Научная статья на тему 'Метод магнитной сепарации текучих сред'

Метод магнитной сепарации текучих сред Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
172
69
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАГНИТНАЯ СЕПАРАЦИЯ / СПОСОБ / ТЕХНОЛОГИЯ / ОСНАСТКА / MAGNETIC SEPARATION / METHOD / TECHNOLOGY / EQUIPMENT

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Самохин В. В., Сандуляк А. А., Сандуляк А. В.

В статье предлагается вариант способа магнитной сепарации с целью удаления из текучих сред примесей, склонных к магнитному осаждению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Самохин В. В., Сандуляк А. А., Сандуляк А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Method of magnetic separation of fluids

The article proposes a method of magnetic separation to remove impurities, susceptible to magnetically deposition, from fluids.

Текст научной работы на тему «Метод магнитной сепарации текучих сред»

ятии создан ограничительный перечень материала, который позволяет использовать характерный тип металла для определенных групп деталей;

• разработка управляющих программ. При разработке программ используется группирование различных деталей по маркам материалов и толщинам, тем самым приводит к увеличению КИМ.

Данный вид листоштамповочного производства на практике показал:

• снижение времени на технологическую подготовку (за счет применения 3D моделирования) в 5 раз;

• минимальные затраты на проектирование и изготовление технологической оснастки;

• уменьшение технологического цикла изготовления деталей (за счет сосредоточения оборудования на одной площади и использование прогрессивного высокоскоростного оборудования);

• снижение трудоемкости изготовления деталей в 10 раз (в отдельных случаях);

• повышение качества выпускаемой продукции;

• снижение энергоемкости;

• повышение КИМ;

• организация высокотехнологических рабочих мест;

• соблюдение современных норм по технике безопасности.

Литература

1. Технологические расчеты в процессах холодной листовой штамповки./ В. Н. Кокорин, К.К. Мертенс, Ю. А. Титов, А. А. Григорьев - Ульяновск: УлГТУ, 2002. - 36 с.

2. Специальные способы обработки металлов давлением/ В. Н. Кокорин, Ю. А. Титов, В. Н. Таловеров, Л. В. Федорова. — Ульяновск: УлГТУ, 2006. — 36 с.

Метод магнитной сепарации текучих сред

Самохин В.В., Сандуляк А.А., Сандуляк А.В.

Университет машиностроении 8(495)223-05-23, [email protected]

Аннотация. В статье предлагается вариант способа магнитной сепарации с целью удаления из текучих сред примесей, склонных к магнитному осаждению.

Ключевые слова: магнитная сепарация, способ, технология, оснастка В различных видах промышленности (химической, пищевой, энергетической, металлургической, машиностроительной и других) часто возникает необходимость удаления из текучих сред примесей, склонных к магнитному осаждению. Эти примеси во многих случаях ухудшают качество сырьевых компонентов, готовой продукции, снижают надежность и долговечность работы технологического оборудования.

В данной статье предлагается вариант способа магнитной сепарации, который включает проведение сепарации при скорости сепарируемой среды в щелевом канале, соответствующей окружной скорости каждого из вращающихся навстречу друг другу барабанов, последующее удаление удерживающегося осадка магнитно-восприимчивой фракции с поверхности барабанов после отвода прошедшей сепарацию среды из рабочих зон. Отвод этой среды осуществляют в невозмущенном режиме на участке хвостовой рабочей зоны между укороченной ветвью седловидного желоба и краем магнитного сектора. Магнитный сепаратор состоит из двух вращающихся барабанов, внутри которых расположены обращенные друг к другу магнитные секторы, и седловидного желоба с двумя симметричными ветвями, размещенного под барабанами. Между магнитными секторами образуются одна приемная и две хвостовые рабочие зоны сепарации среды. Ветви седловидного желоба выполнены непроницаемыми и укороченными по сравнению с хвостовыми рабочими зонами, каждая из которых ограничена краем магнитного сектора. За пределами каждого из магнитных секторов по ходу вращения барабана установлено комбинированное устройство съема осадка магнитно-

восприимчивой фракции с поверхности барабана. Технический результат заключается в повышении эффективности процесса магнитной сепарации.

Задача данной разработки заключается в повышении эффективности процесса магнитной сепарации в непрерывном режиме этой сепарации.

Технический результат достигается тем, что в способе магнитной сепарации, направленном на выделение магнитно-восприимчивой фракции материала из сепарируемой среды, включающем подачу сепарируемой среды между двумя вращающимися барабанами, содержащими обращенные друг к другу магнитные секторы.

Между секторами образованы одна приемная и две хвостовые рабочие зоны сепарации. В каждой из хвостовых зон сепарируемая среда проходит по щелевому каналу между поверхностью барабана и стенкой седловидного желоба, состоящего из двух симметричных ветвей, и расположенного под барабанами. Отвод прошедшей сепарацию среды и удаление осажденной магнитно-восприимчивой фракции материала, сепарацию проводят при скорости сепарируемой среды в щелевом канале, соответствующей окружной скорости каждого из вращающихся навстречу друг другу барабанов, с последующим удалением удерживающегося осадка магнитно-восприимчивой фракции с поверхности барабанов, а отвод прошедшей сепарацию среды осуществляют в невозмущенном режиме на участке хвостовой рабочей зоны между укороченной ветвью седловидного желоба и краем магнитного сектора.

Технический результат достигается также тем, что магнитный сепаратор, состоящий из двух вращающихся барабанов, внутри которых расположены обращенные друг к другу магнитные секторы, седловидного желоба с двумя симметричными ветвями, размещенного в нижней части сепаратора под барабанами с образованием двух щелевых каналов между поверхностью барабанов и стенкой седловидного желоба, при этом между магнитными секторами образуются одна приемная и две хвостовые рабочие зоны сепарации среды, содержащей магнитно-восприимчивую фракцию материала, изготовлен таким образом, что ветви седловидного желоба выполнены непроницаемыми и укороченными по сравнению с хвостовыми рабочими зонами, каждая из которых ограничена краем магнитного сектора, с образованием в концевой части хвостовой рабочей зоны участка невозмущенного отвода прошедшей сепарацию среды при удерживающемся слое осадка магнитно-восприимчивой фракции на поверхности каждого из вращающихся навстречу друг другу барабанов, а за пределами каждого из магнитных секторов по ходу вращения барабана установлено комбинированное устройство съема осадка магнитно-восприимчивой фракции материала с поверхности барабана, при этом величина зазора щелевого канала устанавливается из условия соответствия скорости сепарируемой среды в щелевом канале и окружной скорости барабана.

Непосредственно из этого критериального условия (соответствия скорости сепарируемой среды в щелевом канале и окружной скорости барабана) можно получить формулу для расчета величины зазора 5 щелевого канала, принимая его, например, полым и имеющим прямоугольное поперечное сечение шириной Ь. Так, при общем расходе сепарируемой среды Q на каждый из двух щелевых каналов приходится расход 0,5Q = v■Ь■5; где: V - средняя скорость потока сепарируемой среды в щелевом канале, а произведение (Ь5) является поперечным сечением щелевого канала. В то же время согласно предлагаемому решению скорость потока V должна соответствовать окружной скорости барабана, записанной как V = юЯ, где ю и Я - угловая скорость и радиус барабана. Следовательно, величина зазора 5 полого щелевого канала прямоугольного поперечного сечения устанавливается на основании условия:

5 = Q / 2Ь • ш • Я. (1)

Для съема осадка магнитно-восприимчивого материала с барабанов предусматривается комбинированное (магнитно-механическое) устройство. Таким устройством мог бы служить традиционный в таких случаях скребок, но в силу того, что барабаны магнитного сепаратора вращаются строго навстречу друг другу, именно в данном случае скребок должен быть выполнен изогнутым (для обеспечения отвода осадка от барабана), причем из неферромагнитного материала (во избежание нежелательного намагничивания). При таком исполнении скребка отвод накапливающегося осадка магнитно-восприимчивого материала от барабана

будет осуществляться по внутренней стороне скребка. А на внешней стороне этого изогнутого скребка целесообразно установить способствующую такому отводу систему последовательно расположенных магнитных полюсов (для магнитного «транспорта» осадка по скребку), в том числе с изменяющейся интенсивностью магнитного поля (в частности, для последующего ослабления магнитного воздействия вплоть до сброса осадка в бункер).

Комбинированное (магнитно-механическое) устройство съема осадка магнитно-восприимчивого материала может быть также выполнено в виде приводимого во вращение дополнительного магнитного барабана, снабженного обычным скребком. Этот дополнительный барабан, выполняя функцию съема осадка с основного, технологического барабана, осуществляет «переброс» осадка к скребку, который при вращении дополнительного барабана, обратном вращению основного барабана, образует традиционную плоскую скатную поверхность.

При этом в случае, когда возникает необходимость в «принудительном продвижении» осадка, плоский скребок, как и упоминавшийся выше изогнутый скребок, может быть доукомплектован дополнительной системой последовательно расположенных магнитных полюсов, но установленной здесь не на внешней, а на внутренней поверхности, противоположной поверхности накопления магнитно-восприимчивого материала.

Что касается самой конструкции приводимого во вращение дополнительного магнитного барабана, то одним из эффективных частных вариантов такого барабана является вращающийся барабан с расположенным внутри него неподвижным магнитным сектором как своеобразным связующим звеном между основным барабаном и скребком. Для обеспечения съема осадка с основного барабана одна из крайних частей магнитного сектора дополнительного барабана обращена к основному барабану (с находящимся на его поверхности осадком), а вторая крайняя часть обращена к скребку.

Как и в случае, описанном выше, для обеспечения, с одной стороны, эффективного съема осадка с основного барабана и, с другой стороны, обеспечения беспрепятственного «транспорта» осадка к скребку (далее осадок перемещается по скатной поверхности этого скребка), неподвижный магнитный сектор целесообразно выполнить с изменяющейся (в частности, убывающей) по ходу вращения дополнительного барабана интенсивностью магнитного поля.

Съем осадка с основного барабана целесообразно осуществлять при попутном движении поверхностей основного и дополнительного барабанов. Для этого дополнительный барабан выполнен с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения основного барабана. А самым оптимальным решением, при котором дополнительный барабан не опережает (движением своей наружной поверхности) основной барабан, является соблюдение условия, когда окружная скорость вращения дополнительного барабана V = ю1г соответствует окружной скорости вращения основного барабана V = юЯ. Следовательно, из равенства этих скоростей следует желаемая угловая скорость дополнительного барабана:

= ш • Я / г; (2)

где: Ю1 и г - угловая скорость и радиус дополнительного барабана, ю и Я - угловая скорость и радиус барабана.

На рисунке 1 показан общий вид предлагаемого магнитного сепаратора.

В сепараторе реализуется предлагаемый способ магнитной сепарации, а на рисунке 2 -поперечный (перпендикулярно осям барабанов) разрез этого сепаратора. Магнитный сепаратор содержит барабаны 1, имеющие возможность вращения навстречу друг другу, внутри которых расположены обращенные друг к другу магнитные секторы. Под барабанами размещен седловидный непроницаемый желоб 5 с двумя симметричными ветвями. Благодаря такой компоновке элементов в сепараторе образуются одна клинообразная приемная зона сепарации 3 (расположена выше межосевой плоскости барабанов 1), в которую подается сепарируемая среда из питательного устройства 2, и две хвостовые зоны сепарации, находящиеся (по ходу движения сепарируемой среды) ниже межосевой плоскости барабанов 1 между

линией симметрии 4 седловидного желоба 5 (эта линия в идеале доходит до межосевой плоскости барабанов) и условной плоскостью, совпадающей с задней крайней радиальной плоскостью магнитного сектора.

Рисунок 2. Поперечный разрез сепаратора

Рисунок 1. Общий вид сепаратора: 1 - барабаны; 2 - питательное устройство; 3 - зона сепарации; 4 - линия симметрии;

5 - желоб; 6 - щелевые каналы;

7 - приемный сборник; 8 - лоток;

9 - сетка; 10 — магнитный барабан

Рисунок 3. Удаление осадка с барабана: 1 - барабан; 2 - осадок; 3 - скребок;

4 - система магнитных полюсов; 5 - поверхность накопления осадка

Частью указанных хвостовых зон сепарации являются щелевые каналы 6, величина зазора которых устанавливается из условия соответствия скорости сепарируемой среды в щелевом канале и окружной скорости барабана; например, для полого щелевого канала прямоугольного сечения - в соответствии с формулой (1). При этом обе ветви желоба 5 имеют меньшую окружную длину по сравнению с окружной длиной хвостовых рабочих зон. За счет этой разницы длин создается участок свободного, невозмущенного отвода прошедшей сепарацию среды в приемный сборник 7, а слой образовавшегося на поверхности барабанов осадка магнитно-восприимчивой фракции продолжает удерживаться на поверхности барабанов вплоть до подхода к комбинированному устройству съема осадка, которое установлено за пределами каждого из магнитных секторов (по ходу вращения барабана 1).

На рисунке 3 показано техническое решение, способствующее магнитному отрыву осадка 2 с барабана 1 и продвижению накапливающегося на скребке 3 этого осадка: с помощью системы 4 последовательно расположенных магнитных полюсов (желательно - с угасающей интенсивностью поля), установленной на внутренней поверхности скребка 3, противоположной поверхности накопления осадка 5 магнитно-восприимчивого материала.

Описываемая в данной статье конструкция позволяет в непрерывном режиме осуществлять эффективную магнитную сепарацию различных текучих сред при обогащении руд, а также служит для удаления примесей, склонных к магнитному осаждению, таких как последствия коррозии и износа оборудования, металло- и термообработки, ремонта и обслуживания оборудования, дробления и размола сырьевых компонентов и пр. Тем самым улучшается качество сырьевых компонентов готовой продукции, повышается надежность и долговечность работы технологического оборудования.

Литература

1. Магнитный «сканирующий» контроль содержания ферровключений в формовочной смеси/ Сандуляк А.В., Сандуляк А.А., Самохин В.А. и др.: М.. Литейщик России. 2011. №4. -с.36-39.

2. Патент РФ №2342197. Сандуляк А.В., Сандуляк А.А., Звездин Д.Ф., Самохин В.В. Спо-

соб магнитной сепарации и магнитный сепаратор для его осуществления // Бюл. №36, 2008.

Обзор российских изобретений в области отрезки гнутых профилей

Земскова А.Н., д.т.н. Кокорин В.Н., д.т.н. Филимонов В.И Ульяновский государственный технический университет

[email protected]

Аннотация. В статье рассмотрены перспективные изобретения в области отрезки гнутых профилей направленные, на усовершенствование технологий, повышение производительности, расширение сортамента разрезаемых профилей, упрощение конструкции и повышение надежности устройства.

Ключевые слова: отрезка гнутых профилей, качество реза, летучая пила, штамп

Если предприятие занимается производством изделий из металла, то операции отрезки являются неотъемлемой частью технологического процесса.

Вследствие высокой стоимости и недостаточной загруженности современного оборудования (станки для лазерной, гидроабразивной, плазменной резки) в серийном производстве при операции резки профильного материала предприятия ограничиваются применением более доступного оборудования и инструментальной оснастки.

Вопросы, связанные с качеством получаемых заготовок во время резки гнутого профиля, остаются актуальными и в настоящее время.

В данной статье мы рассмотрим исследования в области отрезки гнутых профилей (изобретения других авторов), направленные на усовершенствование технологий, повышение производительности, расширение сортамента разрезаемых профилей, упрощение конструкции и повышение надежности устройства; определим преимущества и недостатки предлагаемых изобретений.

«Дисковая пила для резки металлоизделий» (ОАО "Электростальский завод тяжелого машиностроения", г. Электросталь) относится к области обработки металлов резанием и наиболее эффективно может быть использована для резки металлоизделий в непрерывных профилегибочных и трубосварочных станах. Задача настоящего изобретения состоит в создании дисковой пилы для резки металлоизделий, позволяющей обеспечить на высокой скорости сварки резку непрерывно движущихся профилей и труб в линиях профилегибочных и трубосварочных станов.

Дисковая пила содержит диск с размещенными на его наружной поверхности отрезными зубьями (рисунок 1).

Рисунок 1. Дисковая пила с сегментами для резки металлоизделий

Пила снабжена сегментами с зачищающими элементами резания, закрепленными на площадках размещенных в выполненных равномерно по периметру наружной поверхности диска окнах. Зачищающие элементы резания на каждом сегменте выполнены в виде ради-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.