Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ ОТ МАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ

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, В01D 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, вдоль которых размещены без касания стержни ромбовидного сечения, внутри трубок 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, при этом все магнитоводы установлены между собой и с ромбовидными стержнями с зазором не более трехкратной толщины тонкого слоя жидкости вблизи поверхности трубок; 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.

Изобретение 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, расположенными предпочтительно над осями магнитоводов, что способствует организации потоков, обтекающих трубки 6. Магнитоводы размещены в вертикальной плоскости друг под другом и рядами в горизонтальной плоскости так, что в поперечном разрезе (фигура 3) условно образуют прямоугольную сетку. Магнитоводы установлены с зазором между собой и с ромбовидными стержнями 11 между магнитоводами. Стержни 11 ромбовидного сечения предотвращают разбрызгивание и смешение боковых потоков жидкости и способствуют формированию пограничного тонкого слоя жидкости у поверхности вертикального столбца трубок 6. Прохождение всего потока очищаемой жидкости в этих тонких слоях является наилучшими условиями осаждения магнитных частиц на магнитоводах 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 в этих условиях, без смешивания боковых потоков. Зазор определится, приблизительно, 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 12 с магнитными наконечниками 13, компенсирующие прокладки 14 и заглушки 15 с наружной сферической поверхностью. Немагнитные элементы выполнены в виде толкателя 8, сферические наконечники которого контактируют с заглушками 15 капсул. Крайние немагнитные элементы в трубках взаимодействуют с штоком 16 гидроцилиндра 17.

Выходное отверстие 18 в нижней части емкости снабжено средством распределения жидкости в разные лотки. В качестве примера это может быть двухпозиционная заслонка 19, кинематически связанная со штоком гидроцилиндра 20, и выход жидкости в режиме очистки и промывки осуществляется в два лотка 21 и 22 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. Ввиду расположения щелевых отверстий над осями магнитоводов жидкость тонким слоем обтекает трубки 6 каждого столбца магнитоводов от верхних до нижних рядов. Стержни 11 ромбовидного сечения способствую формированию тонкого слоя жидкости вокруг магнитоводов 6 и предотвращают смешивание жидкости между рядами магнитоводов. Магнитные частицы в тонком слое эффективно осаждаются на магнитоводах и осуществляется очистка жидкости от магнитных частиц. Очищенная жидкость выводится через отверстие 18 в нижней части емкости, которое снабжено двухпозиционной заслонкой 19, в лоток для очищенной жидкости 21.

В режиме промывки в магнитоводах рабочей зоны 4 находятся немагнитные элементы - толкатели 8, которые посредством гидроцилиндра 17 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 19 при помощи гидроцилиндра 20 перемещается во второе положение, направляя суспензию магнитного шлама в соответствующий лоток 22.

Переключение между режимами очистки и промывки определяется производственной необходимостью, например, определяется визуально по размеру осажденного слоя 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 вокруг магнитоводов. На единицу производительности габариты устройства становятся существенно 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.