Магнитные сепараторы

Отработанная смесь содержит металлические частицы, образующиеся при заливке металла в формы. Удаленные из отливок стержни после дробления освобождаются от металлической арматуры и каркасов, которые попадают в отработанную смесь. Кроме того, в смесь часто попадают случайные металлические предметы и металлические пылевидные частицы. Общая масса металлических включений в отработанной формовочной смеси (если их не удалять) составляет 0,5 – 1,0 % массы смеси.

От содержания металлических частиц в смеси зависит не только ее качество, но и величина межремонтного периода оборудования (технологического и транспортного), составляющего смесеприготовительный комплекс.

Удаляются металлические частицы при помощи специальных устройств – магнитных сепараторов. Материал пропускается через зону с сильным; магнитным полем. Железосодержащие частицы и куски металла притягиваются магнитом к несущему органу, а затем отводятся им.

В качестве магнитных железоотделителей используются магнитные шкивы, магнитные барабаны и ленточные магнитные сепараторы.

Магнитный шкив (рис. 1.2.1.1) представляет вращающийся многополюсный электромагнит, который обычно устанавливается в качестве приводного барабана на ленточных транспортерах или питателях. Обрабатываемый материал движется на ленте к магнитному шкиву. При этом содержащиеся в нем металлические частицы притягиваются к шкиву, перемещаются вместе с ним на некоторый угол, а затем лентой выводятся из зоны действия магнитного поля и падают вниз в специальную тару или на транспортер.

Магнитная система шкивного сепаратора состоит из насаженных на вал 1 железных колец 2 (сердечников) и намотанных на них катушек 3, к которым с помощью двух колец 4 и щеток 5 подводится постоянный ток, вырабатываемый мотор-генератором. Направление витков и тока в катушках обеспечивает чередование полярности сердечников. Катушки пропитываются и заливаются теплопроводящим изолирующим составом, а для предохранения от повреждений закрываются латунными кольцами.

Рис. 1.2.1.1. Схема магнитного шкива

Объемная производительность (м³/с) магнитного шкива

где – коэффициент, учитывающий использование ширины ленты;

– ширина ленты, м;

– толщина слоя материала, м;

– скорость вращения барабана, м/с.

Магнитный барабан состоит из вращающегося полого цилиндра и неподвижной магнитной системы. Он может быть использован и как приводной барабан ленточного транспортера и как самостоятельное пересыпное устройство.

Принципиальное различие между электросепараторами шкивного и барабанного типов состоит в том, что в первом магнитная система вращается вместе со шкивом, а во втором она неподвижна. В барабанных сепараторах поэтому нет распределительных, колец и угольных щеток для передачи тока вращающимся электромагнитам. Они более надежны в работе, но применение их вызывает конструктивные усложнения привода. Кроме того, барабанные сепараторы при тех же размерах имеют поле меньшей напряженности и поэтому обладают меньшей производительностью, чем шкивные.

Магнитная система барабанных железоотделителей выполняется в двух вариантах (рис. 1.2.1.2, а и б). В первом варианте катушки надеты на ось барабана, во втором они расположены по диаметрам барабана. Магнитная система второго варианта позволяет получить при одном и том же диаметре барабана более сильное поле (разместить большее число витков обмотки).

Как в шкивном, так и в барабанном сепараторе сила притяжения, металлических частиц зависит от их массы и удельной магнитной восприимчивости, а также напряженности магнитного поля на окружности вращения центра тяжести этих частиц. Частицы, обладающие меньшей массой, а также лежащие дальше от поверхности шкива или барабана, испытывают меньшее притяжение и, кроме того, при перемещении преодолевают сопротивление смеси, в которую вкраплены.

Для качественной очистки смеси рекомендуется шкивы устанавливать последовательно в цепи ленточных транспортеров. В этом случае металлические частицы, располагавшиеся в верхних слоях потока, окажутся внизу, у самой поверхности сепаратора.

Отечественная промышленность выпускает шкивные сепараторы типа ШЭ для конвейеров с шириной лент 650 – 1400 мм.

Рис. 1.2.1.2. Магнитные барабаны с осевым (а) и поперечным (б) расположением катушек:

1 – сердечник; 2 – ось; 3 – катушки; 4 – подача сепарируемого материала;

5 – немагнитный материал; 6 – магнитные включения

Расчет магнитных сепараторов шкивного и барабанного типов заключается в определении силы притяжения . Эту задачу удобнее всего решить, рассматривая движение металлических частиц на барабане магнитного сепаратора (рис. 1.2.1.3).

На металлическую частицу массой , находящуюся на радиусе с углом к вертикали, действуют следующие силы: сила тяжести , центробежная сила инерции , сила магнитного притяжения , сила трения частицы о поверхность барабана .

Частица будет удерживаться на поверхности барабана при условии, что .

Сила трения может быть представлена в виде

откуда

,

где – коэффициент трения частицы о поверхность барабана.

По полученному значению подбирают конструктивные параметры магнитной системы сепаратора.

Сила притяжения металлических частиц в большой мере зависит от ряда технологических факторов, таких, как температура и химический состав этих частиц. Так, например, присутствие в металлических частицах марганца или никеля изменяет их магнитную проницаемость таким образом, что использование магнитных сепараторов становится невозможным.

Рис. 1.2.1.3. К расчету магнитного барабана

Ленточные магнитные сепараторы применяют, для извлечения металлических частиц из слоев, близких к поверхности материала, движущегося на ленте транспортера.

Ленточный сепаратор (рис. 1.2.1.4) представляет собой короткий ленточный конвейер, который устанавливают на высоте 150 – 200 мм над лентой с отработанной смесью в перпендикулярном к ее движению направлении. Между верхней и нижней ветвями железоотделителя имеется прямоугольная магнитная шайба, которая, выбирает из отработанной смеси металлические магнитные частицы, и они выносятся лентой железоотделителя в сторону. Ленту железоотделителя выполняют с поперечными ребрами, из профильной поперечно-ребристой штампованной резины. Подвесные железоотделители могут быть установлены в любом месте над ленточным конвейером отработанной смеси и в дополнение к магнитному шкиву, обычно имеющемуся на приводном конце, дают более эффективное отделение отработанной смеси от магнитных включений, что очень важно в условиях работы современных автоматических литейных линий.

Рис. 1.2.1.4. Подвесной магнитный железоотделитель:

1 – лента магнитного железоотделителя; 2 – электродвигатель;

3 – магнитная шайба

Промышленность выпускает подвесные ленточные сепараторы (железоотделители) типа ЭПР-50, ЭПР-65 и ЭПР-120 с шириной лент соответственно 500, 650 – 800 и 1000 – 1200 мм.

Сита