Удосконалення пластинчастої матриці поліградієнтного електромагнітного сепаратора

Abstract

При проведенні аналізу розподілу магнітного поля в робочій зоні матриці електромагнітного сепаратора використаний метод скінченних елементів, реалізований в модулі Magnet програмного комплексу Infolyticа. Розподіл магнітного поля в системі, що містить в якості джерела магнітного поля котушку зі струмом, здійснений в тривимірній постановці. Для оцінювання ефективності вилучення феромагнітних включень із сипкого середовища застосований фізичний експеримент. Запропонована удосконалена конструкція електромагнітного сепаратора, на яку отримано охоронний документ. Показано, що удосконалена конструкція забезпечує більш рівномірний розподіл локальних зон високої інтенсивності та неоднорідності магнітного поля в робочому об’ємі матриці сепаратора у порівнянні з базовою конструкцією. За результатами чисельно-польового аналізу розподілу магнітного поля методом скінченних елементів встановлено, що за рахунок конструктивного удосконалення матриці збільшилось максимальне значення магнітної індукції в робочих міжполюсних зазорах та підвищилась ступінь неоднорідності магнітного поля. Результати фізичного експерименту показали, що удосконалена конструкція сепаратора забезпечує підвищення ефективності вилучення металевих включень в порівнянні з базовою конструкцією, передусім, при невисокій концентрації металевих домішок у пробі сипкого матеріалу. Отримали подальший розвиток чисельно-польові розрахунки розподілу магнітного поля в магнітопроводі та робочій зоні електромагнітного сепаратора, що дозволило обґрунтувати переваги удосконаленої конструкції сепаратора у порівнянні з базовим варіантом. Запропонована удосконалена конструкція матриці поліградієнтного електромагнітного сепаратора, призначеного для підвищення ефективності вилучення слабомагнітних та дрібних феромагнітних включень із сипких середовищ в харчовій, фармацевтичній та інших суміжних галузях промисловості.

При проведении анализа распределения магнитного поля в рабочей зоне матрицы электромагнитного сепаратора применялся метод конечных элементов, реализованный в модуле Magnet программного комплекса Infolyticа. Распределение магнитного поля в системе, которая содержит в качестве источника магнитного поля катушку с током, осуществлено в трехмерной постановке. Для оценки эффективности извлечения ферромагнитных включений из сыпучих сред применен физический эксперимент. Предложена усовершенствованная конструкция электромагнитного сепаратора, на которую получено охранный документ. Показано, что усовершенствованная конструкция обеспечивает более равномерное распределение локальных зон высокой интенсивности и неоднородности магнитного поля в рабочем объеме матрицы сепаратора по сравнению с базовой конструкцией. По результатам численно-полевого анализа распределения магнитного поля методом конечных элементов установлено, что за счет конструктивного усовершенствования матрицы увеличилось максимальное значение магнитной индукции в рабочих межполюсных зазорах и повысилась степень неоднородности магнитного поля. Результаты физического эксперимента показали, что усовершенствованная конструкция сепаратора обеспечивает повышение эффективности извлечения металлических включений по сравнению с базовой конструкцией, прежде всего, при невысокой концентрации металлических примесей в пробе сыпучего материала. Получили дальнейшее развитие численно-полевые расчеты распределения магнитного поля в магнитопроводе и рабочей зоне электромагнитного сепаратора, что позволило обосновать преимущества усовершенствованной конструкции сепаратора по сравнению с базовым вариантом. Предложена усовершенствованная конструкция матрицы полиградиентного электромагнитного сепаратора, предназначенного для повышения эффективности извлечения слабомагнитных и мелких ферромагнитных включений из сыпучих сред в пищевой, фармацевтической и других смежных отраслях промышленности.

The finite element method implemented in module Magnet of Infolytica software package for analysis of magnetic field distribution in working area of matrix of electromagnetic separator was used. The distribution of magnetic field in a system that contains a current coil as a source of magnetic field is carried out in a three-dimensional formulation. The physical experiment for evaluation of extraction efficiency of ferromagnetic inclusions from loose medium was applied. An improved design of electromagnetic separator is proposed, for which a security document is received. It is shown that improved design provides a more uniform distribution of local areas of high intensity and heterogeneity of magnetic field in working volume of separator matrix in comparison with basic design. According to results of numerical-field analysis of magnetic field distribution by application of finite element method, it was set that due to constructional improvement of matrix the maximum value of magnetic induction in working interpolar gaps and inhomogeneity degree of magnetic field increased. The results of physical experiment showed that improved design of separator provides an increase of extraction efficiency of metal inclusions in comparison with basic design, first of all, at a low concentration of metal impurities in sample of bulk material. For improved design of electromagnetic separator, the distribution of magnetic field in magnetic circuit and working area of device is obtained, which made it possible to substantiate its advantages compared to basic version. The numerical-field calculations of magnetic field distribution in magnetic circuit and working area of electromagnetic separator received further development, which made it possible to substantiate advantages of improved design of separator compared to basic version.