CN103768851A - 一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统，包括磁链机构、除污机构、渣料回收机构和电机传动机构，其中作为关键改进的除污机构包括：空间闭环结构的辊道单元、对应于各磁棒套设其长度方向上的套筒式刮渣器，以及将前面两者相连的导向组件，当磁棒带动刮渣器一同沿着链传动方向做直线运动时，刮渣器与导向组件固连运动并受到辊道单元的轨迹限制，由此将磁棒上所吸附的金属粉尘刮除。通过本发明，可有效避免除污机构运动到极限位置时与磁棒刚性接触所造成的磁棒变形或损坏，此外可大幅缩小设备的整体尺寸，同时显著提高运行速度和随动效能。本发明可广泛应用于各种含铁质粉尘和粘附污垢的工业用水过滤、净化及磁选工艺。

Description

一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统

技术领域

本发明属于磁性过滤设备技术领域，更具体地，涉及一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统。

背景技术

目前磁性过滤装置主要有电磁式和永磁式两大类。电磁式磁性过滤器的原理是通过过滤机自身的填充物得电，使得填充物产生磁性，从而吸附乳化液中的铁粉等杂质，再在消除磁性（失电）的状态下对填充物进行冲洗，将吸附的杂质去除。永磁式磁棒过滤器则是利用高性能永磁体为磁源的磁棒，通过链条传动系统形成环绕的强大磁场组成磁栅，吸附液体中的铁粉等颗粒，然后使用机械除污方式将粘附在磁棒上的铁粉刮除，使磁棒变干净再进行下一轮的吸附和除污。

磁棒过滤器是目前使用最为广泛的永磁式磁性过滤装置，主要用于去除液体中的铁粉，使液体保持一定程度的洁净。研究显示，永磁式磁棒过滤器与电磁式过滤器相比，具有铁粉去除效果明显、节省电能、运行可靠稳定和便于维修等优点，但是机械式除污方式在很大程度上制约了永磁式磁棒过滤器的效能，影响了其使用效果。通过现场使用情况来看，现有的磁棒过滤设备普遍存在过滤效率不高，除污效果不理想，刮渣不干净不彻底，传动系统故障率高，维修频繁，机构尺寸和安装空间过大等问题。

具体到对冷轧冷却液的处理工艺流程而言，目前国内大型钢铁公司冷轧机组使用的冷却液磁性过滤装置大多采用永磁式磁棒过滤器。这类永磁式磁棒过滤器的除污机构主要包括抽刮式和轮式机构两种。前者如CN2573072Y、CN2477280Y、CN101020158A、CN101474508A等专利文献中公开了一些具体构造；后者如CN2562844Y、CN2603696Y等专利文献中分别公开了单轮结构和多轮结构。然而，进一步的研究表明，无论上述哪种类型，均存在除污机构与磁棒刚性接触易于造成磁棒变形或损坏的缺陷，而且无法实现高效和令人满意的除污过滤效果；此外，现有技术的冷却液磁性过滤装置要实现完整的除污操作，都采用了相对独立的动力系统来驱动磁棒沿长度方向作直线运动，或者驱动长度和磁棒相当的刮臂作直线运动，这就决定了此类设备的结构尺寸偏大，动力系统复杂，进而影响到过滤效能的发挥。

以德国西马克公司的六辊高精度可逆轧机机组中使用的磁棒过滤器为例，其除污机构是用一对刮爪通过上下闭合卡住磁棒，再由刮爪壁末端的滑块、四杆机构驱动，使刮爪往复运动完成刮渣除污。通过工厂多年的实践应用，可知其缺点主要包括：1、刮爪周期性开闭，无法实现连续除污；刮爪与磁棒接触为刚性接触，在刮爪开始刮渣和完成刮渣脱离磁棒时，会对磁棒产生刚性冲击，加剧磁棒磨损；2、刮爪有一定的宽度，由于刮渣时磁棒会水平运动，刮爪臂会在一定的角度内摆动，形成弯矩造成刮爪和磁棒、甚至是传动系统的过载损坏，由此也限制了磁棒链传动的线速度，从而降低了冷却液的过滤处理效率；3、刮爪臂随磁链运动方向摆动一定角度后，需弹性原件对其实现复位，复位精度低速度慢，在一定程度上也会限制刮渣除污效率；4、除污机构的传动系统设计复杂，导致故障率高，维修难度大，但刮渣效果并没有得到相应保证，磁棒吸附的铁粉无法快速彻底刮除；5、由于除污机构结构尺寸过大，在冷轧机组安装空间有限的条件下，水箱容积过小，导致全线废水处理能力明显不足。相应地，在本领域中亟需寻找更为完善的解决方案，以便在克服现有技术以上缺陷的同时，获得令人满意的除污过滤效果并提高冷轧冷却液磁性过滤的处理性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统，其中通过对其关键部件如刮渣器、导向组件、辊道单元和电机传动机构的结构及设置方式进行改进，相应可有效避免除污机构运动到极限位置时与磁棒刚性接触所造成的磁棒变形或损坏，防止除污机构卡死导致磁棒传动链条所造成的设备停机故障；此外，能够在大幅缩小设备整体尺寸的同时，显著提高磁链过滤机构和除污机构的运行速度和随动效能，与现有技术相比取得更好的除污过滤效果，因而尤其适用于冷轧液冷却液的全线处理用途。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统，该过滤系统包括磁链机构、除污机构、渣料回收机构，以及用于对磁链机构和渣料回收机构提供驱动力的电机传动机构，其特征在于：

所述磁链机构由多根相互平行的永磁体磁棒通过链条连接而成且构成环状结构，其中磁链的线速度方向垂直于磁棒的长度方向，并用于在电机传动机构的驱动下周期性往复进入用于存放冷轧冷却液的箱体的液面以下，由此对冷轧冷却液中的金属粉尘执行吸附；

所述除污机构包括辊道单元、套筒式刮渣器和导向组件，其中辊道单元被构成三维空间闭环结构，其环绕于所述磁链机构的整个环状外表面而悬挂布置，并且至少具有刮渣段和复位段；套筒式刮渣器对应于各根永磁体磁棒而设置，它们各自沿着磁棒的长度方向套设其上并可来回直线移动；导向组件对应于各个套筒式刮渣器而配套设置，它们各自包括滚动轴承、心轴和纵向连接轴，其中滚动轴承安装在与磁棒长度方向相平行的心轴的两端，并可沿着辊道单元所限定的导轨而滚动，纵向连接轴的下端与套筒式刮渣器固定相连，其上端贯穿安装于心轴的中部且使得心轴可绕着纵向连接轴的轴线方向自由旋转；以此方式，各个永磁体磁棒带动套设其上的套筒式刮渣器一同沿着链传动方向做直线运动，并当磁链机构运动至液面以上时，套筒式刮渣器由于与导向组件固连而作为一个整体运动，由此在刮渣器带动滚动轴承沿着刮渣段运动期间，刮渣器同时受到辊道单元的轨迹限制而沿着磁棒长度方向运动，从而将磁棒上所吸附的金属粉尘及污泥刮除；而在刮渣器带动滚动轴承沿着复位段运动期间，刮渣器同样受到辊道单元的轨迹限制而沿着磁棒长度方向反向运动，从而得以自动复位；

所述渣料回收机构设置在液面之上与永磁体磁棒之间的部位，用于接收套筒式刮渣器刮下的金属粉尘及污泥，然后在电机传动机构的驱动下将其送入渣斗。

作为进一步优选地，所述电机传动机构仅包括单台电机且同时为磁链机构和渣料回收机构提供驱动力，其中一部分动力用于驱动磁链机构运动以便完成浸入冷却液吸附金属粉尘的操作，同时经由套筒式刮渣器带动导向机构沿着辊道单元运动，以使刮渣器沿磁棒长度方向往复直线运动从而完成除污操作；另外一部分动力则经由锥齿轮的换向元件实现90°换向后驱动皮带输送机构，将刮下的金属粉尘和污泥输送到渣斗中，或者是经皮带传动机构传递给螺杆输送器，并驱动螺杆旋转将刮下的金属粉尘和污泥输送到渣斗中。

作为进一步优选地，所述套筒式刮渣器的内径略大于其所套设的磁棒外径，并在两者之间采用弹性的橡胶填料填充；此外，刮渣器的两端通过透盖将橡胶填料压紧在磁棒上，并可通过旋动透盖来控制橡胶填料对磁棒的压紧程度。

作为进一步优选地，所述辊道单元的两个侧部由左右对称的U形槽钢结构分别组成，与此相适应，所述导向组件的滚动轴承的回转轴线被设计为与所述心轴的水平轴线相重合，并使得滚动轴承紧贴由U形槽钢结构所限定的内部导轨的下底面滚动。

作为进一步优选地，所述辊道单元的上部还设置有安装孔，并通过可拆卸的透明上盖对该安装孔予以闭合；以此方式，可通过透明上盖来观察辊道单元中导向组件的运行状态，并通过开启上盖来执行对套筒式刮渣器和导向组件在辊道单元中的安装和维修。

作为进一步优选地，所述辊道单元的截面呈现倒T形的梁结构，与此相适应，所述导向组件的滚动轴承的回转轴线被设计为与所述心轴的水平轴线相垂直，并使得滚动轴承外置悬挂在倒T形梁结构所限定导轨的左右两侧面滚动。

作为进一步优选地，所述辊道单元的导轨内侧还可以设置有凸缘结构，以便对滚动轴承起到导向作用，同时减轻轴承与导轨侧壁的摩擦。

作为进一步优选地，所述辊道单元的刮渣段固定设置在冷轧冷却液液面上方，并大致沿着磁链机构环状结构的上部的对角线而分布，它的起始端和结束段均为直线轨迹，中间用弧形轨迹过渡；所述辊道单元的复位段固定设置在磁链机构的环状结构的侧部，并大致沿着该环状结构侧部的对角线而分布，其轨迹与刮渣段相类似，由此实现对套筒式刮渣器的自动复位功能。

作为进一步优选地，所述辊道单元优选由依次相连的8段轨道共同组成，其中第一段作为刮渣段，并通过呈现1/4圆弧轨迹的第二段与作为复位段的第三段相连；第四段同样呈现1/4圆弧轨迹，并将第三段与第五段相连，该第五段固定设置在磁链机构的环状结构下部的一端，并呈现直线轨迹；第五段继续通过呈现1/4圆弧轨迹的第六段与第七段相连，该第七段相对于第三段固定设置在磁链结构环状结构的另外一个侧部，并呈现直线轨迹；此外，第八段呈现1/4圆弧轨迹，并将第七段与第一段相连，由此共同组成三维空间闭环结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、通过采用导轨式除污过滤方式，套筒式刮渣器经由导向组件与辊道单元连接并相互作用，使得除污操作变得连续可靠，避免了刮爪开合对磁棒的刚性冲击，以及刮爪横向摆动对传动系统的损害；此外，还能够有效防止磁棒的易变形磨损、除污不干净不彻底，以及可能造成的传动机构卡死甚至磁链被拉断等停机故障；

2、通过对除污机构的结构及其设置方式进行设计，能够直接随着磁链机构的传动而灵活同步运动，而无需其他动力装置和传动机构，而且具备结构紧凑、重量轻和惯量小的特点；因此即便在大幅提高磁链运动速度的情况下，按照本发明的除污机构仍能有效完成刮渣除污操作，从而与现有技术相比实现更为高效的整机过滤能力；

3、通过采用单台电机同时为磁链机构和渣料回收机构提供动力，取消了现有磁棒过滤器的复杂传动系统，取而代之只需要一个动力源并经过简单的链传动方式即可实现整个设备的运转；整机传动系统设计更为简单，客观上具有节能效果，同时便于维护；

4、通过对套筒式刮渣器的结构进行具体限定，通过旋开刮渣器两端透盖即可更换磨损的橡胶填料，相应提高了刮渣器这类易损件的维护方便性；此外，通过对辊道单元及导向组件的形状及装配方式进行具体限定，能够使得滚动轴承顺利滚动，同时又能灵活改变方向，且不会在连接轴上产生过大弯矩；

5、通过对辊道单元的轨迹特征进行具体设定，测试表明能够较好地与环状结构的磁链机构相匹配安装，在空间上保证导向机构的滚动轴承始终在导轨中顺利滚动，同时便于实现套筒式刮渣器沿着磁棒长度方向的来回周期性直线移动和自动复位；

6、由于取消了长度几乎与磁棒等长的刮臂结构，使得按照本发明的设备在磁棒长度方向的尺寸缩减近一半，整机结构更为紧凑；节省的空间可用来扩大箱体容积，增加磁棒数量，从而有助于进一步提高整机过滤效能。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例所构建的导轨式永磁磁链过滤系统的主体结构示意图；

图2是按照本发明优选实施例的闭环辊道单元的立体结构示意图；

图3是按照本发明优选实施例的导向机构以及套筒式刮渣器的结构示意图；

图4是用于显示按照本发明优选实施例的辊道单元、导向机构、刮渣器和磁棒的相互装配关系的示意图；

图5是按照本发明优选实施例所构建的电机传动机构的结构及连接关系示意图；

在附图1-5中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-磁链机构  2-除污机构  3-渣料回收机构  4-电机传动机构11-磁棒  12-链条  13-链轮  14-链轮轴  21-辊道单元  22-套筒式刮渣器23-导向组件  211-透明上盖  212-导轨  213-凸缘结构  221-套筒222-套筒透盖  223-橡胶填料  231-滚动轴承  232-心轴  233-挡圈234-挡环  235-纵向连接轴  1001-皮带轮轴  1002-渣料输送皮带1003-皮带轮轴承  1004-大皮带轮  1005-电机  1006-减速器1007-传动皮带  1008-小皮带轮  1009-联轴器  1010-链轮1011-锥齿轮  1012-锥齿轮  1013-链轮轴  1014-链轮轴承

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例所构建的导轨式永磁磁链过滤系统的主体结构示意图。如图1中所示，该导轨式永磁磁链过滤系统主要包括磁链机构、除污机构、渣料回收机构，以及用于对磁链机构和渣料回收机构提供驱动力的电机传动机构等。与现有技术的永磁过滤设备相比，取消了刮臂结构及其相应的复杂驱动机构，仅保留磁链传动与渣料输送器传动。与此同时，通过对其中一些关键部件如刮渣器、导向组件、轨道单元和电机传动机构的结构及设置方式进行改进，相应可具备连续除污和高效过滤等特征，并有效避免除污机构运动到极限位置时与磁棒刚性接触所造成的磁棒变形或损坏，防止除污机构卡死导致磁棒传动链条所造成的设备停机等故障。

具体而言，磁链机构由多根相互平行的永磁体磁棒11通过链条12譬如图1中所示的双排辊子链条连接而成且构成环状结构，其中磁链的线速度方向垂直于磁棒11的长度方向，并在电机传动机构的驱动下周期性往复进入用于存放冷轧冷却液的箱体的液面以下，由此对冷轧冷却液中的金属粉尘执行吸附。

除污机构包括辊道单元21、套筒式刮渣器22和导向组件23，其中辊道单元21被构成如图1和图2中示范性所示的三维空间闭环结构，它环绕于所述磁链机构的整个环状外表面而悬挂布置（譬如与箱体的内壁相连，但与磁链之间始终保持一定距离）并且至少具有刮渣段和复位段；套筒式刮渣器22对应于各根永磁体磁棒11而设置，它们各自沿着磁棒11的长度方向套设其上并可来回直线移动；导向组件23对应于各个套筒式刮渣器22而配套设置，它们各自包括滚动轴承231、心轴232和纵向连接轴235，其中滚动轴承231譬如通过挡圈233及螺钉等安装在与磁棒11长度方向相平行的心轴232的两端，并可沿着辊道单元21所限定的导轨212而滚动，纵向连接轴235的下端可以采用焊接方式与套筒式刮渣器22固定相连，也可与刮渣器套筒整体铸造，它的上端以间隙配合或非间隙配合的方式贯穿安装于心轴232的中部，例如用挡环234及螺钉等组装，且使得心轴232可绕着纵向连接轴235的轴线方向自由旋转；以此方式，当磁链沿着传动方向运动时，套在磁棒11上的套筒式刮渣器22随磁棒在水平面内沿链传动方向譬如做匀速直线运动；而当磁棒11如图1中示范性所示，运动到上部紧边且处于液面以上的刮渣段时，套筒式刮渣器22会由于与导向组件23固连在一起而作为一个整体构件运动，导向组件23中的滚动轴承231在辊道单元21内受到其导轨对其施加的作用力，从而使滚动轴承231连同刮渣器受到沿磁棒长度方向的分力，从而产生加速度并获得沿磁棒长度方向的速度，使得套筒式刮渣器22在随磁棒作水平运动的同时，能沿磁棒长度方向运动，从而完成刮渣除污的基本功能。该除污原理属于机械方式除污。与此相类似，除污机构完成本轮刮渣动作后，在辊道单元的复位段依靠导轨对导向组件的作用力，例如图1中示范性所示地那样，将刮渣器送入箱体侧部和底部，并完成刮渣器的自动复位。刮渣器在箱体底部可以不具备沿着磁棒长度方向的运动速度，以确保磁棒在液面之下能充分吸附譬如铁粉的金属粉尘。

渣料回收机构设置在液面以上与永磁体磁棒之间的部位，例如位于紧邻液面上方，并用于接收套筒式刮渣器刮下的金属粉尘，然后在电机传动机构的驱动下由螺杆或皮带传动将金属粉尘送入渣斗。完成磁性过滤工序的冷轧冷却液则从箱体中排出，进入下一道水处理工序。

通过以上构思，除污机构能够直接随着磁链机构的传动而灵活同步运动，而无需其他动力装置和传动机构，而且还具备结构紧凑、重量轻和惯量小的特点；因此即便在大幅提高磁链运动速度的情况下，按照本发明的除污机构仍能有效完成刮渣除污操作，从而与现有技术相比实现更为高效的整机过滤能力。另外一个突出的优点则是，由于取消了沿磁棒长度方向布置的除污机构传动系统，使得整机在磁棒长度方向的尺寸可缩小近一半，具有明显的紧凑型结构特征；节省的空间可以用来扩大冷却液箱体容量，增加磁链上布置的磁棒根数，从而增大单机的冷却液处理能力。另外，由于采用导轨式除污过滤方式，套筒式刮渣器经由导向组件与辊道单元连接并相互作用，使得除污操作变得连续可靠，避免了刮爪开合对磁棒的刚性冲击，以及刮爪横向摆动对传动系统的损害；相应地，还能够有效防止磁棒的易变形磨损、除污不干净不彻底，以及可能造成的传动机构卡死甚至磁链被拉断等停机故障。

按照本发明的一个优选实施方式，如图5中示范性所示，所述电机传动机构仅包括单台电机，并通过这单台电机同时为磁链机构和渣料回收机构提供驱动力。其中一部分动力传递给磁链机构按一定速度作回转运动，以便完成浸入冷却液吸附金属粉尘的操作，同时经由套筒式刮渣器带动导向机构沿着辊道单元运动，以使刮渣器沿磁棒长度方向往复直线运动从而完成除污操作；另外一部分动力则经由譬如锥齿轮的换向元件实现90°换向后驱动皮带输送机构，将刮下的金属粉尘和污泥输送到渣斗中，或者是经皮带传动机构传递给螺杆输送器，并驱动螺杆旋转将刮下的金属粉尘和污泥输送到渣斗中。除此之外，整台设备无需其他额外动力，包括刮渣除污机构亦无需额外动力。相应地，使得传动链大幅缩短，降低整机功耗实现节能目标；此外，整机传动系统设计也相应变得更加简单，便于后期维护。

按照本发明的另一优选实施方式，所述套筒式刮渣器22的内径略大于其所套设的磁棒11外径，并在两者之间采用弹性的橡胶填料223来填充；此外，在本发明中优选在刮渣器的两端通过透盖将弹性的橡胶填料压紧在磁棒上，这样通过旋开刮渣器两端的透盖，即可更换套筒中磨损的橡胶填料，便于更换易损件；此外，还能够以简单、快捷的方式来控制橡胶填料对磁棒的压紧程度。

按照本发明的另一优选实施方式，如图3和图4中示范性所示，所述辊道单元21的两个侧部可以由左右对称的U形槽钢结构分别组成，其下部具有间隙以便纵向连接轴235的安装，与此相适应，所述导向组件23的滚动轴承231的回转轴线可以被设计为与所述心轴232的水平轴线相重合，并使得滚动轴承231紧贴由U形槽钢结构所内部限定的导轨21的下底面滚动。上述结构可保证滚动轴承在导轨内顺利滚动，同时又能灵活改变方向，且不会在连接轴上产生过大弯矩。其具体设计步骤可详述如下：通过计算磁棒间距，可确定导向机构心轴间距，最终选定轴承尺寸及型号，据此再设计辊道导轨的结构尺寸。此外，固定轴承的轴端挡圈距离导轨内侧表面要有一定间隙但不宜过大，以便于滚动轴承转向。

作为一种替换方式，所述辊道单元21的截面也可以呈现倒T形的梁结构，与此相适应，所述导向组件的滚动轴承的回转轴线被设计为与所述心轴的水平轴线相垂直，此时滚动轴承将采用外置悬挂结构，并沿着倒T形梁结构所限定的导轨的左右两侧面滚动。

按照本发明的另一优选方式，如图4中所示，所述辊道单元21的上部还可以设置有具备一定宽度（如5-8个轴承直径）的安装孔，并通过可拆卸的透明上盖211对该安装孔予以闭合；以此方式，可通过透明上盖211来观察辊道单元中导向组件的运行状态，并可通过开启上盖来执行对套筒式刮渣器和导向组件在辊道单元中的安装、拆卸、检修和零件更换等维修操作。此外，还可以例如在导轨内侧设置有如图4所示的凸缘结构213，用以防止导向机构绕连接轴旋转致使轴承滑出导轨，或弯矩过大导致心轴侧倾致使轴承卡死在辊道中。由于轴承在导轨内滚动且与导轨内壁有一定间隙，转向时轴承挡圈会与导轨内侧表面发生摩擦，凸缘结构可以更好地起到导向作用，减轻轴承挡圈与导轨内壁的摩擦。当然，考虑到滚动轴承排布密集，轴承在导轨中的运动间隙可能不足以引起轴承滑出或卡死的问题，因此在轨道截面结构设计中，有些情形下也可以不采用凸缘结构。

参看图4，上述导向组件、套筒式刮渣器及磁链之间的装配操作如下：首先，将多个组件拼装为导向组件，然后将套筒式刮渣器套设在各个磁棒之上；接着，在不连电机的情况下，安装磁棒链传动系统；将辊道单元安装在箱体上并环绕于磁链机构的整个外表面，其中各段辊道的接头截面上均可设计榫楔结构，确保各段辊道安装完成后，接缝处具有足够刚度无变形，辊道内表面平整光滑；接着，将刮渣器纵向连接轴235导入安装孔，在安装孔中将安装好滚动轴承231的心轴232套入纵向连接轴235，用螺母将挡环234压紧在心轴上，完成导向组件、刮渣器和导轨的装配。然后将安装好的滚动轴承从安装孔沿导轨轨迹方向推入导轨，转动磁链，将下一个刮渣器连接轴导入安装孔，进行下一个导向机构和刮渣器的连接安装；最后，完成所有导向组件与刮渣器的连接，并将所有滚动轴承导入导轨辊道之后，在箱体上部盖上安装孔的透明上盖，形成观察孔。拆卸操作的工序则与上述过程正好相反。

按照本发明的又一优选实施方式，所述辊道单元的刮渣段可固定设置在冷轧冷却液液面上方，并大致沿着磁链机构环状结构的上部的对角线而分布，它的起始端和结束段均为直线轨迹，中间用弧形轨迹过渡；所述辊道单元的复位段可固定设置在磁链机构的环状结构的侧部，并大致沿着该环状结构侧部的对角线而分布，其轨迹与刮渣段相类似由此实现对套筒式刮渣器的自动复位功能。更具体地，如图2中所示，该辊道单元的轨迹为一具有空间结构的三维闭环取像，优选由依次相连的8段轨道共同组成，分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG、GH和HA，其中第一段AB作为刮渣段可位于液面上方，并通过呈现1/4圆弧轨迹的第二段BC，与作为复位段且位于箱体侧面的第三段CD相连；第四段DE同样呈现1/4圆弧轨迹，并将第三段CD与第五段EF相连，其中该第五段EF固定设置在磁链机构的环状结构下部的一端，并呈现直线轨迹；第五段EF继续通过呈现1/4圆弧轨迹的第六段FG与第七段GH相连，该第七段GH相对于第三段CD固定设置在磁链结构环状结构的另外一个侧部，并呈现直线轨迹；此外，第八段HA呈现1/4圆弧轨迹，并将第七段与第一段相连，由此共同组成三维空间闭环结构。换而言之，刮渣器在AB段运动分为三部分，先是磁棒长度方向速度为零的匀加速运动，再是匀速直线运动，最后是加速度大小相同的匀减速运动，直至磁棒长度方向速度归零。根据磁链中心距和磁棒长度等尺寸可以算出刮渣器在磁棒长度方向所需的加减速时间、加速度大小以及能达到的最大速度。为了能使刮渣器在刮渣开始和刮渣结束时运动得更平稳更连贯，第一段AB也即刮渣段的轨迹形状在刮渣前后一小段均为直线，此段距离主要参考磁链运动速度决定。通过以上实施方式可以确定导轨的轨迹曲线。对于第三段CD也即复位段，其轨迹形状与AB段类似，根据磁链链轮直径容易计算该段直线的斜率。对于EF、GH两段轨迹形状则较为简单可为直线，尺寸具体由设备尺寸确定。BC、DE、FG、HA是四段相同的四分之一圆弧，其半径可设计为链轮半径与刮渣器连接轴高度之和。

下面将更具体地解释按照上述轨迹设计的辊道单元的工作原理。当导轨式磁链过滤系统运行时，在辊道导轨和导向组件作用下，刮渣器依次完成除污操作。当磁链被电机驱动，磁棒在链传动机构作用下运动到上部水平布置的段AB时，套装在磁棒上的刮渣器会随着导轨作斜向直线运动，该运动可被分解为沿磁链传动线速度方向和沿磁棒长度方向两个分运动，后者会使刮渣器沿磁棒长度方向运动从而实现其刮渣除污的功能；当磁棒运动到磁链左侧圆弧段BC的时候，由于轨道形状的约束，刮渣器将暂停沿磁棒长度方向的运动；当磁棒运动到磁链左侧中部的段CD的时候，刮渣器沿磁棒长度方向快速复位；当磁棒运动到箱体底部圆弧段DE、直线段EF、圆弧段FG段时，刮渣器在磁棒上的位置不变，仅与磁链保持随动，完成铁质粉尘的过滤功能；当磁棒运动到箱体右侧直线段GH、圆弧段HA时，刮渣器在磁棒上的位置不变，随磁链运动到液面以上，准备进入下一轮的刮渣除污操作。

上述轨迹特征经较多测试表明，能够较好地与环状结构的磁链机构相匹配安装，在空间上保证导向机构的滚动轴承始终在导轨中顺利滚动，同时便于实现套筒式刮渣器沿着磁棒长度方向的来回周期性直线移动和自动复位。然而需要指出的是，其仅为一种优选而非唯一的设计方案，该辊道的轨迹曲线形状可根据箱体长度、磁棒长度、磁链运动速度等具体要求设计成各种不同的形状，而不仅仅局限于图2所示的这一种结构形状。例如，在磁链机构尺寸足够大的情况下，刮渣段和复位段可同时布置在液面上方，并位于同一平面内，本发明中的闭环辊道导轨所必备的主要结构特征在于至少应具有除污功能的刮渣段AB，以及将刮渣器复位的复位段CD。

图5是按照本发明优选实施例所构建的电机传动机构的结构及连接关系示意图。如图5中示范性所示，电机传动机构可采用链条传动设计，力经电机输出和减速器减速后，一部分动力带动双排滚子链转动，驱动磁链机构按一定速度运动，完成浸入冷却液吸附铁质粉尘的过滤功能；同时驱动导向组件沿导轨运动，从而带动刮渣器沿磁棒长度方向进行往复直线运动，从而实现除污功能；另一部分动力则经由皮带传动传递给螺杆输送器，驱动螺杆旋转将刮落的铁质污泥输送到冷却液箱体以外的渣斗中；或者是经由一对锥齿轮实现90°换向，驱动皮带输送机构将渣料送入渣斗。

上述传动机构的设计，可根据对滚子链、链轮内轴、联轴器、减速器、电动机功率等来进行设计计算和选型。大致步骤如下：由磁链的重量、水平运动速度、刮渣阻力、导轨阻力，计算出磁链传动机构所需的工作功率，然后根据磁棒直径、根数和间距大小，确定双排滚子链节距，按照国标双排滚子链的基本设计完成磁链机构设计。根据单位时间刮落的渣量大小，可确定渣料输送机构推渣所需的功率大小。计算螺杆转速或皮带速度，选择锥齿轮或减速器传动比，可得渣料输送机构的工作功率。导轨磁链机构和渣料输送机构的工作功率之和为总功率P_w，再由传动机构间的联轴器传递效率η₁、锥齿轮或减速器传递效率η₂、导向机构滚动轴承传递效率η₃、开式滚子链传动效率η₄，计算出传动系统总传递效率

则电机总的输出功率为P_d=P_w/η，据此选择合适的电机型号。最后重新分配传动比，修正和设计传动机构。

综上，按照本发明的导轨式永磁磁链过滤系统既能实现磁链高速转动以提高过滤效能，又能实现连续高效除污，其中通过对该系统所采用的技术方法和机械结构进行全新设计，能够在大幅缩小机构尺寸的同时，大幅提高磁链过滤机构和导轨除污机构的运行速度和随动效能，从而获得满意的除污过滤效果，提高冷轧冷却液磁性过滤的处理能力。由于使用了导轨除污机构，本发明中完全取消了刮爪悬臂结构以及控制刮爪开合的铰链机构、控制刮爪伸缩的链传动机构，使整机结构更为紧凑高效。

因此，按照本发明的上述过滤系统由于具备过滤效率高、除污彻底、操作连续、结构紧凑、能耗低等优点，因而尤其适用于冷轧冷却液的全线处理用途。在实际应用中，它并不局限于冷轧冷却液的铁质粉尘过滤和清除，还可广泛应用于各种含铁质粉尘和粘附污垢的工业用水过滤、净化及磁选工艺。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于冷轧冷却液处理的导轨式永磁磁链过滤系统，该过滤系统包括磁链机构、除污机构、渣料回收机构，以及用于对磁链机构和渣料回收机构提供驱动力的电机传动机构，其特征在于：

所述磁链机构由多根相互平行的永磁体磁棒（11）通过链条（12）连接而成且构成环状结构，其中磁链的线速度方向垂直于磁棒的长度方向，并用于在电机传动机构的驱动下周期性往复进入用于存放冷轧冷却液的箱体的液面以下，由此对冷轧冷却液中的金属粉尘执行吸附；

所述除污机构包括辊道单元（21）、套筒式刮渣器（22）和导向组件（23），其中辊道单元（21）被构成三维空间闭环结构，其环绕于所述磁链机构的整个环状外表面而悬挂布置，并且至少具有刮渣段和复位段；套筒式刮渣器（22）对应于各根永磁体磁棒（11）而设置，它们各自沿着磁棒（11）的长度方向套设其上并可来回直线移动；导向组件（23）对应于各个套筒式刮渣器（22）而配套设置，它们各自包括滚动轴承（231）、心轴（232）和纵向连接轴（235），其中滚动轴承（231）安装在与磁棒（11）长度方向相平行的心轴（232）的两端，并可沿着辊道单元（21）所限定的导轨而滚动，纵向连接轴（235）的下端与套筒式刮渣器（22）固定相连，其上端贯穿安装于心轴（232）的中部且使得心轴（232）可绕着纵向连接轴（235）的轴线方向自由旋转；以此方式，各个永磁体磁棒（11）带动套设其上的套筒式刮渣器（22）一同沿着链传动方向做直线运动，并当磁链机构运动至液面以上时，套筒式刮渣器（22）由于与导向组件（23）固连而作为一个整体运动，由此在刮渣器带动滚动轴承沿着刮渣段运动期间，刮渣器同时受到辊道单元的轨迹限制而沿着磁棒长度方向运动，从而将磁棒上所吸附的金属粉尘及污泥刮除；而在刮渣器带动滚动轴承沿着复位段运动期间，刮渣器同样受到辊道单元的轨迹限制而沿着磁棒长度方向反向运动，从而得以自动复位；

所述渣料回收机构设置在液面以上与永磁体磁棒（11）之间的部位，用于接收套筒式刮渣器刮下的金属粉尘及污泥，然后在电机传动机构的驱动下将其送入渣斗。

2.如权利要求1所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述电机传动机构仅包括单台电机且同时为磁链机构和渣料回收机构提供驱动力，其中一部分动力用于驱动磁链机构运动以便完成浸入冷却液吸附金属粉尘的操作，同时经由套筒式刮渣器（22）带动导向机构（23）沿着辊道单元（21）运动，以使刮渣器（22）沿磁棒（11）长度方向往复直线运动从而完成除污操作；另外一部分动力则经由皮带传动传递给螺杆输送器，并驱动螺杆旋转将刮下的金属粉尘输送到渣斗中，或者是经由一对锥齿轮实现90°换向后驱动皮带输送机构，将刮下的金属粉尘输送到渣斗中。

3.如权利要求1或2所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述套筒式刮渣器（22）的内径略大于其所套设的磁棒（11）外径，并在两者之间采用弹性的橡胶填料填充；此外，刮渣器（22）的两端通过透盖将所述橡胶填料压紧在磁棒上，并可通过旋动透盖来控制橡胶填料对磁棒（11）的压紧程度。

4.如权利要求1-3任意一项所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元（21）的两个侧部优选由左右对称的U形槽钢结构分别组成，与此相适应，所述导向组件（23）的滚动轴承（231）的回转轴线被设计为与所述心轴（232）的水平轴线相重合，并使得滚动轴承（231）紧贴由U形槽钢结构所限定的内部导轨的下底面滚动。

5.如权利要求4所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元的上部优选还设置有安装孔，并通过可拆卸的透明上盖（211）对该安装孔予以闭合；以此方式，可通过透明上盖（211）来观察辊道单元中导向组件的运行状态，并通过开启上盖来执行对套筒式刮渣器（22）和导向组件（23）在辊道单元（21）中的安装和维修。

6.如权利要求1-3任意一项所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元（21）的截面呈现倒T形的梁结构，与此相适应，所述导向组件（23）的滚动轴承（231）的回转轴线被设计为与所述心轴（232）的水平轴线相垂直，并使得滚动轴承（231）外置悬挂在倒T形梁结构所限定导轨的左右两侧面滚动。

7.如权利要求1-6任意一项所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元的导轨内侧还可以设置有凸缘结构（213），以便对滚动轴承（231）起到导向作用，同时减轻轴承与导轨侧壁的摩擦。

8.如权利要求1-7任意一项所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元的刮渣段固定设置在冷轧冷却液液面上方，并大致沿着磁链机构环状结构的上部的对角线而分布，它的起始端和结束段均为直线轨迹，中间用弧形轨迹过渡；所述辊道单元的复位段固定设置在磁链机构的环状结构的侧部，并大致沿着该环状结构侧部的对角线而分布，其轨迹与刮渣段相类似，由此实现对套筒式刮渣器的自动复位功能。

9.如权利要求8所述的导轨式永磁磁链过滤系统，其特征在于，所述辊道单元优选由依次相连的8段轨道共同组成，其中第一段（AB）作为刮渣段，并通过呈现1/4圆弧轨迹的第二段（BC）与作为复位段的第三段（CD）相连；第四段（DE）同样呈现1/4圆弧轨迹，并将第三段（CD）与第五段（EF）相连，该第五段（EF）固定设置在磁链机构的环状结构下部的一端，并呈现直线轨迹；第五段（EF）继续通过呈现1/4圆弧轨迹的第六段（FG）与第七段（GH）相连，该第七段（GH）相对于第三段（CD）固定设置在磁链结构环状结构的另外一个侧部，并呈现直线轨迹；此外，第八段（HA）呈现1/4圆弧轨迹，并将第七段与第一段相连，由此共同组成三维空间闭环结构。

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