ЛЕКЦИЯ №10

ТЕМА: Очистка РЖ в силовых полях. Магнитная очистка.

В зависимости от вида воздействующих на рабочую жидкость сил сепараторы подразделяются на магнитные, центробежные и электростатические.

В зависимости от требований к чистоте рабочих жидкостей различных гидравлических приводов применяют также отдели­тели твердых частиц, представляющие собой комбинацию сепа­раторов  с  различными  механическими  фильтрами.

МАГНИТНЫЕ СЕПАРАТОРЫ (ФИЛЬТРЫ)

В магнитном сепараторе очистка рабочей жидкости от взве­шенных в ней ферромагнитных частиц происходит под действием магнитного поля. Основным рабочим (активным) элементом сепа­ратора является постоянный магнит. Все магнитные сепараторы можно разделить на две группы: сепараторы, в которых отделение ферромагнит­ных частиц из рабочей жидкости и их концентрация осуществля­ются непосредственно постоянным магнитом (или группой магни­тов); сепараторы, в которых отделителями и концентра­торами частиц служат специальные ферромагнитные элементы, помещенные в силовом поле постоянного магнита (или группы магнитов).

Наиболее простыми сепараторами первой группы являются магнитные уловители и магнитные патроны. Уловитель (ГОСТ 17429—72) или магнитная пробка состоит из корпуса 1 (рис. 28), изготовляемого из алюминиевого сплава, и постоянного магнита 2.

Допускается изготовление корпуса и из других немагнитных материалов. В корпусе магнит крепится клеем из эпоксидной смолы или развальцовкой верхнего буртика корпуса. Магнитные уловители устанавливают в сливных трубопроводах, отстойниках и резервуарах гидравлических, смазочных систем машин и систем подачи охлаждающих жидкостей металлорежущих станков. Скорость потока рабочей жидкости в зоне установки уловителей не должна превышать 0,01 м/мин. Для магнитных уловителей в технических данных указывается масса магнитных частиц, задерживаемых магнитом, и минимальный размер частиц, которые могут задерживаться уловителем.

Магнитный патрон (рис. 29) состоит из нескольких постоянных магнитов 2, скрепленных стяжкой 3и помещенных в герметичный корпус 1. Магнитные патроны, так же как и уловители, погружают в резервуары гидравлических и смазочных систем. Они задерживают ферромагнитные частицы общей массой 0,03—0,4 кг в радиусе действия 20— 65 мм. Для большей эффективности рекомендуется очищать патроны через каждые 500 ч работы и помещать в зону, находящуюся по пути движения рабочей жидкости от сливной магистрали к насосу.

В зависимости от места установки сепараторов в гидравлических системах (на напорных, сливных или всасывающих линиях) магнитные элементы встраивают в корпуса и оснащают дополнительными устройствами.

Одним из условий эффективной работы магнитного сепаратора является равномерность скорости потока жидкости относительно магнитного элемента. С этой целью в корпусе сепаратора (рис. 30 ) установлены три диска 3 с фланцами 1, скрепленные совместно с шестью постоянными магнитами 2 стяжным винтом 5. РЖ приобретает требуемый характер течения в результате последовательного прохождения через нижнее подводящее отверстие, вдоль пакета магнитных элементов, через отверстия в дисках и фланцах и через полости а, б, в,образованные торцами дисков, магнитами и внутренней стенкой корпуса 4.

Для повышения эффективности магнитных сепараторов, в частности увеличения площади взаимодействия магнитного элемента с рабочей жидкостью, уменьшения скорости течения жидкости при сохранении параметров магнитов, применяют разнообразные формы магнитных элементов в виде звёздочек, колец, решёток и т.п.

Часто применяют также очистители, представляющие собой комбинацию постоянных магнитов с различными механическими фильтроэлементами.  В связи с тем,  что на качество процесса очистки жидкости в таких устройствах оказывают одновременное влияние параметры магнитов и фильтроэлементов, эти очистители отнесены к промежуточной группе и получили название «Фильтры-сепараторы».

Коэффициент отфильтровывания загрязняющих частиц в маг­нитных сепараторах зависит от напряженности магнитного поля, скорости течения РЖ (рис. 31), ее вязкости, расположения силовых полей относительно направления потока жидкости и др.

Следует отметить, что в отличие от механических фильтров, эффективность очистки магнитных фильтров возрастает с уменьшением вязкости. Это вызвано уменьшением силы лобового сопротивления при движении частиц загрязнителя в магнитном поле.

ФИЛЬТРЫ-СЕПАРАТОРЫ. Помимо ферромагнитных частиц магнитные сепараторы задерживают диамагнитные неметаллические частицы. К магнитным элементам сепаратора вначале притягиваются ферромагнитные частицы (рис. 32а). Со временем ориентированные в магнитном поле частицы образуют щетки с направленными вдоль силовых линий волосками. Рост щеток приводит к образованию концентрированной зоны вокруг всего пакета магнитных элементов, в которой задерживаются неметаллические частицы, и, в первую очередь, волокна (рис. 32б). Скапливающиеся на ферромагнитных волосках неметаллические частицы ослабляют силу притяжения к магнитным элементам, увеличивают сопротивление потоку рабочей жидкости, в результате чего возникают сбросы осадка в гидравлическую систему. Явление сброса особенно заметно в период запуска гидравлического привода, когда находящаяся в зоне действия магнитного сепаратора рабочая жидкость получает ускоренное перемещение.

Для защиты гидросистемы от сброса осадка, а также для повышения качества очистки (номинальной тонкости фильтрования и коэффициента отфильтровывания) магнитные сепараторы в большинстве случаев применяют вместе с фильтрующими элементами механических фильтров (рис. 32в).

Сочетание магнитного поля с механическими фильтрующими элементами значительно повышает коэффициент отфильтровывания рабочей жидкости (см. рис. 33). На рисунке кривая 1 характеризует тонкость фильтрования без магнитного поля, а кривая 2— с магнитным полем. Интенсивность повышения коэффициента отфильтровывания для частиц размером 2—6 мкм является следствием коагулирую­щего действия магнитного поля на тонкодисперсные частицы. Од­нако минимальный размер частиц, полностью задерживаемых фильтрами, не изменяется.

Определенных рекомендаций по расположению механических фильтрующих элементов относительно магнитов нет, поэтому выпускают фильтры-сепараторы, в которых фильтрующие элементы установлены на входе в магнитный сепаратор, на выходе из него, на входе и выходе одновременно, посередине между двумя магни­тами и т. д. Например, магнитосетчатый фильтр типа ФМС-1 (рис. 34), представляет собой вариант последовательного сое­динения сетчатого фильтра с магнитным сепаратором. Фильтр состоит из крышки 1, к которой прикреплены два стакана. В одном из стаканов помещен фильтрующий пакет из трубки 2, на которую надеты сетчатые фильтрующие элементы 3, в другом — магнитный сепаратор 4, представляющий собой набор зубчатых плоских магнитов, надетых на ось 5 игайка 6, стягивающая магниты. Между магнитами проложены разделяющие   шайбы.

На рисунке 35 приведён другой вариант конструкции магнитосетчатого фильтра фирмы Регельтехник.

Широкое применение находят магниты из феррита бария: изотропные (БИ), свойства которых в разных направлениях одинаковы, и анизотропные (БА), у которых в спеченном состоянии гексагональные оси кристаллов ориентированы в одном направлении. В этом направлении магнитные параметры (остаточная индукция Вп коэрцитивная сила) значительно выше, чем у изотропных магнитов.

Технология изготовления бариевых магнитов, особенно изотропных, несложна и подобна технологии изготовления керамических изделий, поэтому можно получить наиболее оптимальное для принятой конструкции сепаратора формы магнитных элементов. Благодаря высокой коэрцитивной силе керамические магниты устойчивы против размагничивающего действия магнитных полей, ударов, вибраций и других факторов, снижающих намагниченность тела.