CN1216484A - 液体中杂质的磁凝聚处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明的液体中杂质的磁凝聚处理装置,在磁凝聚处理槽内附设的两片转动板的相对侧面上安装コ字形轭铁的侧面,在该轭铁的相对侧面上分别安装磁力为4000高斯以上、最好为12000高斯以上的多个磁铁,并形成使相对磁铁面之间的间隔为3－200mm的磁场。使含有磁性悬浮物和非磁性悬浮物等杂质的液体流入该磁场,使含有杂质的液体与磁铁接触一定时间,从而使液体中的非磁性悬浮物的成对电子之一方脱离而作为不成对电子,与磁性悬浮物一起发生磁凝聚而吸附在磁铁上,然后将附着在磁铁表面的磁凝聚物剥离。

Description

液体中杂质的磁凝聚处理装置

                          技术领域

本发明涉及使液体中所含磁性悬浮物及非性磁悬浮物等的杂质磁凝聚并磁吸附在磁铁上的液体中杂质的磁凝聚处理装置。例如，当在放电加工机中进行放电加工时，或用机床进行铸件的切削加工、磨削加工等时，将这些加工所使用的油性或水性的加工液中的所含有的切屑粉末及金属粉末等的磁性悬浮物及碳和泥等的非磁性悬浮物等的杂质从这些加工液中除去的处理装置。

                        背景技术

液体中所含悬浮物(胶态物)等的细微杂质历来使用具有过滤纸或过滤布的过滤器或包覆着助滤剂的预涂复过滤器等将其除去。但是，这些悬浮物等的细微杂质会直接附着并堆积在过滤器上，使液体通过阻力增大，所以，若用这些过滤器，往往经过短时间就再不能进行杂质的除去处理。

因此存在的问题是，必须中断用过滤器或预涂过滤器等进行的悬浮物之类细微杂质的除去处理，每次都必须或者更换过滤纸或过滤布，或者再次在过滤器上涂覆助滤剂，进行挺麻烦的操作。

此外，也有使用网筛或滤网等来除去悬浮物之类细微杂质的，但此时，网目立即会因细微杂质而堵塞，使液体通过阻力增大，仍然会在短时间内再不能进行杂质的除去处理，与上述情况一样，也存在必须中断杂质的除去处理并每次进行网筛或滤网等清洗的缺点。

如上所述，历来对杂质的除去处理，当进行液体中悬浮物之类细微杂质的除去时存在的问题是，不仅必须频繁地中断除去处理，致使处理效率差，并且每次都必须进行过滤纸或过渡布的更换及助滤剂的预涂、网筛及冲孔网的清洗等麻烦且费工费时的操作。尤其是，当要拆卸过滤器(装置)时，不仅要长时间中断杂质的除去处理，而且作为杂质的除去装置，还存在初始成本和运行成本高等等很多的问题。

此外，除了如上所述的过滤处理装置之外，还有使用铁氧体等的磁铁来磁吸附并除去液体中悬浮物之类细微杂质的，但存在的问题是，因为所使用的铁氧体等的磁铁的磁力为1200-4000高斯，用这样的磁铁能除去的液体中的杂质，仅是铁及镍等的磁性悬浮物，碳及油份等的非磁性悬浮物几乎不能除去而残留在处理液中。

这样，残留在上述处理液中的残留碳及油份等的非磁性悬浮物就会发生污浊、腐败，容易产生恶臭及异味，使工作场所环境恶化等。

此外，若未经适当处理就将含有这样的非磁性悬浮物的液体排入下水道及河川等内，就会发生公害问题，所以必须另外设置废液处理装置等，在这样的情况下就存在装置设备费增高等的问题。

另外，当将其作为工业废弃物在工厂附近的空地等处进行废弃处理时，因为废弃量大，故必需有大范围的废弃场所，即使委托废弃物处理单位，也存在处理费用高等的问题。

此外，处理对象为使用过的放电加工液及冷却液等时，其中虽然含有作为杂质的磁性悬浮物及非磁性悬浮物等，但也含有作为放电加工液及冷却液的有效成分，所以若除去这些杂质，就能再次用作为放电加工液及冷却液，但实际上历来并未作为资源再次有效利用。

因此，本发明人对用磁铁对悬浮物等细微杂质进行的磁吸附积极进行了研究，为了解决如上所述的现有技术存在的问题，开发了如日本发明专利公开1994年第71195号所记载的、除去液体中杂质的磁凝聚处理方法及装置。

即，该开发出的杂质除去方法是使含有磁性悬浮物及非磁性悬浮物等杂质的液体以0.01-0.1米/秒的流速流入具有4000高斯以上(最好为12000高斯以上)磁力的磁铁，使含有杂质的液体与磁铁接触0.1-180分钟(最好为0.05-60分钟)，使非磁性悬浮物以液体中的磁性悬浮物为核进行磁凝聚，将其磁吸附在磁铁上除去。

此外，作为杂质除去装置，是在附设于磁凝聚处理槽内的转轴的两端固定转动板，在该两块转动板的相对侧面的整个面上，分别相距一定间隔安装多个具有4000高斯以上(最好为12000高斯以上)磁力的磁铁。此时，多个磁铁磁极相反地配置，并将其中一块转动板的多个磁铁的磁极以N、N、S,S、N、N、S、S极的顺序排列，而将另一块转动板的多个磁铁的磁极以S、S、N、N、S、S、N、N极的顺序排列。这样就形成以液体中的磁性悬浮物为核使非磁性悬浮物磁凝聚而磁吸附在磁铁上的磁场，并用靠近安装于两片转动板上的磁铁表面设置的括板将吸附在磁铁表面上的磁凝聚物剥离，从而除去液体中的杂质。

然而，在继续研究日本发明专利公开1994年第71195号记载的液体中杂质除去技术的过程中发现，当将磁铁的磁力、液体的处理流速、磁铁与液体的接触时间及磁铁的磁极分别设定为如上所述的条件时，液体中的磁性悬浮物在磁凝聚过程中，非磁性悬浮物的一部分确实会被包围在磁性凝聚物之中而被除去，但非磁性悬浮物的一部分未被磁凝聚，未被包入磁性凝聚物之中，仍残留在处理液中，使液体质量恶化。

因此，本发明的目的在于，提供如下一种处理装置，利用该处理装置，不用中断对液体中的磁性悬浮物及非磁性悬浮物等杂质的除去处理，就能将液体中的磁性悬浮物及非磁性悬浮物(胶态物)等杂质全部作为杂质使其磁凝聚后从液体中完全除去。

此外，本发明提供如下一种处理装置，利用该处理装置，不用中断对液体中的杂质的除去处理，而且也不必每次都进行过滤纸过滤布等的更换及筛网等的清洗等，就能降低当进行从液体中除去杂质的处理时的初始成本及运行成本。

还有，本发明的目的在于，从历来难于处理、要化费费用后废弃的废液例如放电加工液及冷却剂废液等废液中除去杂质，将该处理液即放电加工液及冷却剂液作为资源有效地再次利用。

再有，本发明的目的在于，通过分离液体中的杂质并对其进行脱水收集，来大幅度减少废弃物的量，节省废弃场所，减少废弃处理费用，防止废弃物发生腐败及发出恶臭，从而改善车间环境。

                       发明的公开

本发明的液体中杂质的磁凝聚处理装置，其特点在于，该磁凝聚处理装置设有如下的磁吸附装置，即，在连接原液流入管与处理液流出管的磁凝聚处理槽内附设的转轴的两端固定有转动板，在该两片转动板的相对侧面上安装コ字形轭铁的侧面，在该轭铁的相对侧面的整个面上，分别留有间隔地安装多个磁力为4000高斯以上的磁铁，并在相对的磁铁面的间隔形成3-200mm的磁场，使含有磁性悬浮物及非磁性悬浮物等杂质的液体以0.01-0.1m/sec的流速流入该磁场，使含有杂质的液体与磁铁接触0.05-60分钟，使液体中的非磁性悬浮物的成对电子中的一方脱离，作为不成对电子，与磁性悬浮物一起发生磁凝聚，使其磁吸附在磁铁上，同时设置将附着在所述磁铁表面的磁凝聚物剥离的装置。

此外，本发明的所述液体中杂质的磁凝聚处理装置作为磁铁安装磁力为12000高斯以上的磁铁，因而能提高杂质的除去效率。

另外，本发明的所述液体中杂质的磁凝聚处理装置通过将在安装于一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极与在安装于另一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极极性相反地配置，能形成几何级提高了磁凝聚处理能力的磁场，进一步提高杂质的除去效率。

再有，本发明的所述液体中杂质的磁凝聚处理装置通过将在安装于一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极按N、N、S、S、N、N、S、S极的顺序排列，并将在安装于另一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极按S、S、N、N、S、S、N、N极的顺序排列，如此极性相反的配置能形成几何级提高了磁凝聚处理能力的磁场，进一步提高杂质的除去效率。

                      附图的简单说明

图1为示出本发明液体中杂质的磁凝聚处理装置的动作原理的说明图。

图2为示出本发明液体中杂质的磁凝聚处理装置一实施例的主要部分侧面剖视示意图。

图3为图2所示液体中杂质的磁凝聚处理装置的局部剖视俯视示意图。

以下参照附图详细说明本发明的最佳实施例。

                  实施发明的最佳形态

作为本发明液体中杂质的磁凝聚处理装置的一最佳实施例，现以含有从机床等处排出的磁性悬浮物(钢铁粉)及非磁性悬浮物(碳粉)杂质的、油性放电加工废液的处理装置为例进行说明。

即，在图2和图3中，本发明的磁凝聚处理装置的结构为，在设于磁凝聚处理槽10内的转轴12的两端固定转动板14a、14b，并在该两片转动板14a、14b的相对侧面安装磁铁16。此场合，在所述两片转动板14a、14b的相对侧面上分别安装コ字形的轭铁18的侧面。并在这些コ字形轭铁18的侧面，分别相隔一定间隔安装多个磁力为4000高斯以上、最好为12000高斯以上的圆盘状磁铁16。又，也可以根据需要在所述磁铁16的表面设置非磁性体的附着板20，做成由转动板14a、14b和附着板20三明治状地夹着所述磁铁16的插入状态。

本发明所使用的磁铁16如上所述使用磁力为4000高斯以上的铁氧体磁铁，最好使用磁力为12000高斯以上的稀土类磁铁等的永久磁铁，尤其以钐·钴系的稀土类磁铁或钕·铁·硼系的稀土类磁铁为宜，各向异性的钕·铁·硼系的稀土类磁铁且具有2000高斯磁力的最合适。此外，作为上述磁铁16，除了上述永久磁铁之外，也有些场合适合使用电磁铁。

上述磁铁16的形状除了圆盘状的之外，也可以使用四方形等的多角形状的，大小以1-100cm²、厚度以0.5-3cm为宜，使用个数为4-300个，以相距0.1-5cm的间隔配置为宜。

当在コ字形轭铁18的侧面安装多个磁铁16时，如图2和图3所示，旋转木马状地相互有一定间隔地安装在设于转动板14a、14b上的コ字形轭铁18的侧面，并如图2所示，使设于コ字形轭铁18侧面的磁铁16的相对的面间的间隔维持为3-200mm，形成对废液中的杂质进行磁凝聚处理的磁场22。

又，形成上述磁场22时，安装于コ字形轭铁18的侧面的多个磁铁16的磁极也可以(1)S极与N极随机配置；(2)N极、S极、N极、S极交替配置，但若按(3)N、N、S、S、N、N、S、S极的顺序排列，则与(1)、(2)的配置相比较，能将磁凝聚处理能力提高约1倍。

此外，通过将设于一片转动板14a的轭铁18所安装的多个磁铁16的磁极与设于另一片转动板14b的轭铁18所安装的多个磁铁16的磁极配置成相反的极，即，通过将一个磁铁16的磁极全部配置为N，另一个磁铁16的磁极全部配置为S极，与上述(1)、(2)的场合相比较，能将磁凝聚处理能力提高约2倍。

尤其是，若将设于一片转动板14a的轭铁18上所安装的多个磁铁16的磁极按N、N、S、S、N、N、S、S极的顺序排列，并将设于另一片转动板14a的轭铁18上所安装的多个磁铁16的磁极按S、S、N、N、S、S、N、N极的顺序排列，配置成极性相反，则与上述(1)、(2)的场合相比较，能将磁凝聚处理能力提高约5倍。

在本发明中，磁凝聚处理槽10的流入侧连接着含有从机床等排出的磁性悬浮物及非磁性悬浮物的放电加工废液的流入管24。此外，在磁凝聚处理槽10的流出侧连接着进行磁凝聚处理后除去了杂质的冷却液(处理液)的流出管26。另外，靠近旋转的附着板20设有剥离附着在附着板20上的磁凝聚物30用的括板28，并相邻配置有把用该括板28剥离的磁凝聚物30作为杂质排出的废液储存槽32。

固定着转动板14a、14b的转轴12的链轮34通过链条36与电动机38连接，通过使两片转动板14a、14b旋转，安装于此的多个磁铁16也旋转。此时，两片转动板的转速以0.1-50周/分钟为宜。

进行含有杂质的废液的磁凝聚处理时，废液的流速为0.01-0.1m/sec。即，废液的流速在0.01m/sec 以下时，磁凝聚处理是不成问题的，但处理效率差，作为实用技术是有问题的。而废液的流速一旦超过0.1m/sec，则因废液的流速太快，磁凝聚处理产生问题，所以不合适。

当用具有4000高斯磁力的磁铁16进行磁凝聚处理时，含有杂质的废液与磁铁16的接触时间为0.1-180分钟。即，若含有杂质的废液与磁铁16的接触时间不到0.1分钟，则不能获得所希望的磁凝聚处理效果，而上述接触时间即使超过180分钟时，也无延长了接触时间的相应的效果。

此外，当用具有12000高斯磁力的磁铁16进行磁凝聚处理时，含有杂质的废液与磁铁16的接触时间设定为0.05-60分钟为宜。此时，若含有杂质的废液与磁铁16的接触时间不到0.05分钟，则不能获得所希望的磁凝聚处理效果，而上述接触时间即使超过60分钟，也无延长了接触时间的相应的效果。

                           表1

磁铁间的间隔(L)              磁铁的磁通密度(H)

                   (4000高斯的磁铁)       (12000高斯的磁铁)

3mm                     3750.5高斯              11251.4高斯

6mm                     3503.9高斯              10511.6高斯

12mm                    3029.8高斯              9089.5高斯

25mm                    2212.2高斯              6633.6高斯

50mm                    1171.6高斯              3514.8高斯

100mm                   422.0高斯               1266.0高斯

200mm                   119.6高斯               358.8高斯

300mm                   53.0高斯                158.0高斯

将上述コ字形轭铁18的相对侧面上所安装的4000高斯和12000高斯的磁铁16与16的磁极如图2和图3所示，配置成磁极相互相反，并如图1所示，将这些磁铁16与16的相对面间的间隔L设定为3-300mm，对这些相对的磁铁16与16的间隔L的中心点P的磁通密度H进行测定，获得如表1所示的结果。

如上所述，若将安装轭铁18的磁铁16与16的相对面之间的间隔L设定为3-200mm，则磁通密度H为100高斯以上，而若将该间隔L设定为200mm以上，则磁通密度H为100高斯以下。例如，若上述间隔L为300mm，则磁通密度为53.0高斯，就不能获得足以对以下说明的废液中的绝大多数非磁性悬浮物进行磁凝聚处理的磁通密度。此外，若上述间隔L不到3mm，则磁通密度不成问题，但磁铁16与16的间隔太小，就不能形成设置括板28等来除去被磁吸附在磁铁16与16之间的悬浮物的空间，故不合适。

现在已知，铁、镍、钴之类的磁性体会附着在磁铁16上，其原因之一是因为这些磁性体的原子结构具有不成对电子。与此相对照，非磁性体的原子结构不具有不成对电子，所以不会附着在磁铁16上。

这样就可知，通过将磁铁16与16相对面之间的间隔L设定为3-200mm，形成磁通密度H为100高斯以上、最好为3000高斯以上的磁场22，使含有非磁性悬浮物的废液通过该磁场22，就能使废液中的非磁性悬浮物的成对电子之一方脱离，使非磁性悬浮物成为不成对电子即磁性体，就可能磁凝聚。

接着，对本发明的磁凝聚处理装置的操作及运转进行说明。使从机床等排出的含有磁性悬浮物及非磁性悬浮物之类杂质的放电加工废液以上述一定的流速从磁凝聚处理槽10的流入管24流入上述处理槽10内，同时驱使附设于磁凝聚处理装置的座架40的电动机38转动，通过链条使转轴12的链轮34旋转，使安装着多个磁铁16的转动板14a、14b向顺时针方向旋转。

流入磁凝聚处理槽10内的放电加工废液与顺时针方向相反地流入安装在两片转动板14a、14b上的多个磁铁16之间，在形成有100高斯以上高磁通密度、最好为3000高斯以上强大磁通密度的磁场22内，废液中的非磁性悬浮物成为不成对电子即磁性体，与磁性悬浮物一起被磁凝聚，并作为磁凝聚物30被磁吸附在磁铁16的附着板20的表面。

将磁性悬浮物和非磁性悬浮物作为磁凝聚物30除去后的处理液经过磁凝聚处理槽10的流出管26，回收为放电加工液。此外，被磁吸附在磁铁16的附着板20表面上的磁凝聚物30与两片转动板14a、14b一起向顺时针方向转动，被括板28从附着板20表面剥离，该剥离后的磁凝聚物30沿括板28被运送后排出到废液储存槽32。

实施例

如图2和图3所示，准备好两组本发明的磁凝聚处理槽(500cc)，该两组磁凝聚处理槽在固定于两片转动板14a、14b的コ字形轭铁18的侧面，磁极极性相反地配置着4000高斯和12000高斯的稀土类磁铁(50×40×15cm)，且磁铁16与16的相对面之间间隔为6mm和12mm，以及准备好一组磁铁相对面之间间隔设定为300mm的比较例的磁凝聚处理槽(500cc)。

使水溶性的放电加工废液300cc流入上述各磁凝聚处理槽，该放电加工废液内含有6667ppm的作为杂质的磁性悬浮物即钢铁粉末(3.3％)及非磁性悬浮物即碳粉(96.7％)，以下述条件(见表2)进行磁凝聚处理，该处理液的残留悬浮物浓度的测定结果如表2所示。

                           表2

                   磁凝聚处理液的杂质量

处理条件             本发明装置A     本发明装置B     比较例装置磁铁的磁力(高斯)            12000           4000            120000磁铁面之间间隔(mm)          6               12              300废液的流速(m/sec)           0.01            0.01            0.01废液接触时间(分钟)          180             60              180磁铁的磁通密度(高斯)        10500           3030            158处理液杂质量磁性悬浮物量(ppm)           3               28              2650非磁性悬浮物量(ppm)         130             1987            6356

从上述实施例可知，若采用本发明的装置，以往不能磁凝聚而残留在处理液中、使液体质量恶化的液体中的非磁性悬浮物，不中断除去处理，就能与磁性悬浮物一起产生磁凝聚而被作为杂质从液体中除去。

此外，若采用本发明的装置，当进行从液体中除去悬浮物等杂质的除去处理时，因为不必每次都进行过滤纸或过滤布的更换及筛网等的清洗等，所以能降低从液体中除去悬浮物等的除去处理的初始成本及运行成本。

再有，本发明的装置还具有如下优点：能从以往难于处理的、要化费费用才废弃的废液例如放电加工废液、冷却剂废液中除去悬浮物等的杂质，将该处理液即放电加工液及冷却剂液再次使用，适应要求资源有效利用的现代需求。

还有，本发明的装置能使液体中的悬浮物等杂质结成垢片分离，所以具有如下众多优点：1．可大幅度减少废弃物的量；2．不占废弃场所，能节约废弃物处理费用；3．废弃物不会产生腐败及恶臭，能使车间环境保持良好，等等。

Claims (4)

1．一种液体中杂质的磁凝聚处理装置，其特点在于，设有如下的磁吸附装置，该装置在连接原液流人管与处理液流出管的磁凝聚处理槽内附设的转轴的两端固定有转动板，在该两片转动板的相对侧面上安装コ字形轭铁的侧面，在该轭铁的相对侧面的整个面上，分别留有间隔地安装多个磁力为4000高斯以上的磁铁，并使相对的磁铁面间的间隔形成3-200mm的磁场，通过使含有磁性悬浮物及非磁性悬浮物等杂质的液体以0.01-0.1m/sec的流速流入该磁场，使含有杂质的液体与磁铁接触0.05-60分钟，从而使液本中的非磁性悬浮物的成对电子中的一方脱离，作为不成对电子，与磁性悬浮物一起发生磁凝聚，使其磁吸附在磁铁上，并设有将附着在所述磁铁表面的磁凝聚物剥离的手段。

2．根据权利要求1所述的液体中杂质的磁凝聚处理装置，其特征在于，作为磁铁安装着具有12000高斯以上磁力的磁铁。

3．根据权利要求1或2所述的液体中杂质的磁凝聚处理装置，其特征在于，通过将在安装于一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极与在安装于另一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极极性相反地配置，从而形成几何级提高了磁凝聚处理能力的磁场。

4．根据权利要求3所述的液体中杂质的磁凝聚处理装置，其特征在于，通过将在安装于一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极按N、N、S、S、N、N、S、S极的顺序排列，并将在安装于另一片转动板侧面的轭铁侧面的整个面上留有间隔地安装着的多个磁铁的磁极按S、S、N、N、S、S、N、N极的顺序排列，配置成极性相反，从而形成几何级提高了磁凝聚处理能力的磁场。

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