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Magnetmechanisches Filter Die Erfindung betrifft ein magnetmechanisches
Filter zum Abscheiden ferromagnetischer und nichtmagnetischer Verunreinigungen aus
einer Flüssigkeit, das in einem Filtergehäuse einen aus Permanentmagneten bestehenden
magnetischen Filterteil und einen diesem nachgeschalteten mechanischen Filterteil
sowie eine Oberdrucksicherung aufweist.
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Von den zahlreichen bekanntgewordenen magnetmechanischen Filtern
dieser Art haben sich in der Praxis nur sehr wenige einführen können. Der Grund
hierfür liegt vor allem darin, daß die meisten magnetmechanischen Filter im Aufbau
zu kompliziert, in der Fertigung zu teuer und in der Wartung zu umständlich sind.
Da die Wartung der Filter meist von ungeschultem Personal vorgenommen werden muß,
ergibt sich die besondere Notwendigkeit, das Filter im Aufbau so einfach zu gestalten,
daß seine Wartung auch ohne besondere Anleitung möglich ist.
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Es sind auch schon magnetmechanische Filter von verhältnismäßig einfacher
Ausführung bekannt, doch weisen diese hinsichtlich ihrer Filterwirkung zum Teil
schwerwiegende Nachteile auf. Insbesondere ist bei den meisten Filterausführungen
die magnetische Vorfilterung häufig nur sehr ungenügend, was dazu führt, daß der
nachgeschaltete mechanisch wirkende Feinstfilter übermäßig stark belastet und damit
seine Standzeit erheblich herabgesetzt wird.
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Dieser Nachteil wirkt sich besonders stark aus, wenn es sich bei
dem mechanischen Filterelement um einen sogenannten Wegwerffiltereinsatz handelt.
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Diese Nachteile bestehen in starkem Maße auch bei magnetmechanischen
Filtern, die in einem mechanischen Filterzylinder einen Magnetstab oder eine Magnetsäule
aufweisen. Abgesehen davon, daß hierbei die mechanische Feinstfilterung durch die
den Filterzylinder von innen nach außen durchströmende Flüssigkeit erfolgen muß,
wobei nur die kleinere Zylinderfläche des Filterzylinders als Filterfläche zur Wirkung
kommt, ist die magnetische Filterung mangelhaft, weil die verfügbaren magnetischen
Kräfte häufig nicht ausreichen, um mikrofeine ferromagnetische Verunreinigung beim
raschen Vorbeiströmen der Flüssigkeit aus dem Strom herauszuholen. Vielfach sind
bei den bekannten Ausführungen auch die Magnetsysteme so angeordnet, daß sich der
Durchfiußquerschnitt mit zunehmender Ablagerung der ferromagnetischen Verunreinigungen
verengt. Es ergeben sich hierdurch sehr hohe Durchflußwiderstände in dem Filter.
Hinzu kommt, daß durch die Verengung des Durchflußquerschnittes die Geschwindigkeit
der Flüssigkeit so stark erhöht wird, daß bereits abgeschiedene Verunreinigungen
wieder
losgelöst und mitgerissen werden. Vor allem die gefürchteten mikrofeinen verschleißfesten
Teilchen, die weit unter der Feinheit der vielfach verwendeten »Mikronfilterpatronen«
von 20 bis 30 ,a liegen, lassen sich in diesem Fall am Magnetsystem nicht mehr sicher
festhalten.
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Ferner besteht ein wesentlicher Nachteil der bekannten magnetmechanischen
Filter vielfach darin, daß beim Ansprechen der Überdrucksicherung dieser Filter
bereits abgelagerte Verunreinigungen wieder in den Durchlaufstrom gelangen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
magnetmechanischen Filter zu beheben. Insbesondere bezweckt die Erfindung ein im
Aufbau und in der Wartung einfaches magnetmechanisches Filter, das mit äußerst wirksamer
magnetischer Vorfilterung arbeitet, so daß der nachgeschaltete mechanische Filterteil
stark entlastet wird, dessen Durchflußwiderstand auch nach verhältnismäßig langer
Betriebszeit noch vergleichsweise klein ist und bei dem schließlich auch sichergestellt
ist, daß einmal zur Ablagerung gelangende Verunreinigungen nicht wieder von dem
Flüssigkeitsstrom mitgerissen werden.
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Gemäß der Erfindung sitzt im Filtergehäuse zwischen dem magnetischen
Filterteil und dem als Filterzylinder ausgebildeten mechanischen Filterteil eine
mit dem Filtereinsatz aus dem Gehäuse herausnehmbare federbelastete Zwischenplatte,
die an der Stirnseite des von der zu filternden Flüssigkeit radial von außen nach
innen durchströmten Filterzylinders angeordnet ist und die eine Überdrucksicherung
trägt, die bei einem vorbestimmten Überdruck eine Umgehung des mechanischen Filterteils
öffnet.
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Vorzugsweise sitzt die Zwischenplatte auf einem längs durch das Filtergehäuse
hindurchführenden, in dessen Mittelachse liegenden Zulaufrohr. Die Zwischenplatte
ist in diesem Fall als Ringscheibe ausgebildet. Das Zuflußrohr mündet endseitig
an der
Stirnseite des Filtergehäuses und ist hier mittels eines
Verschlußorgans, z. B. einer einschraubbaren Verschlußkappe, verschlossen.
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Es empfiehlt sich, den gesamten magnetischen Filterteil an dem abnehmbaren
Deckel des Filtergehäuses so zu befestigen, daß er mit dem Deckel aus dem Filtergehäuse
herausgezogen werden kann.
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Durch Herausnehmen des magnetischen Filterteils wird der mechanische
Filterteil zugänglich, so daß dieser ebenfalls frei aus dem Filtergehäuse herausgezogen
werden kann.
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Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung besteht der
magnetische Filterteil aus einer Anzahl ringförmig im Winkelabstand von ein ander
angeordneter Permanentmagneten bzw. Maguetsysteme, die um das Zuflußrohr herumgruppiert
sind. Die Öffnungen des Zuflußrohres sind dabei so angeordnet, daß die zu filternde
Flüssigkeit in vielen kleinen Teilströmen aus den Öffnungen austritt und dabei auf
die Zonen stärkster Kraftlinienkonzentrationen der Magnetsysteme trifft. Es empfiehlt
sich dabei. die Permanentmagneten in einem Siebzylinder anzuordnen, der stirnseitig
durch eine Bodenplatte abgeschlossen ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Filter wird somit der zu filternde Flüssigkeitsstrom
in Teilströme aufgeteilt, die jeweils in den gesamten verfügbaren Wirkbereich der
magnetischen Kraftlinienfelder der Permanentmagneten geführt werden. Der Abfluß
der Flüssigkeit aus den magnetischen Zonen der Permanentmagnetsysteme erfolgt dabei
mit geringstmöglicher Strömungsgeschwindigkeit durch die Räume zwischen den Magnetsystemen
radial nach außen, wodurch sichergestellt wird, daß selbst feinste Verunreinigungen
an den Magneten zur Ablagerung kommen und an diesen sicher festgehalten werden.
Die somit erzielte äußerst wirksame magnetische Vorfilterung bietet die Möglichkeit,
als mechanischen Filter einen Mikrofeinfilter von vorbestimmter Filterfeinheit zu
verwenden, der praktisch nur noch zur Ausfilterung der unmagnetischen Teilchen dient.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Filters besteht ferner darin, daß
die Durchlaufgeschwindigkeit der zu filternden Flüssigkeit bei zunehmender magnetischer
Ausfilterung nicht oder jedenfalls nicht nennenswert erhöht wird. Lediglich die
Verschmutzung des mechanischen Feinfilters bewirkt einen Anstieg des Differenzdruckes.
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Wird ein vorbestimmter Differenzdruck überschritten, so tritt ein
federbelastetes Überströmventil in Tätigkeit, welches die Umgehung des mechanischen
Filterteils öffnet. Das Überströmventil ist dabei erfindungsgemäß so angeordnet,
daß beim Öffnen der Umgehung weder magnetische noch unmagnetische Ablagerungen durch
die Umlenkung des Durchflusses losgerissen werden können. Da das Überströmventil
erfindungsgemäß im Strömungsweg hinter dem magnetischen Filterteil liegt, ist sichergestellt,
daß der beim Ansprechen des Ventils abfließende Flüssigkeitsstrom in jedem Fall
magnetisch vorgefiltert ist, was für die Betriebssicherheit von hervorragender Bedeutung
ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Filters schematisch dargestellt.
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Es zeigt F i g. 1 das magnetmechanische Filter gemäß der Erfindung
im Vertikalschnitt, F i g. 2 das Filter gemäß F i g. 1 in einem Schnitt nach Linie
A-A der Fig. 1,
F i g. 3 einen Horizontalschnitt nach Linie B-B der Fig. 1.
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Das in der Zeichnung dargestellte magnetmechanische Filter weist
einen magnetischen Filterteil I und einen mechanischen Filterteil II auf, die beide
für sich voll funktionsfähig sind, jedoch zur Erzielung eines größtmöglichen Filterwirkungsgrades
so zusammengebaut sind, daß zunächst eine magnetische Vorfilterung und anschließend
eine mechanische Nachfilterung erfolgt.
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Das Filter weist ein zylindrisches Filtergehäuse 3 auf, durch das
ein in der Längsmittelachse liegendes Zulaufrohr2 für die zu filternde Flüssigkeit
hindurchführt, welches an seinem unteren Ende rechtwinklig gekrümmt und hier seitlich
aus dem Filtergehäuse 3 herausgeführt ist. Mit dem Filtergehäuse 3 ist ein Topfstück
3', z. B. durch Verschrauben, verbunden, welches auf der dem rechtwinklig abgekrümmten
Teil 1 des Zuflußrohres 2 gegenüberliegenden Seite einen Auslaß 20 für die gefilterte
Flüssigkeit aufweist.
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An der Oberseite ist das Filtergehäuse durch einen abnehmbaren Deckel9
verschlossen, der eine zentrale Öffnung aufweist, durch den das Zuflußrohr2 mit
seinem oberen Ende hindurchgeführt ist. Zum Verschluß der Mündung des Zuflußrohres
2 dient eine aufschraubbare Verschlußkappe 10, die zugleich den Deckel 9 an dem
Filtergehäuse sichert. Mit 11 und 12 sind Dichtringe bezeichnet, die die Verbindungsstellen
am Deckel9 und an der Verschlußkappe 10 abdichten.
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Am Deckel 9 sind innenseitig um das Zuflußrohr 2 herum vier Magnetsysteme
5 in einem Winkelabstand von jeweils 900 voneinander befestigt, die aus einer Anzahl
ringförmiger Permanentmagneten und dazwischenliegender Weicheisenringe aufgebaut
sind, die auf einem Stift 5' liegen, der endseitig in den Deckel 9 eingeschraubt
ist. Es versteht sich, daß auch mehr als vier Magnetsysteme vorgesehen werden können.
An dem im Bereich der Magnetsysteme 5 befindlichen Abschnitt des Zuflußrohres 2
sind Öffnungen 4 im Rohrmantel angeordnet, die aus Schlitzen oder Bohrungen bestehen
können. Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, sind die Öffnungen 4 jeweils den
Magnetsystemen 5 zugewandt, so daß die aus den Öffnungen austretenden Teilströme
unmittelbar auf die Magnetsysteme und somit auf die Zonen stärkster Kraftlinienkonzentrationen
auftreffen.
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Für jedes Magnetsystem 5 sind an dem Zuflußrohr 2 eine größere Anzahl
an Öffnungen 4 übereinander angeordnet, wie F i g. 1 zeigt. Der zufließende Flüssigkeitsstrom
wird demgemäß in eine größere Anzahl an Teilströmen aufgeteilt, die die Magnetsysteme
5 auf ihrer gesamten Höhe beaufschlagen. Dabei sind die Öffnungen 4 vorzugsweise
so angeordnet, daß sie jeweils den weichmagnetischen Polseheiben 5" der Permanentmagnetsysteme
5 gegenüberliegen, weil in diesen magnetischen Polzonen die größten magnetischen
Haftkräfte vorhanden sind. Diese Aufteilung des zufließenden Flüssigkeitsstromes
in eine größere Anzahl an Teilströmen, die unmittelbar gezielt in die Zonen stärkster
magnetischer Kräfte gelangen und dabei die Magnetsysteme 5 gleichmäßig über ihre
gesamte Höhe beaufschlagen, ermöglicht eine äußerst wirkungsvolle magnetische Filterung,
ohne daß dabei die ferromagnetischen Verunreinigungen von der magnetischen Kraft
der Filtersysteme entgegen der Viskosität und Strömung des Flüssigkeitsstromes aus
diesem
ausgesaugt werden müssen, wie dies bei bekannten Magnetfiltern der Fall ist.
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Nach dem Auftreffen der zu filtemden Flüssigkeit auf die Magnetsysteme
5 gelangt die Flüssigkeit in die strömungsschwachen Zonen 6 zwischen den Magnetsystemen
5. Der Magnetfilterraum wird von einem grobmaschigen Siebzylinder 7 umgeben, der
an einer Bodenplatte 8 befestigt ist, welche keine Öffnungen für den Durchtritt
der Flüssigkeit aufweist.
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Der durch die Teile 7 und 8 gebildete Siebkorb läßt sich über den
Magnetteil stülpen, er wird durch die Magnetkraft der Magnetsysteme 5 gehalten und
hat die Aufgabe, grobe unmagnetische Verunreinigungen festzuhalten und zugleich
die Flüssigkeit im Inneren des Magnetfilterraumes gleichmäßig zu stauen. Durch die
magnetische Induktion des Siebgewebes wird außerdem eine zusätzliche Sperre für
ferromagnetische Verunreinigungen erzielt.
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An der Bodenplatte 8 stützt sich eine Schraubenfeder 13 ab, die eine
ringförmige Zwischenplatte 14 belastet, welche an der oberen Stirnseite eines Filterzylinders
15 angeordnet ist, der den mechanischen Filterteil bildet. Die Feder 13 preßt beim
Einsetzen des am Deckel 9 befestigten magnetischen Filterteils die Zwischenplatte
14 gegen den Filterzylinder 15, der dadurch an seiner Unterseite gegen einen Bodenring
16 gedrückt und somit gegen Bewegung in dem Filtergehäuse gesichert wird. Mit 17
und 18 sind Dichtringe an den Ringscheiben 14 und 16 bezeichnet, welche den Filterzylinder
15 an beiden Stirnseiten abdichten.
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Es empfiehlt sich, die Feder 13 an der Bodenplatte 8 zu befestigen,
so daß sie beim Abnehmen des Deckels 9 zusammen mit dem magnetischen Filterteil
I aus dem Filtergehäuse herausgezogen wird.
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Die Zwischenplatte 14 weist eine tÇberdrucksicherung auf. Diese besteht
aus einer Anzahl an Überströmöffnungen 22, die im mittleren Bereich der Zwischenplatte
unmittelbar neben dem Zuflußrohr 2 liegen und von einem Dichtring 23 verschlossen
werden, der von einer Schraubendruckfeder 25 über einen Anpreßring 24 belastet wird.
Die Feder 25 stützt sich rückseitig an einer Federaufbängung 26 ab, die an der Zwischenplatte
14 befestigt ist. Der Dichtring 23 bewirkt zugleich mit der Abdichtung der Überströmöffnungen
22 eine Dichtung gegenüber der Mantelfläche des Zuflußrohres 2. Die beschriebene
Anordnung ermöglicht es, den Zwischenring 14 zum Auswechseln des Filterzylinders
15 von dem Zuflußrohr 2 abzuziehen, nachdem zuvor der magnetische Filterteil I entfernt
worden ist.
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An der Unterseite des Filterzylinders 15 ist eine gewölbte Manschette
21 aus einem elastischen. nachgiebigen Material angeordnet, die sich gegen die Innenwand
des Filtergehäuses legt. Die Manschette21 fängt die Ablagerungen an der Außenseite
des Filterzylinders 15 auf und verhindert dadurch, daß die Ablagerungen sich auf
dem Boden des Filtergehäuses ansammeln können. Zugleich dient die Manschette 21
zur Zentrierung des Filterzylinders 15 beim Einführen desselben in das Filtergehäuse.
Die Manschette 21 kann fest oder leicht lösbar mit dem Filterzylinder 15 verbunden
sein.
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Die beschriebene Filtervorrichtung arbeitet wie folgt: Die zu filtemde
Flüssigkeit tritt bei 1 in das Filtergehäuse 3 ein und steigt in dem Rohr 2 hoch.
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Am oberen Ende des Rohres strömt die Flüssigkeit durch die Bohrungen
bzw. Schlitze 4 und wird dabei
in Teilströme aufgeteilt, die gezielt auf die vier
Magnetsysteme 5 auftreffen. Dadurch wird eine gründliche Abscheidung der ferromagnetischen
Verunreinigungen bewirkt. Die Flüssigkeit gelangt dann in die strömungsschwachen
Raumzonen 6 zwischen den Magnetsystemen 5 und von hier durch den Siebzylinder 7
nach außen in den Ringraum zwischen dem Zylindermantel des Filtergehäuses 3 und
dem magnetischen Filterteil. An dem Siebzylinder 7 werden dabei grobe unmagnetische
Verunreinigungen und gegebenenfalls noch restliche magnetische Verunreinigungen
festgehalten. Die Flüssigkeit strömt nun in Pfeilrichtung in dem Filtergehäuse nach
unten und durchströmt den Mantel des Filterzylinders 15 radial von außen nach innen,
wodurch eine Abtrennung der feinen und feinsten unmagnetischen Verunreinigungen
bewirkt wird. Die gefilterte Flüssigkeit gelangt dann über die zentrale Öffnungi9
im Bodenring 16 zu dem Auslaß 20.
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Durch Erzeugung von Druckwellen oder mechanische Erschütterungen
können ausgefilterte Verunreinigungen von den Filterflächen gelöst werden und nach
unten sinken. Um diese Verunreinigungen aufzufangen, ist an dem Magnetfilterteil
der Boden8 und für den mechanischen Filterteil die Manschette 21 vorgesehen.
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Falls die Druckdifferenz an dem mechanischen Filterteil II einen
vorbestimmten Wert überschreitet, spricht die Oberdrucksicherung an der Ringplatte
14 an. Der Dichtring 23 wird in diesem Fall gegen die Rückstellkraft der Feder 25
von den überströmöffnungen 22 abgehoben, so daß die Flüssigkeit unmittelbar durch
die Überströmöffnungen in den Filterzylinder 15 und von dort zum Auslaß 20 gelangen
kann. Wie ersichtlich, liegen die Überströmöffnungen an einer Stelle, die dem magnetischen
Filterteil 1 nachgeschaltet ist und die sich außerhalb der Zuflußrichtung zu dem
mechanischen Filterteil befindet.
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Dadurch wird sichergestellt, daß beim Ansprechen der Überdrucksicherung
nur solche Flüssigkeit ohne mechanische Filterung abgeführt wird, die bereits magnetisch
vorgefiltert worden ist, wobei die Ableitung der Flüssigkeit so erfolgt, daß keine
magnetischen oder unmagnetischen Ablagerungen von den Filterflächen losgerissen
werden können.
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Wie ersichtlich, dient der zwischen dem magnetischen Filterteil und
dem mechanischen Filterteil liegende Zwischenring nicht nur zur Halterung der Oberdrucksicherung
und zur Umlenkung des Flüssigkeitsstromes beim Ansprechen der thberdrucksicherung,
sondern zugleich zum stirnseitigen Abschluß des Filterzylinders sowie zweckmäßig
auch zu dessen Halterung im Filtergehäuse. Zu diesem Zweck kann die Anordnung so
getroffen sein, daß sich der Filterzylinder im Haftsitz auf den Zwischenring aufschieben
läßt. Der Zusammenbau des mechanischen Filterteils mit dem Zwischenring kann daher
außerhalb des Filtergehäuses erfolgen; beide Teile werden dann gemeinsam in das
Filtergehäuse eingeführt und lassen sich auch gemeinsam aus dem Filtergehäuse herausheben.
Zur Erleichterung des Einsetzens und Heraushebens sind Tragösen 14' od. dgl. an
dem Zwischenring angeordnet.
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An Stelle des angeflanschten Topfstückes 3' mit dem seitlichen Auslaß
20 kann die Anordnung auch so getroffen werden, daß der den Ringspalt zwischen Filtergehäuse
3 und Filterzylinder 15 stirnseitig abdichtende Bodenringl6 fest mit der Unterseite
des
Filtergehäuses 3 verbunden wird. Die untere, stirnseitige Öffnung
des Filterzylinders bleibt dabei offen und bildet den Auslaß für die gefilterte
Flüssigkeit.
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Man erhält in diesem Fall ein Rücklauffilter.