Плетнев С.В. Магнитное поле: свойства, применение

Подождите немного. Документ загружается.

Сепаратор магнитный — серия СМБМ

В настоящее время научно-производствен-

ной компанией "ЭРГА" разработаны и успешно

внедрены в производство модульные системы

магнитной сепарации серии СМБМ для улавлива-

ния металлических частиц из гранулированного

материала.

НАЗНАЧЕНИЕ

Модульные системы магнитной сепарации

предназначены для высококачественного удале-

ния слабомагнитных и ферромагнитных металли-

ческих частиц из гранулированных сыпучих и

жидких материалов.

УСТАНОВКА

Модульные системы обычно применяют в

тех местах, где присутствует возможность уста-

новки нового оборудования в существующую

технологическую линию с небольшими конструк-

тивными доработками.

ПРИНЦИП РАБОТЫ

Основу сепаратора составляет магнитный ба-

рабан, который имеет следующую конструкцию:

постоянные магниты Nd-Fe-B закреплены по диа-

метру барабана на угол равный 160°. Данный ба-

рабан крепится неподвижно на раме. Второй барабан большего диаметра про-

изводит вращение вокруг неподвижного барабана. Подвижный барабан, вы-

полненный из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, приводится во вращение с

помощью мотор- редуктора, который состоит из электрического двигателя и

червячного редуктора.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

• Максимальная индукция на поверхности

магнитных блоков при t=20(°C), до 700 (мТл);

• Максимальная рабочая температура до 130

(

С);

• Материал магнитной системы -- Nd-Fe-B,

(BH)max 290 кДж/м

;

• Очистка магнитного сепаратора — автома-

тическая;

• Мотор-редуктор — выбирается по требова-

нию заказчика из числа стандартных, возмо-

жен с электрическим управлением;

• Производительность — от 10 кг до 100 т/час;

Схема 1. Принцип работы

МСС

371

Сепараторы являются пожаро-взрывобезопасными изделиями, что позво-

ляет их использовать в сложных условиях, требующих строгого соблюдения

норм безопасности.

372

6.4. Применение магнитов в рекламном деле

Магнитные полимерные материалы нашли широкое применение в техни-

ке, быту и, конечно же, в рекламе. Но для нашей страны этот вид материалов

- относительно новый, поэтому есть смысл рассказать о нем подробнее.

Для начала небольшой экскурс в историю. Полимерные магниты были

изобретены Максом Байерманом в 1934 г. благодаря постигшей его неудаче с

хрупким постоянным магнитом, изготовленным из сплава алюминия, никеля

и кобальта. Этот магнит упал на пол и разбился на множество мелких кусочков.

Не имея времени изготовить новый, Байерман решил склеить кусочки. Маг-

нитные свойства склеенного магнита оказались достаточно хорошими, что

привело к идее изготовления постоянных магнитов из смеси магнитного по-

рошка и связующей полимерной компоненты. В дальнейшем выяснилось, что

эти магниты имеют существенные преимущества по сравнению с обычными

металлическими или керамическими магнитами, получаемыми спеканием.

Среди них — высокая воспроизводимость и стабильность магнитных свойств;

большой срок службы; возможность легко и значительно дешевле получать

изделия сложной формы; высокая точность соблюдения заданных размеров;

хорошая механическая прочность и пластичность; устойчивость к коррозии;

небольшой вес.

Различают гибкие и жесткие (негибкие) полимерные магниты. Изделия из

гибких полимерных магнитных материалов (ГПММ) изготавливаются каланд-

рированием и экструзией. Исходная смесь включает в себя магнитный поро-

шок (70-75% от полного объема), соответствующий полимерный материал,

антиокислители и при необходимости пластификаторы. Каландрирование -

многоступенчатая прокатка нагретой смеси исходных компонентов через сис-

тему металлических валиков. В результате получается гибкий полимерный

магнитный лист темно-коричневого цвета . В процессе же экструзии нагретая

смесь исходных компонентов продавливается через головку с профилирую-

щим каналом заданной формы, в результате чего получаются гибкие магнит-

ные полимерные профили (рис. 6.4.1).

Рис.6.4.1

373

Одна из сторон листового материала может ламинироваться виниловым

белым или цветным (коричневого, оранжевого, желтого, голубого, зеленого,

хромового, серебряного, черного, красного и серого цветов) покрытием (рис.

2), покрываться бумагой или клеевым слоем для применения внутри и вне

помещений.

В США производятся ГПММ стандартных толщин: 0,254; 0,38; 0,508;

0,635; 0,762; 1,143 и 1,534 мм. Листовые ГПММ могут поставляться в рулонах

со стандартной шириной 622 мм и длиной до 60,96 м.

ГПММ обладают хорошими механическими свойствами и, вместе с тем,

легко обрабатываются традиционными механическими способами (штампов-

ка, резка, обработка абразивными инструментами). Обычный диапазон темпе-

ратур применения от — 40 до + 70 °С, а максимально возможная температура

+ 80 °С: в современных ГПММ нет компонентов, которые могут приводить к

растрескиванию.

Приведем в качестве примера листовой ГПММ марки Ultramag фирмы

Flexmag Industries, Inc. (США). При комнатной температуре его можно без

поломки обернуть вокруг стержня с минимальным диаметром 5 см. При обра-

ботке материала используют штамповку, материал можно резать обычными

ножницами. Плотность материала -- 3,8 г/см (это типичное значение для

гибких магнитных полимерных материалов).

Отметим, что материал, выходящий непосредственно из профилирующе-

го канала при экструзии или из валиков при каландрировании, не обладает

намагниченностью: вектора намагниченности отдельных частичек магнитного

порошка распределены в пространстве в исходном состоянии хаотически.

Поэтому при производстве материал намагничивают постоянными магнитны-

ми полями заданной конфигурации. Обычно намагничивается одна сторона

листового материала и плоская поверхность профиля (конфигурации магнит-

ных полюсов в случае профилей сложной формы, например, трубок, мы рас-

сматривать не будем). Профили прямоугольного сечения могут намагничи-

ваться также по толщине и по ширине.

Но наиболее широко используемая конфигурация намагниченности — (в

основном применяется для листовых материалов и профилей) — многополюс-

ная, показанная на рис. 6.4.2 (здесь S — это южный магнитный полюс, а N -

северный). При этом на поверхности материала чередуются северный и южный

магнитные полюса, а силовые линии магнитного поля расположены параллель-

но поверхности. Это позволяет значительно увеличить силу, с которой намаг-

ниченный полимерный лист или профиль притягивается к поверхности мате-

риала, обладающего магнитными свойствами, и обеспечивает его надежное

крепление на ней. Обычно применяется многополюсная конфигурация с пятью

полюсами на 1 см. Ширина полюса составляет 0,2 см, но возможны конфигу-

рации с двумя и четырьмя полюсами на 1 см. Общее правило таково: чем

больше число полюсов на 1 см, тем выше интенсивность магнитного поля у

поверхности материала, но тем быстрее она уменьшается при удалении от

материала (см. распределение магнитного поля на поверхности Ultramag™).

374

Рис.6.4.2.

Важный параметр гибких листовых полимерных магнитов — это удержи-

вающая сила. Она определяется как сила, необходимая для удаления с магнит-

ной поверхности материала стального диска единичной площади вертикально

вверх. У листовых ГПММ этот параметр лежит в пределах от 20 до 80 г/см2.

У более толстого материала величина удерживающей силы больше и умень-

шается с уменьшением толщины.

Рассмотрим типичные магнитные характеристики ГПММ на примере про-

дукции фирмы Flexmag Industries, Inc. (США), выпускающей материалы U1-

traMag, SafeMag и ThinMag. Листы UltraMag и SafeMag — толщиной от 0,38

мм, а листы ThinMag -- 0,25 мм, причем UltraMag применяется также для

изготовления гибких профильных изделий. Листовой материал SafeMag имеет

на намагниченной стороне дополнительное тонкое глянцевое покрытие, не

ухудшающее магнитных свойств. В качестве полимерной связки в этих мате-

риалах используется хайпалон (сульфахлорированный полиэтилен), а в каче-

стве магнитной компоненты — стронциевый феррит.

Удерживающая сила при комнатной температуре листового материала

UltraMag толщиной 0,76 мм - - 42,5 г/см . Она убывает при уменьшении

толщины до 0,5 мм до величины 30 г/см . С увеличением температуры удер-

живающая сила уменьшается на 5% на каждые 10 градусов вплоть до макси-

мально возможной температуры эксплуатации +80°С. В изделиях марок Ul-

traMag, SafeMag и ThinMag применяются стандартные составы FM-3 и FM-4

- их магнитные характеристики приведены в Табл.1.

Таблица 1

Состав

FM-3

FM-4

FM-10

FM-12

Вr, Гс

1700

2000

2250

Hci, Э

2250

2200

2900

3250

(ВН)mах, МГсЭ

0,6

0,9

1,2

375

Здесь Вr — это остаточная намагниченность (измеряется в гауссах), Hci

— это коэрцитивная сила (измеряется в эрстедах), (ВН)mах — энергетическое

произведение, чем больше его величина, тем "сильнее" магнит, тем более

интенсивно он способен притягивать к себе (или удерживать на своей поверх-

ности) магнитные материалы. Составы FM-10 и FM-12 (табл. 1) отличаются

улучшенными энергетическими параметрами из-за применения специальных

добавок и технологических режимов и имеют более высокую цену, чем стан-

дартные продукты. Магнитные характеристики ГПММ достаточно стабильны

и практически не изменяются при воздействии вибраций, ударов, полей раз-

личных электромагнитных помех.

Каковы же возможные применения ГПММ в рекламных технологиях?

Среди них -- транзитная реклама, организация выставочных мероприятий,

изготовление рекламных стендов, оформление мест продаж, разного рода

информационные знаки и панели, указатели и таблички, всевозможные маг-

нитные наклейки, стакеры, рекламная сувенирная продукция, календари на

магнитной основе, магнитные сувениры и прочая мобильная магнитная наруж-

ная реклама.

На сегодняшний день для транзитной рекламы (рекламы на автотранспор-

те) используются самоклеющиеся пленки с нанесенными на них соответству-

ющими изображениями, укрепляемые на кузовах транспорта. Такие же само-

клеющиеся пленки можно наносить не непосредственно на кузов автомобиля,

а на гибкие магнитные полимерные листы.

Это позволит проводить сложные монтажи

в специально оборудованном помещении, а

не в гараже. Кроме того, можно снимать

рекламный знак или быстро заменять его

другим. Особенно важно это для предпри-

ятий малого бизнеса, где один автомобиль

часто используют для различных нужд.

Значительная площадь рекламного знака на

магнитной основе и достаточно большая

величина удерживающей силы магнитного

материала обеспечивают ему надежное

крепление на стальном кузове движущего-

ся транспортного средства (рис. 6.4.3).

Часто при организации выставок, изго-

товлении мобильных рекламных стендов и

оформлении мест продаж возникает по-

требность в прочном, но быстросъемном

креплении информационных панелей. Про-

фили различного сечения из ГПММ, начи-

ная от обычного прямоугольного до доста-

точно сложных конфигураций (рис. 6.4.4), Рис.6.4.4.

Рис.6.4.3.

376

могут оказать при этом значительную помощь.

Рассмотрим, например, стандартное изделие — гибкую полимерную маг-

нитную полоску фирмы Flexmag Industries, Inc. из материала UltraMag FM-4.

Она бывает узкая (шириной 12,7 мм) и широкая (шириной 25,4 мм) толщиной

1,5 мм. Намагничена одна из широких сторон полоски, причем плотность

магнитных полюсов составляет 3,5 на 1 см. Различают 2 типа полосок — Аи

В, намагниченные таким образом, что полоска типа А при соединении с

полоской типа В становится точно по ширине (если используется узкая и

широкая полоски, то на широкую полоску помещаются 2 узкие). Немагнитная

поверхность полоски покрыта самоклеющимся покрытием, закрытым тонкой

защитной пленкой. Укрепив полоски с помощью самоклеющегося покрытия

соответственно на стенде и плакате, получаем возможность легко и быстро

установить нужный плакат или при необходимости сменить его. Преимущест-

во такого "магнитного соединения" — в практически неограниченном числе

возможных циклов соединение — разъединение, лёгкости и быстроте исполь-

зования, отсутствии необходимости применения инструментов (кроме ножниц

для того, чтобы отрезать полоску необходимой длины).

Можно также обычными методами укрепить на поверхности стенда дру-

гое полезное изделие -листовой материал FerroSheet (толщина 0,635 мм). Этот

материал сам по себе не намагничен, но, благодаря наличию в своем составе

магнетита Fe3O4, он, подобно стальному листу, удерживает на своей поверх-

ности намагниченные материалы. Плакаты на стенде с материалом FerroSheet

можно укреплять с помощью магнитной полоски или прижимая их постоян-

ными магнитами. На таком стенде легко размещать изделия из ГПММ. Fer-

roSheet можно заламинировать виниловым покрытием, включая покрытие,

допускающее многократное стирание написанного.

Так называемый С-профиль используется для закрепления в нем инфор-

мационных или визитных карточек — рис. 6.4.5. Выпускаются С-профили с

различной шириной канала (в частности, фирмой Flexmag Industries, Inc. — от

9,5 до 47 мм), в которые можно помещать карточки толщиной до 0,8 мм.

Рис.6.4.5.

Рис.6.4.6.

377

Следующая область применения гибких магнитов — это рекламная суве-

нирная продукция с длительным сроком службы. Такие изделия могут исполь-

зоваться на выставках, презентациях, переговорах, конференциях, для продви-

жения товара на рынок. На рис. 6.4.6 представлены образцы изделий, наиболее

широко используемых в рекламной практике США (вырубка штампом из

листовых ГПММ). Здесь показаны: визитная карточка, автомобиль, цифра "1",

рамка для фотографий, домик и телефон. На изделиях выполняются надписи

и рисунки рекламного и информационного характера. Разумеется, каждый

может придумать свою форму для рекламы своего товара, фирмы или услуги.

Печатают изображения непосредственно на ламинированном винилом

листовом ГПММ методами термографии, шелкографии или тиснения. Воз-

можна также печать на полимерной пленке с последующим покрытием ею

неламинированного листа ГПММ. Можно также печатать на бумажном листе

обычными методами, а затем укреплять его на ГПММ с самоклеющимся

покрытием.

Магнитная лента обеспечивает качественное монтажное соединение сты-

ков, надежную фиксацию и быстрый крепеж плакатов.

Одна часть ленты (Тип В) клеится на несущую алюминиевую конструк-

цию, другая часть (Тип А) клеится к плакату.

После этого можно производить быстрый (многократный) монтаж и де-

монтаж всего стенда.

В заключение следует отметить, что приведенными примерами возмож-

ности ГПММ в области рекламных технологий далеко не исчерпываются и при

соответствующей фантазии могут быть существенно расширены.

Источник: www.ndfeb.ru

378

6.5. Использование магнитов в стройиндустрии

Все мы с детства знаем легенду об уральской магнитной горе, к которой

прилипали стрелы кочевников. Если пофантазировать и предположить, что эта

гора была бы из магнита на основе неодимового сплава (неодим-железо-бор),

то она, наверняка, притягивала бы к себе пролетающие мимо стальные само-

леты. Именно из порошка Nd-Fe-B в конце прошлого века научились спекать

качественно новые постоянные магниты. Этот материал по праву может назы-

ваться материалом 21-го века. Он вобрал в себя все достижения в этой области,

огромные усилия больших и малых научных коллективов и побил все рекорды

магнитных характеристик.

За рубежом устройства на основе неодимовых магнитов сразу же нашли

применение, практически, во всех областях. Помимо традиционных потреби-

телей новейших материалов — военно-промышленного комплекса и ядерной

промышленности, в их число входят стройиндустрия и нефтегазовый ком-

плекс, химическая и металлургическая промышленность, медицина и микро-

биология, теплоэнергетика и машиностроение, деревообрабатывающая и пи-

щевая промышленность, радиоэлектроника и наружная реклама. Это далеко не

полный список областей применения этих магнитов.

Спектр устройств на постоянных магнитах чрезвычайно широк, но можно

попытаться выделить основные классы магнитных систем. Первый класс -

это подъемно-транспортное и погрузочно-разгрузочное оборудование на осно-

ве постоянных магнитов. В статье про неодимовые магниты был приведен

следующий пример: "...магнит размером с футбольный мяч легко поднимает

"Волгу"...". Наглядно. Хочется добавить: "с пассажирами и полным багажни-

ком". Представляете, каких размеров должен быть электрический магнит с

такой же грузоподъемностью? Раз в 20 больше. Существуют, также, ручные и

полуавтоматические подъемно-транспортные приспособления, помогающие

избежать травм и увечий при погрузке, разгрузке и транспортировке. Другой

класс — это сепарационные системы, использующиеся на горно-обогатитель-

ных предприятиях, сепараторы для сыпучих и текучих веществ, устанавливае-

мые обычно в трубопроводах или над конвейерами (т. н. линии магнитной

задержки) для различных предприятий стройиндустрии, пищевой, химической

промышленности, предприятий по утилизации промышленного, бытового и

строительного мусора. В третий класс изделий можно отнести роторы двига-

телей и микродвигателей, тормозные системы, герметичные муфты и т. д. В

отдельный класс можно выделить установки, где неодимовые магниты исполь-

зуются как различного рода магнитные линзы для фокусировки, отклонения

заряженных частиц в радиоэлектронике, в некоторых областях науки, в меди-

цине (томографы, ЯМР-спектрометры).

Практически везде, где есть конвейеры, стоит проблема попадания метал-

ломагнитных примесей в потенциально опасные отсеки оборудования. На

предприятиях строительной индустрии (ЖБК, заводах ЖБИ и сухих смесей и

т.д.) отсутствие магнитного заграждения приводит "всего лишь" к поломкам и

379

/*-/*-

монту дорогостоящего оборудования (лопастям, насосам, весовым механиз-

мам и т.д.) или ухудшению качества выпускаемой продукции (например, на?

предприятиях стекольной и керамической промышленности). В животновод-

стве же, и пищевой промышленности это зачастую приводит к летальным

исходам. В первом случае гибнет скот от попадающих в комбикорма и добавки

гвоздей и шурупов, а во втором — люди от взрывов. Так из-за попадания в

норию крупных металломагнитных примесей в 1971-89гг. произошли взрывы

на Иркутском и Саранском комбикормовых заводах, Белогорском, Читинском

и Армавирском комбинатах хлебопродуктов. Таким образом, существует оче-

видная потребность в таких изделиях у предприятий, представляющих не

только строительную индустрию.

На западе внедрение сильных магнитов в повседневную жизнь (вплоть до

бытовых магнитов, игрушек для детей и даже украшений) произошло так же

быстро, как на смену виниловым грампластинкам пришли компакт-диски. К

сожалению, отечественный потребитель, если воспользоваться этим же срав-

нением, продолжает слушать граммофон. Справедливости ради, нужно отме-

тить, что некоторые предприятия строительной, нефтегазовой, деревообраба-

тывающей промышленности уже успешно используют новую технику на по-

стоянных магнитах, но доля этих предприятий ничтожно мала по сравнению с

общим количеством нуждающихся в этой технике.

И, что самое парадоксальное, дело здесь не в конкурентоспособности этих

устройств. Конкурентов у этих изделий, попросту, нет. Они компактней, без-

опасней, не требуют затрат электроэнергии, а главное, дешевле применяемых

сегодня электромагнитных систем. Те изделия, которые не требуют электро-

питания для вспомогательных блоков могут работать в поле, под землей и под

водой, днем и ночью - - постоянно! В связи с этим, даже возобновились

дискуссии о разного рода идеях вечных двигателей, летательных аппаратах,

использующих альтернативные принципы. Быть может, это уже не за горами.

Но, оказывается, можно упорно отвергать даже то, чем уже пользуется весь

мир.

Несмотря на инертность отечественного рынка, смотреть в будущее

нужно с оптимизмом. На самом деле в нашей стране существуют предпосылки

развития техники на постоянных сильных магнитах. Есть предприятия как

старые, в основном ВПК, сумевшие "выжить" в сложный переходный период+

не растерять людей и накопленные знания, так и новые, образованные на базе

научных институтов, которые разрабатывают и постоянно расширяют кругпроизводимых изделий на основе постоянных магнитов, оснащая нашу про-мышленность по последнему слову.Источник: www.ndfeb.ru

6.6. Магнитное охлаждение

Задача создания компактного, экологически безопасного, энергетическиэффективного и высоконадежного холодильника, работающего в диапазоне380