Патент на изобретение №2301709

(54) МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

(57) Реферат:

Изобретение используется в качестве магнитной системы для магнитных сепараторов и предназначено для обогащения слабомагнитных концентратов различных пород в горнодобывающей, пищевой, стекольной, химической и других промышленных отраслях. Позволяет повысить эффективность сепарации путем использования магнитной системы с оптимально подобранным соотношением размеров элементов магнитной системы, непосредственно влияющих на магнитную силу поля и градиент напряженности поля. Магнитная система включает блок постоянных дисковых магнитов с чередующимися с ними через один дисковыми концентраторами, жестко установленными на горизонтальном валу. Торцевые плоскости магнитов и концентраторов перпендикулярны горизонтальной оси системы. Постоянные дисковые магниты выполнены из сплавов редкоземельных металлов на основе Nd-Fe-B или Sm-Co, обращены друг к другу одноименными полюсами и ограничены торцевыми шайбами. Параметры элементов магнитной системы, влияющие на силу и градиент напряженности магнитного поля, связаны между собой следующим соотношением: L=n(b_m+b_k)-b_k+2b_t, где L – длина магнитной системы; b_m – толщина дискового магнита; b_k – толщина дискового концентратора; b_t – толщина торцевой шайбы; n – количество дисковых магнитов. 1 табл., 10 ил.

Изобретение используется в качестве магнитной системы для магнитных сепараторов и предназначено для обогащения слабомагнитных концентратов различных пород в горнодобывающей, пищевой, стекольной, химической и других промышленных отраслях.

Известна “Магнитная система барабанного сепаратора”, включающая чередующиеся радиально и азимутально намагниченные магниты. Радиально намагниченные магниты имеют трапецеидальное сечение и высоту, равную 0.25-0.35 высоты азимутально намагниченных магнитов. Последние имеют прямоугольное сечение, их боковые грани составляют угол 20-30°

Авт. св-во СССР №2013137, МКИ В03С 1/10, дата публ. 1994.05.30.

Известен магнитный сепаратор с магнитной системой из дисковых магнитов и немагнитных прокладок. Компоновка дисковых магнитов и немагнитных прокладок выполнена на горизонтальном валу. Отклонение ферромагнитных частиц, подлежащих извлечению, происходит в направлении, нормальном к направлению потока диамагнитного материала.

Авт св-во СССР №1007732, МКИ В03С 1/00, БИ 12, 1983 г.

Известен также магнитный сепаратор с магнитной системой, выполненной из дисковых концентраторов. Торцевые плоскости дисков магнитов и концентраторов расположены горизонтально. Дисковые магниты и концентраторы расположены друг над другом с чередованием и образуют таким образом вертикальную цилиндрическую магнитную систему.

Патент США №3960716, МКИ В03С 1/12 от 01.06.1976 г.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является “Ролик магнитного сепаратора”, магнитная система которого выполнена из дисковых магнитов и ферромагнитных дисковых концентраторов, скомпонованных на горизонтальном валу. На данной схеме компоновки магнитной системы направление действия магнитной силы F_маг на частицу и механических сил F_т, F_ин, F_п не совпадают.

Заявка Великобритании №2132918, публ. 84.07.18, МКИ В03С 1/12. Изобретения стран мира, 1985 г.

Общими недостатками аналогов и прототипа являются отсутствие зависимости параметров элементов магнитной системы и их влияния на создаваемое системой магнитное поле.

К техническому результату относится повышение эффективности сепарации путем использования магнитной системы с оптимально подобранным соотношением размеров элементов магнитной системы, непосредственно влияющих на магнитную силу поля и градиент напряженности поля.

Технический результат достигается за счет того, что магнитная система сепаратора, включает блок постоянных дисковых магнитов с чередующимися с ними через один дисковыми концентраторами, жестко установленными на горизонтальном валу. Торцевые плоскости магнитов и концентраторов перпендикулярны горизонтальной оси системы. Постоянные дисковые магниты выполнены из сплавов редкоземельных металлов на основе Nd-Fe-B или Sm-Co, обращены друг к другу одноименными полюсами и ограничены торцевыми шайбами. Параметры элементов магнитной системы, влияющие на силу и градиент напряженности магнитного поля, связаны между собой следующим соотношением:

L=n(b_m+b_k)-b_k+2b_t,

где L – длина магнитной системы;

b_m – толщина дискового магнита;

b_k – толщина дискового концентратора;

b_t – толщина торцевой шайбы;

n – количество дисковых магнитов.

Для создания магнитной системы с оптимально подобранными размерами ее элементов, непосредственно влияющих на магнитную силу поля и градиент напряженности поля, были получены следующие экспериментальные данные.

В качестве базовой была принята конструкция проектируемой магнитной системы сепаратора (фиг.1), представляющая собой периодическую структуру, содержащую секции постоянных магнитов 1, чередующиеся с дисковыми концентраторами 2, выполненными из магнитно-мягкого материала, при этом система ограничена торцевыми шайбами 3. Постоянные магниты намагничены в продольном направлении и расположены таким образом, что соседние постоянные магниты имеют противоположные направления намагниченности.

Технические требования к проектируемой магнитной системе

а) Максимальные значения радиальной компоненты вектора магнитной индукции

на расстоянии 0.4 мм от внешней поверхности магнитной системы: в диапазоне 1,2-2,2 Т.

б) Ширина постоянного магнита (ПМ), не более: 50 мм.

Дополнительно к техническим требованиям, система должна удовлетворять следующим ограничениям на габаритные размеры и используемые магнитные материалы:

Габаритные размеры:

Материалы и их магнитные характеристики составляющих магнитной системы.

– Постоянные магниты из редкоземельного сплава Nd-Fe-B или Sm-Co.

– Дисковые концентраторы и торцевые шайбы из стали Ст.3-45.

Магнитные характеристики указанных материалов представлены на фиг.2, 3.

Оценивая предложенную зависимость параметров элементов магнитной системы, выявляем следующие основные параметры, влияющие на силу и градиент напряженности магнитного поля:

а) длина магнитной системы;

б) толщина дискового магнита;

в) толщина дискового концентратора

г) толщина торцевой шайбы;

д) количество дисковых магнитов.

Соответственно этим предположениям была проведена серия расчетов для изучения указанных зависимостей.

Расчеты зависимости от длины магнитной системы и количества дисковых магнитов проводились для ширины вставки 2.5 мм. В ходе расчетов для заданной ширины секции количество секций выбиралось таким образом, чтобы полная длина системы находилась в диапазоне 100-2000 мм. Результаты представлены на фиг.4-10. На представленных фигурах сплошной линией отмечена продольная компонента поля, а пунктирной – радиальная компонента. Ось абсцисс отсчитывается от плоскости симметрии системы.

Результаты исследований, отраженные на фиг.1-10, сведены в табл.1.

Наиболее значимой является зависимость значений поля в зоне над торцами дисковых концентраторов их от ширины. Из качественных соображений следует, что эта зависимость должна обладать экстремумом при определенном значении ширины концентратора. В силу непрерывного характера исследуемой зависимости следует наличие единственного экстремума при определенном значении ширины вставки. Для его нахождения на базе варианта с секцией постоянных магнитов 15 мм и набором секций до различной длинной магнитной системы: 800, 1000, 1500, 2000 была рассчитана серия задач с толщиной дисковых концентраторов 1,5 мм, результаты также сведены в таблицу 1.

Исходя из вышеприведенных данных и была выведена оптимальная зависимость между собой размеров элементов магнитной системы, непосредственно влияющих на магнитную силу поля и градиент напряженности поля.

Предложенное в качестве изобретения техническое решение позволяет повысить эффективность сепарации путем использования магнитной системы из редкоземельных сплавов на основе Nd-Fe-B или Sm-Co и с оптимально подобранным соотношением размеров элементов магнитной системы, непосредственно влияющих на магнитную силу поля и градиент напряженности поля.

Формула изобретения

Магнитная система сепаратора, включающая блок постоянных дисковых магнитов с чередующимися с ними через один дисковыми концентраторами, жестко установленными на горизонтальном валу, при этом торцевые плоскости магнитов и концентраторов перпендикулярны горизонтальной оси системы, отличающаяся тем, что постоянные дисковые магниты выполнены из сплавов редкоземельных металлов на основе Nd-Fe-B или Sm-Co, обращены друг к другу одноименными полюсами и ограничены торцевыми шайбами, причем параметры элементов магнитной системы, влияющие на силу и градиент напряженности магнитного поля, связаны между собой следующим соотношением:

L=n(b_m+b_k)-b_k+2b_t,

где L – длина магнитной системы;

b_m – толщина дискового магнита;

b_k – толщина дискового концентратора;

b_t – толщина торцевой шайбы;

n – количество дисковых магнитов.

РИСУНКИ