CN103826752A - 用于热力系统的磁性粒子分离器 - Google Patents

Abstract

一种适于从在供热系统中流动的热流体中分离磁性粒子和非磁性粒子的磁性粒子分离器（10）。所述磁性粒子分离器（10）包括：中空主体（10A，10B），其配置有上部粒子分离腔室（11）并用于热流体进口（12）和出口（13）之间的循环；和静态腔室（15），其在所述粒子分离腔室（11）的下方以用于从所述流体分离的所述粒子的积聚；用于永久磁体（18）的环形支撑元件（21）可移除地紧固在所述分离器（10）的所述静态腔室（15）外侧。

Description

用于热力系统的磁性粒子分离器

技术领域

本发明涉及一种用于从供热系统的流体循环中分离粒子材料的装置，该粒子材料积累并定期净化为沉淀物；具体地，本发明涉及一种适合于分离由供热系统的管和/或设备的内部腐蚀导致的磁性粒子或铁粒子以及由流动的热流体中的污垢导致的非磁性粒子或非铁粒子的磁性粒子分离器。尽管，根据本发明，磁性粒子分离器适合于任何应用，但是其特别适合应用在民用和/或工业用途的家用集中供热系统中。

背景技术

众所周知，由于存在或形成于热流体中的污垢，在供热系统中循环的热流体倾向于夹带大量的非磁性粒子，并且由于供热系统中的金属管、散热器和/或其它设备的内部腐蚀，在供热系统中循环的热流体倾向于夹带磁性粒子。

如果不移除这些污垢粒子和/或由腐蚀导致的磁性粒子，那么它们倾向于积聚在供热系统的关键部件中，诸如阀和/或流体循环泵，从而改变了设计参数或者甚至对系统造成损坏。

例如在WO-A-2004/105954中，描述了用于一种从供热系统的流体循环中分离磁性粒子或铁离子的磁性装置；该装置包括容器，其配置有用于粒子的磁性分离的腔室，该腔室具有用于在容器的轴向方向上间隔开的流体的进口和出口。该装置还包括完全浸入到流体中的磁棒，其轴向延伸到在流体进口和出口之间的粒子分离腔室中。磁棒可拆卸地固定到盖件上并且在需要移除已粘附在磁体上的磁性粒子时能够移除磁棒。

在相似的磁性分离器装置中，除了不能保持流体的非磁性粒子外，磁体的去除和磁性粒子的移除必须要求打开容器，因此通过在上述分离器装置的上游和下游提供适当的阀来使加压流体的循环停止。

为了允许在不需要打开分离器装置的情况下移除已粘附到磁体上的磁性粒子，GB-A-850.233和WO-A-2009/122127建议将磁体或多个磁体放置在相应的管状壳体中，以防止磁体或多个磁体与循环流体的直接接触，并且在不需要打开分离器装置的情况下，移除所述磁体。

特别地，根据GB-A-850233的分离器包括非磁性材料的容器，该容器配置有上部过滤腔室，其该上部过滤腔室中磁体组在相应的管状保护壳体内延伸。容器还设有用于沉淀物和磁性粒子的收集和净化腔室，仅通过将磁体组从它们各自的管状外壳中移除来使沉淀物和磁性粒子定期地落下；在上部腔室中的多个导板允许流体尽可能浸没在由永久磁体生成的磁场中流动。

继而，WO-A-2009/122127公开了一种气旋式粒子分离器，其包括流体进口环形通道，在该环形通道中由于离心力造成流体的气旋运动以引起粒子的分离，该环形通道延续到下锥形部件中，流体从下锥形部件向上移动到连接至出口的中心套管中；流体在于保护管状元件中轴向延伸的中心磁体周围保持气旋运动。

专用静态区域设置在分离器的底部，通过气旋活动分离出的污垢粒子收集在所述专用静态区域，以便随后通过移除闭合盖将所述污垢粒子排放；此外，通过简单地移除磁体，允许已通过内部磁体的磁场吸引的磁性粒子落到底部。

因此，在GB-A-850233和WO-A-2009/122127中，磁体定位在上部粒子分离腔室中，在所述分离腔室中磁通量在涡流状态下由流体循环直接穿过；因此，为了利用这种类型的磁性分离器执行清洁操作，例如有必要通过停止循环泵或通过关闭在分离器下游的适当的阀使流体循环停止，以防止流体夹带污垢粒子。因此，利用这种类型的磁性分离器，不可能在系统工作的同时执行清洁操作和沉淀物的移除。

发明内容

发明目的

本发明的一个目的是提供一种用于从供热系统的流体循环中分离磁性粒子和非磁性粒子的装置，该装置构造成使得粒子的磁吸引能够发生在流体的基本没有任何湍流的区域中。

本发明的另一个目的是提供一种用于由在供热系统中流动的热流体夹带的磁性粒子的磁性粒子分离装置，其中在系统停止以启用该系统的静压的同时，以及在工作状态中流体利用供热系统进行循环的同时，能够在非常短的时间内快速执行对由磁场保留的磁性粒子的移除。

发明的简要说明

根据权利要求1，上述目的能够通过一种适合于从在供热系统中流动的热流体中分离铁粒子或磁性粒子与非铁离子或非磁性粒子的磁性粒子分离器而成为可能。

具体地，根据本发明的方案与已知粒子分离器不同，原因在于用于吸引磁性粒子的磁体定位在粒子分离腔室下方的静态腔室外侧，在所述静态腔室中，流体速度的大幅下降倾向于造成有助于粒子的下落和积聚的静态区域，并且，具体地，对磁性粒子的磁性吸引朝向上述静态腔室的外围壁。

有利地，过渡区域可以设置在粒子分离腔室和静态腔室之间以抑制流体中的任何涡动，以允许分离的粒子自由落下。

附图说明

根据下述参照附图的描述，根据本发明的磁性粒子分离器装置的这些和其它特征以及一些优选实施例将变得更加明显，其中：

图1是根据本发明的磁性粒子分离器的第一实施例的视图；

图2是沿图1中的线2-2剖切的横截面视图；

图3是沿图2中的线3-3剖切的横截面视图；

图4是外磁体支撑元件的第一方案的立体图；

图5根据本发明的磁性粒子分离器的第二实施例的立体图，其具有在移除状态中的用于不同配置的磁体的支撑件；

图6是图5的磁性粒子分离器的不同立体图，其示出了用于将磁体支撑件紧固到分离器的主体的系统；

图7是类似于图6中的磁性粒子分离器的立体视图，其具有在装配状态中的磁体支撑件。

具体实施方式

参照图1至图4，现在将描述根据本发明的磁性粒子分离器的第一实施例。

磁性粒子分离器包括由黄铜或另外适合的非磁性材料制成的中空主体10，该中空主体包括拧紧在一起的杯形上部10A和杯形下部10B。主体的上部10A限定第一腔室11，也称为用于由在供热系统中循环的热流体夹带的污垢的粒子分离腔室；主体的上部10A还设有用于流体的进口12和出口13，并且上部10A包括用于偏离和降低流体速度的部件14，该部件适合于允许通过由流体夹带的污垢粒子的重力进行分离。

用于偏离和降低流体速度的部件14可以是任何类型的；例如，如在相同申请人的专利IT1348978中所述的，部件14能够采取可移除滤筒的形式，所述可移除滤筒包括螺旋卷绕的塑料网状元件或者用于悬浮在流体中的磁性粒子和/或非磁性粒子的重力分离的多个轴向设置的网状元件，所述专利通过引用的方式并入于此。

继而，主体的下部10B设有第二腔室15，也称为静态粒子积聚腔室，其中，流体的速度和湍流大体下降为零。下部静态腔室15与上部分离腔室11轴向对齐并且流体连通，且下部静态腔室包括外围壁和用于通过能够手动操作的排污阀17定期排放沉淀物的底部开口16。

如前所述，磁性粒子分离器10还包括用于捕获和保留磁性粒子的磁性部件，磁性粒子从流体中分离并且由于重力从上部腔室11落入到静态腔室15中。

先前已知方案包括流体以湍流状态在其中流动的分离器的上部内的一个或多个磁体，该一个或多个磁体大体上浸没到流体流中，与先前已知方案不同，本发明与其区别在于用于保留磁性粒子的磁性部件定位在分离器10的静态腔室15的外部及周围，也就是对应于大体上脱离任何湍流的静态腔室的区域。

特别地，根据图1至图4的实例，用于捕获和保留磁性粒子的磁性部件包括以相同方向或相反方向轴向极化的两个永久磁体18，其定位在分离器的主体10的下部10B的直径端部；磁体18具有相同极性或不同极性的极面，其面向静态腔室15的内部，以便生成通过主体10的下部10B的筒形外围壁或不同形状外围壁投向上述静态腔室15的磁通线。

如图3所示，在测试期间，其优点在于在粒子分离腔室11和静态腔室15之间或者更适当地在滤筒14的底侧和磁体18的上边缘之间提供了过渡区域Z，其中从在粒子分离腔室11的底侧处的滤筒14输出的流体的任何残余旋转运动都大体上被抑制。

根据第一个实例，如图2和图4所示，两个磁体18中的每一个都封装于在非磁性传导材料（诸如塑料材料）的环形支撑元件21的内侧上的相应位置20中，关于这点，用于磁体18的环形支撑元件21是C状的或在一侧开口的，并且环形支撑元件21包括设置有夹紧部件的塑性材料的弹性柔软开口扩展带，以通过径向推力扣合到主体10的下部10B的筒形外表面上，从而防止任何意外的轴向移除。

为此，用于磁体18的C状环形支撑元件21在两端处具有纵向肋部22，以便接触并夹住主体的下部10B的外表面。两个肋部22彼此间隔以比主体的下部10B的筒形壁的直径小的间距，以便允许上述环形元件21的弹性扩展，并且如图2中的虚线所示，当在箭头W1的方向上径向推动环形元件时，环形元件与分离器主体10的下部10B扣合。

为了防止用于磁体18的支撑元件21从分离器的主体10B意外地轴向落下，支撑元件21沿其下边缘设置有径向向内延伸的凸缘23；凸缘23通过径向裂口24在多个点处断开，以允许C状元件21的弹性变形和扩展；凸缘23的内边缘大体上具有与主体的下部10B的筒形外表面相同的直径，并且凸缘23的内边缘旨在抵靠在下部10B的肩部25，以便防止其意外地落下。

磁性粒子分离器操作如下：由于重力，在上部腔室11内、在进口12和出口13之间循环的流体穿过导致使流体部分减速的网状过滤器14进入到静态腔室15中，致使通过过渡区域Z落下的磁性粒子和非磁性粒子分离。在静态腔室15中，非磁性粒子作为沉淀物沉积在底部上，同时磁性粒子由两个永久磁体18吸向静态腔室15的外围壁的内表面，由此防止将磁性粒子和非磁性粒子夹带回在上部腔室11中流动的流体中。

通过径向移除封装磁体18的环形元件21能够手动地、简单地执行对积聚在静态腔室15中的沉淀物和磁性粒子的清洁操作；以这种方式，已经磁性粘附在静态腔室15的内表面的磁性粒子便下落到上述腔室15的底部以通过开口16被排放；当用于磁性粒子的磁性吸引区域与中间过渡区域Z和流体在其中流动的上部腔室11的区域完全分离时，通过使分离器内的流体循环停止能够完成排放或在保持流体在分离器内循环的同时能够完成排放。

准确来说，在静态腔室15外侧并关于粒子分离腔室11定位磁体18允许甚至在供热系统操作的同时对分离器10进行清洁。

如图2中的虚线所示，在清洁之后，通过扣紧用于磁体18的支撑件21、沿箭头W1的方向手动地推动支撑件21，完全能够重新激活磁性粒子分离器10的操作。

除了改进功能性，提出的方案在构造方面也是简单的并且具有较低的成本；环形磁体支撑件21的弹性带的大体宽度和定位在静态腔室15外侧的磁体18的最终轴向延展给出了两个重要优点：

第一个优点在于磁体18的方便的径向极化，这允许沿静态腔室15的大保留区、在脱离任何湍流的区域中并以趋于零的流体速度下获取均匀磁场；

第二个优点在于，利用在包含用于分离由热流体夹带的粒子的过滤器14或其它适当装置的上部粒子分离腔室11中的有限压降来保持用于流体的大流动截面。

图5至图7示出了根据本发明的用于磁性粒子分离器的的第二可能实施例。在图5至图7中示出的方案具有相同的一般特征并且大体上以与前述方案相同的方式操作，区别在于可移除磁体支撑元件的形状；因此，在图5至图7中使用如前述在图1至图4中的相同的附图标记，以用于相似或等同的部件。

在前述方案中，用于磁体18的环形支撑元件21是侧开口环的形式，与前述方案不同，在此第二种情况下，用于磁体18的环形支撑元件21构造成能够如图6中的双箭头W2所示被轴向推动和拉动以从底部装配和移除的闭合环，从而相对于分离器10的主体的下部10B中的静态腔室15保持磁体18的位置不变。

此外，在该实例中，主体的下部10B和用于磁体18的环形支撑元件21将配置有相互可接合并可分离的挂钩或夹紧部件，例如利用卡口型附接件或钢丝环，或利用防止支撑元件21落下的任何其它附接部件。

例如，在图5至图7的实例中，示出了卡口型附接件，其包括在主体部10B的筒形壁的下边缘处的一对直径相对的翼片26；翼片26构造成穿过在上述环形支撑元件21内侧的径向凸缘28上的直径相对位置中的开口27。因此，通过在如双箭头W3所示的一个方向或相反方向上转动环形元件21，并且在双箭头W2的方向上轴向移动上述支撑元件21，能够使环形元件21与分离器的主体10接合和分离。

从而，根据所述的和所示的，由此明显的是，提供一种用于从在供热系统中流动的热流体中分离磁性粒子和非磁性粒子的磁性粒子分离器，其中，所述粒子分离器包括：

中空主体，其配置有具有用于流体的进口和出口的上部粒子分离腔室；

在粒子分离腔室中的部件，其构造成引起流体流动速度降低并通过重力使由流体夹带的磁性粒子和非磁性粒子分离；

静态腔室，其定位在上部分离腔室下方并与上部分离腔室流体连通，所述静态腔室具有底部出口；和

磁体部件，其吸引流体的磁性粒子；

其特征在于，磁体部件包括：

布置在静态腔室外侧的一个或多个永久磁体；和

环形磁体支撑元件，其在分离器装置的静态腔室的外围壁周围可移除地连接在中空主体的外侧。

从而，在上述方案内，在不背离权利要求的情况下，能够做出对分离器主体和磁体支撑元件或其部件的其它改变和/或变型。

Claims (12)

1.一种适于分离夹带于在供热系统中流动的热流体中的磁性粒子和非磁性粒子的磁性粒子分离器（10），所述磁性粒子分离器包括：

中空主体（10A，10B），其配置有具有用于所述流体的进口（12）和出口（13）的粒子分离腔室（11）；

在所述粒子分离腔室中的部件，其构造成引起所述流体流动速度的降低和通过重力使所述流体夹带的所述磁性粒子和所述非磁性粒子分离；

静态腔室（15），其定位在所述粒子分离腔室（11）的下方并与所述粒子分离腔室（11）流体连通，所述静态腔室（15）在底侧具有粒子排放端口（16）；和

永久磁体部件，其用于保留从所述流体中分离出的所述磁性粒子，其特征在于，所述永久磁体部件包括：

一个或多个永久磁体（18），其布置在所述静态腔室（15）的外侧；和

环形磁体支撑元件（21），其可移除地连接至所述中空主体（10A，10B），所述磁体支撑元件（21）在所述分离器装置的所述静态腔室（15）的至少一部分外围壁的周围周向延伸。

2.根据权利要求1所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述分离器的所述磁体支撑元件（21）和所述中空主体（10A，10B）设有可接合并且可分离的连接部件。

3.根据权利要求2所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述磁体支撑元件（21）包括侧开口环形式的弹性变形环形元件。

4.根据权利要求2所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述磁体支撑元件（21）包括闭合环形式的环形元件。

5.根据权利要求1所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述永久磁体（18）沿所述静态腔室（15）的至少部分外围壁轴向延伸。

6.根据权利要求1所述的磁性粒子分离器，其特征在于，包括在所述粒子分离腔室（11）和所述静态腔室（15）之间的中间粒子过渡区域（Z）。

7.根据权利要求1所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述粒子分离腔室（11）包括部件（14），所述部件（14）构造成降低在所述进口（12）和所述出口（13）之间流动的所述流体的所述流动速度。

8.根据权利要求7所述的磁性粒子分离器，其特征在于，用于降低所述流动速度的所述部件包括滤筒。

9.根据权利要求4所述的磁性粒子分离器，其特征在于，所述磁体支撑元件（21）的闭合环（21）和所述分离器的所述中空主体（10A，10B）包括可接合并可分离的连接部件（26，27，28）。

10.根据权利要求1所述的磁性粒子分离器，其特征在于，用于所述粒子的所述排放端口（16）设有手动致动的净化阀（17）。

11.一种用于永久磁体（18）的环形支撑元件（21），其包括在权利要求1的所述磁性粒子分离器的所述中空主体（10）外侧可移除地接合和分离的开口环构件或闭合环构件。

12.用于根据权利要求11所述的永久磁体（18）、与根据权利要求1所述的磁性粒子分离器结合的环形支撑元件（21）的用途。

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