RU2299767C1

RU2299767C1 - Magnetic separator

Info

Publication number: RU2299767C1
Application number: RU2005132650/03A
Authority: RU
Inventors: к Александр Васильевич Сандул (RU); Александр Васильевич Сандуляк; к Анна Александровна Сандул (RU); Анна Александровна Сандуляк; Вера Александровна Ершова (RU); Вера Александровна Ершова; Дмитрий Борисович Лугинин (RU); Дмитрий Борисович Лугинин
Original assignee: Александр Васильевич Сандуляк; Анна Александровна Сандуляк; Вера Александровна Ершова; Дмитрий Борисович Лугинин
Priority date: 2005-10-24
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2007-05-27

Abstract

FIELD: processes and equipment for removing different ferro-impurities having trend to magnetic deposition from liquid and gaseous media.

SUBSTANCE: separator includes filter-matrix having tore-like flow-through casing embracing it. Said casing and filter-matrix arranged in it may be moved along housing of separator until complete removal of them from housing of separator for further realization of respective regeneration procedures. Housing has length that is more than size of filter-matrix arranged in it in order to create additional free space that allows change shape and volume of filter-matrix and mutual position of its members. End surfaces of casing provide closed volume of casing and free passing of medium; they may be perforated ones or in the form of system of concentric rings.

EFFECT: possibility for effective regeneration of matrix.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитного разделения и может быть использовано в химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для удаления из жидких и газообразных сред различных ферропримесей, склонных к магнитному осаждению. В их числе, например, частицы коррозии и износа оборудования, окалина, различные металлические включения (последствия металлообработки, ремонта, обслуживания, дробления и размола сырьевых компонентов и пр.). Снижая качество сред, эти примеси нередко еще и дестабилизируют производственные процессы, уменьшая надежность и долговечность работы оборудования: поломки и выход из строя оборудования, аварийные остановки производства и т.д.The invention relates to the field of magnetic separation and can be used in chemical, food, energy, metallurgical, engineering and other industries to remove various ferrous impurities prone to magnetic deposition from liquid and gaseous media. Among them, for example, particles of corrosion and wear of equipment, scale, various metal inclusions (the consequences of metalworking, repair, maintenance, crushing and grinding of raw materials, etc.). Reducing the quality of media, these impurities often also destabilize production processes, reducing the reliability and durability of equipment: breakdowns and equipment failure, emergency shutdowns, etc.

Известен магнитный сепаратор (патент США №4602997), имеющий периодически действующую намагничивающую систему и намагничиваемую фильтр-матрицу. Однако намагничивающая система такого сепаратора является внешней, опоясывающей фильтр-матрицу, что практически всегда обусловливает неполную (т.е. не исключительно посредством фильтр-матрицы) замкнутость магнитной цепи, а значит, прохождение части магнитного потока в "обход" фильтр-матрице и неизбежные потери поля. Кроме того, форма и объем фильтр-матрицы в корпусе этого сепаратора являются стационарными (после засыпки фильтр-матрицы в корпус), точки контакта ее элементов остаются одними и теми же (этому способствует также фактор остаточного магнетизма), а потому осуществление регенерации такого сепаратора осложнено. Стало быть, реальная опасность некачественной промывки (продувки) существует практически всегда, при этом сокращается фильтроцикл, уменьшается эксплуатационная эффективность работы сепаратора, к тому же накапливающиеся примеси со временем уплотняются вплоть до "сращивания" с элементами фильтр-матрицы, выводя из строя фильтр-матрицу и сепаратор в целом. Для проведения же эффективной регенерации любого магнитного сепаратора с фильтрующей (гранулированной) фильтр-матрицей доминирующим условием является размыкание точек контакта элементов фильтр-матрицы (например, шаров), где, в основном, и происходит аккумулирование примесных частиц. Для этого сквозь фильтр-матрицу должно подаваться большое количество промывной жидкости, причем с высокой скоростью, для того, чтобы создать псевдоожижженый слой элементов фильтр-матрицы (именно для размыкания точек контакта элементов гранул и сброса осадка). Однако это связано с дополнительными затратами промывной среды (которую впоследствии тоже необходимо подвергать очистке), а также энергозатратами.A known magnetic separator (US patent No. 4602997) having a periodically acting magnetizing system and a magnetizable filter matrix. However, the magnetizing system of such a separator is external, encircling the filter matrix, which almost always causes the magnetic circuit to be incomplete (that is, not exclusively through the filter matrix), which means that a part of the magnetic flux passes to the filter matrix bypassing and the inevitable field loss. In addition, the shape and volume of the filter matrix in the casing of this separator are stationary (after filling the filter matrix into the casing), the contact points of its elements remain the same (the factor of residual magnetism also contributes to this), and therefore the implementation of the regeneration of such a separator is complicated . Consequently, the real danger of poor-quality flushing (purging) exists almost always, while the filter cycle is reduced, the operational efficiency of the separator is reduced, and the accumulated impurities are compacted over time until they merge with the elements of the filter matrix, damaging the filter matrix and the separator as a whole. For the efficient regeneration of any magnetic separator with a filter (granular) filter matrix, the dominant condition is the opening of the contact points of the filter matrix elements (for example, balls), where, mainly, the accumulation of impurity particles occurs. To do this, a large amount of washing liquid must be supplied through the filter matrix, and at a high speed, in order to create a fluidized bed of the filter matrix elements (namely, to open the contact points of the granule elements and to discharge sediment). However, this is associated with additional costs of the flushing medium (which subsequently also needs to be cleaned), as well as energy costs.

Известен магнитный сепаратор - прототип (патент ФРГ №3314923), состоящий из корпуса, внутренней, периодически действующей, намагничивающей системы и размещенной между ними намагничиваемой фильтр-матрицы, при этом весь генерируемый такой системой магнитный поток проходит сквозь фильтр-матрицу. Недостатком этого сепаратора, как и аналога, является то, что форма и объем фильтр-матрицы в корпусе такого сепаратора также являются стационарными, фильтр-матрица труднорегенерируема, требует дополнительных затрат промывной среды, энергии, недостаточно эффективна не только по показателям регенерации, но, как следствие, и по показателям очистки (сепарации) в эксплуатационном режиме.A known magnetic separator is a prototype (German patent No. 3314923), consisting of a housing, an internal, periodically acting, magnetizing system and a magnetized filter matrix placed between them, while the entire magnetic flux generated by such a system passes through the filter matrix. The disadvantage of this separator, as well as its analogue, is that the shape and volume of the filter matrix in the housing of such a separator are also stationary, the filter matrix is difficult to regenerate, requires additional washing medium, energy, and is insufficiently effective not only in terms of regeneration, but, as consequence, and in terms of cleaning (separation) in operational mode.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности и экономичности процесса регенерации сепаратора, повышении эксплуатационной эффективности его работы.The objective of the invention is to increase the efficiency and economy of the regeneration process of the separator, increase the operational efficiency of its work.

Сущность изобретения заключается в том, что магнитный сепаратор (см. фиг.1), состоящий из корпуса 1, внутренней намагничивающей системы периодического действия 2 и размещенной между ними намагничиваемой фильтр-матрицы 3, выполнен таким образом, что фильтр-матрица дополнительно снабжена охватывающим эту фильтр-матрицу торообразным проточным кожухом 4, причем этот кожух имеет возможность перемещения (с находящейся в нем фильтр-матрицей 3) вдоль корпуса (как правило, неподвижного, смонтированного в технологической линии) вплоть до его полного вывода из корпуса 1 сепаратора (для последующего проведения с находящейся в нем фильтр-матрицей соответствующих операций, нарушающих ее прежнее, стационарное состояние). При этом кожух выполнен удлиненным по отношению к размещенной в нем фильтр-матрице: для образования дополнительного свободного объема, позволяющего изменять форму и объем фильтр-матрицы, взаимное положение ее элементов. Это легко реализуется путем вибровоздействия на кожух с находящейся в нем фильтр-матрицей, переворачиванием (пересыпкой), встряхиванием кожуха (и элементов фильтр-матрицы), тем самым интенсифицируется регенерация и обеспечивается полное восстановление работоспособности фильтр-матрицы. При этом верхняя и нижняя торцевые поверхности проточного кожуха, обеспечивая, во-первых, беспрепятственное прохождение очищаемой среды, а во-вторых, исключение проникновения гранул фильтр-матрицы вне кожуха, изготавливаются либо из перфорированного листа (фиг.2), либо в виде замкнутых концентрических колец (фиг.3), но в любом случае с размером отверстий (прорезей, зазоров, щелей), меньшим по сравнению с размерами элементов фильтр-матрицы (гранул).The essence of the invention lies in the fact that the magnetic separator (see figure 1), consisting of a housing 1, an internal magnetizing system of periodic action 2 and a magnetizable filter matrix 3 located between them, is made in such a way that the filter matrix is further provided with the filter matrix with a toroidal flow-through casing 4, and this casing has the ability to move (with the filter matrix 3 inside it) along the housing (usually stationary, mounted in the production line) up to its full output from the housing 1 of the separator (for subsequent conducting with the filter matrix located in it the corresponding operations that violate its previous stationary state). In this case, the casing is made elongated with respect to the filter matrix located in it: for the formation of additional free volume, which allows changing the shape and volume of the filter matrix, the relative position of its elements. This is easily realized by vibration exposure to the casing with the filter matrix inside it, turning over (pouring), shaking the casing (and filter matrix elements), thereby regeneration is intensified and full restoration of the filter matrix is ensured. In this case, the upper and lower end surfaces of the flow through casing, providing, firstly, unhindered passage of the medium to be cleaned, and secondly, eliminating the penetration of filter matrix granules outside the casing, are made either from a perforated sheet (Fig. 2) or in the form of closed concentric rings (figure 3), but in any case with the size of the holes (slots, gaps, slots), smaller in comparison with the dimensions of the elements of the filter matrix (granules).

Технический результат, который достигается от использования изобретения, заключается в следующем. Вследствие наличия торообразного проточного кожуха-оболочки фильтр-матрицы, обеспечения возможности перемещения кожуха-оболочки вдоль корпуса сепаратора вплоть до полного вывода из корпуса, наличия свободного объема в кожухе (выполнен удлиненным по отношению к размещенной в нем фильтр-матрице) легко осуществляется изменение формы и объема фильтр-матрицы, разрушение точек контакта ее элементов либо за счет дополнительного вибровоздействия на кожух с находящейся в нем фильтр-матрицей, либо путем встряхивания кожуха (вручную), либо путем одно- или многократного переворачивания кожуха (изменения его ориентации в пространстве на противоположное для осуществления внутренней пересыпки фильтр-матрицы). Как следствие, обеспечивается экономичная и эффективная регенерация сепаратора (при гарантированном перемещении фильтр-матрицы и ее элементов в пределах ограничивающего кожуха), а при эксплуатации - высокая и стабильная эффективность работы сепаратора.The technical result that is achieved from the use of the invention is as follows. Due to the presence of a toroidal flow-through casing-shell of the filter matrix, the possibility of moving the casing-shell along the separator body until it is completely withdrawn from the body, the presence of free volume in the casing (made elongated with respect to the filter matrix located in it), the shape is easily changed the volume of the filter matrix, the destruction of the contact points of its elements either due to additional vibration exposure on the casing with the filter matrix located in it, or by shaking the casing (manually), or m single or multiple turning of the casing (changing its orientation in space to the opposite for the implementation of internal transfer of the filter matrix). As a result, an economical and efficient regeneration of the separator is ensured (with guaranteed movement of the filter matrix and its elements within the bounding box), and during operation, a high and stable efficiency of the separator.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого сепаратора. На фиг.2-3 показаны варианты выполнения рабочего узла - удлиненного кожуха с находящейся в нем фильтр-матрицей: с торцевой поверхностью в виде перфорированного листа (фиг.2), с торцевой поверхностью в виде концентрических замкнутых колец (фиг.3). На фиг.4-5 (фото) показан опытный образец предлагаемого сепаратора: в сборе (фиг.4) и в разборе (фиг.5).Figure 1 shows a diagram of the proposed separator. Figure 2-3 shows embodiments of the working node - an elongated casing with a filter matrix located in it: with an end surface in the form of a perforated sheet (figure 2), with an end surface in the form of concentric closed rings (figure 3). Figure 4-5 (photo) shows a prototype of the proposed separator: assembled (figure 4) and in the analysis (figure 5).

Сепаратор состоит из корпуса 1 (фиг.1, фиг.4-5), внутренней намагничивающей системы 2 периодического действия, фильтр-матрицы 3, например гранулированной (зернистой) среды, состоящей из шаров, дроби, цилиндриков или других тел правильной или неправильной формы. Фильтр-матрица помещена в проточный торообразный кожух 4 (фиг.1, 2, 3), продольный размер которого превышает продольный размер фильтр-матрицы 3 (для создания свободного объема, необходимого для регенерационной "деформации" объема самой фильтр-матрицы 3, например, путем пересыпки в замкнутом объеме после извлечения кожуха 4 с находящейся в нем фильтр-матрицей 3 из корпуса 1). Намагничивающая система 2 (периодического действия), представляющая собой, например, блок постоянных магнитов с направляющими магнитопроводами, выполнена с возможностью периодического вывода ее из корпуса 1 (фиг.1, фиг.4-5), наиболее целесообразно - сначала вместе с кожухом 4 и находящейся в нем фильтр-матрицей 3, а затем - из кожуха 4 для временного прерывания магнитного воздействия на фильтр-матрицу 3 и проведения регенерационных действий (в частности, пересыпки и промывки). Специально же изготовленные торцевые поверхности кожуха 4 - перфорированные (фиг.2, фиг.4-5) или в виде концентрических колец (фиг.3) - служат беспрепятственному прохождению очищаемой среды, в том числе вязкой.The separator consists of a housing 1 (Fig. 1, Figs. 4-5), an internal magnetizing system 2 of periodic action, a filter matrix 3, for example, a granular (granular) medium, consisting of balls, shots, cylinders or other bodies of regular or irregular shape . The filter matrix is placed in a flow-shaped toroidal casing 4 (Figs. 1, 2, 3), the longitudinal size of which exceeds the longitudinal size of the filter matrix 3 (to create the free volume necessary for regenerative "deformation" of the volume of the filter matrix 3 itself, for example, by pouring in a closed volume after removing the casing 4 with the filter matrix 3 inside it from the housing 1). The magnetizing system 2 (periodic action), which is, for example, a block of permanent magnets with guiding magnetic circuits, is configured to periodically withdraw it from the housing 1 (Fig. 1, Figs. 4-5), most expediently, first together with the casing 4 and the filter matrix 3 located therein, and then from the casing 4 to temporarily interrupt the magnetic effect on the filter matrix 3 and conduct regenerative actions (in particular, overfilling and washing). Specially made end surfaces of the casing 4 — perforated (FIG. 2, FIGS. 4-5) or in the form of concentric rings (FIG. 3) —are unhindered passage of the medium to be cleaned, including viscous.

Сепаратор работает следующим образом. Очищаемая среда, поступая в корпус 1 (фиг.1, фиг.4-5), проходит последовательно сквозь верхнюю торцевую поверхность торообразного проточного кожуха 4 (фиг.1-3), затем сквозь намагниченную фильтр-матрицу 3, а затем сквозь нижнюю торцевую поверхность кожуха 4. Намагничивающая система 2, включающая, например, блок постоянных магнитов с направляющими магнитопроводами, вместе с фильтр-матрицей 3 создает замкнутый магнитный контур (на фиг.1 условно показан слабыми штриховыми линиями), благодаря чему фильтр-матрица 3 эффективно намагничивается, подвергая проходящую сквозь нее очищаемую среду воздействию интенсивного магнитного поля. При этом находящиеся в этой среде ферропримеси притягиваются к элементам фильтр-матрицы, оседают на них (преимущественно в точках контакта элементов, например шаров), а очищенная среда выводится из сепаратора.The separator works as follows. The medium being cleaned, entering the housing 1 (Fig. 1, Figs. 4-5), passes sequentially through the upper end surface of the toroidal flow-through casing 4 (Figs. 1-3), then through the magnetized filter matrix 3, and then through the lower end the surface of the casing 4. The magnetizing system 2, including, for example, a block of permanent magnets with guiding magnetic circuits, together with the filter matrix 3 creates a closed magnetic circuit (conditionally shown in Fig. 1 by weak dashed lines), due to which the filter matrix 3 is effectively magnetized, exposed I am passing through her cleaned environment under the influence of an intense magnetic field. At the same time, ferroimpurities in this medium are attracted to the elements of the filter matrix and settle on them (mainly at the contact points of elements, for example balls), and the purified medium is removed from the separator.

Для осуществления регенерации сепаратора (фильтр-матрицы) необходимо: сначала из корпуса 1 вывести систему намагничивания 2, предпочтительно (во избежание преждевременного разрушения осадка и попадания его в корпус) вместе с кожухом 4 и помещенной в нем фильтр-матрицей 3, а затем из кожуха 4 вывести систему намагничивания 2 (наглядно это показано на фиг.4-5). После завершения этих операций прекращается воздействие магнитного поля на фильтр-матрицу 3 (вне корпуса 1), а фильтр-матрица, находящаяся в несколько увеличенном собственном объеме кожуха, легко поддается регенерации. Так, вибровоздействие на кожух, его встряхивание или переворачивание (при наличии свободного пространства в кожухе между фильтр-матрицей и торцом кожуха, который выполнен удлиненным по отношению к габариту фильтр-матрицы) обеспечивает свободное перемещение (перетекание) фильтр-матрицы и ее элементов-гранул, размыкание точек контакта между гранулами, разрушение накопившегося осадка ферропримесей. Тем самым создаются все необходимые условия для эффективной промывки (или продувки) фильтр-матрицы от уловленных ферропримесей.To carry out the regeneration of the separator (filter matrix) it is necessary: first to remove the magnetization system 2 from the housing 1, preferably (to avoid premature destruction of the sediment and its ingress into the housing) together with the housing 4 and the filter matrix 3 placed in it, and then from the housing 4 to bring out the magnetization system 2 (this is clearly shown in Figs. 4-5). After completion of these operations, the magnetic field on the filter matrix 3 (outside the housing 1) is terminated, and the filter matrix, which is located in a slightly increased own volume of the casing, can be easily regenerated. So, vibration exposure on the casing, its shaking or turning (in the presence of free space in the casing between the filter matrix and the end of the casing, which is made elongated with respect to the size of the filter matrix) provides free movement (flow) of the filter matrix and its granule elements , the opening of the contact points between the granules, the destruction of the accumulated sediment of ferroimpurities. Thereby, all the necessary conditions are created for the effective washing (or purging) of the filter matrix from the captured impurities.

Использование изобретения позволяет гарантировать высокую эффективность регенерации сепаратора, снизить количество промывной жидкости, уменьшить энергозатраты, избежать уменьшения фильтроцикла, осуществлять эффективную очистку жидких и газообразных сред от различных ферропримесей, таких как последствия коррозии и износа оборудования, металло- и термообработки, ремонта и обслуживания оборудования, дробления и размола сырьевых компонентов и пр. Тем самым улучшается качество сред, повышается надежность и долговечность работы оборудования из-за предотвращения поломок и выхода из строя оборудования, аварийных остановок оборудования.The use of the invention allows to guarantee high efficiency of the regeneration of the separator, reduce the amount of washing liquid, reduce energy consumption, avoid reducing the filter cycle, carry out effective cleaning of liquid and gaseous media from various impurities, such as the effects of corrosion and wear of equipment, metal and heat treatment, repair and maintenance of equipment, crushing and grinding of raw materials components, etc. This improves the quality of the media, increases the reliability and durability of the equipment Bani, because prevention of breakdowns and equipment failure, emergency shutdowns.

Claims

1. A magnetic separator consisting of a housing, an internal magnetizing system of periodic action and a magnetizable filter matrix arranged between them, characterized in that the filter matrix is provided with a female toroidal flow-through housing with the possibility of moving the housing and the filter matrix located in it along the housing up to complete withdrawal from the separator housing, and the casing is made elongated with respect to the filter matrix located therein.

2. The magnetic separator according to claim 1, characterized in that the end surfaces of the casing are made of perforated sheet.

3. The magnetic separator according to claim 1, characterized in that the end surfaces of the casing are made of a system of concentric rings.