DE2411991A1

DE2411991A1 - Magnetisches filter

Info

Publication number: DE2411991A1
Application number: DE19742411991
Authority: DE
Inventors: Bertil Lundquist; Harald Nilsson; Joergen Dipl In Zinck-Petersen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1973-03-26
Filing date: 1974-03-13
Publication date: 1974-10-03
Also published as: DE2411991B2; JPS5244663B2; FR2223086A1; DE2411991C3; FR2223086B1; JPS49128367A; GB1455093A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing, Helmut M is sling 63 Giessen 25.2.1974 DrpL-Ing. Richard Schlee Bismarckstrasse 43

Dr.-Ing. Joachim Boecker ^{Telefon: (0641) 71019}

Boe/K 11.945

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget, Västeras/ Schweden

Magnetisches Filter

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Filter mit einer Anzahl im wesentlichen paralleler Filterscheiben, die radial gerichtet, mit Abstand auf einer rotierenden Welle angeordnet sind und in den von ihnen begrenzten Zwischenräumen, durch die das ferromagnetische Partikel enthaltende zu filtrierende Medium strömt, magnetische Felder mit lokalen Inhomogenitäten erzeugen, und mit einer Abstreifanordnung für an den Scheiben haftende Partikel.

Es ist bekannt, daß mit suspendierten Partikelnoder aufgelösten hochmolekularen Substanzen, wie Harzstoffen, verunreinigte Flüssigkeiten dadurch gereinigt werden können, daß man ihnen ferromagnetische Partikel, wie Magnetit, Eisen, Kobolt oder Nickel zusetzt, und die Flüssigkeit dann durch ein magnetisches Feldgeleitet wird, in welchem die ferromagnetisehen Partikel zusammen mit den Verunreinigungen festgehalten werden. Es ist auch bekannt, auf analoge Weise Flüssigkeiten zu reinigen, die von Anfang an Verunreinigungen aus ferr©magnetischem Partikel-

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material enthalten, wie beispielsweise das Kühlwasser von spanabhebenden Werkzeugmaschinen, wie Drehbänke oder 'Bohrmaschinen. Auch verunreinigte Gase können im Prinzip durch Zusatz eines ferromagnetischen Partikelmaterials und Behandlung in einem Magnetfeld zur Ausscheidung der Verunreinigungen gereinigt werden. Ferner ist es bekannt, bei der Reinigung gleichzeitig chemische Flockungsmittel, wie Kalk, Alaun, Eisenchlorid, Polyelektrolyte und Wasserglas anzuwenden.

Bei den verschiedenen Reinigungsoperationen wird ein magnetisches Filter verwendet. Eine bekannte Ausführungsform eines solchen Filters besteht aus einer drehbaren zylindrischen Trommel, die in eine mit der Trommel konzentrische Mulde versenkt ist, so daß sich ein Spalt zwischen der Mantelfläche der Trommel und der Muldenwand bildet. Mehrere Dauermagnete sind in achsparallelen Reihen an der Innenseite der Mantelfläche der Trommel angeordnet, und das Medium, das gereinigt werden soll, wird durch den genannten Spalt geleitet, während die Trommel gleichzeitig rotiert. Das Filter ist auch mit einem Abstreifer zur Entfernung des Materials versehen, das sich beim Filtrieren auf der Trommel festgesetzt hat, so daß der Prozeß kontinuierlich ablaufen kann. Die Magnete können entweder mit der Trommel rotieren oder bei der Rotation der Trommel stillstehen.

Eine andere bekannte Ausführungsform eines magnetischen Filters

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besteht aus einem Spalt zwischen zwei ebenen, parallelen, festen Wänden, von denen die eine mehrere eingebaute Hufeisenmagnete enthält, die nebeneinander und entfernt voneinander liegen.

Man hat auch magnetische Filter vorgeschlagen, deren Wände aus ferromagnetischem Material bestehen und, radial gerichtet, neben-

einer
einander auf/drehbaren Welle befestigt sind, wobei das Filter mit einem stationären Magneten versehen ist, der das Vermögen hat, ein zu der Welle im wesentlichen paralleles Magnetfeld mit örtlich verschiedenen Feldstärken zu erzeugen. Für die praktische Ausführung eines solchen Filters sind raumaufwendige und sehr teure Magnetisierungsanordnungen, wie Eisenkern und Mag-, netisierungsspule, erforcfevLich. Die Abstreifvorrichtung kann vom fingerähnlichen Typs sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Filter der eingangs genannten Art zu entwickeln, welches sehr große Filterflächen hat, ohne dasB raumaufwendige und teure Magnetisierungsanordnungen erforderlich sind, und bei dem die Abstreifung der ausgeschiedenen Teilchen von den Filterflächen in einfacher, wirkungsvoller Weise erfolgt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Filter der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filterscheiben Dauermagnete enthalten

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und die Abstreifanordnung aus mehreren endlosen Transportbannen besteht, die in den Zwischenräumen laufen und sich bis in den Raum außerhalb der Filterscheiben erstrecken.

Die Filterscheiben im Filter gemäß der Erfindung haben normalerweise glatte Außenwände, zwischen denen die Dauermagnete angeordnet sind. Die Wände bestehen dabei aus einem unmagnetischen Material, beispielsweise rostfreiem Stahlblech, Aluminium oder Kunststoff, z.B. Epoxyplast, in den die Dauermagnete dann zweckmäßigerweise eingegossen sind.

Da die Abstreifanordnung aus mehreren endlosen Transportbahnen besteht, die in die Zwischenräume zwischen den Filterscheiben laufen und sich in den Raum außerhalb der Filterscheiben erstrecken, können die Verunreinigungen mit derselben Anordnung fortgeschafft werden, mit der das Abstreifen ausgeführt wird. Dadurch erspart man eine besondere Anordnung für den Abtransport der Verunreinigungen, so daß der Raumbedarf des Filters kleiner wird. Dank des kontinuierlichen Abtransportes der Verunreinigungen ist der Abstreifeffekt sehr groß, da sich keine Verunreinigungen im Filter ansammeln. Die Transportbahnen können so angeordnet sein, daß sie um die Welle des Filters laufen und von dieser angetrieben werden. Sie können jedoch auch von einer außerhalb der Filterscheiben liegenden Antriebsanordnung angetrieben werden, z.B. von einer motorgetriebenen Rolle. Im letzteren Fall kann das Filter von den Transportbahnen angetrieben werden, indem diese um die Welle des Filters laufen und an

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dieser gut anliegen. Die Benutzung ein und derselben Antriebsanordnung für die Welle des Filters und für die Transportbahnen trägt zu dem raumsparenden Aufbau des Filters bei. Für die Transportbahnen dienen Bänder, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Gummi oder Kunststoff bestehen.

Gemäß einer AusfUhrungsform der Erfindung werden als Dauermagnete Einzelmagnete verwendet, die derart zwischen den Wänden der Filterscheiben angeordnet sind, daß ihre Längsachsen im wesentlichen senkrecht zu den Filterscheiben stehen. Die Magnete sollen eine große Koerzitivkraft haben, damit ihre erforderliche Länge gering ist und die Abmessungen des Filters klein bleiben. Bevorzugt werden keramische Magnete verwendet, wie Barium- oder Strontiumferrit, die eine koerzitive Feldstärke von über 100 kA/m haben; jedoch ist es im Prinzip auch möglich, metallische Magnete mit großer Koerzitivkraft zu benutzen, wie beispielsweise Samarium-Kobolt-Magnete. Besonders günstig ist es, anisotrope Magnete zu benutzen, da diese eine größere Koerzitivkraft haben als entsprechende isotrope Magnete, beispielsweise für Barium- oder Strontiumferrit eine koerzitive Feldstärke von über 200 kA/m.

Damit die Filterfläche möglichst groß wird, wird im wesentlichen die gesamte Fläche der Filterscheiben mit Dauermagneten besetzt. Lediglich zur Erleichterung der Abstreifung" der Verun-

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reinigungen empfiehlt es sich, begrenzte, vorzugsweise sektorförmige Bereiche der Filterscheiben nicht mit Dauermagneten zu besetzen. Angesammeltes Partikelmaterial löst sich nämlich leichter von den Filterscheiben, wenn diese in bestimmten Zonen keine magnetische Wirkung entfalten.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird anstelle der Einzelmagnete Dauermagnetmaterial verwendet, das aus kunststoff- oder gummigebundenem Ferritpulver besteht. Dieses Material ist billiger als keramische Dauermagnete und seine magnetischen Eigenschaften sind fast ebenso gut wie die ' der Dauermagnete .

Beispielsweise hat ein im Handel erhältliches anisotropes Magnetmaterial des genannten Typs eine koerzitive Feldstärke von 170 kA/M, welcher Wert höher ist als bei erhältlichen isotropen keramischen Magneten. Kunststoff- oder gummigebundenes Material ermöglicht außerdem eine bedeutende Vereinfachung der Herstellung von Filterscheiben, da dieses Material in Form von Bändern oder Scheiben hergestellt werden kann, die man, z.B. durch Schneiden oder Stanzen, leicht auf die gewünschten Maße bringen und durch Aufleimen oder andere Art auf einem tragenden Rahmen aus beispielsweise Aluminium, Stahl oder Glasfiberlaminat befestigen kann. Wenn die Filterscheiben nicht allzu groß sind, kann man somit

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den ganzen tragenden Rahmen der Filterscheiben mit einer einzigen, ungeteilten Magnetmaterialscheibe abdecken. Bei größeren Filterscheiben oder wenn es aus anderen Gesichtspunkten vorteilhaft ist, kann man auf dem Rahmen der Filterscheiben kleine rechteckige, quadratische oder sektorförmige Stücke des genannten Magnetmaterials befestigen.

Durch die Erfindung erhält man ein außerordentlich kompaktes Filter. Das Filter ist wie ein Scheibenfilter aufgebaut, benötigt dank der erfinderischen Maßnahme jedoch keine raumaufwendigen und teuren Magnetisierungsanordnungen. Durch Dauermagnete in den Filterscheiben werden die lokalen Feldunterschiede in den Zwischenräumen zwischen den Filtern erzeugt. Die Abstreifanordnung ist einfach, raumsparend und sehr wirksam.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Filter gemäß der Erfindung, quer zur Flußrichtung des Mediums und ohne Abstreifanordnung ,

Fig. 2 dasselbe Filter, in Flußrichtung des Mediums, Fig. 3 schematisch eine Filterscheibe, bestehend' aus

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zwei Wänden und zwischen diesen angeordnete Einzelmagnete, in Flußrichtung des Mediums,

Fig. 4 einen Querschnitt der Filterscheibe gemäß Fig. 3, Fig. 5 den Bereich A in der Filterscheibe nach Fig. 3 und

Fig. 6 einen Teil einer Filterscheibe, in der die Dauermagnete aus kunststoff- oder gummigebundenem Pulvermaterial bestehen.

Das magnetische Filter gemäß Fig. 1 und 2 besteht aus mehreren Scheiben 1, von denen jede aus zwei parallelen Wänden 1a und 1b besteht, zwischen denen Dauermagnete angeordnet sind, wie im Anschluß an die Beschreibung der Fig. 3-5 näher erklärt wird. Die Scheiben bzw. die Wände sind parallel zueinander entlang der Welle 2 des Filters angeordnet und radial gerichtet. Die Welle des Filters umfaßt in dem dargestellten Fall einen zentralen weiteren Teil 2a, Flansche 2b und 2c sowie Wellenenden 2d und 2e, die in den Lagerböcken 3a und 3b gelagert sind. Die Welle wird durch einen Motor 4 über ein Getriebe 5 angetrieben. Die aus den auf die Welle 2 montierten Filterscheiben bestehende Einheit ist in einer Rinne 6 angeordnet, durch die das zu fil-

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trierende Medium strömt. Der Einlauf der Rinne ist mit 7 bezeichnet und ihr Abfluß mit 8. Beim Passieren des Filters wird das Medium durch die Räume 9 zwischen den Scheiben 1 geleitet. Dabei setzen sich ferromagnetische Partikel mit an diesen haftenden Substanzen, die abgeschieden werden sollen, an den Wänden des Filters fest und folgen der Rotation dieser Wände, die vorzugsweise entgegengesetzt zur Flußrichtung des Mediums geschieht. Das Filter ist mit einer Abstreifanordnung 10 versehen, die aus endlosen Transportbahnen besteht, welche in den Spalten 9 zwischen den Scheiben sowie in den Spalten 11a und 11b außerhalb der äußersten Scheiben angeordnet sind. Jede Transportbahn besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Band 12 aus rostfreiem Stahl oder aus Gummi, das den zentralen Teil 2a der Welle des Filters umschließt und von dieser angetrieben wird, sowie einer außerhalb der Scheiben liegenden Rolle 13. Wenn die Scheiben rotieren, wird das anhaftende Material beim Passieren des Bandes 12 abgestreift. Das Band braucht nicht dicht an den Scheiben zu laufen, sondern es kann ein kleineres Spiel vorhanden sein, um den Verschleiß zu verringern. Das vom Band abgestreifte Material 14 wird vom Band zu einem Sammelbehälter 15 transportiert. Eventuell kann ein einfacher Abstreifer an der Rolle 13 angeordnet sein, um zu vermeiden, daß abgestreiftes Material zum Filter zurückgeführt wird.

Wie aus Fig. 3-5 hervorgeht, besteht jede Filterscheibe 1 aus zwei Wänden 1a und 1b aus z.B. rostfreiem Stahl mit einer

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Dicke von 0,5 mm, die an der Peripherie umgebogen sind und gegeneinander abdichten. Zwischen den Wänden sind Magnete aus Bariumferrit dicht gepackt, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich. Diese sind auch an den Wänden befestigt, z.B. mit einem Epoxyharzleim. Die Magnete haben in Magnetisierungsrichtung beispielsweise eine Länge von 5 - 10 mm und eine Fläche von

1 - 5 cm senkrecht zur Magnetisierungsrichtung. Zwei benachbarte Magnete in derselben Scheibe haben in dem gezeigten Beispiel verschiedene Polarität. Auf diese Weise wird eine maximale magnetische Feldstärke erreicht. Um die Feldstärke zu erhöhen, müssen zwei benachbarte Filterscheiben auf der Filterwelle spiegelbildlich Polkonfigurationen haben. Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Filterscheiben vorzugsweise sektorförmige Bereiche 16 haben, in denen keine Magnete angebracht sind, um das Abstreifen zu erleichtern.

Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform einer Filterscheibe, die in dem in Fig. 1-3 gezeigten Filter verwendbar ist, hat

einen tragenden Rahmen 17 in Form einer Scheibe, die beispielsweise aus Aluminium, Stahl oder glasfaserarmiertem Kunststoff besteht. In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn keine Korrosionsgefahr besteht, kann diese Scheibe aus magnetischem Stahl bestehen, wodurch eine Verstärkung des Magnetfeldes erzielt wird. Die tragende Scheibe 17 ist auf ihren beiden Seiten mit einem Belag 18 aus kunststoff- oder gummige-

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bundenem Pulvermaterial versehen. Material dieses Typs, bestehend aus feinkörnigem Pulver aus beispielsweise Barium- oder Strontiumferrit mit z.B. Nitrilgummi als Bindemittel, gibt es in Form von Scheiben und Bändern auf dem Markt. Ein solches Magnetmaterial hat eine große Flexibilität und kann leicht auf die gewünschte Form zugeschnitten werden (wenn nicht die gewünschte Form der Magnetmaterialscheiben schon bei der Herstellung des Materials berücksichtigt wird. Der Magnetmaterial-, belag 18 wird auf der Scheibe 17 durch Aufleimen befestigt. Man kann dabei entweder Scheiben aus Magnetmaterial verwenden, die groß genug sind, um die ganze tragende Scheibe 17 abzudecken, oder man kann Magnetmaterial in Form kleinerer rechteckiger, quadratischer oder sektorförmiger Stücke verwenden. Dabei kann man den Belag 18 mit Vorteil mit einem oder mehreren unmagnetisierten Sektoren 16 (Fig. 3) aus billigerem Material ausführen, was das Abstreifen des Partikelmaterials, das an den Flächen der Filterscheiben haften, erleichtert. Die Magnetscheiben 18 sind mit einer Lauffläche 19 aus z.B. Gummi oder rostfreiem Blech versehen.

Die Magnetisierung der Scheiben 18 wird zweckmäßigerweise vorgenommen, nachdem die Filterscheiben hergestellt sind, und zwar mit derselben Konfiguration, wie sie in Fig. 4 und 5 für das Filter mit diskreten Magneten gezeigt ist.

Die Filterscheiben mit kunststoff- oder gummigebundenem Pulvermagnetmaterial können auch auf andere Art als in Fig. 6 gezeigt ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Hagnetmaterial zwischen zwei tragenden Wandscheiben angeordnet werden, die dabei gleichzeitig als Laufflächen dienen.

In den Ausführungsbeispielen der Figuren folgen die Magnete der Rotation der Scheiben. Es ist jedoch auch denkbar, die Magnete ortsfest und nur die Wände rotierend anzuordnen.

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Claims

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Patentansprüche:

1. llagnetisches filter rait eiier Anzahl in wesentlichen paralleler Filterscheiben, die,radial gerichtet, nit Abstand auf einer rotierenden V/elle angeordnet sind und'in den von ihnen "begrenzten Zwischenräumen, durch die das ferromagnetische Partikel enthaltende zu filtrierende ^edium strömt, magnetische Felder iiit lokalen Inhomogenitäten erzeugen, und mit einer Abstreifanordnung für an den Scheiben haftende Partikel, dadurch gekennzeichnet, daß die filterscheiben (1) Dauermagnete enthalten und die Abstreifanordnung (10) aus mehreren endlosen Traiisportbannen (12) besteht, die in den Zwischenräumen (9) laufen und sich bis in den Raun außerhalb der Filterscheiben erstrecken.

2. I-iagiietisches Filter nach Patentanspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die !felle des Filters von einer Antriebsanordnung angetrieben wird iind da3 die Transportbahuen um die V/elle des .!filters laufen und von dieser angetrieben werden.

.uagj-ietisches· Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportbahnen (12) von einer außerhalb der IiIterscheioeii liegenden Anordnung angetrieben werden und da,.?, die 'Transportbahnen die 'felle (2) des Filters umschließen u;,d antreiben.

4. . &ß^etisches Filter nach einen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Dauermagnete derart zwischen den

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v/ander (la, 1b) der Scheiben (1) angeordnet sind, dafi sie riit der Achse zwischen ihren lolen sex'krecht zu den iilterscheiben stehen.

¹J). Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dad .rch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete sich im wesentlichen über die gesamte Filterscheibeiifläche erstrecker· init Ausnahme begrenzter, vorzugsweise sektorfömiger Bereiche (16) zur Erleichterung der Partikelabstreifung.

6. Magnetisches Filter nach einem der Anspräche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete eine koerzitive Feldstärke rc: über 100 kA/m haben.

7. iiagnetisches Filter nach einen der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus keramischen Hagneten, vorzugsweise Barium- oder Strontiumferrit, bestehen.

8. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1-- 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus einem kunärststoff- oder guranigebuiidenen Pulvermagnetmaterial hergestellt sind.

9. Iiagnetisches Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das uagnetmaterial Scheibenform hat.

10. Magnetisches Filter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß das Magnetmaterial aus feinkörnigem Ferritpulver, gebunden mit Elast, "beispielsweise Nitrilgummi, besteht.

11. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial eine koerzitive Feldstärke von mindestens 50 kA/m hat.

12. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben aus einer zentralen tragenden Scheibe (17) bestehen, die auf ihren beiden Seiten mit dem Magnetmaterial (18) belegt ist.

13. Magnetisches Filter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben äußere Laufflächen, beispielsweise aus Gummi oder rostfreiem Blech, haben.

14. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben zwei tragende Wände umfassen, zwischen denen das Magnetmaterial angeordnet ist.

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