УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ОТ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ
DEVICE FOR CLEANING FLUIDS OF MAGNETIC PARTICLES

Изобретение относится к очистке технологических жидкостей, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано на предприятиях металлургии и металлообрабатывающей промышленности, а также для очистки природных вод.
Известно устройство по патенту РФ №2372135, B01D 35/36 для извлечения магнитных частиц из жидкой среды, в котором корпус устройства выполнен в виде вытянутого параллелепипеда и дополнительно оснащен вставками, разделяющими внутренний объем корпуса на рабочие и нерабочие зоны, а магнитная система выполнена в виде труб с расположенными в них постоянными кольцевыми магнитами, чередующимися с шариками, образующими локальную магнитную систему с длиной, равной длине рабочей зоны, и немагнитными вставками, также чередующимися с вставками, при этом обеспечена возможность перемещения внутри труб магнитов, немагнитных вставок и шариков посредством исполнительного механизма на величину, равную длине рабочей зоны. Прямые участки труб соединены между собой радиусными отводами так, что конец первого прямого участка соединен с началом последующего, тем самым образуя сплошной единый контур, начинающийся и заканчивающийся линейными участками, взаимодействующими с приводами. Внутренняя часть трубы заполнена жидким наполнителем.
Радиусные отводы соединены шариками и немагнитными вставками, а внутренняя часть трубы заполнена жидким наполнителем с малым коэффициентом трения.
Известное устройство имеет увеличенные габариты из-за наличия радиусных отводов и недостаточную эффективность промывки.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство по патенту РФ №2400305, МПК В03С 1/00. Устройство очистки жидкости от магнитных включений содержит емкость с патрубками и вертикальными перфорированными перегородками, через которые осуществляется подача жидкости вдоль магнитных трубок и равномерное распределение по всей высоте емкости. Патрубки емкости предназначены для подачи очищаемой жидкости и вывода очищенной, для периодической подачи промывной воды. Устройство также включает горизонтальные магнитоводы, выполненные в виде трубок из немагнитного материала, внутри которых размещена неразрывная цепь магнитных и немагнитных элементов, разделяющих магнитовод на чередующиеся рабочие и нерабочие зоны. Магнитные элементы представляют собой капсулу, включающую заглушки с наружной сферической поверхностью, немагнитные диски, магнитные элементы и демпфирующие прокладки. Немагнитные элементы выполнены в виде толкателя со сферическими наконечниками, упирающимися в капсулы. Магнитные и немагнитные элементы разделяют магнитовод на чередующиеся рабочие и нерабочие зоны. Крайние нерабочие зоны магнитоводов взаимодействуют со штоком линейного привода периодического возвратно-поступательного перемещения.
Недостатками устройства являются усложнение конструкции перегородками и патрубками различного назначения; увеличенные габариты на единицу производительности из-за сравнительно большого расстояния между магнитоводами ввиду создания горизонтальных потоков и необходимости снижения гидравлического сопротивления потокам.
Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить производительность, уменьшить габариты и снизить тем самым металлоемкость устройства с сохранением высокого качества очистки жидкости.
Поставленная задача решена заявляемым устройством.
Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц, содержащее емкость с патрубками, по крайней мере одну вертикальную перегородку, разделяющую емкость на рабочую и нерабочую зоны, горизонтальные магнитоводы, выполненные в виде трубок из немагнитного материала, внутри которых размещена неразрывная цепь магнитных элементов в виде капсулы, содержащей набор кольцевых магнитов с магнитными наконечниками, компенсирующих прокладок и заглушек с наружной сферической поверхностью, и немагнитных элементов в виде толкателя, сферические наконечники которого контактируют с заглушками капсул, крайние немагнитные элементы в трубках выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством штока гидроцилиндра. В заявляемом устройстве в верхней части емкости расположена горизонтальная перфорированная перегородка, ниже которой размещена горизонтальная перегородка с щелевыми отверстиями, расположенными предпочтительно над осями магнитоводов, расположенных в вертикальной плоскости друг под другом, и рядами в горизонтальной плоскости, а также установленных между собой с зазором не более трехкратной толщины тонкого слоя жидкости вблизи поверхности трубок, при этом трубки магнитоводов, расположенные друг под другом в одной вертикальной плоскости, охвачены с двух сторон полимерными пленками, например, полипропиленовыми, сходящимися по вертикальной оси трубок в зазоре между ними, выходное отверстие в нижней части емкости снабжено средством распределения жидкости в разные лотки, например, двухпозиционной заслонкой, кинематически связанной со штоком гидроцилиндра, обеспечивающей выход очищенной и промывной жидкостей в соответствующие два лотка.
Изобретения поясняется фигурами, на которых изображены: на фигуре 1 - продольный разрез устройства в режиме очистки жидкости; на фигуре 2 - продольный разрез устройства в режиме промывки; на фигуре 3 - поперечный разрез устройства; на фигуре 4 - распределение потоков жидкости по магнитоводам в режиме очистки; на фигуре 5 - элементы внутри магнитоводов, на фигуре 6 - вариант модульного исполнения устройства для очистки жидкости.
Устройство для очистки жидкости от магнитных частиц содержит емкость 1 с входным патрубком 2, вертикальную перегородку 3, разделяющую внутренний объем емкости на рабочую 4 и нерабочую 5 зоны. Горизонтальные магнитоводы выполнены в виде трубок 6 из немагнитного материала, внутри которых расположены магнитные элементы, выполненные в виде капсулы 7, и немагнитные элементы в виде толкателя 8. В верхней части емкости (фигура 3) расположена горизонтальная перфорированная выравнивающая перегородка 9, ниже которой размещена горизонтальная перегородка 10 с щелевыми отверстиями 11, расположенными предпочтительно над осями магнитоводов, что способствует разделению потока над каждым магнитоводом на два симметричных потока по давлению и формированию потоков 12, обтекающих трубки 6 тонким слоем. Магнитоводы размещены в вертикальной плоскости друг под другом и рядами в горизонтальной плоскости так, что в поперечном разрезе (фигура 3) условно образуют прямоугольную сетку. Трубки 6 магнитоводов, расположенные друг под другом в одной вертикальной плоскости, охвачены с двух сторон полимерными пленками 13 и 14, сходящимися по вертикальной оси трубок в зазоре 15 между ними. По слою пленки в зазоре 15 тонкие слои 12 очищаемой жидкости плавно и ориентированно переходят от верхнего магнитовода к нижнему. Магнитоводы установлены с определенным малым зазором по горизонтали между собой. Прохождение всего потока очищаемой жидкости в тонком слое вокруг трубок 6 создает наилучшие условия осаждения магнитных частиц на пленках 13 и 14 по месту охвата магнитоводов в режиме очистки. Величина зазора, например 10 мм для воды, может быть определена экспериментально. Жидкость в тонком слое должна протекать плавно, без разрывов, с максимально возможной скоростью для обеспечения заданного качества очистки в этих условиях, без смешивания боковых потоков. Зазор может быть выражен, например, как трехкратная толщина тонкого слоя жидкости вблизи поверхности трубок. Увеличение зазора приведет к неоправданному увеличению устройства, снижению качества и производительности очистки из-за необходимости уменьшить скорость подачи жидкости для сохранения ламинарности потока.
Неразрывная цепь магнитных и немагнитных элементов внутри трубок 6 выполнена аналогично прототипу и образует в магнитоводе чередующиеся рабочие и нерабочие зоны (фигура 5). Капсула магнитного элемента содержит кольцевые магниты 16 с магнитными наконечниками 17, компенсирующие прокладки 18 и заглушки 19 с наружной сферической поверхностью. Немагнитные элементы выполнены в виде толкателя 8, сферические наконечники которого контактируют с заглушками 19 капсул. Крайние немагнитные элементы в трубках взаимодействуют с штоком гидроцилиндра 20.
Выходное отверстие 21 в нижней части емкости снабжено средством распределения жидкости в разные лотки. В качестве примера это может быть двухпозиционная заслонка 22, кинематически связанная со штоком гидроцилиндра 23, и выход жидкости в режиме очистки и промывки осуществляется в два лотка 24 и 25 соответственно для очищенной жидкости и промывной жидкости.
Устройство работает следующим образом.
В режиме очистки в магнитоводах рабочей зоны 4 находятся магнитные элементы - капсулы 7. Очищаемая жидкость по входному патрубку 2 подается в емкость 1, проходит через горизонтальную перфорированную перегородку 9, распределяющую жидкость по всему объему рабочей зоны. Через щелевые отверстия горизонтальной перегородки 10 жидкость поступает на горизонтальные магнитоводы 6. Благодаря пленкам 13 и 14, весь объем жидкости тонким слоем по пленкам плавно без разрывов обтекает трубки 6 магнитоводов от верхнего к нижнему ряду. При этом магнитные частицы находятся в зоне действия наиболее сильного приповерхностного магнитного поля. Магнитные частицы в тонком слое эффективно осаждаются на пленках и осуществляется очистка жидкости от магнитных частиц. Очищенная жидкость выводится через отверстие 21 в нижней части емкости, которое снабжено двухпозиционной заслонкой 22, в лоток для очищенной жидкости 24.
В режиме промывки в магнитоводах рабочей зоны 4 находятся немагнитные элементы - толкатели 8, которые посредством гидроцилиндра 20 переводят магнитные элементы 7 в нерабочую зону 5. В рабочую зону 4 подают промывочную жидкость (это может быть в том числе очищаемая жидкость), которая смывает шлам с немагнитных трубок 6. Заслонка 22 при помощи гидроцилиндра 23 перемещается во второе положение, направляя суспензию магнитного шлама в соответствующий лоток 25.
Переключение между режимами очистки и промывки определяется производственной необходимостью, например, определяется визуально по размеру осадка магнитных частиц либо по времени очистки и пр.
Увеличение производительности очистки жидкости и сохранение высокого качества очистки обеспечивается тем, что магнитоводы имеют плотное расположение, при этом обеспечивается высокий градиент магнитного поля, практически вся жидкость проходит в виде тонких слоев с большей скоростью по сравнению с прототипом вокруг магнитоводов. На единицу производительности габариты устройства существенно становятся меньше и упрощаются конструктивно по сравнению с прототипом. В то же время компактность устройства и простота монтажа и эксплуатации позволяют изготавливать устройство, состоящее из нескольких типовых модулей, как показано на фигуре 6.
Устройство может быть осуществлено в производственных условиях с применением известных материалов и оборудования.