DE2515758A1

DE2515758A1 - Magnetisches filter

Info

Publication number: DE2515758A1
Application number: DE19752515758
Authority: DE
Inventors: Harald Nilsson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1975-10-30
Also published as: FR2267819A1; SE381579B; FR2267819B1; DE2515758C2; JPS50145970A; GB1495795A; US3980562A; SE7405351L; JPS5926346B2

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. H. MISSLING /O I 0 / D 0

DiPL-INQ. R. SCHLEE Frankfurt/M., den 7. 4. 1975

GIESSEN. BismarckstraSe 43
DR.-ING. J. BOECKER
β FRANKFURT 1, Rathenaupl. 2

Allmänna Svenska ElektriskaJUctiebolaget Västeras/Schweden

Magnetisches Filter

Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisches Filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1„

Es ist bekannt, mit suspendierten Partikeln oder aufgelösten hochmolekularen Substanzen, wie Harzstoffen, verunreinigte Flüssigkeiten dadurch zu reinigen, daß man ihnen ferromagnetische Partikel, wie Magnetit, Eisen, Kobalt oder Nickel, zusetzt und daß man die Verunreinigungen zusammen mit den ferromagnetischen Partikeln in einem magnetischen Feld aussondert. Es ist auch bekannt, in entsprechender Weise Flüssigkeiten zu reinigen, die von Anfang an Verunreinigungen aus ferromagnetischem Partikelmaterial enthalten, wie beispielsweise entweichende Kühlmittel von Werkzeugmaschinen, wie Drehbänke und Bohrmaschinen. Im Prinzip können auch verunreinigte Gase durch Zusatz eines ferromagnetisehen 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 zu'verwenden.

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Bei den beschriebenen Reinigungsverfahren wird ein magnetisches Filter verwendet. Eine bekannte Ausführungsform eines solchen Filters besteht aus einer drehbaren zylindrischen Trommel, die in eine zur Trommel konzentrische Mulde versenkt ist, so daß sich zwischen der Mantelfläche der Trommel und der Mulde ein Spalt bildet. Mehrere Dauermagnete sind in Längsreihen an der Innenseite der Mantelfläche der Trommel angeordnet, und das zu reinigende Medium wird durch den genannten Spalt geleitet, während die Trommel rotiert. Das Filter hat ferner einen Abstreifer zur Entfernung des Materials, das beim Filtrieren auf der Trommel haften bleibt, so daß der Prozeß kontinuierlich verlaufen kann. Die Magnete können entweder mit der Trommel rotieren oder ortsfest angeordnet sein, während lediglich die Trommel rotiert.

Eine andere bekannte Ausführungsform eines magnetischen Filters hat einen 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 ferromagnetische!!! Material bestehen und die in radialen Ebenen längs einer drehbaren Welle angeordnet sind, wobei das Filter mit einem stationären Magneten versehen ist, der das Vermögen hat, ein mit der drehbaren Welle im wesentlichen paralleles Magnetfeld mit örtlichen Feldstärken zu erzeugen. Für die prak-

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tische Ausführung eines solchen Filters sind raumaufwendige und sehr teure Magnetisierungsanordnungen, wie Eisenkern und IvIa gne ti sie rung s spule, erforderlich. Die Abstreifvorrichtung kann vorn finger ähnlichen Typ sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Filter der eingangs genannten Art zu entwickeln, das eine extrem große Filterfläche hat, ohne daß pla.tzraubende und teure Magnetisierungsvorrichtungen erforderlich sind, und bei dem eine sehr effektive Abstreifung erzielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein magnetisches Filter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Me rkma1e aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die Erfindung erhält man ein außerordentlich kompaktes Filter. Dies wird durch die Ausbildung des Filters als Scheibenfilter erreicht, in dessen Filterscheiben Dauermagnete in solcher Weise angeordnet sind, daß örtliche Feldinhomogenitäten in den Räumen zwischen den Scheiben auftreten. Die Abstreif vorrichtungen sind so ausgeführt, daß sie mit den endlosen Transportbahnen zusammenwirken, die in die Räume zwischen den Scheiben hineingehen und das von den Filterscheiben abgestreifte Material a.btransportieren.

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Die AbstreifVorrichtungen bestehen vorzugsweise aus Kunststoff material, wie Polyamid, Polytetrafluoräthylen, Polykarbonat, Polyazetal und Polyphenylenoxyd. Durch die Wahl dieses Materials wird erreicht, daß die Abstreifvorrichtungen nachgiebig an den Filterscheiben anliegen und dadurch keinem nennenswerten Verschleiß ausgesetzt sind.

Es ist besonders zweckmäßig, daß zwei in demselben Raum liegende Abstreifvorrichtungen so angeordnet werden, daß sie eine zusammenhängende Einheit mit einer unter denselben liegenden Rinne bilden, in welcher eine Transportbahn läuft.

Dadurch, daß man die Abstreifvorrichtungen so ausbildet, daß sie mit endlosen Transportbahnen zusammenwirken, die in die Räume hineingehen und sich bis in den Raum außerhalb der Filterscheiben erstrecken, erreicht man einen effektiven Abtransport der Verunreinigungen. Der kontinuierliche Abtransport von Verunreinigungen bringt es mit sich, daß das Abstreifen als solches effektiver wird, da man eine Ansammlung von Verunreinigungen im Filter vermeidet. 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, wenn diese die Welle des Filters umschließen-r Um lediglich als

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Transportbahnen zu dienen, brauchen sie jedoch die Welle des Filters nicht zu umschließen; vielmehr kann jede Transportbahn eine separate zentral liegende Rolle umschließen. Die Verwendung derselben Antriebsanordnung für die Welle des Filters und für die Transportbahnen trägt mit dazu bei, daß das Filter kompakt wird. Die Transtiortbahnen bestehen aus Band aus beispielsweise rostfreiem Stahl, Gummi oder Kunststoff.

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

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Dauermagnete in Form von Einzelmagneten so angeordnet, daß sie sich zwischen den zu den Räumen gerichteten tragenden Wänden der Filterscheiben erstrecken. Es werden dann Magnete mit einer hohen koerzitiven Feldstärke verwendet, damit die Magnete kurz bleiben können und das Filter dadurch kompakt wird. Besonders bevorzugt werden keramische Magnete, wie Barium- oder Strontiumferrit, die eine koerzitive Feldstärke von über 100 kA/m haben, jedoch ist es im Prinzip auch möglich, metallische Magnete mit einer großen koerzitiven Feldstärke zu verwenden, wie z.B. Samarium—Kobalt-Magnete. Außerordentlich vorteilhaft ist es, anisotrope Magnete zu ver-

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wenden, da diese eine größere koerzitive Feldstärke haben als entsprechende isotrope Magnete,beispielsweise für Barium- und Strontiumferrit eine koerzitive Feldstärke von über 200 kA/m.

Damit die Filterfläche möglichst groß ist, wird vorzugsweise die gesamte Fläche der Filterscheiben mit Dauermagneten belegt. Um jedoch die Abstreifung des Materials zu erleichtern, kann es zweckmäßig sein, innerhalb begrenzter, vorzugsweise sektorfö"rmiger Bereiche der Filterscheiben auf Magnete zu verzichten. Angesammeltes Partikelmaterial löst sich nämlich leichter von den Filterscheiben, wenn diese in bestimmten Bereichen keine Magnete haben.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird anstelle von Einzelmagneten Dauermagnetmaterial verwendet, das aus kunststoff- oder gummigebundenem Ferritpulver besteht. Ein solches Magnetmaterial ist billiger als keramische Dauermagnete und seine magnetischen Eigenschaften sind fast ebenso gut. 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

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auf einem tragenden Rahmen aus beispielsweise Aluminium, Stahl oder Glasfiberlaminat befestigen kann. Wenn die Filterscheiben nicht allzu groß sind, kann man xsoBKbtxden ganzen tragenden Rahmen der Filterscheiben mit einer einzigen, ungeteilten Magnetmaterialscheibe belegen. Bei größeren Filterscheiben oder wenn es aus anderen Gesichtspunkten vorteilhaft ist, kann man auf dem Eahmen der Filterseheiben kleine rechteckige, quadratische oder sektorförmige Stücke des genannten Magnetmaterials befestigen.

Anhand der in den Figuren gezeigten 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 und TransportanOrdnungen für abgestreiftes Material,

Fig. 2 das Filter gemäß Fig. 1 in Flußrichtung des Mediums mit Transportanordnungen für abgestreiftes Material, jedoch der Deutlichkeit halber ohne Abstreifvorrichtungen,

Fig. 3 den Raum zwischen zwei Filterscheiben im Filter

gemäß Fig. 1 und 2 mit Abstreifanordnung und Transport anordnung,

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Pig. 4 schematiscli eine Filter scheibe, die aus zwei Wänden und zwischen denselben angeordneten Einzelmagneten besteht, in Flußrichtung des Mediums,

Fig. 5 einen Querschnitt der Filterscheibe gemäß Fig. 4,

Fig. 6 den Bereich A der Filterscheibe gemäß Fig. 4· in vergrößerter Darstellung,

Fig. 7 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 Y/änden 1a und 1b besteht, zwischen denen Dauermagnete angeordnet sind, wie später anhand der Figuren 4 und 6 näher beschrieben wird. Die Scheiben bzw. die Wände sind parallel zueinander längs der Welle 2 des Filters angeordnet und radial gerichtet. Die Welle des Filters besteht im dargestellten Fall aus einem mittleren, durchmesserstärkeren, trommelartigen Teil 2a, Flanschen 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 der Welle 2 montierten Filterscheiben bestehende Einheit ist in einer Rinne 6 angeordnet, durch die das zu filternde Medium strömt. Der Einlauf der Rinne ist mit 7 bezeichnet und ihr Auslauf mit 8. Beim Passieren des Filters

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v/ird das Medium durch die Räume 9 zwischen den Scheiben 1 geleitet. Dabei setzen sich ferromagnetische Partikel mit an ihnen haftenden Substanzen, die abgeschieden werden sollen, an den Wänden des Filters fest und folgen der Rotation dieser Wände, die vorzugsweise gegen die Flußrichtung des Mediums erfolgt. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Filter mit Abstreifvorrichtungen 10a und 10b versehen, die über den endlosen Transportbahnen 11 angebracht sind. Abstreif- und Transportvorrichtungen befinden sich in jedem Raum 9 zwischen zwei benachbarten Scheiben wie auch in den seitlichen Soaltraumen 23a und 23b, welche nur auf einer Seite von einer Scheibe begrenzt sind. Die Abstreifvorrichtungen sind ortsfest angeordnet. Jede Abstreifvorrichtung, beispielsweise 10a oder 10b, kann eine selbständige Einheit bilden. Die Abstreifvorrichtungen können jedoch auch, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gezeigt, eine zusammenhängende Einheit bilden mit einer unter ihnen liegenden Rinne 12, in welcher ein Transportband 11 läuft. Die Abstreifanordnungen bestehen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus Polyamid, und die zusammenhängende, aus Abstreifern 10a und 10b sowie der Einne 12 bestehende Einheit ist in einem Stück stranggepreßt. Die Rinne ruht auf einer festen Stütze 13 und ist auf dieser verankert. Die Transportbahn 11 ruht auf dem Boden der Rinne. Die Stütze 13 kann mittels nicht gezeigter Streben an der Rinne 6 befestigt sein. Jede Transportbahn besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Band 15 aus rostfreiem Stahl oder Gummi, welches - wie Fig_o 2 zeigt - den mittleren Teil 2a der Welle des Filters umschließt und von dieser angetrieben wird.

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Außerhalb der Scheiben läuft das Band 15 um eine I.olle 16. Jeder Abstreifer wie auch jede Stütze 13 erstreckt sich wenigstens längs des ganzen Teils des zugehörigen Bandes 15, das sich innerhalb der Peripherie der davorliegenden Filterscheiben 1 befindet.' Wenn die Scheiben rotieren, wird das anhaftende t'aterial beim Passieren der Abstreifer 10a und 10b abgestreift. Das abgestreifte Material 17 fällt auf das Transportband und wird von diesem zu einem Sammelbehälter 18 transportiert, Eventuell kann ein einfacher Abstreifer an der Rolle 16 angeordnet sein, um zu verhindern, daß abgestreiftes Material zum Filter zurückgeführt wird.

Wie aus Fig. 4—6 hervorgeht, besteht jede Filterscheibe 1 aus zwei Wänden 1a und 1b aus z.B. rostfreiem Stahl von 0,5 mm Dicke, die an der Peripherie abgewinkelt und dichtend miteinander verbunden sind. Zwischen diesen Wänden liegen dicht gepackt Dauermagnete aus Bariumferrit, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Die Dauermagnete sind auch an den Wänden, beispielsweise mit Epoxyharzleim, befestigt. Die Magnete können in Richtung ihrer magnetischen Orientierung beispielsweise eine Länge von 5 - 10 mm haben. Ihre Fläche senkrecht zur Magnetisierungsrichtung kann

etwa 1 - 5 cm betragen. Zwei benachbarte Magnete in derselben Scheibe haben im gezeigten Beispiel entgegengesetzte Polarität. Auf diese Weise wird eine maximale magnetische Feldstärke erreicht. Um die Feldstärke zu erhöhen, müssen zwei benachbarte Filterscheiben auf der Filterwelle spiegelbildliche Polkonfigurationen haben ο

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Aus Fig. 4 geht hervor, daß die Filterscheibe*! vorzugsweise sektorförmige Bereiche 19 haben können, in denen keine Magnete angebracht sind, um das Abstreifen zu erleichtern.

Bei der Ausführungsform einer Filterscheibe, wie sie in Fig. gezeigt wird und die für das in Fig. 1-4 gezeigte Filter verwendbar ist, hat die Filterscheibe einen tragenden Rahmen 20, der aus einer Scheibe aus z.B. Aluminium, Stahl oder glasfaser— armiertem Kunststoff bestehen kann. In gewissen Fällen kann es vorteilhaft sein, magnetischen Stahl für diesen Zweck zu verwenden, (z.B. wo dies mit Rücksicht auf die Korrosionsgefahr möglich ist), da man dadurch eine Verstärkung des Magnetfeldes erzielt. Die tragende Scheibe 20 ist auf ihren beiden Seiten mit einem Belag 21 aus kunststoff- oder gummigebundenem Pulvermagnetmaterial versehen. Material dieser Art, bestehend aus feinkörnigem J^ilver aus beispielsweise Barium- oder Strontiumferrit mit z.B. Nitrilgummi als Bindemittel, ist in Form von Scheiben und Bändern erhältlich. Ein solches Magnetmaterial hat eine £-rol..e Flexibilität und kann leicht auf die gewünschte Form zugeschnitten werden, sofern nicht die gewünschte Form der Magnetmaterialscheiben bereits bei der Herstellung dem speziellen Verwendungszweck angepaßt wird. Der Magnetmaterialbelag 21 wird auf dem Rahmen 20 durch Aufleimen befestigt. Man kann dabei entweder Scheiben aus Magnetmaterial verwenden, die groß genug sind, um die ganze tragende Scheibe 20 zu bedecken, oder man kann Magnetmaterial in Form kleinerer rechteckiger, quadratischer oder sektor-

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förmiger Stücke verwenden· Dabei kann man den Belag 21 mit einem oder mehreren unmagne ti sehen Sektoren (in Fig. 4 mit 19 bezeichnet) aus einem billigeren Material ausführen, was das Abstreifen des Partikelmaterials, das an den Flächen der Filterscheiben haften bleibt, erleichtert. Die Magnet scheiben 21 sind mit einer Lauffläche 22 aus z.B. Gummi oder rostfreiem Blech versehen.

Die Magnetisierung der Scheiben 21 wird zweekmäßigerweise vorgenommen, nachdem die Filterscheiben hergestellt sind, und zwar mit derselben Konfiguration, wie sie in Fig. 5 und 6 für das Filter mit Einzelmagneten gezeigt ist.

Die Filter scheiben mit kunststoff- oder gummigebundenem Pulvermagnetmaterial können auch auf andere Art als in Fig. 7 gezeigt ausgeführt werden. Beispielsweise kann das Magnetmaterial zwischen zwei tragenden Wandseheiben angeordnet werden, die zugleich als Laufflächen dienen.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen nehmen die Magnete an der Rotation der Scheiben teil. Es ist jedoch auch denkbar, die Magnete ortsfest anzuordnen und nur die Wände rotieren zu lassen.

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Claims

Patentansprüche:

1.\ Magnetisches Filter mit einer Anzahl im wesentlichen paralleler Filterscheiben, die in Radialebenen längs einer rotierbaren Welle befestigt sind, mit zwischen den Filterscheiben liegenden Räumen zum Passieren des zu filternden Mediums, welches beim Eintritt in das Filter ferromagnetische Partikel enthält, mit Kitteln zur Erzeugung örtlicher magnetischer Feldinhomogenitäten in den Räumen zwischen den Filterscheiben und mit einer Abstreifvorrichtung für das Filtermaterial, welches beim Passieren der Räume an den Filterscheiben haften bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben (1) Dauermagnete enthalten und daß unter den Abstreifvorrichtungen (10a, 1Ob) endlose Transportbahnen (11) für abgestreiftes Partikelmaterial angeordnet sind, die in den Zwischenräumen (9) laufen und sich in den Raum außerhalb der Filterscheiben erstrecken.

2. Magnetisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtungen (10a, 1Ob) aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyamid oder Polytetrafluoräthylen, bestehen.

3. Magnetisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in demselben Raum liegende Abstreif vorrichtungen (10a, 10b) eine zusammenhängende Einheit mit einer unter ihnen liegenden Rinne (12) bilden, in der eine Transportbahn (11) läuft (Fig. 3). .

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4. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Welle des Filters von einer Antriebsanordnung (4, 5) angetrieben wird und daß die Transportbahnen (11) die Welle (2) des Filters umschließen und von dieser angetrieben werden.

5. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1—3» dadurch gekennzeichnet, daß die Transportbahnen (11) von einer außerhalb der Filterscheiben liegenden Anordnung angetrieben werden und daß die Transportbahnen die Welle (2) des Filters umschließen und antreiben.

6. Magnetischer Filter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete sich in Richtung ihrer magnetischen Orientierung von der einen tragenden Wand der Filterscheibe zu der anderen tragenden Wand der Filterscheibe erstrecken.

7. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete sich im wesentlichen über die gesamte Seheibenflache erstrecken, mit Ausnahme begrenzter, vorzugsweise sektorförmiger Bereiche.

3. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete eine koerzitive Feldstärke von über 100 kA/m haben.

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9· Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete aus keramischen Magneten, vorzugsweise Barium- oder- Strontiumferrit, bestehen·

10. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dauermagnetmaterial ein kunststoff— oder gummigebundenes Pulvermagnetmaterial ist.

11. Magnetisches Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial in Form von Seheiben hergestellt ist.

12o Magnetisches Filter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial ein feinkörniges, an elastisches Material, beispielsweise Nitrilgummi, gebundenes Ferritpulver ist.

13. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetmaterial eine koerzitive Feldstärke von mindestens 50 kA/m hat.

14. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 10 — 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben aus einer zentralen tragenden Scheibe (20) bestehen, die auf beiden Seiten mit Mag— netmaterial (21) belegt ist (Fig. 7).

15. Magnetisches Filter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterseheiben mit äußeren Laufflächen (22), beispielsweise aus Gummi oder rostfreiem Blech, versehen sind.

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16. Magnetisches Filter nach einem der Ansprüche 10 - 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Filterscheiben zwei tragende Wände haben, zwischen denen das Magnetmaterial angeordnet ist.

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