Дисковий магнітний сепаратор з покращеними умовами розвантаження

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.01 "Електричні машини й апарати" – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2021 р. Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання з покращення умов розвантаження дискових сепараторів з магнітними системами на основі постійних магнітів при вилученні феромагнітних включень з сипких немагнітних середовищ, що транспортуються стрічковими конвеєрами. Умови розвантаження покращуються завдяки використанню удосконалених структур магнітних систем та формуванню робочого магнітного поля з заданою топологією. У роботі набув подальшого розвитку математичний опис робочого процесу магнітних сепараторів, на основі якого для дискового магнітного сепаратора отримано аналітичний вираз, що враховує основні геометричні розміри робочого простору сепаратора, матеріал постійних магнітів, параметри сипучого матеріалу та феромагнітних тіл, швидкість руху стрічки конвеєру, що наближає результати розрахунків до реальних процесів. Вперше визначено раціональні характеристики (форму та геометричні розміри) постійних магнітів магнітної системи дискового сепаратора нового конструктивного виконання за допомогою методу багатоваріантних чисельно-польових розрахунків з врахуванням просторового розподілу силової функції магнітного поля. Проведено розрахунково-експериментальні дослідження робочого процесу дискових магнітних сепараторів.Dissertation for Candidate of Science Degree in Specialty 05.09.01 – "Electrical Machines and Apparatuses" – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2021. The thesis is devoted to the solution of the curren scientific problem of improvement of unloading conditions of Disk Separators with magnetic systems that is constructed on the basis of permanent magnets. Bulk substances are transported by belt conveyors. Unloading conditions are improved due to the using of advanced structures of magnetic systems and shaping of a working magnetic field with a preset topology. The mathematical description of the operating mode of magnetic separators is taken further development in this paper. Based on this description the Disk Magnetic Separator obtained new-made analytical expression that approximates the results of calculations to real processes and takes into account the basic geometric dimensions of the separator working space, permanent magnets material and parameters of bulk material, conveyor belt speed. For the first time the rational characteristics (shape and geometric dimensions) of the permanent magnets of the magnetic system of the disk separator of new design were determined with using the method of multivariate numerical-field calculations taking into account the spatial distribution of a force function for the magnetic field. Computational and experimental researchs of operating mode of the Disk Magnetic Separators were carried out. The dynamic problem of ferromagnetic solid motion in the working space of the Disk Magnetic Separator is formulated. The calculated relation is obtained which connects the basic geometric dimensions of the working space and takes into account the material of permanent magnets, parameters of bulk material and ferromagnetic solids and conveyor belt speed. The results thus obtained are compatible with experimental results and in practice of the known Magnetic Separation Devices with excitation of the working magnetic field from permanent magnets. In conclusion the direction of improvement of the Disk Magnetic Separator with the use of the combined magnetic system with ferrite magnets on the peripheral disk is offered. This will reduce the departure range of ferromagnetic inclusions and ensure their entry into the unloading zone at a constant speed of rotation of the non-magnetic unloading disk.