Brevet FR2543852A1 — publié le 19841012

DISPOSITIF DESTINE A SEPARER LES MATERIAUX FERROMAGNE TIQUES DES MILIEUX FLUIDES La présente invention concerne les dispositifs destinés à séparer -les matériaux ferromagnetiques des milieux fluides et peut servir dans les industries chimiques, métallurgique: mécaniques, dans les centrales thermiques et électriques et dans d'autres branches essentiellement pour la purifica tion fine, notamment--de l'ammoniac, de l'ammoniaque, des alcalis, des condensats, des eaux de rotation en cycle fer me, des huiles, de la vapeur d'eau et d'autres milieux flui- des, afin d'en séparer les produits résultant de la corrosion des ma tériels, les produits résultant de l'usure des machines et mécanismes, les battitures, etc., etc. On connaît déjà, différents dispositifs destinés à la purification fine des milieux fluides afin de les libérer de particules ferromagnétiques: ce sont des appareils dénommés dans la technique essentiellement comme filtres ou de sépara teurs magnétiques. Dans le certificat d'auteur de l'URSS N 698 658 publié le 25.11.1979 on trouve la description d'un dispositif com prenant un corps cylindrique composé de deux chambres dont 1' une abrite un garnissage ferromagnétique filtrant alors qu'à l'extérieur de ladite chambre est disposé un système d'aimantation sous forme d'un solénoïde.Un inconvénient dudit dispositif est la quantité importante de conducteur d' enroulement qui est employé pour la confection du système d'aimantation étant donné Que chaque spire de solénoïde cor respond au minimum au diamètre extérieur du corps Le certificat d'auteur de l'URSS RO 784 894 publié le 07.12.1980 décrit un dispositif comprenant au moins cinq ou six chambres disposées sur une circonférence idéale et rigideme. rapportées à une base commune.- Entre les chambres dans les quelles est placée le garnissage ferromagnétique filtrant sont montés des délectro-aimants qui comportent des armatur droites ajustées à des lames magnétiques douces immobilisée sur les corps desdites chambres. les électro-aimants et les chambres avec le garnissage sont disposés alternativeme en formant dans leur ensemble un circuit magnétique annulaire fermé. Un inconvénient d'un dispositif de ce genre tient à sa faible maniabilité. Tout d'abord le nombre de chambres nêces- sairement élevé oblige à mettre en oeuvre ledit dispositif de préférence pour l'épuration de quantités relativement éle vées de milieu fluide; la mise hors circuit dans ce cas de certaines chambres est économiquement désavantageuse, car le circuit magnétique pour toutes les chambres est commun- et si certaines chambres sont mises bots circuit, la onantité d'énergie électrique absorbée n'est pas abaissée.Du fait que le circuit magnétique est unique pour toutes les chambres, il n'est. pas possible non plus lorsque le dispositif est en fonctionnement de réaliser simultanément la régénération du garnissage filtrant dans des chambres isolées ainsi que dans les groupes desdites chambres; il s'ensuit que-le dispositif ne peut. pas être utilisé pour une épuration continue -ce oui entraine des temps improductifs au cours des régénérations. En outre dans l'exécution normale (non spécialisée) des nrou- lements des électro-aimants le dispositif connu ne peut pas être utilisé dans des conditions déflagrantes, en particulier dans les conditions de la production de l'ammoniac car dans le dispositif connu,il est compliqué, au point de vue de la construction, d'utiliser des aimants permanents dangereux au point de vue de la déflagration avec possibilité doin- terruption périodique du champ magnétique dans la zone de la disposition du garnissage. On s'est donc proposé de créer une conception de dis- positif destiné à séparer les matériaux ferromagnétiques des milieux fluides qui puisse assurer une meilleure maniabilité lors de la construction et de l'exploitation de réalisations industrielles du dispositif en question, tout en permettant de mettre en oeuvre pour la purification de débits variés du milieu fluide, de réaliser une purification continue ainsi que l'exploitation dans des conditions déflagrantes, sans avoir recours à la construction de montages spécialisés pour le travail dans ces conditions. Selon l'invention le disnositif destiDé à séparer les matériaur-ferromagnétiques des milieux fluides comporte des chambres fixes dans lesquelles est disposé un garnissage filtrant ferromagnétique aimanté, ainsi que des rampes l'admission et--d'évacuation-du milieu fluide, et il est caractérisé en ce que chaque chambre a son ensemble individuel d'aimantation dont le -circuit magnétique se compose de deux parties opposées comprenant un aimant et des pièces polaires qui sont disposées de manière diamétralement opposée en travers d'une ligne passant par les centres de ce couple de chambres, ces deux parties ainsi que les garnissages ferromagnétigues filtrants des couples de chambres formant un circuit magnétique fermé. Dans les cas où le dispositif est destiné à être exploité dans des conditions déflagrantes ou bien dans les cas où l'énergie électrique fait défaut, il est avantageux que l'ensemble d'aimantation comprenne un circuit magnétique con. tenant des aimants permanents qui sont rattachés par des assemblages amovibles aux pièces polaires dudit circuit magné- tique, ce grâce a quoi il est possible de couper -les liaisons magnétiques tout eD interrompant de ce fait le champ magne tique. Pour réaliser le démontage (la séparation) des aimants permanents et du circuit magnétique les aimants permanents peuvent être articulés avec possibilité d'effectuer des rotations ou bien peuvent être montés de manière à pouvoir se déplacer à travers les chambres, notamment au moyen d'un chariot mobile se translatant horizontalement. A cet ef fet la surface d'austement des aimants permanents et des circuits magnétiques doit soit courbe (notamment cylindrique ou conique), soit plane. Il est possible de réaliser la fixation articulée des aimants de chacune des parties du circuit magnétique ou leur fixation au chariot au moyen d'ur pièce intercalaire ferromagnétique entre les aimants permanents qui soit ri6idement liée auxdits aimants ce qui exclut les actions mécaniques directes sur.les aimants permanents de la part des éléments de fixation. Pour ne pas faire subir aux aimants d'actions mécaniques dans les ajustements avec le circuit magnétique il est possible de les munir de cales ou des joints ferromagnétiques. Dans les cas où les conditions d'exploitation sont déflagrantes ou dans les cas où il est possible de fabriquer les électro-aimants et les montages électrotechniques sous une exécution antidéflagrante, -il est-avantageux que l'ensemble d'aimantation comprenne des enroulements disposés sur le circuit magnétique, Pour garantir le Wonctionnement du dispositif - en service de purification continu il est possible de diviser chacune de ses deux chambres par une cloison en deux sections comprenant une entre et une sortie autonomes, étant entendu que l'ensemble d'aimantation doit avoir dans ce cas une commande de ses mouvements alternatifs le long des chambres. la surface d'ajustemert-des zones terminales du circuit magnétique et des corps des chambres peut hêtre plane par création de plans correspondants dans les zones terminales du circuit magnétique et des corps des chambres. Cette surface d'ajustement peut être également courbe, de préférence cylindrique, par exécution notamment des zones terminales du circuit magnétique ou des pièces polaires ou des corps des chambres avec des évidements dont la surface peut avoir une forme cylindrique. Pour l'aimantation d'un volume le plus important possible du garnissage il est avantageux de décaler les unes par rapport aux autres les parties opposées de l'ensemble d'aimantation qui sont disposées de part et d'autre des chambres, étant entendu par ailleurs que l'aimantation grand ver sale" du garnissage est remplacée par une aimantation dite "oblique" par laguelle on entend le passage des lignes d'aimantation sous un angle aigu par rapport au plan transversal. Afin de purifier des débits élevés de milieu fluide ou bien afin de purifier des milieux fluides de composition diverse avec leur mélange subséquent il est avanta- geux d'utiliser une grande quantité de couples de chambres avec des ensembles individuels d'åimantation disposés de dans. Il est possible de monter lesdits couples de chambres sur une fondation commune en les disposant soit en forme de peigne, soit circulairement en réunissant leurs sorties avec une pipe commune. tes avantages du-dispositif consistent en ce que, du fa: de la réunion par couples des chambres avec des ensembles . individuels d'aimantation chaque couple agit comme un dispositif indépendant pour la séparation des matériaux ferromagn tiques des milieux fluides, et cala à son tour augmente la maniabilité du dispositif ce qui se traduit de la manière suivante. Premièrement, ce dispositif peut être utilisé pour l'épuration de débits relativement faibles de milieux liquides en mettant en oeuvre un couple de chambres et en les disposant sur une fondation commune.Deuxièmement, il est possible de régénérer tour à tour les garnissages de chaque couple de chambres, les autres chambres restant en fonctionnement ce qui permet de conduire le processus d'épuration de manière continue en tenant an réserve une chambre parmi un grand nombre d'autres. Troisièmement, on améliore la possi bilité d'effectuer l'épuration parallèle de milieux fluides qui diffèrent par leur composition et de régler chaque coupi de chambres pour l'épuration du milieu fluide de telle ou te composition.Quatrièmement, le dispositif se prête à des vai sions de fabrication d'ensembles d'aimantation avec des.aimants permanents (en cas de manque d1énergie électrique, loi qu'on purifie les milieux fluLdes.dans des conditions déblaie rantes) ainsi qu'avec des électro-aimants.Dans les deux cas on garantit facilement l'interruption du champ magnétique dans la zone de la disposition du garnissage (aux fins de sa régénération périodique): pour le compte de la rotation ou du décalage des aimants permanents, ou bien pour le compte de coupure du courant dans les enroulements. les opérations de pivotement et de décalage des aimants sont facilitées alors que la fiabilité du dispositif est améliorée lorsqu'oi utilise des pièces intercalaires et des cales qui protègent les aimants permanents contre les effets mécaniques immédiats. Un avantage du dispositif tient à ce qu'il prévoit la possibilité de déplacement-des- ensembles d'aimantation le long des cbambres. Cela permet de réaliser une aimantation "oblique" du garnissage -(-le volume du garnissage intensivement aimanté augmente) et d'utiliser un même ensemble d'aimantation pour aimanter tour à tour - le garnissage sur des longueurs différentes des chambres. Cette dernière circon- stance augmente, elle-aussi, la maniabilité du dispositif et favorise en outre son fonctionnement plus économique, puisque en séparant chaque chambre en deux sections autonomes il de vient possible d'introduire en régime d'épuration un des couples de sections et de réaliser simultanément la régénéra- tion d'un autre couple de sections et ensuite en déplaçant1 au contraire, l'ensemble d'aimantation modifier les modalités technologiques de fonctionnement des sections. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description de versions concrètes de Sa réalisation et des plans annexés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention, dans lesquels la figure 7 est une vue d'ensemble du dispositif des- tiné à séparer les matériaux ferromagnétiques des milieux liquides comportant deux ensembles d'aimantation dont chacun a des aimants permanents; la figure 2 est une vue en plan en coupe du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue du dispositif de la figure 1, mais à aimants ayant subi une rotation après que l'effet magnéti- que exercé sur le garnissage est supprimé (régime de régéné ration); ; la figure 4 représente une vue en plan en coupe du dispositif (de la figure 1), mais à aimants décalés, c'est-à-dire lorsque l'effet magnétique sur le garnissage est supprimé (régime de régénération); la figure 5 représente une vue en plan, en coupe du dispositif dont ensemble d'aimantation comprend un circuit magné. tique avec des pièces intercalaires ferromagnétiques entre les aimants permanents et des cales rapportées dessus; la figure 6 est une vue en plan, en coupe d'une autre version de ce dispositif à aimants permanents concentrés auprès des corps des chambres, avec des pièces intercalaire et des cales allongéest la figure 7 est une vue d'ensemble du dispositif.com- prenant deux ensembles --d'aimantation à base d'électro-aimants; la figure 8 -est une vue en plan montrant la coupe de 1 figure 7; la figure 9 est une vue d'ensemble du dispositif, en coupe avec un ensemble d'aimantation monté avec possibilité de déplacement le long des chambres séparées par des cloisons;; la figure 10 est une vue d'ensemble du dispositif avec des pièces des ensembles d'aimantation décalées entre elle suivant la longueur des chambres. Dans la description qui va suivre, des éléments identiques seront indiqués sur les plans par des numéros repère identiques. Considérons les figures 1 et 2 qui montrent la vue d'e semble et la vue en coupe du dispositif destiné à séparer les matériaux ferromagnétiques des-milieux fluides, suivant l'invention. Sur ces deux figures le dispositif est représ@ té en ordre de service, c'est-à-dire lorsque le circuit mal tique est fermé et qu'il existe un champ sous l'effet duquel est réalisée la séparation des particules ferromagnét ques, alors que sur la figure 3 le même dispositif est rep. senté en régime de régénération du garnissage filtrant c'est-à-dire lorsque le circuit magnétique est coupé et qu la séparation n'a pas lieu. le dispositif revendiqué comprend deux chambres 1 ins tallées à demeure et exécutées identiquement. Chaque chamb aun corps 2 dans lequel est abrité le garnissage ferromag tique 3. A titre de ce garnissage il est possible d'utiliser un matériau ferromagnétique par exemple sous forme de copeaux broyés comme cela est bien connu de Comme de l'art. Il faut tenir compte du fait qu'en cas d'utilisa tion du dispositif destiné à la purification fine des milieux fluides ce garnissage doit avoir en outre des propriétés anticorrosives.Suivant l'invention ledit couple de chambres 1 est muni d' un ensemble 4 individuel pour ce couple et destiné à l'aimantation qui comprend un circuit magnétigue composé de deux parties 5 situées de part et. d'autre de l'axe qui passe par les centres des chambres. La liaison magnétique entres parties 5 est réalisée par l'intermédiaire du garnissage ferromagnétiquç 3 grâce A quoi il se forme un circuit magnétique fermé. ConsidErons plus en détail les parties 5 de l'ensemble 4 d'aimantation. Chaque partie 5 de ce genre comprend un aimant permanent 6 et des zones ferromagnétiques terminales ou des pièces polaires 7 Il est bien entendu qu'au lieu d'un aimant permanent il est possible de mettre en oeuvre un paquet d'aimants permanents. Comme le montre le plan ces pièces polaires sont identiques et sont disposées par paires de manière diamétralement opposée.par rapport à l'axe qui passe par les centres des chambres 1. la surface latérale de chaque pièce polaire 7 a un évidement 6 en forme d'arc qui garantit l'ajustement de ladite pièce polaire avec la surface latérale extérieure du. corps 2 de la. chambre 1 et son immobilisation dessus. Bien entendu, pour assurer un tel ajustement il est possible de pratiquer un évidement analogue sur la chambre, mais dans ce cas les pièces polaires doivent avoir un bossage approprié (Don représenté sur la fi;ure)O Pour admettre dans les chambres le milieu fluide å traiter et pour évacuer le milieu fluide après traitement on a prévu respectivement une pipe d'entrée 9 et une pipe de sortie 10. Comme il a déjà été indiqué , la figure 1 et la figure 2 montrent le dispositif en ordre de service. Poux le faire passer à l'état inactif ou dans la position de régénération le circuit magnétique doit être coupé. On peut y parvenir par ouverture de la liaison entre les aimants permanents 6 et leurs pièces polaires.A cet effet les aimants permanents 6 sont fixés à des articulations qui sont conventionnelle ment représentées par le repère Il avec possibilité de o- tation dans la position qui est le mieux représentée sur IL figure 3. On ne montre pas spécialement la conception de l'articulation proprement dite, car elle peut exister sous un grand nombre -de versions variées, cette conception n'étant pas revendiquée et son choix dépendant de l'idée de l'utilisateur ou du concepteur. Le pivotement des aimants permanents 6 peut être réalisée à la main ou pi une commande spéciale (non représentée sur la figure).Sur la figure 3 les aimants sont représentés après pivotement par rapport à l'axe V, grâce à quoi ils De sont plus relié avec leurs pièces podaires 7; par conséquent, le champ mag tique a'existe plus, et le dispositif se trouve dans une position gui correspond à la régénération. Une autre version possible d'exécution du dispositif destiné à séparer les matériaux ferromagnétiques d'un mili liquide est schématiquement représentée sur la figure 4 en gime de régénération. le dispositif qui est rçprésenté sur la figure 4 est exécuté essentiellement d'une manière anal gue à celle de réalisation du dispositif sur les figures 1 Une caractéristique essentielle de la conception représent sur la figure 4 est que les aimants permanents 6 au lieu d re articulés, comme représenté sur les figures 1 et 2, sc montés sur des chariots spéciaux (non rep;;ésentés sur la figure) disposés sur des guides (également non représentés sur la figure) pour les déplacer dans une direction pester diculaire à l'axe passant par les centres des chambres 1. Ainsi, comme le montre la figure 4, les déplacements des aimants 4 dans la direetion indiquée du mouvement des cha riots entraine la fermeture du circuit magnétique ce qui équivaut au transfert du dispositif en ordre de service o dans la position de régénération. Les figures 5, 6 représentent les vues en plan, en c d'autres versions d'exécution des ensembles 4 d'aimantati@ de la figure 1 et de la figure 2. l'ensemble d'aimantation 4 suivant la version indiqu sur la figure 5 comporte deux parties opposées 5. Chacune de ces parties comprend deux aimants permanents 12 (ou de paquets d'aimants permanents) entre lesquels est montée une pièce intercalaire ferromagnétique 13 rigidement liée aux aimants 12. Elle abrite l'ensemble articulé ou l'ensemble de 'fixation pour les déplacer (cf. figures 1, 3). En bout des aimants sont montées . demeure les cales ferromagnétiques. .14 qui préviennent l'usure des aimants 12 et qui s'ajustent avec les pièces polaires-7. Le pivotement ou le décalage d'un bloc comprenant les éléments 12-14 par rapport aux pièces po laires 7 sont réalisés d'une manière analogue à celle des fi sures 3, 4. L'ensemble d'aimantation suivant la version indiquée sur la figure 6 a les mêmes éléments, mais de conception différente. tes parties opposées 15 de l'ensemble 16 d'ai mantation comprennent des aimants permanents17 (ou des paquets d'aimants) disposés auprès des corps 2 des chambres 1. Entre les aimants 17 est montée une pièce intercalaire ferromagnétique allongée 18 tandis qu'aux extrémités des aimants 17 orientés vers les corps 2 sont montées des cales ferromagnétiques qui out des assemblages séparables avec les pièces polaires 20. le pivotement et le décalage du bloc comprenant les éléments 17019 relativement aux pièces po laires 20 se font .d' une manière analogue à ee qui est indiqué sur les figures 3, 4. La présence des blocs mobiles de l'ensemble d'aimanta- tion représentés sur les figures 1-6 comprenant des aimants permanents permet d'utiliser le dispositif pour son exploi tation dans des conditions différentes, y compris dans des conditions déflagrantes. On obtient, par ailleurs, la possi bilitc de réaliser une régénération périodique efficace du garnissage par pivotement ou par décalage du bloc et, grâce à cela, une coupure du champ magnétique dans la zone où est disposé le garnissage. Si on considère les figures 7, 8, elles représentent la vue d'ensemble et la vue en plan en coupe. d'une version d'exécution du dispositif dans lequel l'ensemble 21 d'aimantation 21 comporte des parties opposées 22 avec des enroulements 23 branchés à la source de courant et des armatures 24. Dans la version considérée l'armature et la pièce polaire sont pris dans la masse bien qu'on n'exçlut pas la présence de séparations entre lesdits éléments. La figure 9 représente une version du dispositif dans laquelle les chambres 1 sont munies de-cloisons 25 qui partagent lesdites chambres en sections 26 et 27 ayant une entrée et une sortie autonomes du milieu fluide. L'ensemble d'aimantation 21 représenté par exemple sur la figure 7 et la figure 8 est capable de se déplacer le long des chambres au moyen notamment d'un moteur électrique 28 avec une commande. Pour cette version de dispositif lorsque, par exempt les sections supérieures 26 fonctionnement, on réalise simultanément la régénération des sections inférieures 27. Ensuite on effectue le déplacement de l'ensemble d'aimanta- tion en bas, les sections inférieures 27 entrent en jeu tan dis que les sections supérieures 26 sont admises à la régis, négation. La figure 10 montre une version du dispositif dans lequel les parties 22 de ensemble d'aimantation représentée notamment sur la figure 7, et la figure 8 sont décalées le long des chambres 1 les unes par rapport aux autres ce qui garantit l'aimantation "oblique" de la garniture 3. En régime de service du dispositif dont les versions sont décrites plus- haut le milieu fluide pénètre dans le dispositif par la pipe 9, traverse le garnissage aimanté fi rant 3 et, en se libérant des particules ferromagnétiques qui s'y trouvent, sort du dispositif (sur les figures apure priées l'entrée et la sortie du milieu fluide sont indigu6s par des flèches). Pour réaliser la régénération du garniss@ on arrête l'admission dans le dispositif du milieu fluide, on effectue le pivotement bu le décalage du bloc d'élément qui mettent en circuit les aimants permanents 6 (figures 1 12 (figure 5), 18 (figure 6) ou bien coupent le courant da les deux parties 22 de l'ensemble d'aimantation (figures 7 -10). Dans ce cas le garnissage se désaimante et les force captation des particules par les éléments du garnissage sont supprimées. Ensuite on effectue le lavage du précipité (dépôt) et on remet le dispositif en service. On vient de décrire les versions préférentielles de réalisation du dispositif destiné à la séparation des matériaux ferromagnétiques des milieux fluides, mais il est bien entendu que l'homme de l'art pourra y apporter des modifications ou des perfectionnements qui ne sortent pas du cadre de la présente invention limitée par les revendications annexées,- C'est ainsi que dans le cadre de la présente inven: tion se trouve le montage de plusieurs couples de chambres avec des ensembles d'aimantation individuels sur une même fondation ainsi que la mise en communication des pipes de sortie des chambres entre elles par une rampe commune. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à séparer les matériaux ferromagn tiques des milieux fluides comprenant des chambres fixes (1 dans lesquelles èst abritée un garnissage'ferromagnétique susceptible d'aimantation et filtrant (3) ainsi que des pipes (9, 10) d'admission et de départ du milieu fluide c a r a c t é r i s é en ce-que-cbaque couple de chambres (1) a un ensemble individuel (4) d'aimantation dont le circuit magnétique se compose de deux parties opposées (5) dis posées de part et d'autre de la ligne passant par les centres desdites chambres, chaque partie opposée (5) comportant un aimant et des pièces polaires d'aimant disposées auprès des chambres de manière diamétralement op. posée en travers de la susdite ligne, les deux susdites parties a i n s i q u e les garnissages ferromagn tiques filtrants formant un circuit magnétique fermé. 2. Dispositif suivant la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que l'ensemble d'aimantation comprend des circuits magnétiques qui ont des aimants permanents (1 12) réunis par des assemblages démontables avec les pièces polaires (7) pour interruption du flux magnétique. 3. Dispositif suivant la revendication 2 c a r a c t é r i s é en ce que les aimants permanents (11) sont articulés avec possibilité de pivotement par rapport à leurs pièces polaires. 4. Dispositif suivant la revendication 2 c a r a c t é r i s é en ce que les aimants permanents (6, 12) son montes de façon à pouvoir se déplacer transversalement par rapport à i ligne passant par les centres desdites chambres (1). 5. Dispositif suivant la revendication 2, c a r a ct é r i s é en ce que les aimants permanents (5, 12) de chaque partie du circuit magnétique sont séparés par une pièce intercalaire (13) en matériau ferromagnétique ser-. vant d'élément de fixa-tion pour le ce?lacement dudit aimant. 6. Dispositif, suivant les revendications 2-5 , c a r a c t é r i s é en ce qu'entre la surface des aimante permanents et leurs pièces polaires sont montés des Joints (14) en matériau ferromagnétique. 7. Dispositif suivant la revendication 7 c a r a c t é r i s é en ce que l'ensemble d'aimantation comprend un électrosimant (23, 24) installé entre les pièces polaires. 8. Dispositif suivant la revendication 7 - c a r a c t é r i s é en ce que chaque cbambre (1) est partagée par une cloison transversale (25) on deux sections comportant une entrée et une sortie autonomes, l'enser.ble (4) d'aimantation é.t a n t monté avec possibilité d'effectuer.des mouvements alternatifs dudit ensemble (4) le long des chambres d'une section s l'autre. 9. Dispositif suivant la revendication 1 c a r a c t é r i s é en ce que les parties opposées (5) de l'en- semble (4) d'aimantation sont décalées l'une par rapport à l'autre le long des chambres (1).. 10. Dispositif suivant la revendication 1 c a r a c t é r i s é en ce cue les pièces polaires (7) des circuits magnétiques sont ajustées à la surface du corps (2) des chambres (1).