Brevet FR2540747A1 — publié le 19840817

La présente invention concerne les dispositifs pour séparer les matériaux ferromagnétiques et a notamment pour objet un séparateur magnétique. Elle peut être utilisée dans les domaines de l'industrie chimique, de l'énergie thermique, de l'enrichissement des minerais et dans d'autres branches de l'industrie pour l'épuration fine, par exemple, d'ammoniac, d'eau ammoniacale, d'alcalis, de condensats, d'eaux de restitution, de vapeur et d'autres fluides, dans le but de les débarrasser des produits résultant de la corrosion de matériels, de l'usure des pièces de machines et de mécanismes, de la calamine dispersée, etc. Dans la présente description le terme "séparateur magnétique" se rapporte aussi aux séparateurs électromagnétiques, vu que leur principe de fonctionnement est identique. On connaît divers dispositifs pour ltépuration de fluides afin de les débarrasser des particules ferromagnétiques, dispositifs appelés également "filtres ou séparateurs électromagnétiques". Par exemple, dans le certificat d'auteur URSS NO 784894, publié le 07.12.80, est décrit un dispositif comportant des chambres remplies d'un garnissage poreux ferromagnétique, et au moins deux ensembles d'aimantation disposés à une certaine distance l'un de l'autre le long de la chambre. Lesdits ensembles d'aimantation comportent une source de champ magnétique, un circuit magnétique à embouts polaires élargis rapportés de forme conjuguée à celle des surfaces extérieures des chambres et forment avec le garnissage ferromagnétique un circuit magnétique fermé. L'inconvénient d'un tel séparateur consiste en ce qui suit. Lors de la conception de ce dispositif ou de dispositifs similaires, la distance 2 entre les ensembles d'aimantation et le diamètre 2 de la chambre sont choisis d'une façon arbitraire, sans tenir compte du caractère de l'aimantation du garnissage ferromagnétique. Ceci, d'ordinaire, entraîne une diminution du rendement économique du séparateur magnétique. Ainsi, si t est trop grand, le garnissage ferromagnétique s'aimante le long des chambres d'une façon irrégulière, en formant des zones à aimantation insuffisante du garnissage, ce qui nuit à l'efficacité du fonctionnement de ces zones et de l'en- semble du séparateur.Au contraire, si 4 est trop faible, on doit réduire la longueur active du garnissage, en réduisant de ce fait l'efficacité de l'épuration, ou bien prévoir un nombre excessivement grand d'ensembles d'aimantation, en augmentant ainsi le coût du séparateur. C'est pourquoi, dans le dispositif connu considéré, on utilise des embouts polaires appliqués massifs dans le but d'égaliser le niveau d'aimantation du garnissage. Cependant, une telle solution entraîne une augmentation de la consommation de métaux pour la construction du séparateur, une complication de la structure de celui-ci, une augmentation de son prix de revient et une diminution de sa fiabilité. La présente invention est destinée à résoudre ce problème en disposant les ensembles d'aimantation des chambres du séparateur magnétique de façon à assurer une répartition uniforme de l'aimantation du garnissage le long de la chambre, en excluant ainsi l'utilisation d'embouts polaires massifs, tout en améliorant son efficacité et rendant plus sflr son fonctionnement. Le problème ainsi posé est résolu du fait que le séparateur magnétique du type comportant des chambres remplies d'un garnissage ferromagnétique et au moins deux ensembles d'aimantation écartés l'un de l'autre le long de la chambre, lesdits ensembles d'aimantation comportant des sources de champ magnétique, un circuit magnétique à embouts polaires de forme conjuguée à celle des surfaces des corps des chambres et formant avec le garnissage ferromagnétique un circuit magnétique bouclé, est carac térisé, selon l'invention, en ce que la valeur de la distance entre les ensembles d'aimantation et celle. du diamètre des chambres sont choisis de telle façon que les champs magnétiques induits dans le garnissage se recouvrent partiellement de manière à égaliser sensiblement le niveau d'aimantation du garnissage suivant toute la longueur de ce dernier. L'avantage d'un tel dispositif réside dans le fait que dans les zones de recouvrement des champs magnétiques induits dans le garnissage par les ensembles d'aimantation voisisn, on assure, grace à la superposition de ces champs, un niveau pratiquement identique d'aimantation du garnissage, de sorte qu'il ntest plus nécessaire d'avoir recours, à cette fin, à des embouts polaires rapportés massifs, ce qui rend plus économique le séparateur et crée les conditions nécessaires à son fonctionnement efficace et sûr. Il est avantageux que le rapport de la distance des ensembles d'aimantation au le diamètre de la chambre se situe dans une plage de 1:1 à 2:1 , pour assurer un niveau approximativement uniforme d'aimantation du garnissage le long des chambres, comme l'ont montré les résultats des essais effectués. De plus, quand la valeur de ce rapport est égal à 3:2,on obtient une approximation maximale du niveau uniforme d'aimantation du garnissage suivant toute sa longueur. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un séparateur magnétique conforme à l'invention, comportant, dans le cas considéré, six chambres cylindriques disposées suivant une circonférence imaginaire et trois ensembles d'aimanta tion annulaires; - la figure 2 représente une vue en plan et en coupe du séparateur représenté sur la figure 1; - la figure 3 représente une vue d'ensemble d'un séparateur magnétique conforme à l'invention, comportant deux chambres et trois ensembles d'aimantation;; - la figure 4 représente une vue en plan et en coupe du séparateur représenté sur la figure 3; - la figure 5 représente les résultats des mesures de l'induction magnétique moyenne 5 le long de l'axe Z de l'une des chambres représentées sur la figure 1 (pour le déplacement du capteur de mesure perpendiculairement au circuit magnétique, on a créé dans le garnisssage une fente de 18mm)tl'intensité du champ d'aimantation était de 80 kA/m, le diamètre du circuit magnétique était de 90 mm, et le diamètre de la chambre, de 120 mm; - la figure 6 représente les résultats des mêmes mesures que sur la figure 5, mais pour un diamètre de la chambre de 160-mm. - la figure 7 montre les résultats des mêmes mesures que sur la figure 5, mais pour un diamètre de la chambre de 240 mm. Sur les figures, les mêmes éléments du séparateur magnétique sont indiqués par les mêmes chiffres de référence. Le séparateur représenté sur les figures 1, 2 comporte six chambres cylindriques 1 dans lesquelles se trouve un garnissage filtrant ferromagnétique 2, constitué par exemple de billes, de fragments de copeaux broyés,, etc. Le séparateur comporte également trois ensembles d'aimantation 3, chacun desquels comprend six sections, chacune desdites sections comprenant une source de champ-magnétique, par exemple une bobine d'aimantation 4, un circuit magnétique 5 dont les embouts polaires (parties terminales) sont conjugués par leur fàce terminale aux parois des chambres 1. La distance 2 entre les ensembles d'aimantation 3 voisins et le diamètre D de la chambre 1 sont, dans le cas considéré, dans le rapport de 3:2, ce qui assure un niveau pratiquement identique dtaimantation du garnissage 2 le long de la chambre 1. Les chambres communiquent par leur partie inférieur avec une tubulure d'entrée commune 6, et par leur partie supérieure, avec une tubulure 7 de sortie du fluide épuré. Le séparateur magnétique représenté sur les figures 3, 4 est semblable dans une grande mesure au séparateur représenté sur les figures 1, 2 avec cette différence qu'il ne comprend que deux chambres 1 et que chacun des trois ensembles d'aimantation 8 comporte seulement deux sections constituées d'une source de champ magnétique, par exemple d'une bobine 4 et d'un circuit magnétique 9, les parties terminales du circuit magnétique 9 et les chambres 1 étant conjuguées par leurs surfaces latérales grâce à des évidements appropriés. De même que dans le séparateur représenté sur les figures 1, 2, la distance &commat; e entre les ensembles d'aimantation 8 voisins et le diamètre D de la chambre 1 sont choisis ici de manière que leur rapport soit de 3:2. L'ensemble d'aimantation peut également comporter une source de champ magnétique constituée d'aimants permanents montés de façon à pouvoir pivoter par rapport aux chambres pour interrompre périodiquement le champ magnétique (lors de la régénération du garnissage), ce qui, en soi, est compréhensible pour tout homme du métier. Le rapport recommandé entre la distance ss séparant les ensembles d'aimantation voisins et le diamètre D de la chambre découle des données obtenues expérimentalement et représentées sur les figures 5 à 7, où les courbes de l'induction moyenne B ont un maximum correspondant à une position Z=0 du capteur de mesure dans le garnissage entre les piles du circuit magnétique de l'un des ensembles d'aimantation (figure 1), les ensembles d'aimantation voisins étant débranchés. A mesure que le capteur s'éloigne de la positions le long de l'axe Z (figure 1), la valeur de B diminue.Le caractère obtenu de la diminution de B permet de déterminer (en superposant deux graphiques analogues) à quelle distance de l'ensemble d'aimantation il faut installer (et brancher) l'ensemble d'aimantation suivant, afin d'éviter une diminution brusque du niveau d'aimantation du garnissage suivant sa longueur. En superposant les graphiques analogues 10 et 11, on obtient le graphique sommaire 12 caractérisant le niveau d'aimantation du garnissage suivant sa longueur. Le niveau d'aimantation du garnissage est assez élevé suivant toute la longueur du garnissage dans la plage de rapports e/D allant de 2:1 à 1:1, le rapport préférentiel étant de 3:2 comme représenté sur les figures 5 à 7. Le séparateur magnétique fonctionne de la façon suivante. Aux bobines d'aimantation est appliquée une tension, ce qui aimante le circuit magnétique 5, 9 (figures 1 à 4) et le garnissage ferromagnétique 2 qui se trouve dans les chambres 1. Puis, à travers la tubulure d'entrée 6, on envoie dans le séparateur magnétique le fluide à traiter qui, en traversant le garnissage 2, est débarrassé des particules ferromagnétiques et sort du séparateur magnétique par la tubulure 7. R E V E N- D I C A T I O N S 1. Séparateur magnétique comportant des chambres (1) remplies d'un garnissage ferromagnétique (2), et au moins deux ensembles d'aimantation (3) réparties le long desdites chambres et comportant chacun une source de champ magnétique (4) et un circuit magnétique dont les embouts polaires sont de forme conjuguée à celle des surfaces des corps des chambres (1) et forment avec ledit garnissage ferromagnétique un circuit magnétique bouclé, caractérisé en ce que le.rapport de la distance ) entre les ensembles d'aimantation (3J au diamètre (D) des chambres (1) est tel, que les champs magnétiques induits dans le garnissage par les ensembles d'aimantation voisins se recouvrent partiellement afin d'uniformiser sensiblement le niveau d'aimantation du garnissage suivant toute sa longueur. 2.-Séparateur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de la distance desdits ensembles d'aimantation au diamètre desdites chambres est choisi dans la plage de 1:1 à 2:1. 3. Séparateur magnétique selon l'une des revendi cations 1 st 2s caractérisé en ce que le rapport de la distance desdits ensembles d'aimantation au diamètre desdites chambres est de préférence de 3:2.