МАГНИТОСБОРНИК ОМАГНИЧЕННЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ
MAGNET COLLECTOR OF MAGNETIC OIL PRODUCTS

Предлагаемое изобретение относится к устройствам, реализующим способ очистки водной среды от органических примесей путем придания им магнитных свойств, и может применяться во всех отраслях промышленности и при техногенных катастрофах.
Известна магнитожидкостная система очистки водной среды от органических примесей (авторское свидетельство СССР №1715954, МКИ Е02В 15/04), включающая отстойное приспособление, приспособление для омагничивания примесей, магнитоприемник и приспособление для удаления собранных примесей, патрубки которого расположены в зазоре между полюсными наконечниками. Магнитоприемник выполнен в виде линейной многополюсной системы с чередующимися разноименными полюсами. При этом каждый полюсный наконечник выполнен в виде комбинации шестигранной призмы и двух шестигранных усеченных пирамид, причем своими большими основаниями пирамиды соединены с разных сторон с основаниями призмы. Одно из меньших оснований обращено навстречу движению водной среды. Упомянутые выше патрубки приспособления для удаления собранных примесей расположены в каждом зазоре между соседними полюсными наконечниками.
Недостатком магнитосборника известной системы является малая дальность действия устройства, вследствие чего его применение ограничивается в основном в очистных сооружениях промышленных или бытовых стоков, когда организовано движение стоков относительно многополюсного магнитосборника, и большой расход активных материалов при сборе примесей в каналах большой ширины.
Прототипом предлагаемого изобретения является система очистки водной среды от органических примесей (авторское свидетельство СССР №1067137, МКИ Е02В 15/04), включающая механический насос с патрубками для сбора примесей и источник магнитного поля с ферромагнитными полюсами, выполненными в виде усеченных конусов, обращенных друг к другу меньшими основаниями, а патрубки для сбора примесей расположены в зазоре между полюсами магнитной системы.
Недостатками известной системы является ограниченный радиус действия системы, близкий к радиусу большего основания. Это обуславливается тем, что за пределами этого радиуса напряженность магнитного поля близка к нулю и отсутствуют силы, подтягивающие омагниченные органические примеси в область отсоса. Известное устройство эффективно работает, если уровень водной поверхности располагается ниже минимального зазора между полюсами. Если же уровень водной поверхности располагается выше минимального зазора между полюсами, то в нем будут присутствовать и омагниченные примеси, и вода, которые совместно откачиваются насосом. В результате в собранных примесях увеличивается содержание воды, что снижает качество сбора примесей, затрудняет их утилизацию и увеличивает расход энергии. Наличие волны на поверхности воды затрудняет работу устройства и снижает качество сбора примесей.
Основным техническим результатом является увеличение производительности, качества и надежности работы магнитосборника омагниченных нефтепродуктов.
Указанный технический результат достигается тем, что ферромагнитные полюсы выполнены в виде пластин, перпендикулярных поверхности воды с нефтепродуктами, с возможностью изменения угла раствора между полюсами от 30 до 120° и с возможностью изменения величины минимального зазора между полюсами в пределах от значения, при котором отношение магнитного потока в этом зазоре к общему магнитному потоку всей системы не превышает 0,9, до значения, равного высоте полюсов, рабочие поверхности полюсов могут иметь продольные зубцы треугольного или иного профиля, ребра полюсов в области минимального зазора усечены, полюсы могут быть снабжены удлинителями полюсов в виде пластин из ферромагнитного материала толщиной, меньшей толщины полюса, полюсы или удлинители полюсов снабжены ограничителями в виде пластин из немагнитного материала, между полюсами на выходе нефтепродуктов из рабочего зазора установлена перегородка из немагнитного материала, под полюсами в области минимального зазора установлен поддон из немагнитного материала, в рабочем зазоре имеются вертикальные магнитопроводящие проставки прямоугольного, трапецеидального или иного сечения с закругленными кромками.
Конструкция предлагаемого магнитосборника представлена на фигурах 1-5.
Между двумя призматическими вертикальными ферромагнитными стойками магнитопровода горизонтально установлен цилиндрический ферромагнитный сердечник 1 с надетой на него катушкой намагничивания 2. Каждая вертикальная стойка магнитопровода состоит из двух частей: верхняя часть ферромагнитной стойки 3 закреплена относительно цилиндрического ферромагнитного сердечника 1 и неподвижна, нижняя часть стойки 4 магнитопровода имеет возможность поворота относительно верхней ферромагнитной части стойки 3 в горизонтальной плоскости. К нижней части стойки 4 прикреплен ферромагнитный полюс 5 в виде пластины. Крепление полюса позволяет линейно перемещать его относительно нижней части стойки 4 в горизонтальной плоскости, регулируя ширину минимального зазора δ от минимального значения, при котором отношение магнитного потока в этом зазоре к общему магнитному потоку всей системы не превышает 0,9, до максимального значения, равного высоте полюсов. Левая и правая стойки с полюсами выполняются в зеркальном отображении. Внутренние рабочие поверхности ферромагнитных полюсов 5 расположены под углом α друг к другу (угол раствора между полюсами) и образуют расходящийся к периферии рабочий зазор δ. В области минимального рабочего зазора геометрия ферромагнитных полюсов 5 в плане может быть выполнена в двух вариантах. Если не предполагается изменять угол раствора полюсов α, то минимальный зазор образуется двумя плоскими поверхностями (фиг.3), получаемыми срезом ребер полюсов, и имеет ширину δ и протяженность не менее 2δ. Если угол раствора полюсов α предполагается изменять за счет поворота полюсов относительно верхней части стоек 3, то минимальный зазор в плане образуется двумя дугообразными поверхностями (фиг.4), выполненными таким образом, чтобы изменение его ширины δ при повороте полюсов было минимальным. За ферромагнитными полюсами 5 на выходе омагниченного нефтепродукта из рабочего зазора устанавливается перегородка 6 из немагнитного материала для препятствия уносу собираемого нефтепродукта. В области минимального зазора шириной δ устанавливается отсасывающий патрубок 7. Немагнитная пластина 8 служит для фиксации полюсов между собой и установки патрубка. К ферромагнитным полюсам 5 при необходимости расширения сектора сбора нефтепродуктов могут крепиться ферромагнитные удлинители полюсов 9 и немагнитные ограничители 10 прохождения нефтепродукта. В рабочем зазоре могут быть установлены ферромагнитные проставки 11 в виде пластин прямоугольного или трапециевидного сечения, способствующие увеличению напряженности магнитного поля, его градиенту и, как следствие, росту магнитных сил, действующих на омагниченный нефтепродукт. В области минимального зазора под полюсами устанавливается поддон 12 из немагнитного материала, который крепится к ферромагнитным полюсам 5 и предназначен для сбора капель тяжелых нефтепродуктов.
Магнитосборник омагниченного нефтепродукта работает следующим образом. Магнитосборник устанавливается так, чтобы рабочие поверхности полюсов 5 были перпендикулярны поверхности воды, заглублены в нее на 0,2-0,5 высоты полюса. Входное отверстие отсасывающего патрубка 7 должно быть выше поверхности воды. Собираемый нефтепродукт омагничивается путем разбрызгивания на его поверхность магнитной жидкости. На катушку намагничивания 2 магнитосборника подается напряжение постоянного тока, в рабочем зазоре создается неоднородное магнитное поле, градиент которого направлен в сторону минимального зазора δ (фиг.2). Омагниченный нефтепродукт подтягивается магнитными силами в область минимального зазора, накапливается в нем с увеличением высоты подъема над поверхностью воды и по мере накопления отсасывается насосом через патрубок 7. При этом исключается содержание воды в собираемом нефтепродукте, что особенно проявляется при сборе тонких пленок и пятен нефтепродукта. Дальность действия магнитосборника и область охвата водной поверхности с собираемым нефтепродуктом определяются длиной ферромагнитных полюсов 5 и регулируются изменением величины угла α (фиг.2) и установкой ферромагнитных удлинителей полюсов 9 и установкой немагнитных ограничителей 10 прохождения нефтепродукта. Для поддержания действующих на омагниченный нефтепродукт магнитных сил на должном уровне в рабочем зазоре могут быть установлены ферромагнитные проставки 11. Интенсивность подтягивания и сбора нефтепродукта регулируется величиной тока в катушке намагничивания. При увеличении тока растет напряженность магнитного поля в минимальном зазоре и высота подъема омагниченного нефтепродукта. Это уменьшает влияние волнения уровня поверхности воды на процесс сбора нефтепродукта. Уменьшение ширины минимального зазора δ за счет линейного смещения полюсов 5 относительно нижних частей стоек 4 и увеличение высоты полюса также способствуют уменьшению влияния волнения поверхности воды. Предотвращению уноса нефтепродукта способствует немагнитная перегородка 6. Удержанию оллагниченного нефтепродукта на полюсах магнитосборника и подтягиванию его в минимальный зазор способствует выполнение на рабочей поверхности полюсов продольных зубцов с острыми кромками (фиг.5). В области вершин зубцов напряженность магнитного поля наибольшая, что способствует удержанию на них омагниченного нефтепродукта, перемещающегося в область минимального зазора.
Таким образом, в предлагаемом магнитосборнике омагниченных нефтепродуктов увеличен охват водной поверхности, снижен унос омагниченных нефтепродуктов на выходе из рабочего зазора, снижено содержание воды в собираемом нефтепродукте. Следовательно, предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность, качество и надежности работы магнитосборника омагниченных нефтепродуктов.