возможностью перемещения, вдоль корпуса фильтра.1572679 Тл д Г 1 О 2 1 О 1 2 3йа 6 Составитель О.Склонен1 андор Техред Л,Сердюкова тор М,Самборская Тираж 5 венного комитета113035, Москва,Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин 01 РеакторЗаказ 604Госу Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб., д. 4/5

Смотреть

Заявка

4485967, 04.10.1988

УКРАИНСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ВОДНОГО ХОЗЯЙСТВА

ГАРАЩЕНКО ВЯЧЕСЛАВ ИВАНОВИЧ, ВОЛКОВ ИГОРЬ ВСЕВОЛОДОВИЧ, ГОСПОДИНОВ ИГОРЬ ПЕТРОВИЧ, НЕДАШКОВСКИЙ ЮЛИАН ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: B01D 35/06

Метки: фильтр-осадитель, электромагнитный

Опубликовано: 23.06.1990

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1572679-ehlektromagnitnyjj-filtr-osaditel.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Электромагнитный фильтр-осадитель</a>

Похожие патенты