СЕПАРАТОР ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ ИЗ ПОТОКА СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к технике разделения материалов в магнитном поле, а именно к устройствам магнитной сепарации потоков сыпучих мелкодисперсных продуктов, включающих металлические частицы, и предназначена, в частности, для отделения частиц металлического корда из резинового порошка предварительно измельченных утилизируемых автомобильных шин.
Известен магнитный сепаратор по патенту US 3432037, МПК В 03 С 1/18, 1969, включающий магнитную систему, расположенную над транспортирующим органом в виде немагнитного вибролотка с верхней стенкой, питатель и приемники продуктов разделения. Недостатком данного устройства является низкая эффективность процесса сепарации.
Известны сепараторы для извлечения ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала, включающие корпус, выполненный в виде трубопровода, магнитную систему, состоящую из постоянных магнитов, размещенных с наружной стороны корпуса, загрузочный и разгрузочный патрубки (см. SU 644536, МПК В 03 С 1/10, 1974 и SU 264347, МПК В 03 С 1/08, 1969).
Недостатком известных устройств является низкая эффективность процесса разделения, поскольку указанный процесс осуществляется в них периодически.
Известен также магнитный ленточный сепаратор, содержащий приводной магнитный ролик, в котором размещена магнитная система из постоянных магнитов, натяжной немагнитный ролик, соединенный с магнитным через транспортирующую ленту, и устройство подачи сепарируемого продукта на ленту, которая занимает горизонтальное положение (патент JP 2001-137740, МПК В 03 С 1/12, 2001 г.). Из устройства подачи продукт подается на ленту в зону между магнитным и натяжным роликами и далее транспортируется по ней, при этом магнитные примеси под действием магнитных сил осаждаются на ленте и опадают с нее при выходе из зоны действия магнитов, а немагнитная фракция продукта отрывается от транспортирующей ленты.
Недостатком этого сепаратора является ограниченная зона активного осаждения магнитной фракции, которая уменьшает как эффективность самого процесса сепарации продукта, так и использование общей массы магнитов магнитного ролика. Кроме того, конструктивное расположение устройства для подачи продукта на горизонтально размещенную транспортирующую ленту, в зоне между магнитным и немагнитным роликами, обуславливает формирование слоя уже на ленте и его уплотнение еще до попадания продукта в зону осаждения. Вследствие этого начальная фаза процесса осаждения магнитных фракций продукта будет малоэффективна, т.к. для своего осаждения на поверхность ленты частицы магнитной фракции должны под действием магнитных сил «продавить» уплотненный слой продукта на ленте.
Известны магнитные сепараторы, предназначенные для отделения ферромагнитных частиц из потока сыпучего материала, содержащие рабочий орган, в котором находится магнитная система, патрубок для подвода сепарируемого материала в камеру сепарации, патрубки для раздельного отвода отделенных ферромагнитных частиц и немагнитного продукта в приемники (см. патенты SU 828949, МПК В 03 С 1/02, 1981; SU 1810108, В 03 С 1/02, 1993; SU 927314, B 03 C 1/08, 1982; RU 2275246, В 03 С 1/02, 2004).
Однако, все известные сепараторы не обеспечивают полное отделение частиц немагнитных материалов, содержащихся в обрабатываемом мелкодисперсном сыпучем продукте, от выделяемых магнитных частиц (частиц металла), т.к. осаждающиеся внутри камеры сепарации магнитные частицы служат центрами, на которые налипают немагнитные частицы за счет электростатических зарядов, возникающих при трении частиц друг о друга. При отключении магнитного поля в приемник наряду с немагнитными частицами поступают и ферромагнитные частицы, а это снижает степень извлечения магнитной фракции из потока сыпучего материала.
Известен барабанный магнитный сепаратор, описанный в SU 1613170, МПК В 03 С 1/10, 1988, включающий рабочий орган в виде немагнитного барабана, внутри которого расположена магнитная система, выполненная из постоянных магнитов прямоугольного сечения. Сепаратор снабжен ферромагнитными пластинами и дополнительными постоянными магнитами, обращенными одноименными полюсами к пластинам.
Недостатком данного сепаратора является невысокая эффективность очистки сыпучего продукта от ферромагнитных примесей за счет отсутствия разрыхления продукта, особенно склонного к образованию комков, а также низкая производительность.
5
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является магнитный сепаратор, описанный в SU 1713650, МПК В 03 С 1/10, 1989 г. Согласно описанию изобретения сепаратор содержит немагнитный барабан в виде кольцевых секций, между которыми зажаты ферромагнитные диски, магнитную систему из постоянных магнитов, установленную неподвижно, контактирующий с магнитной системой очиститель налипших на ее поверхности металлических частиц, питатель, размещенный над магнитной системой, и приемники продуктов разделения. Очиститель выполнен в виде скребка или гибкого ремня. Исходный продукт, содержащий ферромагнитные примеси, подается питателем в магнитную систему, где разделяется на магнитную и немагнитную фракции, которые собираются в приемники. Удаление ферромагнитных частиц и сбор их в приемник осуществляется посредством очистителя.
Недостатком устройства-прототипа является то, что частички магнитного и немагнитного продуктов в зоне действия магнитных сил поля, в особенности на поверхности вращающегося барабана, слипаются между собой в комки (флокулы, сростки), образуя своеобразный «промежуточный» продукт процесса магнитной сепарации таких продуктов. Процесс слипания в комки магнитной и немагнитной фракций обусловлен взаимным магнитным притяжением в магнитном поле магнитных частиц, их слипанием в комки и вследствие этого защемлением немагнитных частиц между магнитными. Такой промежуточный продукт сепарации за счет действующих на него осаждающих магнитных сил поля перемещается по поверхности барабана и значительной своей частью разгружается в приемник магнитной фракции. В результате этого известное устройство не обеспечивает эффективную сепарацию сыпучих мелкодисперсных продуктов, особенно имеющих магнитные фракции с рваными краями, например, металлокорд после подготовки автошины к утилизации.
Настоящая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на повышение эффективности сепарации сыпучих мелкодисперсных материалов, в которых как сепарируемый материал, так и улавливаемые ферромагнитные включения, в том числе и частицы металокорда с рваными краями, образующимися при утилизации шин, характеризуются крайне малыми размерами и весом частиц.
Для решения поставленной задачи в сепараторе для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала, содержащем магнитную плиту из постоянного магнита, контактирующую с очистителем налипших на ее поверхности металлических
частиц, а также расположенную над магнитной плитой систему подачи сепарируемого материала и размещенные под ней приемники продуктов разделения, согласно заявляемой полезной модели, магнитная плита установлена в вертикальной плоскости с возможностью поворота относительно вертикальной оси и фиксации в заданном положении, а очиститель выполнен из немагнитного металлического материала, снабжен поперечными ребрами, закрывающими всю ширину магнита, и установлен с возможностью передвижения по его поверхности.
Другими отличиями заявляемого сепаратора является то, что система подачи сепарируемого материала выполнена в виде связанных между собой вентилятора, питателя и гибкого воздуховода, снабженного наконечником со щелевидным приплюснутым окончанием.
Дополнительные отличия предлагаемой полезной модели от прототипа заключаются в том, что очиститель может быть выполнен в виде ленты, облегающей с обеих сторон магнитную плиту и имеющей возможность вращения вокруг нее, либо в виде пластины, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль поверхности магнита.
Следующие отличия заявляемой конструкции заключаются в том, что магнитная плита может быть выполнена цельной, либо в виде блока магнитов.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая полезная модель отличается наличием новых механизмов, узлов, их взаимным расположением, связями между собой и формой выполнения этих механизмов.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время неизвестен сепаратор для отделения металлических частиц из потока мелкодисперсного сыпучего материала, обладающий такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемый. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".
Выполнение системы подачи сепарируемого материала в виде связанных между собой вентилятора, питателя и гибкого воздуховода с наконечником щелевидной формы позволит регулировать как объем подаваемого к магниту материала, так и объем подаваемого воздуха, а также изменять угол подачи материала на магнит. Это позволит, в свою очередь, распылять подаваемый материал и регулировать его взвешенность, в результате чего к магниту будут поступать не сцепленные между собой частицы мелкодисперсного материала, которые не будут слипаться друг с другом. Установка магнитной плиты в вертикальной плоскости с возможностью поворота относительно
вертикальной оси и фиксации в заданном положении, выполнение очистителя налипших на поверхности магнитной плиты металлических частиц из немагнитного металлического материала, с поперечными ребрами на всю ширину магнита и с возможностью передвижения вдоль поверхности магнита также позволят избежать слипания между собой в зоне действия магнитных сил частиц сыпучего мелкодисперсного материала, т.к. при попадании в зону действия магнита взвешенный поток частиц расщепляется на две части, одна из которых, ферромагнитная, притягивается к магниту, а другая, немагнитная, не достигает магнита и осыпается в приемник. Кроме того, при выходе пластины очистителя из зоны действия магнитных сил ферромагнитные частицы стягиваются в цепочки и концентрируются на поперечных ребрах, при этом они теряют сцепление с магнитной системой, срываются с пластины и осыпаются в приемники ферромагнитной фракции. Угол поворота магнитной плиты относительно вертикальной оси зависит от фракционности сыпучего материала и определяется эмпирическим путем в каждом конкретном случае. Все это вместе взятое позволяет предотвратить образование слипания между собой в комки частиц магнитной и немагнитной фракций, т.е. делает эффективной сепарацию сыпучих мелкодисперсных материалов, в которых как сепарируемый материал, так и улавливаемые ферромагнитные включения, в том числе и частицы металокорда с рваными краями, образующимися при утилизации шин, характеризуются крайне малыми размерами и весом частиц.
Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков обеспечивает возможность использования заявляемого технического решения для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала в разных отраслях промышленности, в том числе для отделения частиц металлического корда из продуктов дезинтеграции автомобильных шин, т.е. оно соответствует критерию полезной модели "промышленная применимость".
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на:
- фиг.1 изображен схематично общий вид сепаратора, вид спереди;
- фиг.2 - то же, вид сбоку;
- фиг.3 - очиститель налипших ферромагнитных частиц, выполненный в виде ленты,
Конструктивное исполнение заявляемой полезной модели рассмотрим на конкретном примере.
Заявляемый сепаратор содержит раму 1, на которой в вертикальной плоскости неподвижно закреплена магнитная плита 2 из постоянного магнита, которая может быть выполнена как цельной, так и в виде отдельных блоков магнитов. На раме 1 смонтирован электропривод 3, который через рейку 4, закрепленную на нем, связан с очистителем 5 налипших в процессе сепарации на поверхности магнитной плиты 2 металлических частиц. Очиститель представляет собой немагнитную металлическую пластину 6 максимально тонкого исполнения, плотно контактирующую с магнитной плитой 2. Пластина 6 выполнена из немагнитного материала, например, алюминия, титана, латуни. Пластина 6 превышает по длине плиту 2 и снабжена с наружной стороны поперечными ребрами 7 на всю ширину магнита 2. Пластина 6 под действием привода 3 совершает возвратно-поступательные перемещения вдоль поверхности магнита. В качестве привода может быть использован также сервопривод (см. Политехнический словарь, изд. «Советская энциклопедия», М., 1980, с.471).
Рама 1 вместе с размещенными на ней неподвижно магнитной плитой 2, очистителем 5 и приводом 3, в свою очередь, имеет возможность поворота механизмом 8 относительно вертикальной оси на определенный угол. Для фиксации угла поворота в заданном положении рама 1 снабжена механизмом 9 ее фиксации.
Над магнитной плитой 2 расположена система подачи сепарируемого материала, которая состоит из питателя 10, вентилятора 11 и гибкого воздуховода 12, имеющего наконечник 13 со щелевидным приплюснутым окончанием.
Под магнитной плитой 2 установлены приемники продуктов разделения: приемники 14 ферромагнитной фракции и приемник 15 очищенного от металлических частиц материала. В качестве приемников 14 и 15 могут быть использованы широко распространенные пластиковые контейнеры на колесах (мусорные). Для сброса металлических частиц в приемники 14 предназначены лотки 16, выполненные откидными для смены приемников при их заполнении.
В другом варианте исполнения заявляемого сепаратора для отделения металлических частиц из потока сыпучего материала его конструкция аналогична рассмотренной выше, за исключением очистителя 5 налипших магнитных частиц, который может быть выполнен в виде немагнитной металлической ленты 17, облегающей магнитную плиту 2 с обеих сторон. Лента 17 опирается на два вала, один из которых 18 является приводным от действия мотор-редуктора 19, а другой вал 20 является пассивным, но при этом имеет регулировочные винты для натяжения ленты 17. Лента
имеет поперечные ребра 7 на всю ширину магнитной системы 2 для снятия с нее металлических частиц.
Сепаратор работает следующим образом.
Перед началом процесса сепарации механизмом 8 поворачивают раму 1 в вертикальной плоскости на угол, величину которого определяют эмпирическим путем в зависимости от фракционности разделяемого материала, и фиксируют механизмом 9. Одновременно с рамой 1 поворачиваются магнитная плита 2 и очиститель - пластина 6 с приводом 3 ее возвратно-поступательного продольного перемещения. Запускается привод 3, который приводит пластину 6 в возвратно-поступательное движение вдоль поверхности магнита 2.
Исходный продукт - сыпучая мелкодисперсная смесь ферромагнитной (металлокорда) и не ферромагнитной (измельченная резина утилизируемых автошин) составляющих - поступает с потоком воздуха из питателя 10 с помощью вентилятора 11 в гибкий круглый рукав-воздуховод 12. При этом вентилятор распыляет разделяемый материал, его частицы не сцепляются друг с другом и поступают на выход из наконечника 13 во взвешенном состоянии. Система подачи - «вентилятор - питатель - воздуховод» позволяет регулировать как объем подаваемого материала, так и объем подаваемого воздуха, а гибкий воздуховод - изменять угол подачи материала на магнит.
Сыпучий материал с потоком воздуха из воздуховода 12 поступает в рабочую зону магнитной плиты 2, на движущуюся пластину 6, при этом под действием магнитных сил из подвижного и взвешенного слоя поступающего материала на поверхность пластины 6 оседают ферромагнитные частицы. При приближении и выходе движущейся пластины из зоны действия магнитных сил ферромагнитные частицы стягиваются в цепочки и концентрируются на поперечных ребрах 7, при этом они теряют сцепление с магнитной системой 2, срываются с пластины и осыпаются в приемники 14 ферромагнитной фракции. Очищенная от металлокорда резиновая крошка направляется воздушным потоком в приемник 15 немагнитной фракции. При наполнении приемников 14 и 15 лотки 16 откидываются, и приемники заменяются на незаполненные.
Заявляемая конструкция позволяет более эффективно, качественно и с большей производительностью решать вопросы сепарации сыпучих материалов, в которых как сепарируемый материал, так и удаляемые ферромагнитные включения, в том числе и частицы с рваными краями, характеризуются крайне малыми размерами и весом.