DE3033698C2

DE3033698C2 -

Info

Publication number: DE3033698C2
Application number: DE3033698A
Authority: DE
Inventors: Gerald Thurso Schottland Gb Collins
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1980-09-08
Publication date: 1989-09-14
Also published as: FR2464737B1; JPS5645718A; US4303504A; FR2464737A1; IT1129159B; IT8068386A0; DE3033698A1; JPS643130B2

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Filter mit einem Gehäuse, einem Einlaß zum Gehäuse für ein zu filtrierendes Fluid, einem Auslaß vom Gehäuse für Filtrat, mit einem Filterteil, der einlaßseitig und auslaßseitig je eine Platte aus magnetischem Material aufweist, die mit Schlitzen zur Ausbildung von zwischen den Schlitzen angeordneten Stäben versehen ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds am Filterteil.

Ein derartiges magnetisches Filter ist beispielsweise aus der US-PS 33 43 676 bekannt.

Bei dem bekannten magnetischen Filter ist zwischen der einlaß- und auslaßseitigen Platte eine Anordnung von Sieben vorgesehen, von denen jedes aus zumindest einem nichtmagnetischen Streifen besteht, der sich zwischen den Platten erstreckt, sowie aus mehreren parallel im Abstand zueinander angeordneten magnetischen Streifen, die parallel zu den Platten verlaufen und von dem nichtmagnetischen Streifen gehalten werden. Der Strom des zu filtrierenden Fluids verläuft parallel zur Längsrichtung der nichtmagnetischen Streifen, und über den Zwischenräumen zwischen den Streifen aus magnetischem Material wird jeweils ein Magnetfeld erzeugt. Das bekannte Filter ist insbesondere wegen der aus nichtmagnetischen und magnetischen Streifen aufgebauten Siebe verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und daher kostenaufwendig.

Weiterhin sind magnetische Filter bekannt, bei denen eine Grundmasse aus ferromagnetischen Fasern in einem starken magnetischen Feld angeordnet ist. Es stellt sich in der Praxis heraus, das bei einer Drahtwollegrundmasse eine große Flüssigkeitsmenge notwendig ist, um die Grundmasse zu reinigen. Darüber hinaus weist ein derartiges Filter einen kleinen Volumenerfüllungs- oder Packungsfaktor auf, definiert als das Verhältnis des Volumens der Drahtwolle zum Gesamtvolumens des dieses umschließenden Behälters, und daher ist die Teilchenmenge begrenzt, die das Filter aufnehmen kann. Da dann, sobald zu viele Teilchen durch das Filter festgehalten werden, dessen Wirksamkeit abnimmt, muß ein derartiges Filter in relativ kurzen Abständen gereinigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes magnetisches Filter weiterzuentwickeln und ein magnetisches Filter zur Verfügung zu stellen, welches einfacher und kostengünstiger aufgebaut ist und dennoch einen höheren Volumenerfüllungsfaktor aufweist als Filter mit einer Sieb- oder Drahtwollegrundmasse.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein magnetisches Filter mit einem Gehäuse, einem Einlaß zum Gehäuse für ein zu filtrierendes Fluid, einem Auslaß vom Gehäuse für Filtrat, mit einem Filteranteil, der einlaßseitig und auslaßseitig je eine Platte aus magnetischem Material aufweist, die mit Schlitzen zur Ausbildung von zwischen den Schlitzen angeordneten Stäben versehen ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds am Filterteil, bei welchem zwischen den Platten weitere Platten in geschichteter Anordnung so angeordnet sind, daß die Schlitze und Stäbe benachbarter Platten jeweils zur Ausbildung eines Strömungswiderstands versetzt angeordnet sind, und bei welchem das Magnetfeld im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe und im wesentlichen senkrecht zum Fluidstrom verläuft.

Das erfindungsgemäße Filter ist einfach, stabil und kostengünstig aufgebaut und kann aufgrund des höheren Volumenerfüllungsfaktors erheblich mehr Feststoffe aufnehmen als ein Sieb- oder Drahtwollefilter.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. So läßt sich insbesondere durch geeignete Abstimmung und Anordnung der Seiten der Stäbe eine erhöhte Wirksamkeit erreichen, ohne daß der Aufbau des Filters komplizierter wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch Darstellung eines in kontinuierlicher Weise betreibbaren Gerätes gemäß der Erfindung; und

Fig. 2 eine perspektivische, weggeschnittene Ansicht eines Details von Fig. 1.

In Fig. 1 weist ein Gerät, das kontinuierlich betrieben werden kann, ein Reservoir 1 auf, das durch einen Trichter 2 mit einer zu filternden Flüssigkeit beschickt werden kann. Ein Rüher 3 erstreckt sich in das Reservoir. Eine Verbindungsleitung 4, die durch ein An/Aus-Ventil 5 gesteuert wird, liefert die Flüssigkeit an den Einlaß eines Gehäuses 6, das zwischen den Polen eines Magneten 7, praktischerweise eines Elektromagneten, angeordnet ist. Ein Auslaß aus dem Gehäuse 6 führt zu einem Auffanggefäß 8, und ein Entnahmerohr 9 mit einem An/Aus-Ventil 10 führt von dem Auffanggefäß zu einem Behälter 11 für gefilterte Flüssigkeit.

Das Gehäuse 6, das aus Glas, Kunststoff oder anderem nicht magnetischem Material sein kann, enthält einen länglichen ferromagnetischen Filterteil. Der Filterteil kann aus Silberstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt gebildet sein.

Der Aufbau des Filterteils im einzelnen ist in Fig. 2 gezeigt. Der Filterteil weist eine Mehrzahl ferromagnetischer Platten 12 im Abstand voneinander in geschichteter Anordnung auf.

Jede Platte 12 ist mit rechteckigen Schlitzen 13 versehen, die aneinander angrenzende Stangen oder Stäbe 14 schaffen. Die Schlitze 13 und die Stäbe 14 sind zwischen benachbarten Platten versetzt oder gestaffelt, um einen Strömungswiderstand für Flüssigkeit, die durch das Gehäuse 6 vom Einlaß zum Auslaß hindurchgeht, zu schafffen. Der Weg des Flüssigkeitsstroms ist im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe 14. Das magnetische Feld, das zwischen den Polen des Magneten 7 gebildet wird, ist in Fig. 2 durch den Pfeil 15 bezeichnet. Das magnetische Feld ist im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe 14 und zum Flüssigkeitsstrom, und in jeder Ebene senkrecht zur Längsachse jedes Stabes ist die längere Seite (a) im wesentlichen parallel zum magnetischen Feld angeordnet. Die Platten 12 können aus Stahl mit hohem Kohlenstoffanteil bestehen oder geglühte Silberstahlteile sein.

Es wurden Versuche durchgeführt, um die Wirkung, falls eine solche vorhanden ist, von Unterschieden im Abstand zwischen den Stäben festzustellen. Es wurde herausgefunden, daß die Aufnahmerate von Filterrückstand unabhängig vom Stababstand ist, mit der Folgerung, daß der Raumerfüllungsfaktor, wie oben definiert, wesentlich erhöht werden kann im Verhältnis zu dem, der mit einem Drahtwolle - oder Siebfilter möglich ist.

Die folgende Tabelle 1 stellt in Listenform einen Bereich von rechteckigen Filterteilen dar, von denen jedes im wesentlichen die gleiche Querschnittsfläche, aber abweichende Seitenverhältnisse hat. Seitenverhältnis ist das Verhältnis der Länge der längeren Seite (a) zu der der kürzeren Seite (b) in jedem Querschnitt entlang der Länge des Teils.

Tabelle 1

Rechteckige Filterteile

Mit der längeren Seite (a) parallel zum magnetischen Feld wurde die Aufnahmerate im Verhältnis zu einem Kontrollversuch gemessen. Es wurde festgestellt, daß eine Verbesserung beim Aufnahmewirkungsgrad in der Größenordnung von 75% bei einem Seitenverhältnis von 4 : 1 erhalten werden kann. Der magnetische Gradient steigt an, wenn das Seitenverhältnis vergrößert wird, aber das Volumen, über das dieser Gradient wirkt, und die für das Aufnehmen von Teilchen verfügbare Fläche nehmen beide bei Teilen mit im wesentlichen konstanter Querschnittsfläche ab. Der optimale Wert von 4 : 1 ist die vereinigte Wirkung dieser 3 Faktoren.

Tabelle 2 unten gibt Konstruktionswerte für ein Beispiel eines magnetischen Filters gemäß der Erfindung.

Tabelle 2

(a) Abmessung des Filters
Länge = 1 m; Querschnittsfläche = 40 mm × 340 mm

(b) Filtergrundmasse
4000 einzelne Teile bzw. Elemente mit rechteckigem Querschnitt, jedes 2,0 mm × 0,5 mm. Packungsfaktor 30%

(c) Magnetische Feldstärke
1 Tesla

(d) Durchflußleistung
0,34 m³/Stunde (Gesamtbehandlungszeit 3,7 Stunden)

(e) Wirkungsgrad
97%

Der Filterteil kann eine Anordnung von 4000 rechteckigen Stäben aufweisen. Die Anordnung kann durch chemisches Einfräsen von Schlitzen in Metallplatten und sandwichartiges Übereinanderlegen der Platten mit Abstandshaltern, wie in Fig. 2, gezeigt hergestellt werden. Solch eine Filteranordnung kann leicht durch Rückfluten gereinigt werden, um Filterrückstand beim Fehlen des magnetischen Feldes zu entfernen. Darüber hinaus ist der Packungsfaktor der Größenordnung von 30% um einige zehnmal größer als der, der mit einem Drahtgitterfilter erreichbar ist, mit der Folge, daß der Filterteil ungefähr zehnmal mehr Feststoffe aufnehmen kann, bevor seine Wirksamkeit abnimmt.

Claims

1. Magnetisches Filter mit einem Gehäuse, einem Einlaß zum Gehäuse für ein zu filtrierendes Fluid, einem Auslaß vom Gehäuse für Filtrat, mit einem Filteranteil, der einlaßseitig und auslaßseitig je eine Platte aus magnetischem Material aufweist, die mit Schlitzen zur Ausbildung von zwischen den Schlitzen angeordneten Stäben versehen ist, und mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds am Filterteil, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Platten (12) weitere Platen (12) in geschichteter Anordnung so angeordnet sind, daß die Schlitze (13) und Stäbe (14) benachbarter Platten jeweils zur Ausbildung eines Strömungswiderstands versetzt angeordnet sind, und daß das Magnetfeld (15) im wesentlichen senkrecht zu den Längsachsen der Stäbe (14) und im wesentlichen senkrecht zum Fluidstrom verläuft.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (14) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

3. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die längere Seite (a) des Stabquerschnitts parallel zum Magnetfeld (15) angeordnet ist.

4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der längeren (a) zur kürzeren Seite (b) des Stabquerschnitts 4 : 1 beträgt.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die längere Seite (a) 2,0 mm und die kürzere Seite (b) 0,5 mm lang ist.