RU2841559C1

RU2841559C1 - Magnetic centrifugal separator

Info

Publication number: RU2841559C1
Application number: RU2024120765A
Authority: RU
Inventors: Георгий Владимирович Дегтярев; Борис Сергеевич Варламов; Ольга Георгиевна Дегтярева
Filing date: 2024-07-17
Publication date: 2025-06-09

Abstract

FIELD: water treatment.

SUBSTANCE: proposed invention relates to water treatment, in particular to waste water treatment devices of settlements, agricultural and industrial enterprises, mainly for water resources preservation and environmental management efficiency increase, due to extraction of magnetic inclusions from flowing liquid medium, often containing magnetic inclusions and their strands. Magnetic centrifugal separator of waste water contains: a magnetic system of permanent magnets, a transporting member made in the form of a disc mounted on a shaft, feeders, pulp feed pipes and separation products receivers. In the feeder in front of the pulp feed pipes, with shift of 60°, air feed branch pipes are fitted with air pressure control system to allow bubbling of pulp moving in feeder. Pressure control system comprises series-connected: magnetic induction sensor connected to the pulp feed pipe, converter, comparator unit, amplifier and actuating mechanism in the form of receiver with electric gate, installed on each air supply branch pipe.

EFFECT: improved quality of waste water treatment, improved operational characteristics and reliability of operation of the device.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к очистке воды, в частности к устройствам очистки сточных вод населенных пунктов, сельскохозяйственных и индустриальных предприятий, преимущественно для сохранения водных ресурсов и повышения эффективности природопользования, за счет извлечения магнитных включений, из текущей жидкой среды, часто содержащей магнитные включения и их стростки.The invention relates to water purification, in particular to devices for purifying wastewater from populated areas, agricultural and industrial enterprises, primarily for preserving water resources and increasing the efficiency of nature management, by extracting magnetic inclusions from a flowing liquid medium, often containing magnetic inclusions and their residues.

Известен магнитный сепаратор, состоящий из магнитной системы, рабочего органа в виде обечайки, питателя и приемников продуктов разделения (см. а.с. СССР №1720721, МПК8 В03С 1/04, опубл. 23.03.1992 г.).A magnetic separator is known, consisting of a magnetic system, a working element in the form of a shell, a feeder and receivers for separation products (see USSR A.S. No. 1720721, IPC8 B03C 1/04, published on 23.03.1992).

Недостатком данного сепаратора является низкая эффективность, громоздкая электромагнитная система, которая требует для создания магнитного поля больших затрат электроэнергии.The disadvantage of this separator is its low efficiency, bulky electromagnetic system, which requires large amounts of electricity to create a magnetic field.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является магнитный центробежный сепаратор, содержащий магнитную систему из неподвижных магнитов, транспортирующий орган, выполненный в виде диска, установленного на валу, питатель и приемники продуктов разделения (см. патент RU №2350395, МПК8 В03С 1/04, опубл. 27.03.2009 г.).The closest in technical essence to the claimed device is a magnetic centrifugal separator containing a magnetic system of stationary magnets, a transport element made in the form of a disk mounted on a shaft, a feeder and receivers of separation products (see patent RU No. 2350395, IPC8 B03C 1/04, published on March 27, 2009).

Недостатками прототипа являются низкие эксплуатационные характеристики из-за формирования гряды твердой фракции перед патрубками ввода пульпы в питателе, которая ограничивает производительность работы.The disadvantages of the prototype are low operational characteristics due to the formation of a ridge of solid fraction in front of the pulp inlet pipes in the feeder, which limits the productivity of the work.

Техническим результатом является повышение качества очистки сточных вод, повышение эксплуатационных характеристик и надежности работы устройства за счет исключения формирования гряды твердой фазы перед патрубком ввода пульпы в питателе цилиндрической формы, а также дополнительной турбулизации потока пульпы, способствующей извлечению магнитных включений, из текущей жидкой среды.The technical result is an increase in the quality of wastewater treatment, an increase in the operational characteristics and reliability of the device by eliminating the formation of a ridge of solid phase in front of the pulp input pipe in a cylindrical feeder, as well as additional turbulence of the pulp flow, facilitating the extraction of magnetic inclusions from the flowing liquid medium.

Технический результат достигается тем, что в магнитном центробежном сепараторе, содержащем магнитную систему из постоянных магнитов, транспортирующий орган, выполненный в виде диска, установлены на валу, питатели, патрубки подачи пульпы и приемники продуктов разделения, согласно изобретению, в питателе перед патрубками подачи пульпы, со сдвигом в 60°, установлены патрубки подачи воздуха с системой регулирования давления последнего, при этом система регулирования давления, содержит последовательно соединенные магнитоиндукционный датчик, сообщенный с патрубком подачи пульпы, преобразователь, блок сравнения, усилитель и исполнительный механизм в виде ресивера с электрозадвижкой, установленные на каждом патрубке подачи воздуха.The technical result is achieved in that in a magnetic centrifugal separator containing a magnetic system of permanent magnets, a transport element made in the form of a disk, are mounted on a shaft, feeders, pulp feed pipes and receivers of separation products, according to the invention, in the feeder in front of the pulp feed pipes, with a shift of 60°, air feed pipes with a system for regulating the pressure of the latter are installed, wherein the pressure regulating system contains a series-connected magnetic induction sensor, communicated with the pulp feed pipe, a converter, a comparison unit, an amplifier and an actuator in the form of a receiver with an electric valve, mounted on each air feed pipe.

Новизна заявленного технического решения заключается в том, что за счет конструктивных особенностей обеспечивается барботирование объема массы пульпы, в результате исключается формирование гряды твердой фазы перед патрубком ввода пульпы в питателе цилиндрической формы, а также осуществляется дополнительная турбулизация потока пульпы, способствующей извлечению магнитных включений, из текущей жидкой среды, что влияет на повышение качества очистки сточных вод.The novelty of the claimed technical solution is that, due to the design features, bubbling of the pulp mass volume is ensured, as a result of which the formation of a ridge of the solid phase in front of the pulp input pipe in the cylindrical feeder is eliminated, and additional turbulence of the pulp flow is carried out, facilitating the extraction of magnetic inclusions from the flowing liquid medium, which affects the improvement of the quality of wastewater treatment.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен разрез магнитного центробежного сепаратора, а на фиг.2 тоже, разрез А - А; на фиг.3 - тоже, сечение В - В со структурной схемой системы регулирования давления.The essence of the invention is explained by a drawing, where Fig. 1 shows a section of a magnetic centrifugal separator, and Fig. 2 also shows a section A - A; Fig. 3 also shows a section B - B with a structural diagram of the pressure regulation system.

Магнитный центробежный сепаратор состоит из магнитной системы с неподвижными постоянными магнитами 1, расположенными по радиусам окружности магнитопровода 2 с чередованием полярностей, транспортирующего органа 3, выполненного в виде диска из немагнитного материала, установленного на валу 4 с помощью насадки 5, питателя 6 цилиндрической формы с пульпораспределительным кольцом 7, подводящими пульпу патрубками 8, расположенными по кругу под углом 120° друг к другу и патрубки подачи воздуха под давлением 9, расположенными так же по кругу, со сдвигом в 60° относительно подводящих пульпу патрубков 8, систему регулирования давления, содержащую магнитоиндукционный датчик 10, сообщенный с патрубком подачи пульпы 8, преобразователь 11, блок сравнения 12, представляющий собой нуль-орган, усилитель 13, который усиливает входной сигнал по мощности, исполнительный механизм 14, представляющим собой ресивер с электрозадвижкой 15, установленного на каждом патрубке подачи воздуха. В случае увеличения количества фракции или ее крупности по фракционному составу система включает, под определенным давлением инжекцию воздуха в патрубки 9. На пульпораспределительном кольце 7 расположены приемники продуктов разделения, выполненных в виде эллиптических желобов для немагнитной фракции 16 и магнитной фракции 17 со сливными патрубками 18, 19 и водоподводящим патрубком 20. Вал 4 закреплен на опорной плите 21, при помощи подшипников 22 и подставки 23, и снабжен шкивом 24. Магнитопровод 2 расположен на держателе 25, установленном на стойках 26. Электродвигатель 27 обеспечивающий механическое движение в системе, размещен на станине 28 и снабжен шкивом 29.The magnetic centrifugal separator consists of a magnetic system with fixed permanent magnets 1, located along the radii of the circumference of the magnetic circuit 2 with alternating polarities, a transport element 3, made in the form of a disk made of non-magnetic material, mounted on a shaft 4 with the help of a nozzle 5, a feeder 6 of cylindrical shape with a pulp distribution ring 7, pulp supply pipes 8, located in a circle at an angle of 120° to each other and pipes for supplying air under pressure 9, also located in a circle, with a shift of 60° relative to the pulp supply pipes 8, a pressure control system containing a magnetic induction sensor 10, communicated with the pulp supply pipe 8, a converter 11, a comparison unit 12, which is a null-organ, an amplifier 13, which amplifies the input signal by power, an actuator 14, which is a receiver with an electric valve 15, installed on each air supply pipe. In case of an increase in the amount of fraction or its size according to the fractional composition, the system includes, under a certain pressure, air injection into the pipes 9. On the pulp distribution ring 7 there are receivers of separation products, made in the form of elliptical troughs for the non-magnetic fraction 16 and the magnetic fraction 17 with drain pipes 18, 19 and a water supply pipe 20. The shaft 4 is fixed on the support plate 21, with the help of bearings 22 and a stand 23, and is equipped with a pulley 24. The magnetic circuit 2 is located on the holder 25, installed on the racks 26. The electric motor 27 providing mechanical movement in the system is placed on the frame 28 and is equipped with a pulley 29.

Магнитный центробежный сепаратор работает следующим образом.The magnetic centrifugal separator works as follows.

Пульпа поступает в питатель 6 через подводящие ее патрубки 8 и начинает вращательное движение за счет тангенциальности подвода. В процессе движения пульпы в питателе 6, когда объем движущейся массы образованный на предыдущем питателе, достигает следующего патрубка 8, последний создает сопротивление предыдущему объему и этот процесс непрерывно повторяется в процессе работы. Вносимое в поток пульпы сопротивление от вновь вводимого объема будет способствовать формированию гряды твердой фракции перед патрубком ввода пульпы 8. Однако на половине длины расстояния между близлежащими патрубками 8 подачи пульпы устанавливаются со сдвигом в 60° патрубки 9 подачи воздуха под давлением и таким образом вводимый в мелкодисперсном состоянии воздух обеспечивает барботирование объема движущейся массы пульпы и исключает формирование гряды твердой фазы перед патрубками ввода 8. В то же самое время процесс барботирования пульпы значительно турбулизирует весь объем, способствуя выносу более объемных частиц, которыми и являются магнитные включения в верхние слои потока и, как следствие, удалению их посредством магнитной системы с неподвижными постоянными магнитами 1, расположенными по радиусам окружности магнитопровода 2 с чередованием полярностей. Именно барботирование пульпы, реализуемое мелкодисперсным воздухом, поданным под давлением, через патрубки подачи воздуха 9, активно обеспечивает, подачу последней на поверхность пульпораспределительного кольца 7, а также ее растеканию тонким слоем в радиальном направлении. Электродвигатель 27 приводит во вращение транспортирующий орган 3 посредством шкивов 29 и 18, вала 4 и насадки 5. По мере продвижения пульпы в питателе 6 посредством движения основной массы пульпы и эффекта барботирования магнитные частицы извлекаются из потока по всей поверхности пульпораспределительного кольца 7 магнитными силами постоянных магнитов 1. Магнитные частицы прижимаются к нижней поверхности транспортирующего органа 3, образуя флоккулы, под действием центробежных сил они перемещаются в сторону больших радиусов и одновременно вращаются вокруг своей оси, делая один оборот на каждой паре полюсов постоянных магнитов 1. При этом очищаются от немагнитных частиц и сбрасываются в желоб для магнитной фракции 17, откуда смываются проточной водой, поступающей через водоподводящий патрубок 20 в сливной патрубок 19. Пульпа вместе с немагнитными частицами стекает в желоб 16 и выводится через сливной патрубок 18. При вращении флоккулы принимают новую форму и вещественный состав, а немагнитные частицы, захваченные между магнитными частицами, сбрасываются под действием гравитационных сил в процессе перехода от одного полюса постоянных магнитов 1 к другому, вследствие чего происходит многократная перечистка продукта. Транспортирующий орган 3 выполняют из немагнитного материала стойкого к механическому воздействию, например, из текстолита и устанавливают на валу 4 с помощью насадки 5, предназначенной для упрощения центровки диска и уменьшения вибрации.The pulp enters the feeder 6 through the supply pipes 8 and begins a rotational movement due to the tangentiality of the supply. During the movement of the pulp in the feeder 6, when the volume of the moving mass formed in the previous feeder reaches the next pipe 8, the latter creates resistance to the previous volume and this process is continuously repeated during operation. The resistance introduced into the pulp flow from the newly introduced volume will promote the formation of a ridge of solid fraction in front of the pulp input branch pipe 8. However, at half the length of the distance between the adjacent pulp input branches 8, the air input branches 9 under pressure are installed with a shift of 60°, and thus the air introduced in a finely dispersed state ensures bubbling of the volume of the moving pulp mass and eliminates the formation of a ridge of solid phase in front of the input branches 8. At the same time, the pulp bubbling process significantly turbulizes the entire volume, promoting the removal of more voluminous particles, which are magnetic inclusions, into the upper layers of the flow and, as a consequence, their removal by means of a magnetic system with stationary permanent magnets 1, located along the radii of the circumference of the magnetic circuit 2 with alternating polarities. It is the bubbling of the pulp, carried out by finely dispersed air supplied under pressure through the air supply pipes 9, that actively ensures the supply of the latter to the surface of the pulp distribution ring 7, as well as its spreading in a thin layer in the radial direction. Electric motor 27 rotates transport element 3 by means of pulleys 29 and 18, shaft 4 and nozzle 5. As the pulp advances in feeder 6, magnetic particles are extracted from the flow over the entire surface of pulp distribution ring 7 by magnetic forces of permanent magnets 1 due to the movement of the main mass of pulp and the bubbling effect. Magnetic particles are pressed against the lower surface of transport element 3, forming floccules; under the action of centrifugal forces, they move towards larger radii and simultaneously rotate around their axis, making one revolution on each pair of poles of permanent magnets 1. In this case, they are cleaned of non-magnetic particles and discharged into magnetic fraction chute 17, from where they are washed off by running water entering through water supply pipe 20 into drain pipe 19. Pulp together with non-magnetic particles flows down into chute 16 and is discharged through drain pipe 18. During rotation flocculi take on a new form and material composition, and non-magnetic particles captured between magnetic particles are discharged under the action of gravitational forces during the transition from one pole of permanent magnets 1 to another, as a result of which multiple cleaning of the product occurs. The transporting organ 3 is made of a non-magnetic material resistant to mechanical impact, for example, from textolite, and is mounted on the shaft 4 using a nozzle 5, designed to simplify the centering of the disk and reduce vibration.

Claims

A magnetic centrifugal wastewater separator comprising a magnetic system of permanent magnets, a transport element made in the form of a disk mounted on a shaft, feeders, pulp feed pipes and receivers of separation products, characterized in that in the feeder, in front of the pulp feed pipes, with a shift of 60°, air feed pipes with a pressure control system for the latter are installed, ensuring bubbling of the volume of pulp moving in the feeder, wherein the pressure control system contains a series-connected magnetic induction sensor communicated with the pulp feed pipe, a converter, a comparison unit, an amplifier and an actuator in the form of a receiver with an electric valve, installed on each air feed pipe.