Магнитожидкостный сепаратор
Использование: разделение по плотности минеральных смесей и упругих немагнитных материалов. Сущность изобретения: магнитожидкостный сепаратор оснащен электронной системой стабилизации выталкивающей силы, включающей в себя датчик для преобразования выталкивающей силы в напряжение с поплавковым элементом, электронный блок управления, подключенный по каналу отрицательной обратной связи к входу внешнего управления станции питания, зэдающиг ток в обмотках возбуждения магнитной системы сепаратора. 2 ил. яэ С
(Si)5 В 03 С 1/30, 3/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4944203/03 (22) 11.06.91 (46) 07.09.93, Бюл. No 33-36 (71) Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М.В,Ломоносова (72) Лукашевич М.В, (73) Лукашевич М.В. (56) Авторское свидетельство СССР
N. 671848. кл. В 03 С 3/02. 1977.
Авторское свидетельство СССР
N. 1505588, кл. В 03 С 1/30, 1987.
Губаревич В.Н. Разделение материалов в магнитных жидкостях. M„ Недра, 1987, с,24.
Автоматизация производства и промышленная электроника. / Под ред.
А,Н.Берга. M,: Советская энциклопедия, 1962, с.273 †2.
Горошков Б.И, Радиоэлектронные устройства. М.; Радио и связь, 1984, с.220.
Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для разделения по плотности минеральных смесей и других немагнитных материалов.
Известен магнитожидкостный сепаратор, включающий в себя магнитную систему с полюсными наконечниками гиперболического профиля, магнитную жидкость (МЖ) в межполюсном зазоре, питатель и приемники продуктов разделения.
Недостатком известной конструкции сепаратора является нестабильность во времени выталкивающей силы из-за перераспределения концентрации магнитной жидкости по объему. Перераспределение концентрации происходит за счет крупных агрегатов, образующихся из мелких магнит(54) МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ СЕПАРАТОР (57) Использование: разделение по плотности минеральных смесей и упругих немагнитных материалов, Сущность изобретения. магнитожидкостный сепаратор оснащен электронной системой стабилизации выталкивающей силы, включающей в себя датчик для преобразования выталкивающей силы в напряжение с поплавковым элементом, электронный блок управления, подключеHный по каналу отрицательной обратной связи к входу внешнего управления станции питания, задающиг ток в обмотках возбуждения магнитной системы сепаратора, 2 ил. ных частиц магнитной жидкости при помещении ее в магнитное поле и перемещающихся в объеме МЖ под действием магнитной силы со стороны неоднородного Q магнитного поля. При этом образуется об- (.) ласть с повышенной концентрацией магнит- () ных частиц, что нарушает процесс сепарации, Известен магнитожидкостный сепаратор, выбранный в качестве прототипа. включающий магнитную систему с полюсными наконечниками гиперболического профигя, 1 ) магнитную жидкость в межполюсном зазоре. питатель и приемники продуктов разделения, который снабжен кожухами и. немагнитного материала, устанавливаемы ми на нижнюю и боковую поверхности полюсных наконечников. Кожухи устраня
2000146
55 ч непосредственный контакт МЖ с полюсными наконечниками, что существенно уменьшает возможность образования агрегатов. а следовательно, замедляет процесс перераспределения концентрации магнитных частиц по объему.
Однако перераспределение концентрации по обьему МЖ вЂ” не единственный дестабилизирующий фактор, нарушающий процесс сепарации. Величина выталкивающей силы зависит от концентрации МЖ, которая может меняться со временем иэ-за испарения жидкости-носителя (керосин, вода и т.п,) с большой открытой поверхности из-эа уноса сепарируемыми частицами, изза отличия концентрации МЖ, добавляемой в рабочую зону с целью компенсации уноса, иэ-за колебаний температуры МЖ, Во-вторых, выталкивающая силы зависит от величины градиента напряженности магнитного поля V Н, который, в свою очередь, пропорционален напряженности магнитного поля. Напряженность магнитного поля может меняться со временем из-за нестабильности тока е обмотках возбуждения, обусловленной нестабильностью напряжения питающей сети, изменением сопротивления обмоток возбуждения иэ-за самораэогрева и др.
Цель изобретения — повышение эффективности процесса сепарации эа счет стабилизации выталкивающей силы, действующей на частицы сепарируемого мггериала, при воздействии всех указанных выше дестабилизирующих факторов.
Указанная цель достигается тем, что магнитожидкостный сепаратор. включающий соединенную с источником питания магнитную систему с полюсными наконечниками гиперболического профиля, имеющими кожухи, магнитную жидкость в межполюсном зазоре, питатель и приемники продуктов разделения, снабжается электронной системой стабилизации, выполненной в виде датчика для преобразования выталкивающей силы е напряжение с поплавковым элементом, размещенным е магнитной жидкости, и дифференциального усилителя для сравнения напряжения с датчика с опорным напряжением, выход которого соединен с управляющим входом источника питания.
На фиг.1, 2 представлен магнитожидкостный сепаратор, оснащенный системой стабилизации выталкивающей силы.
Сепаратор включает в себя магнитную систему, состоящую из гиперболических полюсог покрытых кожухами 2 из немэгнитного материала. и обмоток 3 возбуждения, располо K(.1(íü.õ на ма(Kèòoïðоводе 4, питателR 5 . л(,1 (е(;ò >1(11,11."1(подачv ис (оЛ1(ого
45 материала в магнитную жидкость б, приемника 7, имеющего две отделенные перегородкой емкости для тяжелой и легкой фракций, и систему стабилизации выталкивающей силы, состоящую из датчика 8 выталкивающей силы, электронного блока 9 управления (БУ), подключенного по каналу отрицательной обратной связи к входу внешнего управления источника 10 питания. задающей ток в обмотках 3 возбуждения магнитной системы.
Работа сепаратора осуществляется следующим образом.
Исходный материал посредством питателя 5 попадает в магнитную жидкость 5, размещенную в межполюсном зазоре, образованном гиперболическими полюсами 1.
Исходный материал под действием выталкивающих сил, действующих в магнитной жидкости, находящейся в неоднородном магнитном поле. расслаивается на дее фракции. Тяжелая фракция тонет и попадает е емкость приемника 7, находящуюся под магнитной жидкостью, а легкая фракция плывет по наклонной поверхности магнитной жидкости вдоль полюсных наконечников и скатывается в емкость для легкой фракции приемника 7.
Датчик 8 выталкивающей силы, погруженный в магнитную жидкость е межполюсном зазоре, формирует электрический сигнал, пропорциональный величине выталкивающей силы, который поступает на вход блока 9 управления. БУ сравнивает этот сигнал с заданным опорным и формирует управляющее напряжение, которое по каналу отрицательной обратной связи поступает на вход внешнего управления источника 10 питания, обеспечивающего ток в обмотках 3 возбуждения. Как указывалось выше, выталкивающая сила пропорциональна напряженности магнитного поля е межполюсном зазоре, поэтому в заявляемом устройстве предлагается регулировать значение выталкивающей силы путем изменения тока в обмотках возбуждения магнитной системы с помощью управляемого источника питания.
Если при воздействии внешних дестабилизирующих факторов (колебание напряжения питающей сети. изменение концентрации магни ной жидкости со временем из-за испарения, температуры, уноса сепарируемыми частицами и т.п.) величина выталкивающей силы отклоняется от заданного значения, БУ формирует сигнал рассогласования. что приводит к изменению напряжения на входе пн((1л(его управления источника 10 питэ11ич (а (;л(.л гл-1тельно, тока
B ОбМОтхак (1» W,"((. . < 1 1РЯ.+ ЕН11ОС(И
2000146
45
50 источника питания. ма нитного поля в зазоре) и восстановлению заданного значения выталкивающей силы.
Система стабилизации может быть реализована с помощью известных технических решений (см, фиг.2).
Датчик выталкивающей силы представляет собой устройство. преобразующее силу, действующую на тело 11, закрепленное на конце пружины 12 с малым модулем упругости (для обеспечения высокой чувствительности) и помещенное в магнитную жидкость 13, в его линейное перемещение.
Тело представляет собой шарик Я 6 мм или цилиндр Я 6 х 6 мм. изготовленный из материала с плотностью, близкой к значению граничной плотности разделения тяжелой и легкой фракций (p= 9 Г/смз).
Расположенная на нем вертикально шторка
14 выступает над поверхностью МЖ и частично перекрывает световой канал, образованный светодиодом 15 и фоторезистором
16. Светодиод питается генератором 17 стабильного тока, а цепь фоторезистора, образованная резистором 18 и фоторезистором
16, от источника 19 стабильного напряжения. С фоторезистора снимается напряжение, пропорциональное коэффициенту перекрытия светового канала, который, в свою очередь, пропорционален величине выталкивающей силы. действующей на тело.
Напряжение с фоторезистора поступает на вход дифференциального усилителя
20. На другой вход усилителя подается опорное напряжение от источника 21. Разностное напряжение с выхода усилителя поступает на вход внешнего управления источника 22 питания, обеспечивающего ток в обмотках 23 возбуждения магнитной системы. Элементы 11, 12, 14, 15, 16 входят в состав датчика выталкивающей силы, а элементы 17, 18, 19, 20, 21 — в состав блока управления. БУ может быть дополнен вольтметром, проградуированным в единицах выталкивающей силы (или "эффективной плотности" МЖ), или другим устройством, позволяющим контролировать режим работы, например, компаратором, сравнивающим напряжение на фотореэисторе с заданным опорным напряжением. Режим работы стабилизатора плотности (заданную
35 величину стабилиэируемой выталкивающей силы) можно плавно регулировать путем изменения опорного напряжения на входе дифференциального усилителя, либо изменения рабочей точки фотореэистора с помощью резистора 18.
Для преобразования линейного перемещения поплавка, закрепленного на пружине и погруженного в магнитную жидкость, в напряжение могут быть использованы и другие известные устройства; тензодатчики, емкостные индуктивные, реостатные датчики.
B.óñëoâèÿx сильных внешних электромагнитных помех целесообразно применять синхронное детектирование сигнала с датчика с целью повышения помехоустойчивости системы стабилизации, Оснащение сепаратора системой стабилизации выталкивающей силы обеспечивает независимость процесса сепарации от различных дестабилизирующих факторов, что позволяет значительно увеличить точность разделения исходного материала по плотности и повысить эффективность процесса сепарации.
Система стабилизации выталкивающей силы прошла испытания на объектах ПО
"Северовостокзолото" и ПО "Алданэолото" и показала хорошие результаты. Акт испытаний прилагается.
Формула изобретения
Магнитожидкостный сепаратор, включающий соединенную с источником питания магнитную систему с полюсными наконечниками гиперболического профиля, имеющими кожухи, магнитную жидкость в межполюсном зазоре, питатель и приемники продуктов разделения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эффективности процесса сепарации эа счет стабилизации выталкивающей силы, действующей на сепарируемые частицы, сепаратор снабжен электронной системой стабилизации, выполненной в виде датчика для преобразования выталкивающей силы в напряжение с поплавковым элементом, размещенным в магнитной жидкоСти, и дифференциального усилителя для сравнения напряжения с датчика с опорным напряжением, выход которого соединен.с управляющим входом
2000146
Фиг 1
Составитель М.Лукашевич
Техред М,Моргентал Корректор B,Ïåòðàø
Редактор С,Кулакова
Тираж Подписное
НПО " Поиск " Роспатента
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Заказ 3056
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина. 101
![Магнитожидкостный сепаратор](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/322/3228022-s.jpg)
![Магнитожидкостный сепаратор](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/322/3228025-s.jpg)
![Магнитожидкостный сепаратор](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/322/3228026-s.jpg)
![Магнитожидкостный сепаратор](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/322/3228028-s.jpg)