Расчет и конструирование магнитного сепаратора А1-ДЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет и конструирование магнитного сепаратора А1-ДЭС

Введение

Очистка зерна от примесей - важнейший прием в обработке зерна, существенно влияющий на стабильность качества хранящегося зерна; улучшающий качество партий зерна, передаваемых в переработку; повышающий эффективность работы и производительность технологического оборудования, включенного в схему процесса после очистки; повышающий степень использования зерна за счет использования выделенных отходов на фуражные цели.

Существует большое разнообразие зерноочистительных машин, в рабочих органах которых реализованы один или несколько принципов разделения зерна. Например: ситовые сепараторы (на ситах), воздушно-ситовые сепараторы (сита и пневмосепарирование в каналах); триеры (на ячеистой поверхности); аспирационные колонки, воздушные сепараторы (по аэродинамическим свойствам); вибропневматические камнеотделительные машины, сортировальные столы (вибрационное перемещение в аэрируемом слое без просеивания); камнеотделительные машины (колеблющиеся конические поверхности); сортирующие горки (на неподвижных наклонных ситах); магнитные сепараторы (по магнитной восприимчивости) и т.д.

В зерновой смеси, как правило, содержатся металломагнитные примеси, которые не удается полностью выделить в зерноочистительных сепараторах. Наличие таких примесей может привести к искрообразованию и повреждению рабочих органов машин при переработке зерна. Особенно опасно попадание металломагнитных примесей в готовую продукцию, где их содержание строго нормируется. Рабочий процесс в магнитных сепараторах основан на различии магнитных свойств зерновых продуктов и примесей. Для извлечения металломагнитных частиц необходимо, чтобы сила притяжения магнита, действующая на них, была бы не менее проекции равнодействующей всех механических сил, испытываемых частицами, на направление силы притяжения.

Целью курсовой работы является рассмотрение конструкции магнитного сепаратора А1-ДЭС, предназначенного для отделения магнитных примесей из зерновой смеси, изучение процесса магнитного сепарирования, а так же рассчитать производительность и потребляемую мощность данного оборудования.

1. Состояние вопроса и патентный поиск

зерно магнитный сепаратор

1.1 Теоретические основы процесса

Очистку сырья и промежуточных продуктов от металломагнитных примесей производят на магнитных сепараторах с постоянными магнитами или электромагнитами.

Металломагнитные примеси разнообразны по форме, размерам и происхождению: случайно попавшие мелкие металлические предметы, продукты износа рабочих органов и др.

По способу удаления металломагнитных примесей из движущегося потока продукта различают три типа магнитных сепараторов: с верхним расположением магнитов, с нижним расположением магнитов и барабанные магнитные сепараторы с вращающейся немагнитной обечайкой.

Для нормального отделения металломагнитных примесей в магнитном поле необходимо выполнение следующего условия:

(1)

где F_м - сила притяжения металломагнитной частицы к магниту, Н;

V = m - объем частицы, м³;

т - масса частицы, кг;

- плотность частицы, кг/м³;

Н - напряженность магнитного поля, А/м;

F_с - сила сопротивления, Н;

х - удельная объемная магнитная восприимчивость частицы, м³/кг;

grad H - градиент напряженности поля, представляет собой производную Dh/dr в направлении r (наибольшего возрастания напряженности Н).

В общем случае уравнение для времени осаждения металломагнитных примесей имеет вид:

(2)

где K - коэффициент сопротивления среды, см^-1;

Н - толщина слоя очищаемого продукта, м;

А - коэффициент, характеризующий магнитное поле (А = (2 + 12)10³), см³с^-2;

n - угловая скорость барабана, с^-1.

Данное уравнение определяет эффективность первой стадии процесса магнитной сепарации.

Вторая стадия заключается в удерживании извлеченной металломагнитной примеси на поверхности магнитного экрана от смывания ее потоком очищенного продукта и определяется соотношением смывающей силы потока и удерживающей способности магнита. [1]

1.2 Обзор существующих конструкций машин

Магнитные сепараторы У1-БМЗ и У1-БМЗ-01 (рисунок 1 а, б) предназначены для выделения металломагнитных примесей из зерна, а также для извлечения металломагнитных примесей из аспирационных относов, промежуточных продуктов размола и муки.

Магнитные сепараторы этого типа имеют одинаковое устройство. Корпус 1 представляет собой сварной короб с отверстиями для приемки и выпуска продукта. В зависимости от технологического назначения и места установки его изготовляют в двух исполнениях.

В передней стенке корпуса расположен люк, через который по направляющим 2 вставляют основной рабочий орган сепаратора - блок магнитов 3. Он выполнен в виде сварного кронштейна, в котором горизонтально установлены два цилиндрических магнита. К кронштейну крепится заслонка 4, перекрывающая отверстие люка корпуса, для герметизации снабженная прокладками и ручкой.

Цилиндрический магнит (рисунок 1 в) состоит из десяти постоянных дисковых магнитов 1 с вставками 2 и кожуха 3.

а, б: 1 - корпус; 2 - направляющие; 3 - блок магнитов; 4 - заслонка;

в: 1 - дисковый магнит; 2 - вставка; 3 - кожух.

a - У1-БМЗ; б - У1-БМЗ-01; в-цилиндрический магнит.

Рисунок 1. Магнитный сепаратор

Магнитный сепаратор У1-БМП (рисунок 2) предназначен для выделения металломагнитных примесей из зерна, его также используют для выделения металломагнитных примесей из промежуточных продуктов размола зерна.

Устройство сепараторов этого типа одинаково. Корпус 1 обоих сепараторов представляет собой сварной короб с отверстиями для приемки и выпуска продукта. Он изготовлен в двух исполнениях в соответствии с технологическим назначением и местом установки. В передней стенке корпуса расположен люк, закрываемый крышкой 8. Для предотвращения выделения пыли установлены прокладки 7. Внутри корпуса смонтированы оси 5 и 13. На них расположены магнитодержатель 3 и ограничитель 2. Ребро 12 для направления потока продукта на плоскость блока магнитов и направляющие накладки 6 крепят к корпусу сепаратора.

Магнитодержатель представляет собой сварной кронштейн из нержавеющей стали с вставленным в него блоком магнитов 4. Для удобства очистки магнитов весь магнитодержатель можно вынуть через люк корпуса, а затем снова установить по направляющим накладкам. Магнитный блок представляет собой шесть плоских магнитов, собранных в комплект.

Отличительная особенность магнитного сепаратора У1-БМП-01 - заслонка 11, представляющая сварной кронштейн, свободно висящий на оси 10. Заслонка обеспечивает равномерную подачу продукта. В зависимости от количества продукта положение заслонки (угол наклона) регулируют грузом 9.

1 - корпус; 2 - ограничитель; 3 - магнитодержатель; 4 - блок магнитов; 5 - ось; 6 - направляющие накладки; 7 - прокладки; 8 - крышка; 9 - груз; 10 - ось; 11 - заслонка; 12 - ребро; 13 - ось.

а - У1-БМП; б - У1-БМП-01.

Рисунок 2. Магнитный сепаратор

Магнитный сепаратор У1-БММ (рисунок 3) предназначен для выделения металломагнитных примесей из муки. Корпус 8 представляет собой сварной полый вертикальный цилиндр. В верхней его части расположен приемный патрубок 3 с отбортовкой, которая позволяет соединять при помощи хомута сепаратор с самотечной трубой. К нижней части корпуса приварен фланец с отверстиями для установки и закрепления сепаратора. Внутри корпуса сделаны козырьки 10, направляющие поток продукта на блок магнитов 11. Козырьки расположены по окружности корпуса двумя рядами в шахматном порядке. На боковой стороне находится люк для очистки блока магнитов от задержанных примесей.

Дверка 5 одной стороной связана с корпусом шарнирной петлей 4, а другой - двумя замками 2, герметично закрывающими ее во время работы. Плотность закрывания дверки регулируют выдвижным захватом 1. На внутренней стороне дверки приварены направляющие козырьки. В нижней части двери смонтирована подставка 13 для установки блока магнитов. Она выполнена в виде скобы с приваренным диском.

Блок магнитов - основной рабочий орган сепаратора. Он состоит из кольцевых постоянных магнитов, собранных в два комплекта, между которыми находятся два диамагнитных диска, закрытых обечайкой.

Для равномерного распределения муки в верхней части блока установлен конус. Для удобства очистки магнитов предусмотрены шариковые опоры 12. На них магнитный блок может поворачиваться. Если поворот блока затруднен, ручкой 7 ослабляют его прижатие к подставке.



1 - выдвижной захват; 2 - замки; 3 - приемный патрубок; 4 - шарнирные петли; 5 - дверка; 6 - выпускной патрубок; 7 - пучка; 8 - корпус;

9 - конус; 10 - козырьки; 11 - бок магнитов; 12 - шариковые опоры;

13 - подставка.

Рисунок 3. Магнитный сепаратор У1-БММ

Продукт по конусу 9 поступает в кольцевой канал сепаратора, где при помощи козырьков направляется на блок магнитов. Металломагнитные примеси притягиваются к магнитам, а очищенный продукт выводится через выпускной патрубок 6.

Чтобы сепараторы работали нормально, поверхность магнитного блока очищают один раз в 7…10 дней. Периодичность очистки зависит от количества металломагнитных примесей в исходном продукте и производительности сепаратора. Во время его работы не рекомендуется открывать крышку и очищать блок магнитов, регулировать или ремонтировать. После каждой очистки во избежание выделения пыли проверяют плотность прилегания крышки (типа У1-БМП), магнитной заслонки (типа У1-БМЗ) или дверки (У1-БММ). Запыленность в рабочей зоне не должна превышать 2 мг/м³. При необходимости заменяют прокладки, подтягивают резьбовые соединения или регулируют захваты замков дверок.

При снижении эффективности выделения металломагнитных примесей проверяют производительность сепаратора и регулируют слой продукта. Если магнитная индукция становится ниже установленных норм, то блоки магнитов перемагничивают.

В работе магнитных сепараторов могут возникать неисправности. Чрезмерное выделение пыли в зоне работы сепаратора (свыше 2 мг/м³) чаще всего возникает вследствие износа прокладок, ослабления резьбовых соединений. В магнитном сепараторе У1-БММ запыление возникает также по причине неплотного прилегания двери, которое устраняется регулированием положения захватов замков.

Если не проворачивается блок магнитов в сепараторе У1-БММ, то он сильно прижат к подставке, и для устранения неисправности ослабляют затяжку ручки.

Техническая характеристика магнитных сепараторов представлена в таблице 1.

Таблица 1. Техническая характеристика магнитных сепараторов

Показатели	У1-БМЗ-01	У1-БМЗ	У1-БМП-01	У1-БМП	У1-БММ
Производительность, т/ч	11	2	11	11	8
Число:
блоков	2	21	1	2
магнитов в блоке	10	10	6	6	7
Габаритные размеры, мм	300290 200	295215 300	455370 380	355370 380	700340 340
Масса, кг	6	8	30	25	56

Электромагнитный сепаратор ЭМ-101 (рисунок 4) состоит из устройств для подачи продукта, выделения металломагнитных примесей, очистки магнитных полюсов от примесей, охлаждения магнитов и привода.

Устройство для подачи продукта включает рифленый питающий валик 6, ворошитель 4, расположенные в приемной коробке 5, и заслонку 3. Толщину слоя продукта, поступающего на наклонный магнитный экран, регулируют заслонкой. Электромагнит состоит из 14 катушек 7, расположенных в четыре ряда и надетых на стальные сердечники. Два ряда верхних и два ряда нижних катушек соединены между собой последовательно.



1 - перекидной клапан; 2 - ползун (механизм очистки); 3 - заслонка; 4 - ворошитель; 5 - приемная коробка; 6 - рифленый питающий валик; 7 - катушки; 8 - механизм передачи; 9 - ограждение.

Рисунок 4. Электромагнитный сепаратор ЭМ-101

Рабочая часть ползуна механизма 2 очистки магнитных полюсов от примесей выполнена из войлока и соединена с валиком, имеющим правую и левую нарезки. При его вращении ползун непрерывно движется вдоль экрана и перемещает металломагнитные примеси к концам экрана, где установлены ящики для сбора этих примесей.

Сепаратор приводится в действие от электродвигателя. Движение отдельным рабочим органам сообщается через зубчатую и клиноременную передачи. Механизм передачи 8 и натяжные ролики закрыты ограждениями 9.

Зерно или продукты его переработки подают в приемную коробку. Здесь они несколько разрыхляются ворошителем и питающим валиком направляются на магнитный экран. Металломагнитные примеси задерживаются на нем и подаются механизмом 2 в сборные ящики, откуда их периодически удаляют. Очищенный продукт с экрана поступает в вертикальный канал и далее через сборный конус в самотечную трубу. В вертикальном канале помещен перекидной клапан 1, позволяющий изменять направление движения потока продукта.

В процессе работы магниты охлаждают потоком воздуха от вентилятора, колесо которого смонтировано на валу 10. Для управления электродвигателем и его защиты предусмотрены магнитный пускатель и панель управления.

Техническая характеристика электромагнитного сепаратора ЭМ-101 представлена в таблице 2. [3]

Таблица 2. Техническая характеристика электромагнитного сепаратора ЭМ-101

Показатели	Значение
Производительность, кг/с	1,4
Ширина магнитного поля, мм	1080
Напряженность магнитного поля, А/м	150 000
Потребная мощность, кВт:
электропривода	1,0
электромагнитов	0,8
Масса, кг	415

1.3 Патентный поиск

Барабанный магнитный сепаратор (РФ 2380164)

Автор(ы): Килин Владимир Иванович (RU), Якубайлик Эдуард Константинович (RU), Килин Сергей Владимирович (RU)

Магнитный сепаратор содержит немагнитный вращающийся барабан и магнитную систему, расположенную внутри барабана, создающую переменные магнитные поля, питатель и приемники продуктов разделения. Магнитная система выполнена из постоянных магнитов в виде прямоугольных призм, объединенных чередующимися участками по два ряда по ходу движения барабана. На одних участках магниты установлены на основание с разнонаправленными магнитными моментами. На других участках магниты установлены на ребро с магнитными моментами, направленными навстречу друг другу с возможностью изменения встречного угла наклона магнитов, которые обеспечивают выталкивание магнитных силовых линий за счет явления бокового распора и, как следствие, встряхивание и разрыхление материала при его движении. Техническим результатом изобретения является повышение качества процесса разделения мелкой неклассифицированной руды.

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых.

Известные сепараторы имеют различные магнитные системы с чередованием полюсов по ходу движения материала, состоящие, как правило, из постоянных магнитов или электромагнитов [Л.А. Ломовцев, Н.А. Нестерова, Л.А. Дробченко. Магнитное обогащение сильномагнитных руд. М.: Недра, 1979].

Конструктивные особенности устройства магнитных систем зависят от свойств перерабатываемых материалов [В.В. Кармазин, В.И. Кармазин. Магнитные и электрические методы обогащения. М.: Недра, 1988].

Недостатком этих устройств является низкая селективность разделения неклассифицированных руд крупностью от 0 до 10 мм методом магнитной сепарации, так как ограничено влияние центробежной составляющей процесса разделения. Электромагнитные сепараторы требуют еще и расхода электроэнергии.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является магнитный сепаратор с регулируемой магнитной системой, включающей механизм изменения положения блоков относительно оси немагнитного барабана [а.с. №1153987, кл. В03С 1/10, опубл. 07.05.85, бюл. №17, (прототип)].

Недостатки этого сепаратора: сложная кинематика при изменении положения рядов относительно поверхности барабана; низкая индукция - 0,04-0,12 Тл, большие межполюсные расстояния между блоками, которые должны быть в пределах половины ширины магнитов при традиционных методах сепарации, а значит, и повышенные потери магнитного материала при сепарации из-за провалов поля.

Техническим результатом предлагаемого устройства с вращающими, притягивающими и выталкивающими магнитными полями по ходу движения материала является повышение качества процесса разделения мелкой неклассифицированной руды.

Указанный технический результат достигается тем, что в магнитном сепараторе, включающем немагнитный вращающийся барабан и магнитную систему, расположенную внутри барабана, питатель и приемники продуктов разделения, новым является то, что магнитная система выполнена из постоянных магнитов в виде прямоугольных призм, объединенных чередующимися участками по два ряда по ходу движения барабана и состоящих на одних участках из магнитов, установленных на основание с разнонаправленными магнитными моментами, а на других участках магниты установлены на ребро с магнитными моментами, направленными навстречу друг другу с возможностью изменения встречного угла наклона магнитов.

Наличие выталкивающей магнитной силы при чередовании с притягивающей и одновременное наличие вращательных магнитных моментов при чередовании полюсов позволяет вращать и встряхивать материал магнитными силами, освобождая таким образом частицы пустой породы из флокул и способствуя тем самым их удалению в отвальные хвосты. Качество получаемых продуктов регулируется центробежной составляющей процесса разделения и шиберной заслонкой.

Схематический вид сепаратора представлен на рисунке 5, а. На рисунке 5, б - вид на магнитную систему без обечайки (А-А).



а) б)

1 - вращающийся барабан; 2 - ярма; 3 - магнитопровод;

5 - параллелепипеды; 6 - питатель; 7 - шибер; 8, 9 - приемники продуктов.

а - схематический вид сепаратора; б - вид на магнитную систему без обечайки (А-А).

Рисунок 5. Магнитный сепаратор

Магнитный сепаратор оборудован вращающимся барабаном 1, внутри которого расположена магнитная система, закрепленная на ярме 2 и состоящая из магнитопровода 3, постоянных магнитов в виде прямоугольных параллелепипедов 4, установленных на основание по два с чередующейся магнитной полярностью, и параллелепипедов 5, установленных на ребро с углом 5°-15° относительно друг друга. Питатель 6, шибер 7, приемники продуктов 8, 9 позволяют вести процесс в непрерывном режиме. Магнитопровод для магнитов 4, состоит из стальных полос с буртиками высотой 5 мм, закрепленных на ярме 2; для магнитов 4, установлены специальные контейнеры с возможностью регулировки угла наклона между магнитами для изменения величины и глубины выталкивающей силы. Конструкция магнитопровода обеспечивает требуемые зазоры как в осевом, так и в радиальном направлениях.

Работа сепаратора осуществляется следующим образом.

Исходный материал через питатель 6 поступает на поверхность немагнитного барабана 1 и при его вращении транспортируется в зону действия магнитного поля оптимизированной магнитной системы. Конструкция магнитопровода выполнена с возможностью изменения угла между магнитами, установленными на ребро.

Использованием различных вариантов компоновки неодимжелезоборсодержащих магнитных блоков достигаются необходимые и достаточные процессуальные составляющие для обогащения магнетитовой руды при различных режимах сепарации.

Материал под действием магнитной силы магнитов с чередующейся магнитной полярностью начинает вращаться, а при попадании в зону выталкивающей магнитной силы магнитов со встречными магнитными полями происходит встряхивание материала, прижатого к поверхности барабана. Процесс магнитной агитации и магнитного встряхивания за счет чередования крутящего и выталкивающего магнитных моментов обеспечивает получение качественных продуктов, способствует повышению эффективности сепарации неклассифицированного материала.

Магнитный продукт, притянутый к поверхности немагнитного барабана 1, при его вращении переносится к приемнику 9, а немагнитный продукт под действием центробежной силы и силы тяжести попадает в приемник 8. Наличие шибера позволяет производить настройку сепаратора для получения продуктов требуемого качества.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Барабанный магнитный сепаратор, включающий немагнитный вращающийся барабан и магнитную систему, расположенную внутри барабана, питатель и приемники продуктов разделения, отличающийся тем, что магнитная система выполнена из постоянных магнитов в виде прямоугольных призм, объединенных чередующимися участками по два ряда по ходу движения барабана и состоящих на одних участках из магнитов, установленных на основание с разнонаправленными магнитными моментами, а на других участках магниты установлены на ребро с магнитными моментами, направленными навстречу друг другу с возможностью изменения встречного угла наклона магнитов.

Барабанный магнитный сепаратор (РФ 2185248)

Изобретение может быть использовано для разделения магнитных и немагнитных материалов, таких как руда, шлаки электрометаллургического, никелевого производства, отходы цветных и черных металлов и т.п. Сепаратор включает установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, расположенную внутри него магнитную систему из постоянных магнитов подковообразной формы, обращенных одноименными полюсами к поверхности барабана и плотно насаженных на магнитопровод с интервалом от 0 до 4,5 мм, ферромагнитные пластины с заостренной кромкой, питатель, приемники магнитного и немагнитного продуктов, установленные под магнитной системой. Ферромагнитные пластины с заостренной кромкой установлены с образованием регулируемого рабочего зазора между кромкой пластин и рабочей поверхностью немагнитного барабана в диапазоне от 0,1 до 6 мм. Магнитная система может быть выполнена с возможностью смещения относительно оси барабана для регулирования зазора между заостренной кромкой пластин и поверхностью немагнитного барабана. Изобретение повышает эффективность сепарации за счет увеличения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре и возможности регулирования этого зазора.

Изобретение относится к магнитной сепарации и может быть использовано для разделения магнитных и немагнитных материалов, таких как руды, шлаки и т.п., в частности, относится к конструкциям магнитных барабанных сепараторов.

Известен магнитный сепаратор, включающий установленный с возможностью вращения рабочий орган, выполненный в поперечном сечении в виде многогранника, на гранях которого внутри рабочего органа установлены ряды постоянных магнитов, питатель и приемники продуктов разделения, при этом сепаратор снабжен немагнитными клиньями, установленными между рядами постоянных магнитов, и полиградиентными элементами, выполненными в виде плоских ферромагнитных пластин, установленных на поверхности постоянных магнитов, при этом постоянные магниты выполнены прямоугольными шестиполюсными и квадратными восьмиполюсными с чередующейся полярностью в ряду и между рядами (авт. св. СССР 1669557, В 03 С 1/10, «Магнитный сепаратор», опубл. 15.08.91).

Недостатком известного магнитного сепаратора является его низкая эффективность и сложность изготовления его рабочего органа.

Известен также барабанный магнитный сепаратор, включающий установленный с возможностью вращения рабочий орган в виде немагнитного барабана, расположенную в нем магнитную систему, состоящую из установленных с зазором блоков постоянных магнитов с чередующейся полярностью, между которыми заподлицо с ними размещены клиновидные вставки, выполненные из диамагнитного материала с установленными на их боковых поверхностях пластинами из постоянных магнитов, питатель и приемники продуктов разделения (авт. св. СССР 1036387, В 03 С 1/10, «Барабанный магнитный сепаратор», опубл. 23.08.83).

Недостатками известного барабанного магнитного сепаратора являются сложность конструкции его магнитной системы и недостаточная эффективность процесса сепарации.

Известен также барабанный магнитный сепаратор, выбранный в качестве прототипа, включающий ванну, рабочий орган в виде немагнитного барабана, внутри которого расположена магнитная система, выполненная из установленных на ярме постоянных магнитов прямоугольного сечения, одноименные полюса которых обращены к поверхности барабана, ферромагнитных пластин, установленных на ярме радиально к поверхности немагнитного барабана, дополнительных постоянных магнитов, выполненных в виде клиньев и установленных между блоками постоянных магнитов и ферромагнитными пластинами, при этом боковые поверхности дополнительных магнитов имеют одноименный полюс с совмещаемой поверхностью блоков постоянных магнитов и ферромагнитных пластин, а торцы ферромагнитных пластин, выходящие на поверхность барабана, выполнены ребристыми, при этом барабанный магнитный сепаратор снабжен питателем и приемниками продуктов разделения, установленными под магнитной системой (авт. св. СССР 1294381, МКИ В 03 С 1/10, «Барабанный магнитный сепаратор», опубл. 07.03.87).

Недостатками известного магнитного сепаратора являются сложность конструкции его магнитной системы и при этом низкая эффективность извлечения магнитного материала за счет недостаточной величины напряженности магнитного поля над поверхностью барабана и невозможностью ее регулирования.

Задачей, стоящей перед изобретателями, является повышение эффективности процесса сепарации за счет увеличения напряженности магнитного поля в рабочем зазоре, регулирования ее величины, а также упрощение конструкции магнитной системы.

Предложен барабанный магнитный сепаратор, включающий установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, расположенную внутри него магнитную систему из постоянных магнитов, обращенных одноименными полюсами к поверхности барабана, ферромагнитные пластины с заостренной кромкой, питатель, приемники магнитного и немагнитного продуктов, установленные под магнитной системой, новым в котором является то, что постоянные магниты выполнены подковообразной формы и плотно насажены на магнитопровод с интервалом между ними от 0 до 4,5 мм, при этом ферромагнитные пластины с заостренной кромкой установлены с образованием регулируемого рабочего зазора между кромкой пластин и рабочей поверхностью немагнитного барабана в диапазоне от 0,1 до 6 мм.

Новым в барабанном магнитном сепараторе является также то, что магнитная система выполнена с возможностью смещения относительно оси барабана для регулирования зазора между заостренной кромкой пластин и поверхностью барабана.

Испытания предлагаемого устройства показали, что за счет выполнения магнитной системы в виде ряда подковообразных постоянных магнитов, установленных на магнитопроводе без смещения относительно друг друга и либо без зазора, либо с зазором до 4,5 мм относительно друг друга, причем весь набор постоянных магнитов одноименными полюсами направлен по отношению к вращающемуся вокруг магнитной системы барабану, происходит усиление однородного магнитного поля до 4,5 тысяч эрстед в рабочем зазоре между барабаном и магнитной системой за счет вытеснения магнитного поля с трех сторон постоянного магнита в этот зазор, выпучивание равномерного, неискаженного поля. За счет выполнения магнитной системы с возможностью смещения относительно оси барабана, а также за счет ферромагнитных пластин, выполняющих роль концентратов магнитного поля, и возможности регулирования зазора между барабаном и пластиной осуществляются регулирование силы магнитного притяжения до 10 тысяч эрстед и за счет этого увеличивается удельная производительность сепаратора и повышается качество сепарации. Появляется возможность устанавливать ту величину магнитного напряжения, которая необходима для извлечения магнитного продукта из конкретного вида сырья.

Оптимальный диапазон величины зазоров между постоянными магнитами и между торцами ферромагнитных пластин и рабочей поверхностью барабана определен экспериментальным путем. Аналогичным образом выявлена зависимость между этими величинами и величиной напряженности магнитного поля.

При проведении поиска по патентной и научно-технической информации не было обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

На рисунке 6, а схематически изображен предлагаемый барабанный магнитный сепаратор (вид спереди), на рисунке 6, б - вид сбоку магнитной системы этого сепаратора, на рисунке 6, в-продольный вид с разрезом по А-А.

Предлагается согласно изобретению барабанный магнитный сепаратор, включающий установленный с возможностью вращения немагнитный барабан 1, расположенную внутри него магнитную систему из постоянных магнитов 2, обращенных одноименными полюсами к поверхности барабана 1, ферромагнитные пластины 3 с заостренной кромкой 4, питатель 5, приемник 6 магнитного и приемник 7 немагнитного продуктов, установленные под магнитной системой. Постоянные магниты 2 выполнены подковообразной формы и плотно насажены на магнитопровод 8 с интервалом между ними от 0 до 4,5 мм, при этом ферромагнитные пластины 3 с заостренной кромкой 4 установлены с образованием регулируемого рабочего зазора 9 между кромкой 4 пластин 3 и рабочей поверхностью немагнитного барабана 1 в диапазоне от 0,1 до 6 мм.



а) б) в)

1 - немагнитный барабан; 2 - магниты; 3 - ферромагнитные пластины;

4 - заостренная кромка; 5 - питатель; 6 - приемник магнитного продукта;

7 - приемник немагнитного продукта; 8 - магнитопровод; 9 - зазор;

10 - поджимные винты; 11 - корпус; 12 - устройство для перемещения магнитной системы относительно оси; 13 - ось; 14 - механические съемники.

а - схематический вид сепаратора; б - вид сбоку магнитной системы;

в-продольный вид.

Рисунок 6. Барабанный магнитный сепаратор

Постоянные магниты 2 изготовлены из сплава неодим-железо-бор. С торцов магнитопровода 8 имеются поджимные винты 10 для удержания постоянных магнитов 2 в нужном положении. Магнитный сепаратор заключен в корпус 11. Магнитная система снабжена устройством 12 для перемещения ее относительно оси 13 барабана 1. Для вращения барабана имеется привод (не показан). На рабочей поверхности барабана 1 имеются механические съемники 14. Ферромагнитные пластины 3 с заостренной кромкой 4 установлены между корпусом 11 и рабочей поверхностью барабана 1 перпендикулярно поверхности барабана 1, при этом зазор 9 от кромки 4 до барабана 1 составляет 0,1-6 мм и эта условная кривая повторяет конфигурацию барабана 1. Ферромагнитные пластины 3 крепят к корпусу 11 изнутри напротив постоянных магнитов 2 на расстоянии 3 - 5 мм друг от друга.

Устройство работает следующим образом.

Исходный материал (шлаки электрометаллургического, никелевого производства, отходы цветных и черных металлов, руды, содержащие магнитные частицы) подают через питатель 5 в зазор между корпусом 11 и немагнитным барабаном 1, который приводится во вращение любым известным из области техники приводом. Немагнитные частицы под действием центробежных сил разгружаются в приемник 7, а магнитные частицы под действием сил магнитного притяжения притягиваются к поверхности барабана 1, внутри которого расположена магнитная система. За счет того что магнитная система выполнена из ряда постоянных магнитов 2, имеющих форму подковы и плотно нанизанных либо без зазоров, либо с зазором до 4,5 мм относительно друг друга и плотно на магнитопровод 8, магнитные частицы в месте прекращения действия магнитного поля с помощью механических съемников 14 разгружаются в приемник 6 магнитного продукта.

В зависимости от крупности сепарируемого материала и его магнитных свойств величина рабочего зазора 9 регулируется за счет устройства 12, дающего возможность перемещать магнитную систему относительно оси 13 барабана 1. При этом величина напряженности магнитного поля меняется.

Установить нужную величину напряженности магнитного поля в широких пределах - от 4,5 до 10 тысяч эрстед - можно, меняя величину зазора 9 в пределах 0,1-6 мм между заостренной торцевой кромкой 4 ферромагнитной пластины 3 и рабочей поверхностью барабана 1, так как эти пластины играют роль концентраторов магнитного поля.

Использование предлагаемого барабанного магнитного сепаратора позволяет увеличить напряженность магнитного поля в рабочем зазоре до 10 тысяч эрстед, дает возможность регулирования этой напряженности и выбора такого значения, которое соответствует свойствам исходного продукта. Кроме того, упрощается конструкция устройства.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Барабанный магнитный сепаратор, включающий установленный с возможностью вращения немагнитный барабан, расположенную внутри него магнитную систему из постоянных магнитов, обращенных одноименными полюсами к поверхности барабана, ферромагнитные пластины с заостренной кромкой, питатель, приемники магнитного и немагнитного продуктов, установленные под магнитной системой, отличающийся тем, что постоянные магниты выполнены подковообразной формы и плотно насажены на магнитопровод с интервалом между ними от 0 до 4,5 мм, при этом ферромагнитные пластины с заостренной кромкой установлены с образованием регулируемого рабочего зазора между кромкой пластин и рабочей поверхностью немагнитного барабана в диапазоне от 0,1 до 6 мм.

2. Барабанный магнитный сепаратор по пункту 1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена с возможностью смещения относительно оси барабана для регулирования зазора между заостренной кромкой пластин и поверхностью барабана.

Барабанный магнитный сепаратор (РФ 2131782)

Автор(ы): Чекменев А.Н., Макеев В.А., Головешкин А.И.

Изобретение предназначено для магнитной сепарации сильномагнитных руд. Барабанный магнитный сепаратор включает ванну, установленный в ней с возможностью вращения вокруг неподвижной оси немагнитный барабан с торцевыми крышками и стаканами с подшипниками, с помощью которых он опирается на неподвижную ось и размещенную внутри барабана магнитную систему и привод. Привод имеет опорный фланец, закрепленный на корпусе редуктора. Ось барабана опирается на раму через корпус привода, расположенного снаружи барабана. Изобретение позволяет упростить обслуживание и ремонт сепаратора, увеличив его долговечность.

Изобретение относится к магнитной сепарации сильномагнитных руд, а конкретно к приводу барабанных магнитных сепараторов, и может быть использовано при обогащении руд.

Известен барабанный магнитный сепаратор, включающий ванну, установленный в ней с возможностью вращения вокруг неподвижной оси немагнитный барабан и размещенные внутри магнитную систему и привод, при этом выходной вал редуктора выполнен полым и установлен коаксиально оси барабана.

Наиболее близким изобретением является барабанный магнитный сепаратор, включающий ванну, установленный в ней с возможностью вращения вокруг неподвижной оси немагнитный барабан с торцевыми крышками и стаканами с подшипниками, с помощью которых он опирается на неподвижную ось и размещенную внутри барабана магнитную систему, и привод, имеющий опорный фланец, закрепленный на корпусе редуктора, через который ось опирается на раму, и полый выходной вал, который контактирует с муфтой посредством кулачков, выполненных на нем.

Недостатком указанных сепараторов является затруднительное обслуживание привода ввиду того, что он размещен внутри барабана.

Задача изобретения состоит в том, чтобы упростить обслуживание и ремонт сепаратора, увеличив его долговечность.

Указанная задача решается тем, что в барабанном магнитном сепараторе, включающем ванну, установленный в ней с возможностью вращения вокруг неподвижной оси немагнитный барабан с торцевыми крышками и стаканами с подшипниками, с помощью которых он опирается на неподвижную ось и размещенную внутри барабана магнитную систему, и привод, имеющий опорный фланец, закрепленный на корпусе редуктора, через который ось опирается на раму, и полый выходной вал, который контактирует с муфтой посредством кулачков, выполненных на нем, ось барабана опирается на раму через корпус привода, расположенного снаружи барабана.

На рисунке 7 изображен общий вид барабанного магнитного сепаратора.

1 - рама; 2 - ванна; 3 - барабан; 4 - торцевые крышки; 5 - муфта; 6 - стаканы; 7 - магнитная система; 8 - мотор-редуктор; 9 - ось; 10 - опорный фланец; 11 - корпус редуктора; 12 - полый выходной вал; 13 - кулачки;

14 - амортизаторы.

Рисунок 7. Барабанный магнитный сепаратор

Барабанный магнитный сепаратор включает раму 1, на которой установлена ванна 2. В ванне 2 расположен с возможностью вращения вокруг неподвижной оси барабан 3 с торцевыми крышками 4, на одной из которых закреплена муфта 5, и стаканами 6. Внутри барабана 3 на неподвижной оси размещена магнитная система 7. Привод барабана состоит из мотор-редуктора 8. Ось 9 магнитной системы 7 через опорный фланец 10, закрепленный на корпусе 11 редуктора, опирается на раму 1. Полый выходной вал 12 контактирует с муфтой 5, посредством кулачков 13, выполненных на нем.

Привод фиксируется на раме через амортизаторы 14.

Барабанный магнитный сепаратор работает следующим образом. Барабан 3 приводится во вращение от привода. В ванну 2 подают пульпу. Магнитные частицы (концентрат) притягиваются к поверхности барабана 3 и выносятся в разгрузочное приспособление. Немагнитные частицы (хвосты) разгружаются в свой желоб.

Данная конструкция барабанного магнитного сепаратора с наружным расположением привода позволяет производить контроль и замену смазки, не останавливая сепаратора.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Барабанный магнитный сепаратор, включающий ванну, установленный в ней с возможностью вращения вокруг неподвижной оси немагнитный барабан с торцевыми крышками и стаканами с подшипниками, с помощью которых он опирается на неподвижную ось и размещенную внутри барабана магнитную систему, и привод, имеющий опорный фланец, закрепленный на корпусе редуктора, через который ось опирается на раму, и полый выходной вал, который контактирует с муфтой посредством кулачков, выполненных на нем, отличающийся тем, что ось барабана опирается на раму через корпус привода, расположенного снаружи барабана. [2]

2. Описание конструкции и принципа действия машины

В однобарабанном сепараторе А1-ДЭС (рисунок 8) электромагнитная система сепаратора неподвижна, с чередующейся полярностью полюсов поперек движения продуктов. Зерно поступает через загрузочный патрубок 4, в котором смонтированы клапан 2 и задвижка 1. Клапан поворачивается относительно оси, на которой жестко закреплен противовес 3. Поступающее на сепаратор зерно преодолевает действие противовеса и открывает клапан. В закрытом положении рычаг противовеса нажимает на конечный выключатель и тем самым обеспечивает отключение электромагнитной системы в случае прекращения поступления зерна.

Задвижка, выполненная в виде шибера, предназначена для перекрытия подачи зерна в случае возникновения опасности завала сепаратора. Об опасности завала дает сигнал измерительный преобразователь уровня 13, смонтированный в разгрузочном патрубке 14. Кроме того, задвижкой можно регулировать подачу зерна, обеспечивая работу дробилки в автоматическом режиме, в случае установки промежуточного бункера между сепаратором и дробилкой с двумя измерительными преобразователями уровня.

Питающий бункер 5 снабжен клапаном 6, который под действием противовеса прижимается к барабану. Поступающий продукт отжимает клапан.

Электромагнитный барабан 8 состоит из вращающейся обечайки 7 и неподвижной электромагнитной системы. Обечайка выполнена из немагнитного материала. При помощи планки на обечайке металломагнитные примеси извлекаются из магнитного поля. Обечайка смонтирована на шариковых подшипниках.

Электромагнитная система включает в себя сердечник 10, выполненный в виде оси, четыре катушки на сердечнике, два боковых полюса и три промежуточных полюса. В нерабочей зоне барабана смонтирован экран 16, уменьшающий магнитное поле. Обечайка в нерабочей зоне очищается от металломагнитных примесей скребком 15.

На границе магнитного поля снизу барабана смонтирована щетка 11 для очистки обечайки от налипших частиц продукта.

В рабочей зоне барабана фартук 9 предотвращает разбрызгивание продукта при его движении по обечайке.

Сборник выполнен в виде выдвижного ящика. В случае необходимости вместо ящика можно подключить самотек, для которого на патрубке, выводящем металломагнитные примеси, предусмотрен фланец.

Корпус 12 сепаратора выполнен в виде двух боковых алюминиевых стенок, соединенных между собой стяжками. Поперечный разъем корпуса позволяет монтировать электромагнитную систему. Дверки сзади и спереди корпуса открываются на шарнирах.

Электромагнитный барабан приводится во вращение от индивидуального электродвигателя через червячный редуктор и цепную передачу. Для изменения скорости вращения электромагнитного барабана предусмотрены сменные звездочки.

Пульт управления вмонтирован в переднюю стенку корпуса сепаратора. Слева на нем расположены кнопки включения и отключения привода и электромагнитной системы, справа - кнопки открытия и закрытия задвижки; в центре - переключатель режима работы сепаратора: либо автоматический, либо с ручным управлением.



1 - задвижка; 2 - клапан; 3 - противовес; 4 - загрузочный патрубок; 5 - питающий бункер; 6 - клапан; 7 - вращающаяся обечайка; 8 - электромагнитный барабан; 9 - фартук; 10 - сердечник; 11 - щетка; 12 - корпус; 13 - измерительный преобразователь уровня; 14 - разгрузочный патрубок; 15 - скребок; 16 - экран.

Рисунок 8. Электромагнитный однобарабанный сепаратор А1-ДЭС

Две горящие сигнальные лампы на пульте свидетельствуют о том, что электродвигатель привода барабана включен (верхняя) и включена электромагнитная система (нижняя).

Пульт управления 8 вмонтирован в переднюю стенку корпуса сепаратора.

В таблице 3 представлена техническая характеристика электромагнитного сепаратора А1-ДЭС. [3]

Таблица 3. Техническая характеристика электромагнитного сепаратора А1-ДЭС

Показатели	Значение
Производительность, т/ч	20,2
Диаметр электромагнитного барабана, мм	400
Рабочая ширина барабана, мм	510
Частота вращения барабана, мин-1	22, 41
Напряженность магнитного поля, А/м	80 000
Мощность привода, кВт	0,6
Масса, кг	800

3. Расчетная часть

3.1 Расчет производительности

, (3)

где П - производительность, т/ч;

b - ширина рабочей зоны магнитного экрана, м;

h - толщина слоя, м;

v - скорость транспортирования продукта, м/ч;

- плотность продукта, кг/м³.

По формуле (3) рассчитываем:

3.2 Энергетический расчет

(4)

где N - мощность привода, кВт;

П - производительность, т/ч;

- удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т.

По формуле (4) рассчитываем:

Исходя из расчетов выбираем двигатель типа 4АМ90LA8У3 с номинальной частотой вращения 750 об/мин.

Заключение

Для получения качественного продукта с минимальными затратами материальных средств необходимо совершенствование традиционных технологий и оборудования, а именно: повышение эффективности выделения примесей из зерна, совершенствование рабочих органов зерноочистительных машин с учетом физических свойств зерна каждой культуры, разработка новых принципов очистки и фракционирования зерна.

Цель курсового проекта заключается в изучении конструкции магнитного сепаратора А1-ДЭС. Это оборудование позволяет удалить магнитные примеси из зерновой массы.

В результате курсового проекта были изучены основы процесса магнитного сепарирования, осуществлен обзор оборудования схожего по конструкции и принципу действия, рассмотрена конструкция, технические характеристики и принцип действия сепаратора, а также произведен расчет по производительности машины и потребляемой мощности.

Данная работа позволила закрепить теоретический курс по дисциплине «Технологическое оборудование отрасли» и получить навыки расчета и конструирования магнитного сепаратора.

Список информационных источников

1 Антипов, С.Т. Машины и аппараты пищевых производств. В 3 кн. Кн. 1: Учеб. для вузов / С.Т. Антипов, В.Я. Груданов, И.Т. Кретов и др.; Под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова и проф. В.Я. Груданова. - Мн.: Изд. Центр БГУ, 2006. - 2210 c.

2 Студенческая библиотека онлайн [Электронный ресурс] / 2013. - Режим доступа: http://studbooks.net/1143806/agropromyshlennost/tehnologiya_posleuborochnoy_obrabotki_zerna_semyan/ / Дата доступа: 24.04.2017 г.

3 Патентный поиск в РФ [Электронный ресурс] / 2016. - Режим доступа: http://www.freepatent.ru/ / Дата доступа: 24.04.2017 г.

4 Академик [Электронный ресурс] / 2000. - Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/2885 / Магнитная / Дата доступа: 24.04.2017 г.

Размещено на Allbest.ru

...