CN104096410A - 流体磁性自动过滤器 - Google Patents

Abstract

流体磁性自动过滤器，由永磁性材料组成过滤阵，利用其磁性对工业轧制油中的含铁性油泥、空气中的氧化铁粉等物质进行吸附、分离和回收。该装置由永磁材料、磁性材料隔离物、磁性材料驱动装置、自动清洗和回收装置及控制器组成。当含铁性流体通过过滤阵时，含铁性被吸附在隔离性材料表面，当数量达到一定程度后，驱动器带动磁性材料运动，而隔离装置固定不动，铁粉留在了隔离物表面并脱离磁性材料的引力范围，此后，反冲洗装置喷出高速流体将废物吹落并回收；当再次插入永磁材料，则过滤装置重新恢复工作。

Description

流体磁性自动过滤器

技术领域

本发明涉及对含铁性杂质的流体介质净化过滤技术，如对轧制油中油泥的去除、炼铁(钢)厂含铁氧化粉尘的去除等

背景技术

永磁材料，特别是强磁性材料，在工业中对细小氧化铁粉尘、含铁性油泥等的去除有着独到优点，具有使用方便、高效、可靠和成本低等优点，便于实现自动化，因此具有广泛的应用前景。

在钢铁行业中，特别是热炼热轧车间，有大量的铁灰生产，其除尘装置，目前较先进做法是使用布袋除尘技术，但该方法存在能耗高、布袋使用寿命短、易着火等缺点，如果改为磁性除尘技术则可避免这些缺点。

又如，在不锈钢冷轧设备中，轧机在工作时，因带钢和工作辊的摩擦，将大量细小铁粉或氧化铁皮带入轧制油中，这些1～5um的细小含铁微粉分散在轧制油中，形成粘性较高的油泥，这种油泥附着在轧制油高精度滤芯外表面，很容易堵塞滤芯，因此，传统做法就是使用压缩空气对滤芯进行定期强制反冲洗，使滤芯恢复其功能。但这种单纯使用高精度滤芯过滤方式消耗了大量能量，也缩短了滤芯的使用寿命。

经研究发现，在不锈钢轧制工艺中，因300钢种几乎不具有磁化性，原则上不可以使用永磁材料去除油泥中的铁粉，但经研究发现，实际生产300不锈钢钢种时，摩擦磨损下来的含铁油泥大部分仍然具有较高磁化性，只有少量油泥成分具有微弱磁化性，因此仍然可以使用永磁性材料来去除部分油泥。在生产400钢种或其它系列不锈钢时，其油泥具有强磁化性，很容易被磁性材料吸附。因此，在不锈钢冷轧生产工艺中，其轧制油过滤的最好方法就是在轧制后的脏油在进入精过滤之前先经过磁性过滤器进行过滤，这样，可以有效去除约90％～95％的高黏性油泥，则精过滤器的工作负荷将得到极大减轻，可显著延长反冲洗周期，并大幅度提高精密滤芯的使用寿命。

现在，虽然有了一种《轧制油含Fe物质的磁性过滤》专利技术，其专利申请号为：CN200810173805.0，该技术可以应用在轧制油过滤系统中，但该专利技术使用机械刮擦方法，将油泥进行分离，因磁性材料磁性很强，对细小微铁粉物质吸附后很不易被刮擦并分离，该技术存在使用效果差的缺点。

针对《轧制油含Fe物质的磁性过滤》存在清除含铁微粉不易分离的缺点，本技术作了彻底改进，不但具有吸附效果好、且易于分离，易于实现自动化程度高和能耗低的优点。

发明内容

本发明，涉及一种工业液体或气体中磁化物质的过滤与分离技术，磁化物质一般指含铁性物质，可以是含铁粉、铁丸或氧化铁粉的工作介质，也可以是其它能被磁化的物质，如镍基粉末物质。

本发明采用永磁铁作为过滤器的核心的工作件，永磁铁一般采用强磁材料来实现。在强磁材料表面覆盖一种保护层，保护层由不具有磁化性材料的金属或非金属材料构成，强磁材料插入保护层内，然后将其放入被净化液体(或气体)中，被过滤的含铁物就吸附在保护层的外表面，当抽出强磁材料后，被过滤的含铁性物质便留在了保护层外表面且失去磁性力的吸引作用，在重力或清洗液的作用下，油泥或氧化铁粉落入回收器中，经回收后可成为有用物质，当再次插入强磁材料后，则磁性过滤器重新开始工作。

本发明流体磁性自动过滤器由磁性材料1、磁性材料隔离物2、磁性材料附着框架3、框架运动导柱4，磁性材料驱动装置5、自动清洗装置喷淋泵6、自动清洗控制阀门7、管道及清洗喷嘴装置8、过滤器箱体9、回收装置输送泵10、沉淀箱11和电气控制系统12组成一个全自动磁性过滤装置。其中，磁性材料1由若干相同形状的永磁铁组成过滤阵，以各工作磁性材料之间的空间组成流体过滤通道；磁性材料隔离物2则完全覆盖在强磁材料1的表面，两者之间留有很小间隙，以方便运动时不至于发生摩擦或刮擦；磁性材料驱动装置5是强磁铁工作体的自动驱动器，通过该装置可以使强磁材料插入工作，也可以使强磁铁1与磁性材料隔离物2分离，使吸附在保护层表面的铁粉或油泥失去磁性力而变得容易被清洗；装置6、7、8、10和11组成一个自动清洗和废液回收装置，控制器12是该装置的控制系统，由电气软、硬件组成。

附图说明

附图1为流体磁性自动过滤器原理结构图

附图2为流体磁性自动过滤器卧式结构图

具体实施方式

1、流体自动过滤器的工作原理

在强磁性材料表面覆盖一层金属或非金属隔离材料，强磁性材料磁力线仍然可以通过该隔离材料将含铁或含镍性物质吸附在该隔离材料的表面，当吸附量达到一定程度后，将磁性材料与其表面隔离保护层产生运动，使磁性材料与隔离材料相互分离，而吸附在隔离材料表面的铁粉(或镍粉)等吸附物，则脱离开磁力线作用力范围而留在了原处或掉落下来；这样，被吸附物就实现了与强磁材料的自动分离，便完成了铁粉等物质的自动吸附与自动分离过程。

被分离出来的铁粉等物质，在清洗装置的自动喷淋(喷吹)清洗下，自动掉落到回收池底部，在重力或输送泵的作用下被收集到沉淀池中，经沉淀后回收铁粉和喷淋液，实现喷淋液全部再回收利用。

当重新插入强磁材料后，磁性过滤器重新开始工作。

2、流体自动过滤器的基本组成

本发明流体磁性自动过滤器主要由三大功能设备组成：含铁物吸附装置、含铁物分离装置和含铁物的回收利用装置。其中，含铁物的吸附和分离装置是本发明的核心装置，其回收和分离装置为辅助性功能设备，为优选设备。

如图1所示，为流体磁性自动过滤器原理结构图，由强磁材料1、磁性材料隔离物2、磁性材料附着框架3、框架运动导柱4，磁性材料驱动装置5、自动清洗装置喷淋泵6、自动清洗控制阀门7、管道及清洗喷嘴装置8、过滤器箱体9、回收装置输送泵10、沉淀箱11和电气控制系统12组成一个全自动磁性过滤装置。

流体磁性自动过滤器的核心工作件，是由若干强磁材料通过有规律地排列成一个过滤矩阵，各强磁材料之间留有合适的间隙，所有间隙构成一个流体过滤通道。强磁材料隔离物为一层较薄的金属或非金属材料保护层，该保护层要求具有一定机械强度，各保护层可以连成一个或几个整体后固定在箱体9上，箱体9为磁性过滤器的壳体，其底部成一定倾斜角，以便于废物收集，箱体9的下部设有被过滤流体进液(气)管道A，箱体9的上部设有被过滤流体出液(气)管道B，被过滤流体进从管道A流进，经磁性过滤器净化后的干净流体从管道B流出，箱体9一般放置于地面并固定不动；隔离层2附着在强磁材料的表面，两者之间具有微小间隙，以便于强磁材料作相对运动时不发生任何阻碍，所有强磁材料1都通过机械连接方式固定在框架3上，驱动装置5和框架3通过活动机械连接方式相连，驱动装置5运动时带动整个筐架3运动，从而带动了强磁材料1作运动；为防止筐架3运动时发生倾斜，筐架3被限定在导柱4上作直线运动。

喷淋泵6、自动阀门7和喷淋管道及清洗喷嘴装置8组成一个自动清洗装置，喷淋泵6入口接喷淋液箱13，喷淋泵6出口接自动阀门7，阀门7出口接喷淋管道8。当磁性过滤器需要进行反冲洗时，箱体9上的进液管道A停止进液，管道B也同时停止输出流体，流体过滤器自动停止工作并进入反冲洗程序，稍后，自动阀门7开启，同时，工作泵6开启，喷淋装置8喷出高速高压清洗液，将附着在保护层2表面的油泥或铁粉清洗下来，回流到箱体9的底部。当喷淋泵启动时，输送泵10也随即启动，将吹扫下来的废物输送到沉淀箱12，在沉淀箱内进行二次分离，得到油泥、铁粉和沉清液。因此，输送泵10的入口接箱体9的下部，输送泵10的出口接沉淀箱12的入口。当喷淋泵6停止运行时，自动阀门也随即关闭，喷淋装置停止工作，输送泵10需要稍微延时一定时间，待箱体下部污物基本输送完毕后，立即停止工作；则整个自动清洗和输送过程进行完毕。一般地，喷淋泵6中的喷射流体一般多选用清洁净化液、清洁循环水(或压缩空气)为清洗剂。

永磁材材料1由若干形状相同的强磁材料来实现，其形状可以是常见的棒状、条状、片状或管状等样式，也可以是其它样式的形状；一般地，由同样形状的若干强磁材料组成一个有规律的密集过滤阵，各强磁材料之间的空间便形成若干个流体流通通道，当被过滤介质流经该通道时，流体中的含铁性物质就被吸附在磁性过滤体的隔离层表面。

磁性材料隔离物2，是一种金属或非金属材料，其形状完全与所使用的强磁材料相同，隔离物2完全覆盖在强磁材料的工作表面上，一般指外(或内)表面，隔离物2与强磁材料1之间留有适当间隙，以便于两者之间作相对运动时不发生摩擦受损，两者之间间隙一般以δ＝0.05～1.0mm为宜。磁性材料隔离物2的厚度一般以ζ＝0.5～3.0mm为宜，太薄，则刚性和强度不足，若太厚，则占用宝贵的磁场空间，因此，其厚度选用原则是：在保证足够强度情况下尽量留出最大的磁场空间，便于留出更大的过滤通道。磁性材料隔离物2的使用材质，原则上可以选用任何不能或不易被磁化的金属或非金属材料，同时也要考虑被过滤液体的特殊要求。全部磁性材料隔离物2可以连成一个有机的整体，便于固定和维护。

流体磁性自动过滤器的分离装置由强磁材料驱动装置5，带动筐架3和强磁材料1一起运动，与隔离保护层2作相对运动。使磁性材料1与隔离保护层2实现自动耦合或分离。一般地，更广泛地讲，强磁材料1与保护层2之间可以采取各种灵活的组合应用方式，比如，也可采用强磁材料1固定，而使保护材料层2作相对运动的方式；还可采用强磁材料1和保护材料2都可运动的组合工作方式。为简化叙述，本文约定采用强磁材料1运动，且保护材料2作相对固定的组合方式。磁性材料驱动装置5可由各种动力装置来实现其相对运动功能，既可以由液压缸、液压马达来实现，又可以由气缸或气动马达来实现，还可以由电动机通过各种机械组合的方式开实现其直线驱动方式，甚至还可以由人力、风力或水力等力量来实现其运动。一般地，以优先选用液压装置或电动装置来驱动最为方便，本发明约定以液压缸为驱动装置来加以描述。

控制器12是该装置的电气控制系统，由系统软、硬件组成，是整个系统的控制中枢，可由任何成熟的电气控制技术来实现。

如图1所示，为一竖式安装的磁性材料组成的磁性过滤器，如图2所示，为一卧式安装的磁性材料组成的磁性过滤器，两种安装方式均可，在实际使用中可根据现场空间来选取。

3、流体自动过滤器的工作过程

当被过滤的液体或气体通过磁性过滤器的过滤通道时，该流体中的含铁(镍)物质就被吸附在强磁材料隔离物的表面，当吸附量达到一定程度后，控制系统12发出控制指令，使过滤器自动进入反冲洗程序运行阶段，则过滤器进液管道A停止供液，出液管道B停止输出，同时控制驱动装置5开始运动，使强磁材料1和隔离保护层2相互分离，当驱动装置5运动到位后，则吸附在隔离物表面上的含铁性物质将脱离强磁材料的磁场作用区范围，使分布于隔离物表面上的含铁性物质失去磁性作用力；则，一部分污物在重力作用下掉落到下方回收池中，而另一部分污物则需要在清洗液的冲击下才能很好地剥离下来，自动阀门7打开，同时，喷淋泵6开始工作，随即，喷嘴8开始喷出高压高速清洗液，将附着在保护层2表面的吸附物吹落下来并掉落到箱体9的底部，在开启喷淋泵6时，输送泵10也随即启动，将污物输送到沉淀箱12中进行沉淀分离。工作一定时间，清洗污物完毕后，喷淋泵停止运行，同时，自动阀门同时关闭，稍加延时后，输送泵也停止工作，整个反冲洗和输送过程完毕。之后，控制系统12再次发出“复位”控制指令，使驱动器5运动，让强磁材料1重新插入到保护层2内，稍后，进液管道A恢复进液，出液管道B恢复输出流体，整个磁性自动过滤器的分离装置重新恢复到正常工作状态。

吸附量达到一定程度，是指，可以靠检测经过过滤器的压力的变化或检测其流量的变化来达到检测吸附量的积累程度，也可以由生产产量的变化来加以控制，通过约定：当生产产量达到设定目标值后，磁性自动清洗装置完成一个工作周期，自动执行清洗程序。但最简单的方法，还是通过时间来控制，当磁性自动过滤器工作一段时间后，开始执行一次自动反冲洗程序，完成脏污物的自动清洗和回收，使磁性过滤器功能得以恢复。

本发明，优先选用时间控制来实现其自动反冲洗功能。一般地，在磁性过滤器的一个工作循环周期中，正常工作时间可以达数天至数月才需要进行反冲洗一次，而自动反清洗过程所需时间非常短，仅仅数分钟就能完成整个反冲洗过程，只需要在生产工作间隙中，就能完成过滤器的反冲洗和再生功能的恢复。因此，一般情况下，每套设备仅需要一套这样的磁性过滤器就能维持正常生产，仅在极少数场合，仅需两套这样的设备便可以组成无时间间歇的自动过滤装置，两套装置并联配置即可，一套在用，一套备用，并实现其自动切换功能，也可以两套同时使用，但反冲洗时间相互错开一定时间即可，这样使用，过滤器的有效利用效率将会更高。

4、效果检查

某不锈钢厂，使用二十辊冷轧不锈钢薄板，轧辊冷却系统使用低黏度轧制油来冷却，轧制油的循环过滤装置采用2um的精密滤芯进行过滤，一台轧机使用滤芯量多达12000多件，其平均使用寿命约3年，年维护成本高达80余万元，且轧制油滤芯需要频繁进行反冲洗再生，浪费了大量压缩空气能，据统计，该厂每台轧机因压缩空气每年消耗的电能就高达100万度。因此，原轧机轧制油过滤系统能耗和维护费用都相当高。

经分析轧制油中过滤下来的油泥，发现绝大部分油泥很容易被强磁材料吸附，仅有少量油泥不易被强磁材料吸附，但经过一定时间磁化后，仍然变得可以被强磁材料吸附。

针对上面传统轧制油过滤系统，我们在原轧制油系统过滤工艺之前，串联一套磁性过滤系统，经使用发现，磁性过滤器可有效去除轧制油中约95％的油泥，流经轧制油精过滤系统的油泥约占5％，而磁性过滤器反冲洗时间为120小时/次，每次冲洗时间约5分钟。经改造后的精过滤系统反冲洗周期由原1次/8小时，延长至1次/48小时，同时，精密滤芯使用寿命延长2倍以上，年综合效益约100万元/台，达到节能降耗目的。

Claims (6)

1.一种流体磁性自动过滤器，其主要特征在于提供了一种使用永磁材料、磁性材料保护层、磁性材料驱动装置组成的含铁油泥或铁粉的自动吸附和分离装置及其工作原理；

本发明核心征之一在于，使用永磁材料作为工作体，在其表面覆盖隔离物，被净化流体介质中的含铁性物质通过磁场力被吸附在隔离物表面上，而被吸附的含铁性物质并不直接接触永磁材料；

本发明核心征之一还在于，所有永磁材料都被安装在一个可移动的支架上，通过该支架与驱动装置相连，而覆盖在永磁材料表面的隔离物则固定相对不动，当驱动器带动永磁材料作运动时，实现了永磁材料与隔离保护层的自动耦合或分离，使附着在隔离保护层表面的含铁性物质进入磁场力或脱开磁场力的作用，从而实现含铁性物质的自动吸附和分离功能。

2.本发明，其主要特征在还于由流体磁性自动过滤器由永磁材料、磁性材料隔离物、磁性材料附着框架、框架运动导柱、磁性材料驱动装置、自动清洗喷淋泵、自动清洗控制阀门、管道及清洗喷嘴装置、过滤器箱体、回收输送工作泵、沉淀箱和电气控制系统组成一个全自动磁性过滤装置，实现含铁性物质的自动吸附、分离和自动回收等功能；

通过由一定规律的几何形状的若干永磁材料组成一个过滤阵，各永磁材料体之间留有一定空间，由这些空间组成一个过滤通道，在各永磁材料表面覆盖一层隔离保护层，所有永磁材料都被安装在一个可移动的支架上，各保护层可以连成一个或几个整体后固定在箱体上，箱体为磁性过滤器的壳体，其底部成一定倾斜角，以便于废物的收集，箱体的下部设有被过滤流体进液(气)管道，箱体的上部设有被过滤流体出液(气)管道，被过滤流体进从进液管道流进，经磁性过滤器净化后的干净流体从出液管道流出，箱体一般放置于地面并固定不动；所有永磁材料都通过机械连接方式固定在框架上，驱动装置与框架相连接，驱动装置运动时带动整个筐架运动，从而带动了永磁材料作运动；为防止筐架运动时发生倾斜，筐架被限定在导柱上作直线运动；

由喷淋泵、自动阀门和喷淋管道及清洗喷嘴装置组成一个自动清洗装置，喷淋泵入口接喷淋液箱，喷淋泵出口接自动阀门，阀门出口接喷淋管道；当磁性过滤器需要清洗时，工作泵开启，同时，自动阀门开启，喷淋装置喷出高压高速清洗液，将附着在保护层表面的由泥或铁粉清洗下来，并回流到箱体的底部；

当喷淋泵启动时，输送泵也随即启动，将吹扫下来的废物输送到沉淀箱，在沉淀箱内进行二次分离，得到油泥、铁粉和澄清液；因此，输送泵入口接箱体下部，输送泵出口接沉淀箱入口；

当喷淋泵停止运行时，自动阀门也随即关闭，喷淋装置停止工作，延时一定时间后，输送泵也停止工作，整个自动清洗和输送过程进行完毕；

当系统需要恢复正常工作时，控制系统再次发出“复位”控制指令，使驱动器运动，让永磁材料重新插入到保护层内，稍后，进液管道恢复进液，出液管道恢复输出流体，整个流体磁性自动过滤器的分离装置重新恢复到正常工作状态。

3.根据权利要求1所述，永磁材料一般由强磁材料来实现，其形状可以是棒状、条状、管状、片状，还可以是其它形式的几何形状，其强磁材料的具体构成成分也不受限制。

4.根据权利要求2所述，永磁性材料隔离物2完全覆盖在永磁材料1的表面，它们之间留有很小间隙便于必要的运动，这种间隙一般为δ＝0.05～1.0mm为宜；且磁性材料隔离物厚度一般以ζ＝0.5～3.0mm为宜。

5.根据权利要求2所述，自动过滤器的分离装置由磁性材料驱动器来实现强磁材料与隔离保护层的相对运动，实现磁性材料和隔离保护层的自动耦合或分离；象这种，只要两者之间能实现相对运动的任何组合工作方式均可选用。

6.根据权利要求2所述，磁性材料驱动装置可以选用各种成熟的驱动动力源，这种动力装置可以选用液压缸、液压马达来实现，也可选用气缸或气动马达来实现，还可选用由电动机通过各种机械组合的方式开实现其直线驱动方式，其具体动力源的选择，原则上不受限制。