專利名稱：從流體介質分離鐵磁性物料的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及從流體介質分離鐵磁性物料的裝置。
本發(fā)明可用于化學、冶金、機械制造、熱力工程、生物工業(yè)以及污水和氣體的凈化方面，特別適用于精細純化例如冷凝水、循環(huán)水、油、氨、堿、蒸氣、氣體和其他流體介質，以除去其中的設備腐蝕產物、機器和機械零件磨損產物、分散的氧化皮等。
在SU，A，1029990中描述了一種從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置。該裝置包括一個圓柱形的工作室，該室的外部設置有一個磁化系統(tǒng)，而其內部裝有做成多孔板形式的鐵磁性填充物。工作室具有需凈化流體介質的供料管和已凈化流體介質的出口管。
在已知的裝置中，多孔板是沿工作室的高度等距分布的。同時，在多孔板之間形成可讓被凈化的流體介質通過的縫隙。在形成不均勻磁場區(qū)的板片上的孔邊緣處產生被凈化介質雜質的沉淀。但是，不均勻磁場對這些區(qū)域的雜質顆粒的磁力作用并不強。此外，所有不均勻磁場區(qū)在整個工作室的體積內具有大致相同的磁場不均勻性，這樣不能有效地凈化含有不同分散程度、不同磁性的雜質的流體介質，為了除去這些雜質，在工作室的整個體積內必須有不同的磁場不均勻性。
此外，在已知的裝置中，板片與板片之間是剛性連接并且不可能相互移動和分開，這使得不能保證有效地再生并相應地不能保證良好地洗凈板片以除去它所滯留的雜質。
SU，A，1152618還敘述了一種從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置，該裝置包括一個工作室，在室中設置有以多塊帶有多個穿孔的板片形式的鐵磁性填充物，這些穿孔具有花紋狀凸出物，該凸出物的取向與多孔板的平面成一夾角，該裝置還包括用來與鐵磁性填料互相作用并使其磁化的磁化系統(tǒng)，用來把被凈化的流體介質輸入工作室的入口管和用于接收通過填充物后已凈化的流體介質的出口管。
在已知的裝置中，具有相同尺寸孔隙的板片包含有花紋的凸出部分，該凸出部分形成多個不均勻磁場區(qū)，在這些區(qū)中的不均勻磁場值通常大于在無凸出部分的多孔板片中的值。該裝置可在凈化含有粒度大小和磁性皆相同的雜質顆粒的流體介質時有效地工作。如凈化介質形式有變化，即該介質含有在粒度大小和性能方面不同的雜質，這時就需要改變板片填充物，該填充物具有不同的尺寸和孔隙分布率以及花紋凸出部分。被凈化介質的粘度對凈化效率和填充物的選擇也有重要的影響。具有相同尺寸的孔隙和凸出物以及相同分布密度的板片的存在導致在凈化流體介質時，在該裝置中沿工作室高度的各部分體積內的填充物在凈化工序中工作不一致。填充物體積的下部(接近出口管)很快被雜質沾污，其中部的沾污較慢，而上部(近進口管處)則更慢。此時，在再生工序的兩次連續(xù)過程之間的時間將取決于下層填充物的工作，即過濾循環(huán)將縮短。
同時，在多數(shù)場合，實際被凈化的流體介質含有其尺寸變化范圍為0.01-10微米及更大的雜質顆粒，而對例如冶金循環(huán)水，熱電站冷凝水等流體介質所需達到的凈化水平必須是殘留雜質含量為10-4-10-9(重量)。此外，雜質具有不同的磁性從順磁至鐵磁，而被凈化的流體介質從氣體至冷凝水、潤滑油等多種多樣的變化，這些介質具有不同的粘度?，F(xiàn)有的裝置由于結構上的特點而不能保證對含有不同尺寸、不同磁性雜質的介質達到所需的凈化水平，也不能保證整個填充物達到同樣有效的凈化效率。
本發(fā)明的任務是研制從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置，該裝置具有的鐵磁性填充物結構能保證在降低電耗的情況下對不同粘度和含不同大小及不同性能的鐵磁性顆粒的流體介質進行有效的凈化。
本發(fā)明的實質在于，在從流體介質分離鐵磁性物料的裝置中，包括有一個工作室，在該工作室中設置有以多塊帶多個穿孔的板片形式的鐵磁懷填充物，該板片上的穿孔的邊緣具有花紋狀凸出部分。凸出部分的取向與板平面成一夾角，分離裝置還包括一個用來與鐵磁性填充物相互作用并使其磁化的磁化系統(tǒng)，一根可將欲凈化的流體介質輸入工作室的進口管和一根可接收通過填充物后已凈化過的流體介質的出口管，按照本發(fā)明，板片上孔隙的分布密度、其尺寸、外形，凸出部分的尺寸和形狀，板片之間的間隙，皆根據需凈化的流體介質中雜質顆粒的磁性、其尺寸(分散度)、流體介質的濃度和粘度，按工作室的體積可變地進行選擇。
為了保證將板片之間的間隙調節(jié)到所需的大小，最好由具有彈性的材料制成板片，使其具有相同的曲線形狀并在它們之間設置彈性墊片。作為彈性墊片，可以使用形式簡單的元件，但必須保證在必要時多層板片有不同程度的壓縮，以及保證在接通或斷開磁場時花紋狀凸出部分與相鄰的板片表面接觸或不接觸。
為了調節(jié)板片的壓縮(接近)程度，最好具有一個較小尺寸的補充磁場源，使磁場源設置在裝置的工作室的外部以使其在接通或斷開時保證與板片填充物起磁力作用的磁場矢量沿工作室的軸線定向，在必要時可使板片調密至可能的最小間隙，或使板片疏松，即將板片之間的間距增加到所需的大小。
為了便于改變板片之間的距離，特別是為了在再生時使其分開，最好連續(xù)交替地將它們裝在工作室中一個凹下，另一個凸起。
為了保證使例如低濃度液體精細凈化達到所需的水平，必需增加高梯度磁場區(qū)的數(shù)目，在此情況下，最好將花紋狀凸出部分制成尖瓣形式，用尺寸較小的尖瓣部分制成補充孔隙，該孔隙的邊緣以其輔助的尖瓣與瓣片平面構成一定角度，同時，設置有補充孔隙的主要瓣片的數(shù)目最好沿工作室的長度方向由入口管向出口管逐漸增加。這可以使凈化過程操作中裝置的工作時間延長至整個體積的填料被雜質完全均勻地充填為止，同時，增加了過濾循環(huán)時間和吸收的容積以及從整體上增加了裝置的經濟性。
可以將每個前面的鐵磁性填料板片的末端與每個后面板片的前端連接起來，使得沿工作室的軸線由板片形成鋸齒形的帶。
在很多情況下，可以將板片相互平行設置并沿入口管到出口管的方向使兩個相鄰的板片之間的距離逐漸減小。
此時，應該使花紋凸出部分的高度等于兩個相鄰板片之間的距離，使前面板片的末端與后面板片的表面接觸。
最好是使板片的孔隙尺寸沿入口管到出口管的方向逐漸減小，這樣可使分散度不同的雜質在板片填充物的整個高度上有均勻的沉淀。
為了保證凈化過程的合理性和經濟性，根據被凈化的流體介質中雜質顆粒的磁性、它的大小以及流體介質的粘度，可以將花紋凸出部分制成截面變化的環(huán)形，其截面從凸出部分的頂部向其底部逐漸增加。
為了增加環(huán)狀凸出部分端部表面上的高梯度磁場區(qū)的數(shù)目，最好是將其制成鋸齒狀。
為了增加供雜質沉淀的表面，最好將花紋凸出部分制成沿著孔隙的圓周相對于孔隙中心向外卷起的凸邊形式。
可以選擇花紋凸出部分的高度小于兩個相鄰板片的間隙，而將板片本身制成在孔隙分布位置具有凸起或凹下的單元，凹下單元相對于板片平面有這樣的深度，使它與花紋凸出部分的高度相配合可以保證后者與相鄰的板片表面相接觸。
為增加板片的排布密度，整個板片層的導磁性及填充物和被凈化介質中雜質顆粒之間磁力的互相作用，可以給板片增加一種芯桿形的補充花紋凸出物。
在這種情況下，剛性固定在偶數(shù)板片上芯桿的長度可以等于每兩個最接近的奇數(shù)板片的間距。而在其它情況下，芯桿的長度可以小于每兩個最接近的奇數(shù)板片的間距。
可以將芯桿制成柔性鐵磁線束的形式。
也可將芯桿制成可變橫截面的形式。
此外，可以將芯桿制成小管形，這樣可以降低填充物的流體阻力。
當磁化系統(tǒng)制成螺線管形時，最好使板片成平面圓盤狀并且使每個板片的花紋凸出部分的數(shù)量由圓盤的周邊向中心逐漸增加。
如果磁化系統(tǒng)制成雙極電磁體形式，則電磁體的磁極緊貼于工作室的表面，在工作室中，被凈化的流體介質的流動方向橫交于磁場感應矢量方向，最好將板片的花紋凸出部分按這樣分布，使得它在每個板片最遠離電磁體磁極區(qū)域的數(shù)量增加。
可以將板片制成工作室的同軸圓柱形表面形式，此時，應使相鄰板片的間隙從入口管向出口管遞減。
也可將板片制成外表為圓柱形，斷面為螺旋狀的形式，此時，相鄰板片的間隙應從入口管向出口管遞減。
按本發(fā)明制得的從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置的優(yōu)點在于，由于在鐵磁性填充物中選擇和制備板片的孔隙分布密度、其尺寸大小、外形、凸出部分的尺寸和形狀時，皆根據被凈化的流體介質中鐵磁性雜質顆粒的磁性、其顆粒大小(分散度)、流體介質的濃度和粘度、板片之間的間距，按工作室的體積可變地進行選擇，在可容許的低電耗情況下可保證對含有不同尺寸和不同磁性雜質顆粒的物料達到高水平的凈化，不管該物料是液體還是氣體介質，也不管其粘度是大還是小皆無關系。
在本發(fā)明的裝置中可快速和有效地實現(xiàn)鐵磁性填充物的再生。由于存在補充的磁場源，故在技術上很易調節(jié)填充物的安裝密度，這是借助于安裝在工作室外部并可保證片狀填充物磁力互相作用的補充磁場源來達到的。
用彈性材料制造曲線形狀的板片，在板片之間設置有彈性墊片，由于可以壓縮或松散(分開)減少了在改變板片組裝密度時的電耗，這保證了高質量的再生過程。特別是在由板片之間相互連接時沿工作室軸線形成鋸齒形帶子的一種裝置方案中保證可以很易地在廣泛的例如從0.1至0.6的范圍內對填充物的組裝密度加以改變。
按照本發(fā)明，將做成鐵磁性芯桿形式并安裝和固定在奇數(shù)板片上的補充花紋凸出部分裝配在裝置上，可以增加填充物的組裝密度、填充物中的平均磁場感應值、高梯度磁場區(qū)的數(shù)量和流體介質的凈化水平。根據被凈休化質的類型和對它要求的凈化水平來選擇芯桿的形狀和尺寸。
有一些裝置方案，即將板片制成同軸圓柱形表面或圓柱形表面的形式，而其斷面為螺旋形，這樣的裝置方案，在其裝配或拆卸時特別方便。
在本發(fā)明的所有裝置方案中，保證了全部填充物體積被雜質顆粒均勻地“淤積”并由此提高了凈化水平，由于對一些參數(shù)作如下的選擇，從而提高了凈化操作中裝置的連續(xù)工作時間，這種選擇方法是根據工作室的高度和直徑來確定凸出部分的數(shù)量，其高度、板片之間的間隙，例如板片之間的間隙做成從入口管向出口管遞減。
下面將根據本發(fā)明在具體實施方案中的描述及所帶的附圖來解釋本發(fā)明，但不是對本發(fā)明的限制

圖1描繪了從流體介質分離鐵磁性物料的裝置，它是一個由多個平面板片形成鐵磁性填充物的裝置的縱剖面總圖;
圖2是圖1中單元A的放大，主要由尖瓣形的板片構成的花紋狀凸出部分具有補充的孔隙，該孔隙的周圍有與尖瓣平面成一定角度卷起的輔助尖瓣;
圖3是圖1中單元B的放大，主要和輔助尖瓣的高度和寬度皆比圖2中的大;
圖4是從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置，它是一個由多個曲線形板片形成鐵磁填充物的裝置的縱剖面總圖;
圖5是圖4中單元C的放大，一個曲線狀板片的尖瓣形花紋狀凸出部分與相鄰的板片表面接觸，該板片的位置相當于凈化工序中的位置;
圖6與圖5一樣，板片的位置相當于裝置再生過程中的位置;
圖7是從流體介質分離鐵磁性物料的裝置，它是一個設置有連續(xù)交替一個凹下，另一個凸起的曲線狀板片的縱剖面總圖;
圖8是圖7中單元D的放大，工作室上部板片上的尖瓣形花紋狀凸出部分包含有補充的孔隙，該孔隙周圍具有輔助的尖瓣;
圖9是圖7中單元E的放大，工作室下部板片上的尖瓣形花紋狀凸出部分包含有補充的孔隙;
圖10是從流體介質分離鐵磁性物料的裝置的縱剖面總圖，其中板片沿工作室軸線形成鋸齒形帶;
圖11是從流體介質分離鐵磁性物料的裝置的縱剖面總圖，其中板片是沿工作室軸線連續(xù)交替地定向排列的平面一個凹下，一個凸起;
圖12是分離鐵磁性物料裝置的縱剖面總圖，其中板片具有制成芯桿形的補充花紋狀凸出部分;
圖13是圖12中單元F的放大;
圖14是具有帶溝外表的芯桿全圖;
圖15和圖14相同，是它的俯視圖;
圖16是具有削尖圓柱形的上部和下部以及固定到板片位置上的減小直徑的芯桿全圖;
圖17是柔性鐵磁線束形芯桿的全圖;
圖18是具有錐形尖頭上部和下部以及固定到板片位置上的增加截面的芯桿全圖;
圖19是制成在端部帶有切口的小管形芯桿全圖;
圖20與圖10一樣，是它的俯視圖;
圖21是從流體介質分離鐵磁性物料的裝置的縱剖面總圖，該裝置混合設置板片，在工作室下部的板片部分是連續(xù)交替地設置的一個凹下，一個凸起，在工作室上部全部板片是凸起的;
圖22是從頂端至底部其截面遞增的環(huán)形花紋狀凸出部分實施方案的縱剖面;
圖23是在鋸齒端部具有變化斷面的環(huán)形花紋狀凸出部分實施方案的縱剖面;
圖24是將花紋凸出部分制成相對于孔隙中心向外卷起的沿孔隙周邊的凸邊形狀的方案縱剖面;
圖25是板片的縱剖面，其中凸出部分的高度小于兩個相鄰板片的間距，而板片本身在孔隙設置位置具有凸起或凹下的單元;
圖26是波形板片縱剖面;
圖27是帶有螺線管形磁化系統(tǒng)和由具有平面圓盤形板片構成的鐵磁性填充物的裝置方案的橫剖面;
圖28是帶有電磁體型磁化系統(tǒng)的裝置方案的橫剖面圖，該裝置的磁極緊靠地安裝在工作室的側表面，被凈化的流體介質的流動方向與磁場感應矢量方向相互橫交;
圖29是帶有鐵磁性填充物裝置方案的橫剖面圖，該填充物是由與工作室同軸的圓柱形表面形的板片組成;
圖30是帶有鐵磁性填充物裝置方案的橫剖面圖，填充物是由制成形成螺線圓柱形表面的板片構成;
圖31是從流體介質分離鐵磁性物料裝置的示意圖，該裝置包括6個工作室，其中電磁體以其側表面緊密地附加在工作室上，形成獨立的組件;
圖32是從流體介質分離鐵磁性物料裝置的示意圖，該裝置包括6個工作室，其中電磁體以其端表面緊密地附加在工作室上，形成環(huán)形磁路。
在下面的描述和附圖中，同一圖號表示同一元件。
圖1、2、3中示出所建議的從流體介質分離鐵磁性物料的裝置，它包括一個工作室1。工作室1由帶有端蓋2′的圓柱形主體2構成，在其中設置有鐵磁性填充物3，該填充物以多個彈性平面板片4形成并帶有穿透孔隙5，孔隙周邊有尖瓣形的花紋凸出部分6，該部分的取向與板片平面構成一夾角。此外，花紋凸出部分6具有帶有輔助尖瓣7的輔助穿透孔隙5′。在板片4之間設置有彈性墊片8，可以使用防水和耐酸的橡膠、天然橡膠、也可使用能實現(xiàn)彈性墊片功能的其它已知元件和附件作為墊片材料。
裝置還包括磁化系統(tǒng)9，它安裝在工作室1的外部，在給出的實施方案中，工作室1由分段式構成的多層螺線管10做成。為了改變板片4的間距，也就是為了調節(jié)填充物3的組裝密度，工作室1裝有補充磁場源11，它安裝在工作室1外面的頂蓋2′之上，它可保證與板片填充物3發(fā)生磁力的相互作用。在一個磁場源11對板片4的作用不夠的情況下，也就是不能保證板片4的組裝密度產生必要的改變，則在下蓋2′上設置第二個補充磁場源(在圖中未示出)。磁場源11制成包括有磁芯12和導電線圈13的電磁體形式。在主體2的直徑尺寸增大，例如為0.5米及更大時，則磁場源11也可以制成螺線管形。此時，補充磁場源11設置在主體2的側表面，與螺線管10相似，與主體同軸較為方便。為了將被凈化的和已凈化過的流體介質輸入和排出工作室1，相應地具有入口管14和出口管15。
在圖1、2、3中板片4是相互平行設置的平面圓盤形，它們之間的間距在從入口管14至出口管15的方向上遞減。主要花紋凸出部分6和輔助瓣片7的數(shù)量，它們的高度及孔隙5與5′的尺寸也是從入口管14向出口管15有所改變。這樣的結構特點保證在工作時全部填充物3均勻地“淤積”雜質顆粒，提高了在至后續(xù)再生工序前的有效凈化的工作持續(xù)時間。板片4之間的間距借助于彈性墊片8進行改變，該墊片在來自補充磁場源11和螺線管10的加強壓力下可以壓縮或者松開，保證了必要的填充物3的組裝密度并保證了凸出部分6和板片4的表面接觸或不接觸。
如圖2、3所示，當凸出部分6的高度減小，孔隙5和5′的分布密度增加，即當沿被凈化介質的運動途徑中板片4的單位面積上的孔隙5和5′的數(shù)量增加時，填充物3中的平均磁場感應值和不均勻磁場區(qū)的數(shù)量相應增加。如圖1、2、3所示，在單位體積內板片4的金屬量相同的情況下，即全部填充物3體積的板片4的組裝密度不變，磁場對雜質顆粒的磁力作用可得到提高，這是由于采取了下面一些措施的緣故，即在主要尖瓣-花紋凸出部分6中形成了補充的孔隙5′，在孔隙5′的邊緣上有和主要尖瓣平面成一定角度卷起的輔助尖瓣7，同時，帶有補充孔隙5′的主要凸出部分6的數(shù)目沿工作室1的縱向從入口管14向出口管遞增。
按照本發(fā)明，示于圖4、5、6中與圖1、2、3方案相區(qū)別的裝置方案包括有曲線形彈性板片4′和第二個輔助磁場源16，該磁場源為電磁體形式，它設置在工作室1外部的下蓋2′處。磁場源16包括有磁芯17和電磁線圈18，它的安裝方式與磁場源11相類似。板片4′具有相同曲率的曲線形狀并沿工作室1的高度均勻地設置，一個與另一個之間的距離相等。在沿被凈化介質流動途徑的板片4′上花紋凸出部分6具有補充孔隙5′，在孔隙的邊緣上有和凸出部分6的平面成一定角度卷起的輔助瓣片7。同時，主要凸出部分的數(shù)目沿工作室1的長度方向從入口管14到出口管而遞增(為了簡化描圖，在圖4、5、6中未示出孔隙5′和凸出部分7，它們與圖2和圖3中的凸出部分7和孔隙5′的形狀相似)。為了建立裝置的閉合磁路，在螺線管10的外部設置有鐵磁性外殼19，這樣可以減少磁場損失到周圍介質中去。電磁體16的存在保證了對板片填充物3的密度可進行必要的調節(jié)，也就是把板片4′調稀和調密。在填充物層3的厚度達到1.0米和更大的情況以及在為了消除例如在板片4′表面上的強磁性雜質而必須激烈震動板片4′的場合下，存在第二個補充磁場源16特別有利。
圖5、6示出了在凈化工序(圖5)和再生工序(圖6)時的板片4′的位置。在圖5中，上部板片4′的尖瓣形的花紋凸出部分6處于與下部板片4′的表面接觸狀態(tài)，這樣可在發(fā)生雜質沉淀過程的位置上形成高梯度磁場區(qū)。依靠磁場源11、16和彈性墊片8的作用來使花紋凸出部分6與板片4′表面接觸點離開的情況下，進行有效的再生。
在圖7、8、9中示出這樣一種設備方案，其中工作室1中的曲線形板片4′連續(xù)交替地設置一個板片4′凹下，一個凸起，在它們之間是彈性墊片8。這樣交替地設置具有彈性的曲線形板片4′，可以在寬廣的范圍內技術上易于改變填充物3的組裝密度，實現(xiàn)增加或減少凸出部分6與板片4′的接觸點以及相應地增減不均勻磁場區(qū)的數(shù)量。在工作室1中花紋凸出部分6的數(shù)量沿被凈化介質的流動途徑遞增。例如，在填充物3的下層中，花紋凸出部分6不包含補充孔隙5′，而從填充物3的層高一半處開始，在花紋凸出部分6中出現(xiàn)補充孔隙5′以及相應地出現(xiàn)尖瓣7形式的補充凸出物。
圖10中所示的裝置方案，與圖1方案不同，它包含有帶花紋凸出部分6的板片4，該板片之間這樣連接，每個在前的板片4以自己的末端與下一個板片4的開始端相連接，以使沿工作室1的軸線由板片4形成鋸齒形帶。鋸齒帶形的板片狀填充物3保證了有效地分開板片4并疏松沉積的沉淀，這樣能使再生進行到所需的水平，特別是在凈化高濃度和沾油的介質時，例如在凈化循環(huán)水時，此時組裝的密度必須不高并應減少填充物3的層厚。
圖11中給出了按照本發(fā)明的裝置方案，其中彈性曲線形板片4′連續(xù)交替地設置一個凹下，一個凸起，同時，板片4′的平面沿工作室1軸線定向地排列。在再生工序時板片4′的分開和振動是靠設置在工作室1側表面的電磁體20來進行的。由沿工作室1高度分布的每個磁芯21和電磁線圈22組成的電磁體20可以彼此獨立地工作。在該裝置方案中，螺線管10制成沿工作室1高度分布的單獨部件的形式。電磁體20的磁芯21的取向垂直于設置在螺線管10部件間的間隙中的板片4′的平面并以其端面緊密地附加在工作室1的側表面上。在再生工序中脈沖地接通和斷開電磁體20，保證了對板片4′進行脈沖震蕩，導致將板片4′分開，使雜質顆粒沉淀疏松并使得可以容易地將它們除去。
圖12、13中所示的裝置方案與圖1中方案的區(qū)別在于，板片4裝有補充的花紋凸出部分23，該部分制成芯桿形，其長度等于每兩個最近的奇數(shù)板片4之間的間距，芯桿剛性地固定在偶數(shù)板片4上。鐵磁性芯桿23可以具有在外表面帶有刻紋的尖頭部分24的形狀(圖14、15)或具有截面在中心部分縮小，在端頭部分擴大的尖頭部分25的形狀(圖16)，或者象柔性細線束26(圖17)或者象針狀芯桿27(圖18)，或者象是在端面帶有刻紋的小管28的形狀(圖19、20)。
在利用該裝置來凈化主要含有中等尺寸和粗粒分散雜質的高濃度介質時，芯桿23的長度小于最接近的奇數(shù)板片4之間的距離(圖12、13)。使用與芯桿23組合的板片填充物3的合理性和有效性取決于以下因素。當相鄰的孔隙5之間的間距最小時，在沒有芯桿23的板片4中，板片4表面上孔隙5的密度可達到最大，這取決于板片4的厚度和材料以及板片4上孔隙5穿孔的條件。在孔隙5之間形成的連接板上可穿補充的孔隙，但要比主要孔隙5的直徑小得多。結果形成相當小尺寸的瓣片，因此，僅靠主要(大的)孔隙5的凸出部分6形成板片4之間的接觸。在圖12、13示出的所建議的裝置方案中，填充物3在板片4之間的接觸點的數(shù)量由于芯桿23和板片4之間的補充接觸點而增加，即雜質的有效磁力沉淀區(qū)的數(shù)目增加。
此外，將芯桿23引入板片4中在整體上增加填充物3的組裝密度，即增加在單位體積內填充物3的鐵磁性材料濃度，導致在同樣外磁場強度情況下增加填充物3的導磁性(M)，因此，增加磁場感應作用，提高磁場對沉淀雜質的磁力作用，而最終導致提高凈化過程的效率，這在凈化含有高分散度雜質的介質，例如熱力和原子能電站出來的水時特別有利。
為消除磁場分布的不均勻性(在使用電磁體作為磁化系統(tǒng)時，在兩極附近和中心區(qū)域中，以及在使用螺線管時，在器壁附近和中心區(qū)域中)由具有不同磁性的材料制成芯桿23，這些材料抵銷分布在填充物3中的磁場變化，例如，在高磁場強度的填充物3區(qū)域中，由具有低碳含量的軟磁鋼制備芯桿23，而在低磁場強度的區(qū)域中則由導磁性達5000-50000的材料制備。為了建立不均勻區(qū)和提高導磁性，最好用加粗的方法來制造芯桿25(圖16)上的兩個端頭。在芯桿25的截面變化位置，產生局部的(地區(qū)的)高梯度磁場區(qū)，這能保證提高磁力凈化過程的水平。為這一目的，芯桿段24(圖14、15)的表面制成帶槽的結構，而小管狀芯桿28(圖19、20)的端面制成帶刻紋的結構，在這些凸出部分上形成不均勻磁場區(qū)。針狀芯桿27(圖18)在和板片4的表面接觸時形成高度不均勻磁場區(qū)，這保證了對弱磁性雜質的沉淀。此外，針狀芯桿27實際上不會對被凈化介質的流動造成阻力。
將芯桿23剛性地固定在偶數(shù)板片4上，在一種情況下芯桿以其端部與奇數(shù)板片4接觸，而在另一種情況下沒有接觸，這也取決于是否有必要把在填充物3體積內沉淀過程的條件統(tǒng)一起來。例如，為避免芯桿與相鄰最近的板片4接觸，將芯桿23制成短桿并設置在填充物3的磁場強度最大的區(qū)域中，在另一種場合下，將芯桿23制成較長的桿以達到與板片4發(fā)生接觸并將其設置在填充物3的磁場強度較小的區(qū)域中。
將芯桿制成在端面具有刻槽的小管28形(圖19、20)可增加填充物3組件與凈化介質的接觸表面和尖棱的數(shù)量(磁場集中處，在該處建立高梯度磁場)。管28中的孔隙也用作降低過濾速度，即為了延長磁力作用于沉淀雜質的持續(xù)時間，因為填充物3的有效截面范圍增加了。
在凈化含有高分散弱磁性雜質的液體介質時，建立一種在凈化介質運動方向上隨密度而增加的外磁場的強度，為保證這一點，例如可在同樣方向上增加螺線管10的線圈匝數(shù)以及在同一方向上增加填充物3的板片4′的分布密度。
此時，粗的被凈化介質雜質顆粒沉淀在與板片4′不接觸的凸出部分6上，而高度分散的雜質由沉淀在凸出部分6與板片4′平面接觸的位置上。為了增加高梯度磁場區(qū)，使用具有各種形狀花紋凸出部分6的板片4，例如具有變化環(huán)形截面的花紋凸出部分29(圖22)，該截面從凸出部分29的頂部向底部遞增并沿圓周與相鄰的板片接觸。圖23所示花紋凸出部分30的特點在于，其中在端面上制成鋸齒，因而形成一些凸出部分30與相鄰板片4接觸的圓周，保證了大量不均勻磁場區(qū)。圖24所示的凸出部分31制成沿孔隙5圓周的凸邊形，該凸邊相對于孔隙5中心向外卷起。這種形狀的凸出部分在制備時工藝性良好并在凈化嚴重沾污的含有粗粒分散性雜質的介質時應用具有花紋凸出部分31的板片4較為有利。圖24中沿孔隙圓周凸邊形式的凸出部分31可保證在與板片4接觸時具有多個接觸點，此外還具有在靠近凸邊向外卷起的尖棱的不均勻磁場區(qū)，粗粒分散和強磁性的雜質在該處沉淀。
為了提高填充物3的組裝密度和導磁性，板片4上花紋凸出部分32的高度小于兩個相鄰的板片4之間的距離(圖25)，而板片4本身制成有花紋的形狀并在孔隙5分布位置具有凸起或凹下的單元，凹下單元相對于板片4平面的深度與花紋凸出部分32的高度相配合，保證凸出部分與下一個板片4相接觸。此時，液體介質經過填充物3的流動途徑長度，也可由于在依次分布的板片4上的孔隙5設置成交錯方式而得到增加。在凈化高濃度強磁性雜質的介質時，為保持不均勻磁場區(qū)可使用有槽紋的板片33(圖26)，在板片33之間設置帶有凸出部分35的補充板片隔板34，可以增加介質經過填充物3的流動途徑。
在大生產率的裝置中使用螺線管10作為磁化系統(tǒng)9時(圖27)，為了補償體積為20-30%的螺線管軸心區(qū)中磁場感應值的降低，使在該區(qū)中每個板片上具有花紋凸出部分的孔隙密度比板片外圍區(qū)增加20-30%。在使用雙極電磁體36作為磁化系統(tǒng)9時(圖28)，其磁極緊靠在工作室1的外表面上，其中被凈化介質流動的方向橫交于磁場感應矢量方向，具有花紋凸出物的孔隙5沿每個板片4按這樣的方式分布，使得在離磁體36磁極最遠的板片4上的區(qū)域中，孔隙5的數(shù)量比緊靠磁極的區(qū)域增加20-30%。
在圖29所示的裝置方案中的鐵磁填充物3由板片37制成，該板片為同軸圓柱形表面形式，同時，板片37之間的距離從設置在工作室1側面上等于工作室1高度一半的地方的入口管14向設置在工作室1端面上的出口管15遞減。在圖30所示的裝置方案中，填充物3由板片38組成，該板片制成圓柱形表面形式，其截面為螺旋形，此時，在螺旋的相鄰線匝之間的距離從入口管14向出口管15遞減，管15的設置與上面描述圖29的裝置方案時所指出的一樣。
為了減少磁通量損失到周圍的介質中，將按照本發(fā)明裝置的工作室1(圖31)與電磁體36一起每兩個工作室1連結成組件39，形成例如由三個獨立和自主的工作組件39組成的復合體。例如在凈化流體介質的工序中，兩個組件39在工作，而另一個進行再生。
工作室1也可以按另外方式與電磁體36結合(圖32)，此時形成例如由6個工作室1組成的環(huán)形磁路，其中電磁體36的磁芯以其端面部分緊貼于工作室的主體上。
從流體介質中分離鐵磁性物料的裝置以如下方式工作。
欲凈化的液體或氣態(tài)流體介質沿入口管14(圖1)進入充滿鐵磁性填充物3的工作室1，填充物制成多塊帶多個穿透孔隙5的板片4形式，沿孔隙5周邊具有花紋凸出部分6。在制成多層螺母管10形的磁性系統(tǒng)9所形成的電場作用下，板片組成的鐵磁性填充物被磁化，此時，在花紋凸出部分6與板片4的接觸位置上，形成高梯度磁場區(qū)，在該處，在磁力F的作用下雜質由被凈化的流體介質沉淀出來(F＝HgradH，此處F為磁作用力，H為磁場強度，gradH為該磁場梯度)。
改變花紋凸出部分6和輔助尖瓣7的數(shù)量，可以使凈化流體介質過程的水平達到所需的設計值。由于形成補充的輔助尖瓣7，接觸點的數(shù)量可進一步增加到3-4倍。高梯度磁場區(qū)的數(shù)量也相應增長。在通過填充物3后，已除去雜質的凈化流體介質沿出口管15排出。同時，在所建議的裝置中，花紋凸出部分6的數(shù)量、板片4的間距、花紋凸出部分6的高度及其形狀根據雜質顆粒的大小、其磁性和被凈化介質的粘度，沿被凈化介質的流動途徑，從入口管14向出口管15可在廣泛的范圍內變化。例如，填充物組裝密度可在0.05至0.6或更大范圍內變化。此外，花紋凸出部分6的孔隙5的尺寸，不僅根據工作室1的高度，而且還根據單獨板片4的平面可變地設置在裝置中(圖27、28)。
例如，對于具有弱磁性和高分散性的雜質，使用在圖1、2、3、12中所繪出的，以在每單位體積填充物3中有較大量花紋凸出部分6的裝置方案較為有利。同時，所推薦的對填充物3的組裝密度變化范圍為0.4至0.6。在該情況下，在填充物3中的平均磁場感應值達到1.2-1.6T。對于具有強磁性和粗粒分散雜質的流體介質，使用在圖7、8、9、10、11、21上所繪出的裝置方案較為有利。此處，填充物3的密度最好在0.1-0.3的范圍內變化。填充物3中的平均磁場感應值達到0.4-0.7T。
在凈化粘的介質的工藝中，當有必要進行有效的震蕩、振動以分開板片4時，使用具有曲線形彈性板片4′和具有連結成鋸齒形帶的板片4的裝置方案較為有利(圖4、7、、10、11、21)。
為了使填充物3再生，斷開磁化系統(tǒng)9，此時，將已凈化的介質轉送入備用工作室1(圖31中組件39)。在再生工作室1中，周期性地，脈沖式地接通和斷開補充磁場源11、16、20。在短時間強磁場作用下，板片4被吸引至磁場源的磁極11、20、16處，在斷開線圈13、18、22磁場源時，板片4在彈力和重力作用下返回開始位置。重復這樣的接通和斷開數(shù)次。結果，造成凸出部分6與相鄰板片4的接觸點的位置分離，此時，雜質沉淀被疏松。板片4的彈性變形降低了其殘余的磁化率，使其大小達到工作條件下的磁場感應值。通過導管15通入壓縮空氣，或水-空氣混合物，將疏松的雜質沉淀沖洗入排放系統(tǒng)。
實施例1對熱力和原子能電站的冷凝水進行凈化，該冷凝水含有相對地濃度不高的雜質，即20-200微克/公斤(所需的凈化水平為10微克/公斤)。此時，雜質的范圍(尺寸)從0.1至5微米變化，雜質具有不同的磁性。試驗確定，過濾這些冷凝水的最佳速度為150-300米/小時，填充物3的最佳長度為0.8-1.2米。為凈化這些比較“純”的冷凝水必須在接觸位置形成達到400-800千安/米的磁場強度。為使雜質沿填充物3的全部長度同等均勻地“淤積”于填充物3上，在沿填充物3的長度方向上，設置可變組裝密度和可變高梯度磁場區(qū)的數(shù)量，即沿被凈化介質的流動途徑使組裝密度和高梯度磁場區(qū)的數(shù)量逐漸增加。
在這種情況下，填充物3層有條件地沿填充物3層的高度方向分成3-4個區(qū)。在沿流體介質流動途徑的第一區(qū)中確定組裝密度為0.3，在第二區(qū)中為0.4，在第三區(qū)中為0.5，在第四區(qū)中為0.6。如把組裝密度提高到0.6以上，勢必要增加在孔隙通道中液體流動的速度(增加流體力學的作用)，這樣就會降低了由于提高組裝密度和相應地，提高整個填充物3的導磁性所帶來的影響。根據設計的組裝密度用模具在板片4上沖出孔隙5(圓形或三角形、多邊形)。在所建議的場合下，將它們制成這樣形狀，使花紋凸出部分6是尖的并且有各種不同的長度。例如，用具有5或6邊形的模具沖出孔隙5，或在孔隙5周圍用點焊焊接具有刻紋的大小不同的圓環(huán)。在第三和第四區(qū)中，在板片4上的花紋凸出部分6中制備帶有瓣片7的補充孔隙5′。在該情況下，在填充物3的下層中沉淀有粗粒分散的雜質，為沉淀該雜質，在第四區(qū)中的磁場強度應象在第一區(qū)中那樣高;在填充物3的中間區(qū)中沉淀中等粒度的雜質，而在填充物3的上層區(qū)中沉淀粒度最小的，微米級的雜質。此時，造成雜質在全部填充物3的體積內有大致均一的“淤積”，同樣也導致延長了過濾循環(huán)(即兩次連續(xù)再生過程之間的時間)，減少再生時空裝置的無效時間。
在填充物3再生時斷開磁場，此時板片4在彈性墊片8的作用下松開。在脈沖式地接通電磁體11時，板片4產生上、下脈沖式的移動，因此使沉淀的雜質疏松，同時通過管15通入水-空氣介質，將雜質顆粒沉淀沖洗入排放系統(tǒng)。
實施例2在凈化雜質濃度為6000-120000微克/公斤的冶金生產軋機循環(huán)水時，填充物3的組裝密度必須比上述實施例中的小，選擇在0.1-0.35的范圍;介質流動的速度確定為400-1200米/小時，填充物3的長度等于0.2-0.4米。由此，用計算的方式確定在板片4上，相應地是確定在工作室1內填充物3區(qū)域中的花紋凸出部分6的數(shù)量此時在工作室1中被凈化介質的流動方向上設置具有一種外形的花紋凸出部分6的板片4，例如在下部為具有圓環(huán)形凸出部分30(圖22)，在中間部分為具有凸邊形31的凸出部分6的板片4(圖24)，在上部是具有尖頭扇形凸出部分32的板片4(圖25)，結果比常規(guī)形式的過濾循環(huán)和吸收容積增加30-40%，相應地凈化效率提高30-40%。
權利要求
1.從流體介質分離鐵磁性物料的裝置，該裝置包括一個工作室(1)，在該室中設置有磁鐵填充物(3)，其形式為多塊帶有多個穿透孔隙(5)的板片(4)，沿孔隙周邊有花紋凸出部分(6)，凸出部分的取向與板片平面成一定角度，裝置還包括一個用來與鐵磁性填充物(3)相互作用并使其磁化的磁化系統(tǒng)(9)，一個用來將欲凈化的流體介質輸入工作室(1)的進口管(14)和一個用來接收通過填充物(3)后已凈化的流體介質的出口管(15)，其特征在于板片(4)上孔隙(5)的分布密度、其尺寸、外形、凸出部分(6)的外形，板片(4)之間的間距，根據欲凈化流體介質的雜質顆粒的磁性、其尺寸、流體介質的濃度和粘度按工作室(1)的體積可變地進行選擇。
2.按照權利要求1的裝置，其特征在于板片(4′)是由彈性的材料制成，板片(4′)有相同的曲線形狀并且在板片(4′)之間設置有彈性墊片(18)。
3.按照權利要求1或2的裝置，其特征在于花紋凸出部分(6)為尖瓣形，至少有一部分尖瓣構成的部件開有補充孔隙(5′)，該孔隙周圍具有與瓣片平面成一定角度卷起的輔助瓣片(7)，同時，設置有補充孔隙(5)的主要瓣片的數(shù)目，沿著流體介質的流動方向從入口管(14)向出口管遞增。
4.按照權利要求2的裝置，其特征在于工作室(1)中的曲線形板片(4′)以連續(xù)交替方式設置一個凹下，一個凸起。
5.按照權利要求1或2或3的裝置，其特征在于它至少設置一個補充磁場源(11)，該磁場源設置在工作室(1)的外部以使其磁場矢量沿工作室(1)的軸線定向。
6.按照權利要求1的裝置，其特征在于鐵磁性填充物(3)的每個在前的板片(4)以其末端與每個在后的板片(4)的前端連接，使得由板片(4)沿工作室(1)的軸線形成鋸齒形帶。
7.按照權利要求1或2或3的裝置，其特征在于板片(4)相互平行設置，兩個相鄰的板片之間的距離選擇在從入口管(14)向出口管的方向上遞減。
8.按照權利要求7的裝置，其特征在于選擇花紋凸出部分(6)的高度等于兩個相鄰板片(4)之間的距離，此時，在前的板片(4)的凸出部分(6)的末端處于和在后的板片(4)表面接觸的位置上。
9.按照權利要求1的裝置，其特征在于板片(4)上孔隙(5)的尺寸在從入口管(14)向出口管的方向上遞減。
10.按照權利要求1或2的裝置，其特征在于花紋凸出部分(29)具有從凸出部分(29)的頂端向其底部截面遞增的圓環(huán)形。
11.按照權利要求10的裝置，其特征在于圓環(huán)形凸出部分(30)的端面具有鋸齒。
12.按照權利要求1的裝置，其特征在于將花紋凸出部分(31)制成沿孔隙(5)的圓周相對于孔隙(5)中心向外卷起的凸邊形式。
13.按照權利要求1的裝置，其特征在于選擇花紋凸出部分(32)的高度小于兩個相鄰板片(4)之間的間距，兩板片(4)本身在孔隙(5)分布的位置具有凸起和凹下的單元，凹下單元相對于板片(4)平面的深度使得它與花紋凸出部分(32)的高度相配合可保證后者與相鄰的板片(4)表面相接觸。
14.按照權利要求1或2的裝置，其特征在于板片(4)設置有制成芯桿(23)形的補充花紋凸出部分。
15.按照權利要求14的裝置，其特征在于芯桿(23)剛性地固定在偶數(shù)板片(4)上并且芯桿的長度等于兩個最接近的奇數(shù)板片(4)之間的距離。
16.按照權利要求14的裝置，其特征在于芯桿(23)剛性地固定在偶數(shù)板片(4)上并且芯桿的長度小于兩個最接近的奇數(shù)板片(4)之間的距離。
17.按照權利要求14的裝置，其特征在于芯桿制成柔性鐵磁線束(26)形。
18.按照權利要求14的裝置，其特征在于芯桿(25)制成變化的截面形。
19.按照權利要求14的裝置，其特征在于芯桿制成小管(28)形。
20.按照權利要求1的裝置，其中磁化系統(tǒng)制成螺線管(10)形，其特征在于板片(4)為平面圓盤形，每個板片(4)上的花紋凸出部分(6)的數(shù)量從圓盤的周邊向中心遞增。
21.按照權利要求1的裝置，其中磁化系統(tǒng)制成兩極電磁體(36)形，磁體的磁極緊貼在工作室(1)的側表面上，其中被凈化介質的流動方向與磁場感應矢量相橫交，其特征在于凸出部分(6)在板片(4)上這樣來設置，使其在每個板片(4)上離電磁體磁極最遠的區(qū)域中的數(shù)量增加。
22.按照權利要求1的裝置，其特征在于板片(37)制成工作室(1)的同軸圓柱形表面形式，同時，相鄰的板片(37)間的距離從入口管(14)向出口管遞減。
23.按照權利要求1的裝置，其特征在于板片(38)制成其截面為螺旋的圓柱形表面形式，此時，相鄰板片間的距離從入口管(14)向出口管遞減。
全文摘要
分離鐵磁性物料的裝置，包括一個充滿鐵磁性填充物3的工作室1，填充物制成帶孔隙5的板片4的形式，孔隙5的周邊有花紋狀凸出部分6，該裝置還包括一個磁化系統(tǒng)9，一個流體介質入口管14和出口管15。板片4上孔隙5的分布密度、其尺寸、形狀、凸出部分6的尺寸和兩塊板片4之間的間距根據欲凈化流體介質鐵磁性雜質顆粒的磁性、其尺寸和流體介質粘度，按工作室1的體積變化地選擇。
文檔編號B01D35/06GK1041703SQ8810728
公開日1990年5月2日 申請日期1988年10月8日 優(yōu)先權日1985年5月29日
發(fā)明者弗耶切斯拉夫·伊萬諾維奇·蓋拉斯琴科, 阿歷克山德·萬西里那維奇·山杜爾雅克, 伊高·芙賽弗洛多維奇·弗爾科夫 申請人:烏克蘭水利工程學院