DE2628095A1

DE2628095A1 - Magnetische abscheidevorrichtung

Info

Publication number: DE2628095A1
Application number: DE19762628095
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Phys Hillenbrand; Herbert Mai; Karl Schuster; Karl Dipl Phys Dr Wohlleben
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-23
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS53475A; GB1578396A; FR2355545A1; DE2628095C3; JPS6048209B2; FR2355545B1; DE2628095B2

Description

Magnetische Abscheidevorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum magnetischen Abscheiden von magnetisierbaren Teilchen aus einem strömenden Medium mit mindestens einer nichtkorrondierenden, ferromagnetischen Filterstruktur, die in einem Magnetfeld angeordnet ist, das parallel oder antiparallel zur Flußrichtung des Mediums im Bereich der Filterstruktur gerichtet ist.

Bei magnetischen Abscheideverfahren wird die Tatsache ausgenutzt, daß in einer geeigneten Magnetfeldanordnung ein magnetisierbares Teilchen eine Kraft erfährt, die es gegen andere angreifende Kräfte wie beispielsweise die Schwerkraft oder in einem flüssigen Medium gegen hydrodynamische Reibungskräfte bewegt bzw. festhält.' Solche Abscheideverfahren sind beispielsweise für Dampf- oder Kühlwasserkreisläufe in koventionellen wie auch in Kernkraftwerken vorgesehen. In dem flüssigen oder gasförmigem Medium dieser Kreisläufe sind nämlich Teilchen suspendiert,die im allgemeinen durch Korrosion entstanden sind. Diese Teilchen sind teils ferromagnetisch wie beispielsweise Magnetit (Fe,0^). teils antiferromagnetisch wie beispielsweise Hämatit (ek-Fe^O*) oder paramagnetisch wie z.B. Kupferoxid (CuO). Die Magnetisierbarkeit dieser Teilchen, die .darüber hinaus in verschiedener Größe auftreten, ist somit verschieden stark.

Große und/oder stark magnetische, d.h. ferromagnetische Teilchen können beispielsweise mit magnetischen Kugelfiltern abgeschieden

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werden. Eine bekannte Vorrichtung enthält einen zylinderförmigen Filterbehälter, der mit Weicheisenkugeln gefüllt ist, die in einem von einer den Filterbehälter umgebenden elektrischen Spule erzeugten Magnetfeld angeordnet sind. Durch dieses Magnetfeld erhält man in Verbindung mit den Kugeln ausreichend hohe Feldstärkegradienten, um die in einer den Filter durchfließenden Flüssigkeit mittransportierten ferromagnetischen Teilchen an den magnetischen Polen der Kugeln anzulagern. Für eine Reinigung des Filters können die Kugeln abmagnetisiert werden. Anschließend wird bei abgeschaltetem Magnetfeld der Filterbehälter mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas durchspült (deutsche Auslegeschrift 1 277 488).

Kleine ferromagnetische Teilchen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 1 /um oder auch schwach magnetische, d.h. antiferro- bzw. paramagnetische Teilchen sind jedoch mit dieser bekannten Vorrichtung schlecht abscheidbar, da die an den Weicheisenkugeln hervorgerufenen Magnetfeldgradienten hierfür zu klein sind.

Eine bekannte: Filtervorrichtung zur Abscheidung sehr kleiner oder paramagnetischer Teilchen enthält als Filtermaterial ferromagnetische, nicht_Jcorrodierende Stahlwolle, die in einem starken Magnetfeld angeordnet ist, dessen magnetische Flußdichte in dem FiltervQlumen größer als 1,2 Tesla ist. Eine geeignete Stahlwolle für dieses Filter läßt sich jedoch verhältnismäßig schwer herstellen. Darüber hinaus tragen bei dieser Vorrichtung zu einer Abscheidung der Teilchen im wesentlichen nur die Fäden der Wolle bei, die senkrecht zur Richtung der sie durchsetzenden Flüssigkeit sowie senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes verlaufen. An den parallel zur Flußrichtung verlaufenden Fäden der Wolle sind die erzeugten Magnetfeldgradienten jedoch so klein, daßvon ihnen die schwach magnetisierbaren Teilchen praktisch nicht eingefangen werden. Ferner müssen die zwischen den einzelnen Fäden der Wolle unkontrolliert ausgebildeten Strömungskanäle ausreichend groß sein, um eine Verstopfung mit abgeschiedenem Material zu vermeiden und den Strömungswiderstand des Filters und somit den durch es

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hervorgerufenen Druckabfall nicht zu groß werden zu lassen. Für einen verhältnismäßig hohen Abscheidegrad sind deshalb entsprechend große Filterbehälter mit großem Filtervolumen erforderlich. Die Magnetspulen zur Erzeugung des hohen Magnetfeldes müssen dementsprechend groß gewählt werden. Bai der bekannten Vorrichtung sind deshalb im allgemeinen supraleitende Magnetspulen vorgesehen (US-Patentschrift 3 567 026).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese bekannte Filtervorrichtung zu verbessert. Lioücüüü^h. ooxx eine Vorrichtung iur Ma₀Uotiscnen Abscheidung von antiferro- oder paramagnetischen Teilchen und Teilchen mit einer Größe bis unter 1 /um geschaffen · werden, bei der das Filtervolumen und dementsprechend die es umschließenden Magnete verhältnismäßig klein seir. können und dennoch der Abscheidegrad groß ist.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die tf-n+^struktur mehrere Drahtnetze mit vorbestimmter Maschenweice luiu ooarke ihrer Drähte enthält und die Drahtnetze zumindest annähernd senkrecht zur Flußrichtung des Mediums und in Flußrichtung gesehen eng hintereinander angeordnet sind.

Die Vorteile einer derartigen Filtervorrichtung bestehen insbesondere darin, daß an allen Teilen der Drähte der Drahtnetze eine Abscheidung von magnetisierbaren Teilchen ermöglicht wird. Der Abscheidegrad eines solchen Filters ist deshalb verhältnismäßig groß. Seine Länge in Flußrichtung gesehen kann dementsprechend kurz gewählt werden. Durch eine Festlegung der Maschenweite der Netze und deren Absiä.nde untereinander lassen sich die Zwischenräume in dem Filter und somit der von dem Filter bewirkte Druckabfall einstellen.

Nach einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung wird vorteilhaft die Maschenweite der Drahtnetze mindestens 20 mal, vorzugsweise mindestens 50 mal so groß wie der Durchmesser der

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größten, aus dem Medium abzuscheidenden Teilchen gewählt. Mit dieser Maßnahme ist ein Verstopfen des Filters weitgehend ausgeschlossen, und es wird eine hohe Beladbarkeit und gute Spülbarkeit,d.h. Reinigung nach einer Beladung, erreicht.

Ferner können Netze mit jeweils verschiedener Maschenweite vorgesehen werden. Diese Netze werden vorteilhaft innerhalb einer Filterstruktur so angeordnet, daß die Maschenweite in Flußrichtung des Mediums gesehen kleiner wird. Es läßt sich so eine verhältnisÄäßig gleichmäßige Beladung der Netze mit Teilchen verschiedener Teilchengröße erreichen.

Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung kann ferner die Filterstruktur zwischen zwei Polschuhen, beispielsweise mindestens eines Elektromagneten, angeordnet sein. Dies ist wegen der nur verhältnismäßig kurzen Filterlänge möglich. Die Zu- und Abführung des Mediums in bzw. aus dem Bereich der Filterstruktur erfolgt dann zweckmäßig durch die Polschuhe, beispielsweise durch entsprechende Bohrungen. Es lassen sich so verhältnismäßig hohe magnetische Flußdichten mit verhältnismäßig kleinen Magneten innerhalb des Filtervolumens erzeugen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die schematische Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 eine Filterstruktur einer Abscheidevorrichtung nach der Erfindung dargestellt ist. In Fig. 2 ist in einem Diagramm der Abscheidegrad verschiedener Filterstrukturen in Abhängigkeit von der magnetischen Flußdichte veranschaulicht. Die Fig. 3 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen nach der Erfindung mit Fiterstrukturen gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 in Schrägansicht schematisch dargestellte, quaderförmige Filterstruktur 2: einer magnetischen Abscheidevorrichtung enthält mehrere Drahtnetze, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur sieben Netze 4 bis 10 angedeutet sind. Die Anzahl der

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Netze liegt im allgemeinen wesentlich höher, beispielsweise bei 100. Die Netze haben beispielsweise rechteckige Gestalt. Sie sind in einer rohrförmigen Halterung, beispielsweise einem Plexiglas- oder Teflonrohr, senkrecht zur Flußrichtung eines durch sie hindurchtretenden Mediums M angeordnet und in Elußrichtung gesehen eng hintereinander zu einem Paket gestapelt. Das Medium M ist eine Flüssigkeit oder ein Gas und führt die in der Filterstruktur auf magnetischem Wege abzuscheidenden Teilchen mit sich. Die Flußrichtung des Mediums M ist durch einzelne parallele Pfeile 12 angedeutet. Die Netze bestehen aus dünnen Drähten 13 mit einer vorgegebenen Drahtstärke und haben eine vorbestimmte Maschenweite w. Der mit h bezeichnete Abstand zwischen zwei benachbarten Netzen ist im allgemeinen sehr klein. Beispielsweise können die Netze direkt aufeinander—liegen oder durch Stützstrukturen geringfügig beabstandet sein.

Die qiaderförmige Filterstruktur 2 mit den Netzen 4 bis 10 hat in Flußrichtung gesehen eine Länge L. Ihr Filtervolumen 15 wird von einem Magnetfeld durchsetzt. Die Feldlinien dieses Magnetfeldes, das von mindestens einem in der Figur nicht dargestellten Magneten erzeugt wird, sollen in dem Filtervolumen 15 parallel oder antiparallel zur Flußrichtung des Mediums M verlaufen und sind durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet. Durch die Anordnung der Netze senkrecht zur Flußrichtung und zum Magnetfeld tragen alle ihre Drähte aktiv zu einer Abscheidung der magnetisierbaren Teilchen aus dem durch diese Netze hindurchtretenden Medium M bei. Die entsprechenden Magnete können Elektromagnete oder Permanentmagnete sein. Insbesondere zu einer Abscheidung von paramagnetischen Teilchen können auch supraleitende Magnetspulen vorgesehen sein.

Die Drähte der Netze 4 bis 10 sind aus magnetischem und nichtkorrondierendem Material, beispielsweise aus Chromstahl oder auch aus Eisen, das nachträglich vernickelt wurde. Die vorgesehene Drahtstärke ist dabei verhältnismäßig klein, d.h. im allgemeinen unter 0,15 mm. Die an den Oberflächen dieser Drähte

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hervorgerufenen Magnetfeldgradienten sind dann verhältnismäßig stark, und die Abscheidegrade dieser Netze sind somit entsprechend hoch. Die Filterlängen L können deshalb verhältnismäßig klein gehalten werden. Durch spezielles Ätzen, beispielsweise durch Ätzen des gesamten Netzpaketes einer Filterstruktur in strömender verdünnter Salzsäure, kann der Drahtdurchmesser der Drahtnetze noch verringert werden. Es lassen sich so Netze mit Drahtstärken herstellen, welche die kleinste noch webbare Drahtstärke von etwa 50 /um unterschreiten. Diese Netze zeichnen sich durch besonders große Magnetfeldgradienten aus; und die mit ihnen hergestellten Filter können hohe Packungsdichten haben.

Bei natürlich anfallenden Korrosionsprodukten ist zu erwarten, daß die Teilchengrößen starken Schwankungen unterliegen und daß je nach Bedingungen chemisch verschiedene Substanzen wie beispielsweise Hämatit und Magnetit gleichzeitig, wenn auch in unterschiedlichen Mengen, anfallen. Da dann die Abscheidewahrscheinlichkeit einer Filterstruktur mit Drahtnetzen, mit der auch kleinere und schwachmagnetische Teilchen abgeschieden werden sollen, für stark magnetische bzw. große Teilchen unerwünscht groß werden kann, wird vorteilhaft eine Filterstruktur mit an der Einlaufseite weitmaschigeren gröberen Netzen verwendet. Gegebenenfalls ist eine Aufteilung in zwei oder mehreren hintereinander- ■■-* geschaltete Filtervorrichtungen vorteilhaft, die gegebenenfalls getrennt gespült werden können.

Darüber hinaus ist es zweckmäßig, die Abscheidung pro Netz, die bei gegebener Sättigungsmagnetisierung der Drähte durch den Drahtdurchmesser und die Maschenweite w des Netzes einstellbar ist, nicht zu hoch zu wählen, um ein Verstopfen der Filterstruktur von der Einlaufseite des Mediums M her zu vermeiden und eine gute Beladung der einzelnen Netze zu erreichen. Die Maschenweite w der Drahtnetze wird deshalb mindestens 20 mal, vorzugsweise mindestens 50 mal so groß wie der Durchmesser der größten, abzuscheidenden Teilchen in dem fließenden Medium gewählt.

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Zur Reinigung der Filterstruktur 2 kann beispielsweise das sie durchsetzende Magnetfeld abgeschaltet und durch ein Wechselstromfeld ersetzt werden. Auf diese Weise können die an den Drähten der Netze haftenden Teilchen gelockert werden. Die Teilchen lassen sich dann in einem Spülvorgang, beispielsweise entgegen der Flußrichtung des Mediums M und unter Beimischung von Preßluft zur Spülflüssigkeit, aus der Filterstruktur 2 entfernen.

In der Figur ist zwar von einer quaderföreigen Filterstruktur mit rechteckigen Netzen ausgegangen. Die Filterstruktur kann Jedoch ebensogut zylinderförmige Gestalt haben, wobei ihre Netze dann kreisförmig ausgebildet sind. Diese Netze werden auch als Netz· ronden bezeichnet.

Die von sich schneidenden Drähten eines Netzes eingeschlossenen Winkel sind im allgemeinen 90°, so daß die Maschen des Netzes quadratisch sind. Es können jedoch auch Netze mit Maschen anderer Formen, beispielsweise mit Rautenform, für eine Filterstruktur nach der Erfindung vorgesehen werden.

Ferner Können benachbarte Netze so gegeneinander verdreht angeordnet sein, daß ihre Drähte einaa beliebigen Winkel einschließen. Es kann so die gleichmäßige Beladung der Netze erhöht werden.

Die im allgemeinen vorgesehenen Durchflußgeschwindigkeiten ν durch die Filterstrukturfliegen etwa zwischen 1 und 10 ca/sec. Gegebenenfalls sind jedoch auch wesentlich höhere Durchflußgeschwindigkeiten bis beispielsweise 100 cm/sec. zweckmäßig. Eine Erhöhung der Durchflußgeschwindigkeiten führt im allgemeinen zu einer Verringerung de s Abscheidegrad.es Darüber hinaus ist mit einer Erhöhung der Anzahl der Netze bei gleichbleibender Durchflußgeschwindigkeit und unverändertem Magnetfeld eine Erhöhung des Abscheidegrades zu erreichen.

In Fig. 2 ist in einem Diagramm der Abscheidegrad cj, als Funktion der magnetischen Flußdichte B für verschiedene Filterstrukturen

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veranschaulicht. Unter dem Abscheidegrad q ist dabei das Verhältnis der Konzentration an noch vorhandenen Schwebestoffen in dem Medium nach Passieren einer Filterstruktur zu der entsprechenden Konzentration vor Eintritt in die Filterstruktur zu verstehen. Das Magnetfeld» das die Filterstruktur durchsetzt, ist in dem Diagramm in Tesla angegeben. Den einzelnen Meßkurven des Diagramms ist eine oL-FegO^-HgO-Suspension mit einer Ausgangskonzentration von etwa 1,06 mg ek-Fe^O, pro Liter HpO und einer Teilchengröße zwischen 2,5 /um und 0,25 /um zugrundegelegt. Die Geschwindigkeit v, mit der die Suspension durch die verschiedenen Filterstrukturen geleitet wird, beträgt dabei etwa 5 cm pro Sekunde.

Die mit a bezeichnete Kurve erhält man mit einem bekannten Kugelfilter mit zylinderförmigem Filterraum, dessen Länge L in Flußrichtung gesehen 15 cm und dessen Querschnittsdurchmesser 32 mm ist. Die Kugeln aus magnetischem Weicheisen haben dabei jeweils einen Durchmesser von 3,2 mm. Ihr Gesamtgewicht beträgt 580 g.

Die Kurven b bis d ergeben sich mit Filterstrukturen nach der Erfindung, die aus Netzronden mit einem Durchmesser von 19 mm aufgebaut sind.

Mit einer speziellen Filterstruktur aus 100 Nickelnetzen läßt sich gemäß der mit b bezeichneten Kurve ein gegenüber dem bekannten Kugelfilter wesentlich höherer Abscheidegrad q erreichen. Diese Filterstruktur hat eine Filterlänge L von 2,3 cm. Der Drahtdurchmesser der Drähte ihrer Netze ist dabei 0,1 mm und die Maschenweite 0,16 mm.
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Die mit c bezeichnete Kurve ergibt sich für eine Filterstruktur mit zwei verschiedenen Nickelnetztypen. Ihre Gesamtlänge L beträgt etwa 2 cm. Sie ist aus 100 Netzronden mit einer Maschenweite von 0,056 mm und einem Drahtdurchmesser von 0,05 mm sowie 25 gröberen Stutznetzen zusammengesetzt, deren Maschenweite 0,23 mm ist und deren Drähte eine Stärke von 0,1 am haben. Dabei ist

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zur mechanischen Verstärkung der Filterstruktur nach jedem vierten feinen Nickelnetz ein gröberes Nickelnetz als Stützgitter vorgesehen.

Noch höhere Abscheidegrade q gemäß der mit d bezeichneten Kurve lassen sich mit einer Filterstruktur erreichen, die auf einer Gesamtlänge L von 1,5 cm 100 Edelstahlnetze mit einer Maschenweite von 0,14 mm enthält, deren Drähte eine Stärke von 0,067 mm haben. Etwa derselbe Kurvenverlauf ergibt sich auch mit einer Filterstruktur mit einer Gesamtlänge L von 2,5 cm aus 100 vernickelten Eieennetzen, deren Maschenweite 0,15 mm beträgt und deren Drähte 0,1 mm stark sind.

Ein weitere Steigerung des Abscheidegrades q bis auf etwa 0,8 bei einer magnetischen Flußdichte von etwa 1 Tesla läßt sich mit einer Filterstruktur erreichen, die 400 geätzte Edelstahlnetze enthält, deren Drähte auf einen Durchmesser von etwa 0,01 bis 0,025 mm abgeätzt sind. Ihre Gesamtlänge ist dabei nur 8 mm und ihre Maschenweite beträgt ungefähr 0,17 mm. Durch das Abätzen der Drähte wird nämlich der Magnetfeldgradient entsprechend erhöht und somit der Abscheidegrad vergrößert.

Aus den Kurven im Diagramm der Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine wesentliche Erhöhung der magnetischen Flußdichte B über ein Tesla hinaus nur zu einer unwesentlichen Steigerung des Abscheidegrades q führt. Auf magnetische Flußdichten weit üls*r ein Tesla kann deshalb zumindest in diesem Fall vorteilhaft verzichtet werden. Flußdichten innerhalb der Filterstrukturen in der Größenordnung von ein Tesla lassen sich nämlich nicht nur mit Hilfe supraleitender Magnete, sondern auch mit Hilfe konventioneller Magnete erreichen. In den folgenden Fig. 3 bis 6 sind zwei Ausführungsbeispiele entsprechender Magnetkonfigurationen veranschaulicht .

In den Fig. 3 und 4 ist in einem Längs- bzw. Querschnitt eine elektromagnetische Abscheidevorrichtung nach der Erfindung darge-

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stellt. Dieser Vorrichtung fließt in einem Rohr 18 ein Medium M, beispielsweise eine Flüssigkeit, welche die abzuscheidenden, magnet!sierbaren Teilchen enthält, zu. Vor der Vorrichtung wird die Flüssigkeit in zwei durch Pfeile 19 und 20 angedeutete Teilströme verzweigt. Die Vorrichtung enthält deshalb zwei parallel nebeneinander angeordnete, zylindrische Räume 21 und 22, durch welche die beiden Flüssigkeitsteilströme hindurchgeführt werden. In jedem dieser Räume« die von einer Magnetspule 24 bzw. 25 konzentrisch umschlossen sind, ist eine zylinderförmige Filterstruktur 27 bzw. 28 angeordnet. Diese Filterstrukturen, die entsprechend der Filterstruktur 2 nach Fig. 1 aufgebaut sind, befinden sich jeweils etwa in der Mitte dieser Räume und trennen jeweils einen oberen Teilraum von einem etwa gleichgroßen unteren Teilraum. Jeder dieser Teilräume ist mit einem zyllnderförmigen Polschuh aus magnetischem Eisen ausgefüllt, der vorteilhaft zur Führung des von den Spulen 24 und 25 hervorgerufenen magnetischen Feldes unmittelbar an die Filterzone der entsprechenden Filterstruktur 27 bzw. 28 vorgesehen ist. Die beiden der Spule 24 zugeordneten Polschuhe sind in der Figur mit 30 und 31 bezeichnet, während entsprechende Polschuhe 32 und 33 der Spule 25 zugeordnet sind. Zur Führung der Flüssigkeit durch die Teilräume sind die Polschuhe 30 bis 33 mit einzelnen Bohrungen 35 versehen» Durch diese Bohrungen wird die Flüssigkeit in die Filterzonen mit der Filter struktur 27 bzw. 28 eingeleitet bzw. von dieser auch wMer abgeführt. Die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Teile der Polschuhe sind vorteilhaft aus korrosionsbeständigem Material oder mit einem korrosionshindernden Überzug versehen. Die Bohrungen 35 brauchen nur einen kleinen Teil, beispielsweise 10 %, des Polschuhqaerschnittes auszumachen, da in ihnen die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums M wesentlich größer sein kann als in der Filterstruktur. Mit dieser Maßnahme wird auch die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Abscheidung von Teilchen bereits in den Bohrungen der Polschuhe an der Einlaufseite vermindert. Außerdem kann vorteilhaft eine in der Figur nicht dargestellte perforierte Platte zwischen dem Polschuh und der Filterstruktur vorgesehen werden, mit welcher der Durchfluß gleichmäßig auf die Filterstruktur

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verteilt wird.· Gegebenenfalls ist kann auch eine seitliche Zuführung des Mediums in die Filterstruktur vorgesehen sein.

Zum Schließen des von den Magnetspulen 24 und 25 hervorgerufenen magnetischen Kreises sind jeweils zwei parallel nebeneinander angeordnete Polschuhe über ein Joch aus magnetischem Eisen miteinander verbunden. Das zur Verbindung der beiden Polschuhe 30 und 32 vorgesehene Joch ist in der Figur mit 37, das für die beiden Polschuhe 31 und 33 mit 38 bezeichnet. Die Feldlinien des von den beiden Magnetspulen 24 und 25 erzeugten Feldes sind somit bis auf die beiden Filterzonen mit den Filterstrukturen und 28 geschlossen. Sie sind durch eine gepfeilte Linie 40 angedeutet. Die Polschuhe 30 bis 33 und die beiden Joche 37 und 38 dienen zur Führung des von den beiden Magnetspulen 24 und hervorgerufenen Magnetfeldes. Mit ihnen wird eine optimale Ausnutzung des Feldes innerhalb der Filterstrukturen 27 und 28 gewährleistet, indem Schwächungen des Feldes außerhalb dieser Filterzonen weitgehend vermieden werden.

Die für eine Abmagnetisierung der Netze der Filterstrukturen 27 und 28 erforderlichen Wefchselstromfelder können beispielsweise ebenfalls von den beiden Magnetspulen 24 und 25 erzeugt werden. Hierbei kann gegebenenfalls der über die beiden Joche 37 und 38 geschlossene magnetische Kreis zur Verminderung der bei dem AbmagnetisierungsVorgang hervorgerufenen Verluste geöffnet werden. Zu diesen Zweck kann z.B. in den beiden Jochen 37 und 38 eine entsprechende Trennstelle vorgesehen sein.

Neben der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum magnetischen Abscheiden mit zwei parallelen Filterstrukturen, deren zugehörigen Magnete über die Joche 37 und 38 miteinander gekoppelt sind, können auch eine einzige oder auch mehrere untereinander magnetisch nicht gekoppelte Vorrichtungen vorgegghen sein, die jeweils mindestens eine Filterstruktur und mindestens einen Magneten enthalten, dessen Magnetfeld über magnetische Führungskörper und Polschuhe an die Filterst ruktur geleitet wird.

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Ferner ist es auch möglich, die Magnete nicht direkt um die Filterstruktur und die Polschuhe sondern um die Joche zur Führung des magnetischen Feldes anzuordnen.

Darüber hinaus können auch mehrere Vorrichtungen mit jeweils einem Führungskanal und einer Filterstruktur so nebeneinander angeordnet sein, daß die von den Magnetspulen dieser Vorrichtungen erzeugten Magnetfelder über Joche einen ringförmigen, geschlossenen magnetischen Kreis bilden. Ein Teil eines solchen Kreises, von dem eine einzelne magnetische Abscheidevorrichtung in Fig. 5 als Längsschnitt veranschaulicht ist, ist in Fig. 6 in einem Querschnitt angedeutet.

Die in Fig. 5 dargestellte Abscheidevorrichtung entspricht im wesentlichen der in Fig. 3 wiedergegebenen Vorrichtung. Das Medium M wird über ein Rohr 42 und Bohrungen 35 in einem zylindrischen Polschuh 30 in eine zylinderförmige Filterzone mit einer Filterstruktur 27 gemäß Fig. 3 eingeleitet und aus dieser Filterzone durch einen entsprechenden Polschuh 31 über ein Rohr 43 wieder abgeleitet. Jeder der Polschuhe 30 bzw. 31 ist beispielsweise von einer eigenen Magnetspule 45 bzw. 46 konzentrisch umschlossen. Es kann jedoch auch eine einzige Magnetspule um die beiden Polschuhe vorgesehen werden. Zum Schließen des von den beiden Magnetspulen 45 und 46 hervorgerufenen Magnetfeldes über entsprechende, benachbart angeordnete magnetische Abscheidevorrichtungen sind die beiden Polschuhe und 31 jeweils über ein Joch 48 bzw. 49 mit den entsprechenden Polschuhen der benachbarten Vorrichtungen verbunden. Das durch die Vorrichtung geführte Magnetfeld ist durch eine gepfeilte Linie 50 angedeutet.

Die gemäß der Darstellung nach Fig. 6 durch die Magnetspulen 45 verdeckten Teile der Verbindungsjoche 49 sind durch gestrichelte Linien angedeutet.
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Neben den in den Figuren angedeuteten FiIterstrukturen mit einem

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Stapel aus hintereinander angeordneten einzelnen Drahtnetzen kann eine Vorrichtung nach der Erfindung auch so gestaltet tein, daß für ihre Filterstruktur ein Drahtnetzwickel verwendet werden kann. Bei einer solchen Ausführungsform befindet sich z.B. der 5_t Netzwickel zwischen konzentrisch zueinander angeordneten, rohrförmigen Polschuhen, die mit Kanälen in radialer Richtung zur Zu- bzw. Abfuhr des Mediums versehen sind. In dem zwischen diesen Polschuhen ausgebildeten,ringförmigen Spalt herrscht ein radiales Magnetfeld, das parallel oder antiparallel zur Flußrichtung des durch die Kanäle und den Spalt mit dem Netzwickel strömenden Mediums gerichtet ist. Bei dieser Anordnung ist vorteilhaft der Filterquerschnitt besonders groß, und es kann deshalb eine entsprechend kleine Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen sein.

17 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum magnetischen Abscheiden von magnetisierbarer Teilchen aus einem strömenden Medium mit mindestens einer nichtkorrondierenden, ferromagnetischen Filterstruktur, die in einem Magnetfeld angeordnet ist, das parallel oder antiparallel zur Flußrichtung des Mediums im Bereich der Filterstruktur gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstruktur (2_) mehrere Drahtnetze (4 bis 10) mit vorbestimmter Maschenweite (w) und Stärke ihrar Drähte (13) enthält und die Drahtnetze (4 bis 10) zumindest annähernd senkrecht zur Flußrichtung des Mediums

(M) und in Flußrichtung gesehen eng hintereinander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Netze (4 bis 10) mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50 beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite (w) der Drahtnetze (4 bis 10 ) mindestens 20 mal, vorzugsweise mindestens 50 mal so groß wie der Durchmesser der größten, aus dem Medium (M) abzuscheidenden Teilchen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtnetze (4 bis 10) direkt aneinandergefügt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen einigen der Drahtnetze (4 bis 10) Stützstrukturen angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (13) benachbarter Netze (4 bis 10) bezüglich der Flußrichtung in Umfangsrichtung gegeneinander verdreht sind.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vernickelte Eisennetze oder Nickelnetze oder Edelstahlnetze vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Drahtnetze (4 bis 10) vorgesehen sind, deren Drahtdurchmesser durch einen Ätzvorgang auf einen Wert kleiner als 0,05 mm verringert worden ist.

9. Vorrichtung zur Abscheidung von ferromagnetischen Teilchen mit einer Größe kleiner als 5 /um aus einer Flüssigkeit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstruktur (2) mindestens 100 Edelstahlnetze mit einer Maschenweite (w) zwischen 0,1 und 0,3 mm enthält und daß der Durchmesser der Drähte (13) dieser Netze kleiner als 0,3mm ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite (w) mindestens einiger der Netze (4 bis 10) verschieden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Netze mit kleinerer Maschenweite (w) in Flußrichtung gesehen hinter den Netzen mit größerer Maschenweite angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Flußdichte innerhalb der Filterstruktur (2) mindestens 0,7 Tesla beträgt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die B'ilterstruktur (27 oder 28) zwischen 2 Polschuhen (30, 31 bzw. 32, 33) angeordnet ist (Fig. 3).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß

die Zu- und Abführung des Mediums (M) in bzw. aus der Filterstruktur (27, 28) zumindest teilweise durch die Polschuhe (30 bis 33) erfolgt.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (30 bis 33) mit Bohrungen (35) zur Führung des Mediums versehen sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Filterstrukturen (27) vorgesehen sind, deren zugeordnete Polschuhe (30, 31) mit entsprechenden Polschuhen einer benachbarten Filter struktur über Joche (jf+β, 49) aus ferromagnetischem Material zu einem in sich geschlossenen magnetischen Kreis angeordnet sind (Fig. 5 und 6).

17. Vorrichtung nur Abscheidung paramagnetischer Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10 bis 16, gekennzeichnet durch mindestens einen Supraleitungsmagneten.

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