CN105579145A - 磁性过滤设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁性过滤设备，其用于从工作流体分离磁敏感的污染物。该设备包括外壳，外壳具有内部腔室，内部腔室被分成多个不同内部体积的子腔室从而改变经过该装置的流体流动速度并且优化过滤性能。多个细长磁芯安装于盘座组件上以允许方便地并且快速地交换具有相同或不同构造的磁芯。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁性过滤设备，其被构造成从工作流体分离污染物，并且特别地，但并非排他性地，涉及一种具有多个分离腔室的过滤设备，其中每个腔室具有用来俘获污染物的磁芯，可以方便地手动将磁芯插入于相应腔室和从相应腔室移除。
背景技术
利用工作流体来提供冷却、润滑或者从机器加工工具和产品移除磨屑的工业应用，采用流体过滤装置来从流体中提取微粒物质。然后可以使清洁后的流体再循环以供进一步使用或者由于移除了微粒物质而更易于处置。如果不使用过滤装置，工作流体将很快变得被严重污染，导致机械磨损和/或故障。而且，在大部分地区，在抛弃工业流体废物之前，需要对工业流体废物进行过滤和清洁。
已经提出了很多基于磁性的过滤装置，这些过滤装置被构造成从流体特别是从液体过滤磁性粒子。这样的单元可以在线上扩容时采用，从而在机械或生产线运行期间，形成流体回路的部一分；或者在离线状态时采用，在离线状态中，当不能提供所需要的过滤时，将工作流体从生产线分流或与生产线隔离。
GB1192870、US2007/0090055和WO2005/061390公开了一种基于滤筒的磁性分离器。流过滤筒的流体经过磁体，磁体俘获在其磁场内的含铁粒子。然后，清洁的、过滤后液体从滤筒流出。GB2459289公开了一种磁性过滤设备，其利用传送带组件，传送带组件将多个滤筒安装在操作性过滤位置与至少一个清洁位置之间。设置自动化清洁机构以作为过滤循环的一部分利用磁场从俘获物中除去沉积的含铁物质。移除沉积的污染物是必要的，以避免使过滤器饱和并最终堵塞流体流动路径并终止工作流体流动循环，这继而会终止依赖于工作流体的制造过程。
US2004/0182769、WO2009/137710、US2008/0073268、US5,089,129、US4,251,372和US4,519,906公开了用于从主要工作流体移除污染微粒的另外的过滤装置。
然而，常规磁性过滤装置通常限制为磁性体或芯的特定构造，这种磁性体或芯构成该组件的整体部分。即，现有装置通常适用于单种过滤构造，使得如果芯强度或者芯构造不适合于特定应用，必须替换整个单元。此外，大部分现有装置是自动化的或半自动化的，因为自动进行清洁或清除操作。这是另一缺点，因为其使得人们没法选择调适或改变磁性过滤器的构造来更好地适应新颖的或略微不同的过滤要求。需要一种解决上述问题的磁性过滤装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性过滤装置，这种磁性过滤装置经由多腔室构造来有效地过滤磁敏感物质，允许手动移除和插入磁芯，手动移除和插入磁芯继而允许交换不同的芯和/或不同构造的磁性元件来提供适合于多种不同过滤要求的磁性过滤装置。
通过提供下面这样的过滤设备而实现了这个目的：过滤设备在外壳主体内容纳多个磁芯，其中，磁芯组装并且固定到共用盘座/夹头(cartridge)上，共用盘座易于手动地插入到外壳主体内和从外壳主体移除。特别地，外壳主体形成有开口端使得可移动的盖子适于在打开位置与闭合位置之间移动，在打开位置，允许接近外壳主体内的内部腔室，在闭合位置，将磁芯封闭在腔室内。这种基于多腔室和盘座的芯布置提供了不同磁芯构造方便并且快速的交换。特别地，在本发明的基于盘座的构造中，多个磁芯附连到单个共用基座(或头部单元)上，这种基于盘座的构造是有利的，因为可以方便地改变和交换磁性特征，特别地包括：不同的磁芯数量和位置；不同磁强度的磁芯和/或当磁敏感物质流经外壳主体时形成不同磁场回路形状和构造以改变俘获区的量值大小和/或形状与尺寸的磁芯。
本发明的设备包括多腔室外壳，其中，按照预过滤和最终过滤处理，内部流体流动沿着至少两个流动路径导向经过该装置，每个流动路径流过细长磁芯的整个长度。该设备还提供通过不同子通道(或腔室)的流率变化以优化过滤效率。最终，本发明的过滤器包括简化的构型以减少密封垫片、O形环和类似零件的数量从而减少维护工作并且特别便于根据需要进行高效清洁和维修。
根据本发明的第一方面，提供一种用于从流体分离污染物的磁性过滤设备，所述设备包括：外壳，其用于提供对流经该设备的流体的封闭，该外壳具有流体入口和流体出口；在外壳内的第一细长腔室，第一腔室基本上朝向第一端与入口成流体连通以允许流体进入第一腔室；第一细长磁芯，其在第一细长腔室内在轴向延伸使得由第一磁芯所产生的磁场形成于流体流动路径中以在流体流过第一磁芯时俘获污染物；在外壳内的第二细长腔室，第二腔室基本上朝向第一端与出口成流体连通以允许流体离开第二腔室；其中第一腔室的体积小于第二腔室的体积使得在第一腔室中的流体流动速度大于在第二腔室中的流体流动速度；第二细长磁芯，其在第二细长腔室内在轴向延伸使得由第二磁芯所产生的磁场形成于流体流动路径中以在流体流过第二磁芯时俘获污染物；通路，其朝向第一细长腔室和第二细长腔室各自第二端以内部流体连通来连接第一细长腔室和第二细长腔室使得流体被导向为从入口流动，在第一方向上经过第一磁芯的基本上整个长度，经过该通路，在与第一方向相反的第二方向经过第二磁芯的基本上整个长度，到达出口；其中该外壳包括开口端以允许从相应第一腔室和第二腔室移除第一芯和第二芯；盖子，其可移动地安装成闭合开口端并且将第一芯和第二芯封闭于相应第一腔室和第二腔室内；至少一个附连件，其允许盖子在打开位置与闭合位置之间移动，在打开位置，允许接近第一腔室和第二腔室，在闭合位置，将第一芯和第二芯封闭于相应第一腔室和第二腔室内；以及，盘座，其用于将第一芯和第二芯安装成为整体主体以一起从外壳移除和插入于外壳并且允许提取芯,并且使芯与设备分离。
优选地，盘座基本上是平面的。可选地，盘座包括圆盘形构造。优选地，盖子基本上是平面的。更优选地，盖子包括基本上圆盘形构造。这有利地最小化过滤装置的总大小以允许方便地定位于受约束区域内并且调适为本发明的过滤装置将要利用来形成其组成部分的其它部件和装置的一部分。特别地，基本上平面的盖子显著地减小了该装置的总高度，这是合乎需要的。
优选地，该附连件包括至少一个铰链机构以允许盖子在打开位置与闭合位置之间枢转。可选地，该附连件可包括滑动机构、卡扣机构、卡销附连件、设置于盖子和外壳边沿的螺纹布置或者任何其它附连机构以允许盖子在打开位置与闭合位置之间移动从而允许方便地接近内部腔室。
根据优选实施例，第一芯和第二芯可定位成与相应第一腔室和第二腔室内流动的流体直接接触。芯可以由保护性套筒或管包围，当从内部腔室取出盘座时，保护性套筒或管可随着芯移除。因此任何这样的套筒或管附连到盘座上并且代表整体盘座主体的部分。然而，根据一具体实施方式，该设备不具有包围相应第一腔室和第二腔室内安装的第一芯和第二芯的管。
优选地，该盘座包括至少一个接合部，至少一个接合部由操作者的手抓握以从相应第一腔室和第二腔室移除盘座和第一芯与第二芯以及将盘座和第一芯与第二芯插入于相应第一腔室和第二腔室。接合部可包括孔口、把手或待由拇指和其余手指抓握的其它器件。
优选地，该设备还包括安装于第二腔室内的网筛。可以选择网格等级以实现对非铁微粒所希望的过滤。
优选地，筛可移除地安装于第二腔室中。这有利地允许调整网筛的等级并且允许方便地清洁网状物或者在不需要这种第三过滤步骤的情况下从内部腔室移除这种网状物。优选地，筛被构造成绕第二芯定位于第二腔室的周边区域。
优选地，该设备包括定位于第一腔室内的多个磁芯和定位于第二腔室内并且安装在盘座上的多个磁芯。特别地，该设备包括定位于第一腔室内的两个初始磁芯和定位于第二腔室内的四个磁芯。优选地，磁芯包括交替北极和南极磁体部段，交替北极和南极磁体部段被布置成延伸芯的轴向长度的列使得交替北极和南极绕芯中心在周向方向上延伸。应意识到，任何磁性构造可兼容地用于本发明。例如，磁芯中至少一个可以包括沿着磁芯长度在轴向分布的北极磁体或南极磁体部段。
可选地，第一腔室和第二腔室由在外壳内部延伸的至少一个间隔壁限定。可选地，通路由间隔壁的边缘与盖子的区域或表面之间的间隙限定。
优选地，该设备还包括：密封件，当盖子处于闭合位置时，密封件提供在盖子与外壳之间不透流体的密封。
优选地，第一腔室和第二腔室由在外壳内部延伸的至少一个间隔壁限定。优选地，通路由间隔壁中的间隙限定，间隔壁分隔第一腔室与第二腔室，间隙被定位成朝向第一腔室和第二腔室的每个第二端。可选地，第一腔室和第二腔室以及通路的大小设定成使得在第一腔室中的流体流动速度大于第二腔室中的流体流动速度并且可能是第二腔室中的流体流动速度的一定倍数(特别地至少二倍)。因为第一腔室的截面积(和体积)小于第二腔室的截面积(和体积)，而实现了这点。特别地，第一腔室的截面积(和体积)比第二腔室的截面积(和体积)少至少四分之一、三分之一、二分之一、三分之二或四分之三。
根据具体实施方式，当以正常使用定向时，流体流过第一腔室中的第一磁芯的方向与重力相反并且流体流过在第二腔室中第二磁芯的方向与重力在相同方向。
附图说明
现将参考附图仅以举例说明的方式描述本发明的具体实施例，在附图中：
图1是磁性过滤设备的透视图，其中，多个细长磁芯定位于外壳中，外壳被分成多腔室容器，其中可移动的盖子允许打开和闭合内部腔室；
图2是图1的设备的另一透视图，其具有容纳于内部腔室内的磁芯盘座；
图3是图2的过滤设备的透视图，其中出于说明目的，移除了外壳的部段并且示出了可移除的网状插件；
图4是整个外壳组件和图3的网状插件的另一透视图；
图5是图2的过滤设备的截面侧视图，其中盖子处于闭合位置；
图6是图5的过滤设备的外部透视图。
具体实施方式
参考图1，过滤设备包括外壳100，外壳100具有入口109和出口110。根据具体实施方式，外壳100是圆柱形，其中入口109和出口110朝向圆柱形壁紧靠基座119的一端定位。
圆柱形外壳100的壁限定内部腔室101，内部腔室101被分成多个子腔室，多个子腔室沿着圆柱形外壳100的长度在主腔室101内在轴向延伸。内部腔室101由细长间隔壁104分成第一内部腔室102和第二内部腔室103，细长间隔壁104在外壳100的内表面之间在纵向延伸。环形边沿106设置在与基座119相对的外壳100端部。四个枢转安装的锁定凸耳115从边沿106的下区域在径向突出。圆盘状盖子112也经由铰链机构111附连到边沿106以允许盖子112绕铰链111在打开位置(如图1所示)与闭合位置之间枢转，在闭合位置，圆盘状盖子112与边沿106接触以闭合内部腔室101的开口端。在闭合位置，盖子112可以由枢转凸耳115锁定就位成为“直立”构造使得凸耳115的最末端区域接合到在盖子112周边113内缩进的缺口114内。
多个细长磁芯107、108包括相应第一端117和相应第二端118。芯107、108在其第一端117安装到共用盘座116上，共用盘座116呈圆盘状主体形式。特别地，芯107、108在端部117附连到圆盘116的下侧面121上使得当盖子112移动到闭合位置以将盘座组件116、107、108锁定在内部腔室101内时，上面120被构造为抵靠盖子112的下侧面定位。穿过盘座圆盘117设置孔口122以在盖子112移动到图1所示的打开位置时，允许使用者抓握圆盘116并且从内部腔室101提取盘座组件116、107、108。
参考图2，盘座组件116、107、108被构造成加载和完全容纳于内部腔室101内使得边沿106的最上环形面200与盘座上面120近似共面对准。一个或多个O形密封垫片201设置于边沿106的内部区域以在盖子112移动到与最上环形面200和盘座面120接触的闭合位置时提供不透流体的密封。盖子112通过绕枢轴销202旋转而在打开位置与闭合位置之间方便地移动，枢轴销202形成铰链111的整体部分。间隔壁104被定位成使得第一腔室102的体积小于第二腔室103的体积。特别地，第一腔室102的体积(和平行于基座119的平面中的截面积)小于第二腔室103的体积一半并且根据一具体实施方式，特别地小于第二腔室103体积(和截面积)的四分之一。
一对杆状细长磁芯108可定位于第一腔室102内并且能在内部腔室101内在轴向延伸圆柱形外壳100的基本上整个长度。同样，四个细长杆状磁芯107可定位于第二腔室102内以在主内部腔室101内在轴向沿着圆柱形外壳100的长度延伸。即，芯107、108的第二端118基本上定位于基座119处，而第一芯端117近似定位于边沿106处。
如图1所示，间隔件104具体地被构造成在内部腔室101内在基座119与边沿106之间在轴向延伸以将内部腔室101分成子腔室102、108，同时提供“间隙区域”用于使流体从第一腔室102直流到第二腔室103内。因此，流体能从入口109流经内部子腔室102、103并且经由出口110离开该装置。
参考图3，间隔壁104由单件刚性材料形成，具有长向边缘301和宽向边缘302、303、304。边缘302计划定位于内部腔室101的最下部，与基座119接触，而上边缘303、304在轴向定位于边沿106处或者朝向边沿106定位。间隔件104基本上是平面的，但是形成为弯曲或折叠构造，其中折叠平行于长向边缘301在轴向延伸并且近似定位于边缘302、304的宽度中间区域。
长向边缘301被定位成与外壳100朝向内的表面300接触，外壳100的朝向内的表面300限定内部腔室101。凹槽形成于间隔件104内，在间隔件的最上部区域，从最上部边缘303缩进。凹槽在间隔件104的最上部区域限定缺口或局部“切口”部分使得边缘304被定位成在轴向低于最上部间隔件边缘303，最上部间隔件边缘303与边沿面200近似共面对准。因此，当盖子112定位于闭合位置以密封内部腔室101时，流体能流过间隔件104和边缘304。
参考图3和图4，过滤设备还包括插件305，插件305被构造成定位和容纳于第二腔室103内。插件305包括大体上网状构型并且形状和尺寸设定成非常类似第二内部腔室103的形状和尺寸，第二内部腔室103由间隔件104和外壳内表面300限定。特别地，插件305包括部分圆柱形部段401，部分圆柱形部段404与成角度侧壁404相交界/接合，成角度的侧壁404的形状和构造非常类似间隔件104的形状和构造。即，侧壁404包括定位于间隔件边缘302的下边缘403和定位于间隔件上边缘304的上边缘405。此外，网状插件305的部分环形最上边沿402可定位于外壳100的环形边沿106处。插件305包括刚性框架400，刚性框架400沿着侧壁404的侧边缘和沿着部分圆形上边沿402和下边沿407在轴向和长向上延伸。在边缘403、405之间的区域由非网状实心材料形成，而在弯曲边沿402、407之间延伸的部分圆柱形主体区域406包括网状材料。在插件305插入于腔室103内的情况下，出口110由网状物406的一部分在内部遮挡。因此，在流体通过内部腔室103流动时，随着流体经由出口110离开该设备，强制使流体流过网状物406。
参考图5，盘座组件116、107、108加载和容纳于内部腔室101内，流体能通过入口109在轴向沿着第一腔室102的长度流动并且流过由轴向最上部间隔件边缘304与盖子112的朝向内的表面501限定的间隙502。然后流体在轴向向下方向流过第二腔室103，离开设备出口110。与通过第二腔室103(利用重力)的轴向流动路径相比，经过第一腔室102的流体流动克服重力在向上方向上发生。
如图所示，在第一腔室102与第二腔室103之间的流体连通由在间隔壁140的最上边缘304与盖子112的朝向下的表面121之间的较小间隙提供，盖子112的朝向下的表面121密封内部腔室101的上端。即，内部间隔壁10从基座119延伸到盖子112略下方的区域使得流体能流过间隔件104的上边缘304。在流体流过细长磁芯108时，由芯形成的磁场用来作为预过滤步骤俘获在每个芯108周围的含铁污染物。
经预过滤的流体然后流入到第二腔室103内并且在向下方向上流经磁芯107。在流体流经由磁芯107产生的磁场时，并未由磁芯108俘获的另外的污染物然后由第二过滤步骤捕获。作为第三级过滤，任何非磁敏感微粒污染物然后经由网状物406过滤以将这种微粒保留在插件305和第二腔室103内。
为了优化过滤，导向流体以克服重力在第一腔室102内在向上方向上流动，然后沿着腔室103长度由重力在第二相反方向上流动。通过构造跨界(international)间隔壁104的相对尺寸和定位，通过第一腔室102的流体流动速度至少为通过第二腔室103的流率二倍。而且，通过导向流体以在至少两个方向上沿着芯108、107在轴向移动，增加了工作流体向磁芯108、107所形成的磁场的暴露，因而使过滤最大化。
本发明的设备是有利的，因为在流体流经腔室102、103时，磁芯107、108的外表面被定位成与流体直接接触。即，本发明的设备没有现有过滤装置的细长中空管，现有过滤装置的细长中空管原本用来容纳细长磁芯108、107并且有效地间隔和隔离芯避免与工作流体接触。本发明的构造设置为由磁芯俘获任何磁敏感物质并且在使用者抓握把手500将盖子112移动到如图1所示的打开位置，移除盘座组件116、107、108时，可以将俘获的磁敏感物质从内部腔室101移除，其中把手500安装到盖子112的朝向外的侧部上。然后，可以清洁盘座116、107、108以移除沉积的微粒污染物或者插入替换盘座。本发明的设备有利地允许交换不同磁芯构造的盘座116、107、108。例如，盘座116可以包括不同数量的杆状磁芯107、108和不同磁强度的磁芯以允许调整磁场回路强度、形状和构造从而调整设备的过滤性能。本发明的过滤装置因此并不与用来将滤棒107、108从内部腔室101移除和将滤棒107、108插入于内部腔室101内的自动化机构兼容，因为本发明的芯交换/清洁过程适于为手动的。
Claims (16)
1.一种用于从流体分离污染物材料的磁性过滤设备，所述设备包括：
外壳(100)，所述外壳用于向流经所述设备的流体提供封闭，所述外壳(100)具有流体入口(109)和流体出口(110)；
在所述外壳(100)内的第一细长腔室(102)，所述第一腔室(102)基本上朝向第一端与所述入口(109)成流体连通以允许流体进入所述第一腔室(102)中；
第一细长磁芯(107)，所述第一细长磁芯在所述第一细长腔室(102)内在轴向延伸使得由所述第一磁芯(107)所产生的磁场形成于流体流动路径中，以当污染物材料流过所述第一磁芯(107)时俘获所述污染物材料；
在所述外壳(100)内的第二细长腔室(103)，所述第二腔室(103)基本上朝向第一端与所述出口(110)成流体连通以允许所述流体离开部所述第二腔室(103)；其中所述第一腔室(102)的体积小于所述第二腔室(103)的体积，使得在所述第一腔室(102)中的流体流动速度大于在所述第二腔室(103)中的流体流动速度；
第二细长磁芯(108)，所述第二细长磁芯在所述第二细长腔室(103)内在轴向延伸使得由所述第二磁芯(108)所产生的磁场形成于流体流动路径中，以当污染物材料流过所述第二磁芯(108)时俘获所述污染物材料；
通路(502)，所述通路朝向所述第一细长腔室(102)和第二细长腔室(103)各自的第二端成内部流体连通来连接所述第一细长腔室(102)与第二细长腔室(103)使得所述流体导向为从所述入口(109)流动，在第一方向上经过所述第一磁芯(107)的基本上整个长度，经过所述通路，在与所述第一方向相反的第二方向经过所述第二磁芯(108)的基本上整个长度，到达所述出口(110)；
其中所述外壳(100)包括开口端以允许从所述相应第一腔室(102)和第二腔室(103)移除所述第一芯(107)和第二芯(108)并且将所述第一芯(107)和第二芯(108)插入于所述相应第一腔室(102)和第二腔室(103)内；
盖子(112)，所述盖子可移动地安装成闭合所述开口端并且将所述第一芯(107)和第二芯(108)封闭于所述相应第一腔室(102)和第二腔室(103)内；
至少一个附连件(111)，所述至少一个附连件允许所述盖子(112)在打开位置与闭合位置之间移动，在所述打开位置处，允许接近所述第一腔室(101)和第二腔室(103)，在所述闭合位置处，将所述第一芯(107)和第二芯(108)封闭于所述相应的第一腔室(102)和第二腔室(103)内；以及
盘座(116)，所述盘座用于将所述第一芯(107)和第二芯(108)安装成为整个主体，以用于一起在所述外壳(100)处移除和插入，并且允许提取所述芯(107,108)且与所述设备分离。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述盘座(116)基本上是平面的。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述盘座(116)包括圆盘形构造。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述盖子(112)基本上是平面的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述盖子(112)包括基本上圆盘形构造。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述附连件(111)包括至少一个铰链机构以允许所述盖子(112)在打开位置与闭合位置之间枢转。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一芯(107)与所述第二芯(108)能够定位成与在所述相应的第一腔室(101)内和所述第二腔室(103)内流动的流体成直接接触。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备不具有包围着安装于所述相应的第一腔室(102)和第二腔室(103)内的所述第一芯(107)和第二芯(108)的管。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述盘座(116)包括至少一个接合部(122)，所述至少一个接合部(122)待由操作者的手抓握以在所述相应的第一腔室(102)和所述第二腔室(103)处移除所述盘座以及所述第一芯(107)和第二芯(108)，并且将所述盘座和所述第一芯(107)和第二芯(108)插入于所述相应的第一腔室(102)和第二腔室(103)内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其还包括：安装于所述第二腔室(103)内的网筛(406)。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述筛(406)可移除地安装于所述第二腔室(103)内。
12.根据权利要求10或11所述的设备，其中，所述筛(406)构造成用于绕所述第二芯(108)定位于所述第二腔室(103)的周边区域处。
13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：定位于所述第一腔室(102)内的多个磁芯(108)和定位于所述第二腔室(103)内并且安装在所述盘座(116)处的多个磁芯(107)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一腔室(102)和第二腔室(103)由在所述外壳(100)内部延伸的至少一个间隔壁(104)限定。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述通路(502)由所述间隔壁(104)的边缘(304)与所述盖子(112)的区域或表面(501)之间的间隙限定。
16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其还包括：密封件(201)，当所述盖子(112)处于所述闭合位置时，所述密封件(201)在所述盖子(112)与外壳(100)之间提供不透流体的密封。
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