DE3813684C2 - Magnet zur Anziehung von Eisenpulver - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnet aus in ein ver­ festigtes Kunstharz eingebetteten magnetischen Teilchen zum An­ ziehen und Abscheiden von in einem Fluid enthaltenen Eisenteil­ chen, wobei das Fluid den Magneten kontaktiert.

Aus der DE-AS-11 59 117 ist ein dauermagnetischer Filter bekannt, welcher in den Strom eines zu reinigenden Mediums hineinge­ stellt wird und anschließend zum Zwecke des Reinigens leicht auseinander genommen werden kann. Dieser bekannte dauermagneti­ sche Filter besteht aus einer spiralförmig aufgewickelten Plat­ te aus flexiblem, unporösem Dauermagnetwerkstoff, welche in eine zylindrisches Gehäuse eingesetzt wird. Um die spiralförmige Aufwicklung der Platte auch in dem Gehäuse zu fixieren, ist entweder eine spiralförmig verlaufende Rille oder Nut im Deckel des Gehäuses vorgesehen oder es werden zwischen den einzelnen Windungen Stäbe eingesetzt. Nach der Reinigung des durchlaufen­ den Stromes wird der Filter aus dem Medium entfernt und an­ schließend die spiralförmig aufgewickelte Platte in einer Ebene ausgebreitet und gespült, gebürstet oder abgeschabt. Bei den beschriebenen dauermagnetischen Filtern ist jedoch die Durch­ trittsrichtung des zu reinigenden Mediums auf eine bestimmte Richtung, nämlich die axiale Richtung der Spiralwindung be­ schränkt. Die Beschränkung der Durchtrittsrichtung des zu rei­ nigenden Mediums wirkt sich gleichermaßen auf die Einsatzmög­ lichkeit dieses Filters beschränkend aus. Der dauermagnetische Filter setzt sich im Betrieb schnell mit magnetischen Teilchen zu, so daß ein häufiges Reinigen des Filters unumgänglich ist.

Ferner offenbart die Firmenschrift "Sommermeier, magnetische Filtersysteme, Katalog III" sowie die Firmenschrift "Chemaperm Magnet-Filter", permanentmagnetische Filtersysteme, welche ne­ ben Permanentmagneten eine Vielzahl anderer mechanischer Bau­ teile enthalten. Typisch für die Offenbarung ist, daß nicht in den Permanentmagneten Durchtrittsöffnungen für das zu behan­ delnde Medium (Motoröl) vorgesehen sind, sondern daß einzelne Permanentmagnete so mittels anderer Bauglieder beabstandet von­ einander angeordnet sind, so daß sich das zu behandelnde Medium einen Strömungspfad zwischen magnetischen Teilchen suchen kann.

In einem Getriebe oder einem Differential, welches beispiels­ weise in einem Kraftfahrzeug oder einem industriellen Fahrzeug verwendet werden soll, wird Öl zur Schmierung eingesetzt, um zu verhindern, daß die zahlreichen Getriebezahnräder zur Übertra­ gung der Antriebskraft festfressen oder sich abnutzen. Mit fortschreitender Betriebsdauer nutzen sich die Getriebeteile ab, so daß sich das hierbei entstehende Eisenpulver mit dem Öl vermischt. Dieses Eisenpulver führt zu Problemen bezüglich eines abnormen Verschleißes der Getriebeteile und einer Beschleu­ nigung des Alterungsprozesses des Öls. Es sind Anstrengungen zur Lösung dieser Probleme unternommen worden durch Montieren eines das Eisenpulver anziehenden Magneten in einem Differen­ tialgehäuse oder einem Getriebegehäuse, welches die Getriebe­ teile aufnimmt und zur Aufbewahrung des Öls dient, um das Eisen­ pulver anzuziehen und von dem Öl zu entfernen.

Wie in Fig. 7 und 8 dargestellt ist, weisen Magnete 1a und 1b zur Anziehung von Eisenpulver nach dem Stand der Technik eine rechteckige oder scheibenförmige Form auf und sind aus einem gesinterten magnetischen Material hergestellt. Bei diesen Magneten 1a und 1b dienen die oberen Oberflächen 2 als Anzie­ hungsoberflächen für das Eisenpulver, um das Eisenpulver anzu­ ziehen und zu entfernen.

Da die Magneten zur Anziehung des Eisenpulvers nach dem Stand der Technik aus einem gesinterten magnetischen Material herge­ stellt sind, wie voranstehend beschrieben ist, sind sie schwer und neigen dazu, zu zerspringen, zu splittern oder zu zerbrechen. Aufgrund der Erfordernisse des Gießverfahrens können die Magneten nicht in andere Formen gegossen werden als einfache Formen wie rechteckige oder Scheibenformen, wie in Fig. 7 und 8 dar­ gestellt ist. Daher gibt es für diese Magneten nur geringe Freiheitsgrade für die Form, eine geringe Genauigkeit bezüglich der Größenabmessungen und eine Einschränkung bezüglich ihrer Anziehungsfähigkeit.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magneten zur Anziehung von Eisenpulver bereitzustellen, welcher über lange Zeiträume in einem zu reinigenden Medium angeordnet ist und dort aktiv die magnetischen Einzelteilchen anzieht, ohne daß häufiges Reinigen nötig wäre, und welcher in einer beliebi­ gen Form mit hervorragender Maßhaltigkeit geformt werden kann.

Diese Erfindung wird durch einen Magneten gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Verwendung eines Kunstharzes als Magnetmaterial führt dazu, daß der Magnet zur Anziehung von Eisenpulver gemäß der vorlie­ genden Erfindung in eine Form gebracht werden kann, welche mehrere Räume aufweist, durch welche ein Oberflächenbereich vergrößert und ein Magnetfeld zur Anziehung des Eisenpulvers ausgebildet wird, um das Eisenpulver wirksam anzuziehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus welchen weitere Vor­ teile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Magneten zur Anziehung von Eisenpulver gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3 eine Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform;

Fig. 4 ein Diagramm mit einer Darstellung des analysierten Magnetfelds des Magneten zur Anziehung von Eisenpulver gemäß der zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 eine Schnittdarstellung eines Getriebes, bei welchem der Magnet zur Anziehung von Eisenpulver eingesetzt wird;

Fig. 6 eine Perspektivansicht des Magneten zur Anziehung von Eisenpulver in montiertem Zustand; und

Fig. 7 und 8 Perspektivansichten von Magneten zur Anziehung von Eisenpulver nach dem Stand der Technik.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei welcher die Abmessungen und die Form so sind wie bei dem Magneten 1a zur Anziehung von Eisen­ pulver, wie er in Verbindung mit dem Stand der Technik unter Bezug auf Fig. 7 beschrieben wurde. Ein Magnet 11a zur Anziehung von Eisenpulver ist aus einem magnetischen Material aus Kunstharz hergestellt, welches dadurch vorbereitet wird, daß ein magne­ tisches Material aus Strontiumferrit in ein Kunstharz wie bei­ spielsweise Nylon eingebracht wird. Der Magnet 11a wird in eine rechteckige Form gebracht durch einen in ihm angeordneten rechteckigen Rahmen 12, der mit rechteckigen Räumen 14 versehen ist, die sich in Richtung auf untere und obere Oberflächen 13 öffnen, und die durch ein Trennelement 15 getrennt sind, um jeweils einen oberen Nordpolbereich und einen unteren Südpol­ bereich bereitzustellen.

Andererseits ist in Fig. 2 eine zweite Ausführungsform gezeigt, die derartige Abmessungen und eine solche Form aufweist, wie sie im Zusammenhang mit dem Magneten 1b zu Anziehung von Eisen­ pulver nach dem Stand der Technik unter Bezug auf Fig. 8 be­ schrieben wurden. Ein Magnet 11b zur Anziehung von Eisenpulver besteht ebenfalls aus einem magnetischen Material aus einem Kunstharz, welches durch Einbringen eines Magnetmaterials aus Strontiumferrit in ein Kunstharz wie beispielsweise Nylon vorbe­ reitet wird. Der Magnet 11b wird in eine Scheibenform gebracht durch einen in ihm angebrachten ringförmigen Rahmen 12 mit mehreren Sektorräumen 14, die sich in Richtung auf obere und untere Oberflächen 13 öffnen, welche durch senkrecht schneidende Trennelemente 15 unterteilt sind, um einen oberen Nordpolbereich beziehungsweise einen unteren Südpolbereich bereitzustellen.

Darüber hinaus sind die Magneten 11a und 11b zur Anziehung von Eisenpulver gemäß der voranstehend angegebenen Ausführungs­ formen aus einem Kunstharzmaterial hergestellt, so daß sie widerstandsfähig gegen Stoß-, Zug- und Biegebeanspruchungen sind und nicht dazu neigen, zu zerspringen, zu splittern oder zu brechen. Daher können die Magneten 11a und 11b auf einfache Weise und hochgenau zu komplizierten Formen geformt werden. Weiterhin treten bei den Magneten 11a und 11b keine Änderungen der Form und der Magnetkraft auf, wenn sie in einem Getriebe oder dergleichen bei normalen Betriebstemperaturen verwendet werden, wie nachstehend noch erläutert wird.

Der Vergleich zwischen den Magneten 11a und 11b zur Anziehung von Eisenpulver gemäß den voranstehend angegebenen Ausführungs­ formen und den Magneten 1a und 1b zur Anziehung von Eisenpulver aus dem gesinterten magnetischen Material nach dem Stand der Technik ist in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

Die voranstehenden Vergleiche werden dadurch erhalten, daß die entsprechenden Magneten von rechteckiger oder scheibenför­ miger Form jeweils entsprechende Größenabmessungen erhalten, und indem die obere Oberfläche 2 der Magnete 1a und 1b zur Anziehung von Eisenpulver und die untere Oberfläche 13 (ein­ schließlich der Innenseiten, die den Räumen 14 gegenüberliegen) der Magnete 11a und 11b zur Anziehung von Eisenpulver als Anzie­ hungsoberflächen für Eisenpulver verwendet werden.

Zunächst einmal ist bezüglich der Form festzustellen, daß aus dem gesinterten magnetischen Material hergestellte Magneten einen geringen Freiheitsgrad bezüglich der Form aufweisen, so daß ihre Formen eingeschränkt sind auf einfache Formen mit geringer Maßhaltigkeit. Andererseits können bei dem Magnetmaterial aus Kunstharz die Magneten einfach ausgeformt werden wie mit üblichem Kunst­ harz und weisen einen hohen Freiheitsgrad bezüglich der Form­ gebung auf, so daß sie derart in eine komplizierte Form gebracht werden können, daß die Anziehungsfähigkeit für Eisenpulver vergrößert und eine erhöhte Flexibilität bezüglich des Anbrin­ gungsorts und der Anbringungsweise erreicht werden kann, verbun­ den mit hoher Maßhaltigkeit.

Andererseits, in Bezug auf das Gewicht, weisen die aus gesinter­ tem magnetischen Material hergestellten Magneten ein Gewicht von 27 g im Falle des rechteckigen Magneten 1a und ein Gewicht von 43 g im Falle des scheibenförmigen Magneten 1b auf. Da andererseits die aus Kunstharz geformten Magneten leichter sind, da sie aus leichterem Material bestehen und mit mehreren darin angeordneten Räumen 14 versehen sind, weist der recht­ eckige Magnet 11a nur ein Gewicht von 10 g auf, und der scheiben­ förmige Magnet 11b nur von 14 g. Diese bedeutet, daß bei der rechteckigen Form eine Gewichtsverringerung von 17 g auftritt, dagegen bei der Scheibenform eine Gewichtsverringerung von 29 g, oder eine Verringerung um 63 beziehungsweise um 67%.

Bezüglich der Magnetflußdichte auf der Oberfläche weist im Falle des gesinterten magnetischen Materials der Magnet 1a zur Anziehung von Eisenpulver mit rechteckiger Form eine Magnetflußdichte von 950 bis 1000 Gauss auf, wogegen der Magnet 1b zur Anziehung von Eisenpulver mit scheibenförmiger Form eine Magnetflußdichte 1400 bis 1450 Gauss aufweist. Andererseits weist, im Falle des magne­ tischen Kunstharzes, der rechteckförmige Magnet 11a zur Anziehung von Eisenpulver eine Magnetflußdichte von 930 bis 960 Gauss auf der Ober­ fläche und von 200 bis 220 im Zentrum der Räume 14 auf, wogegen der scheibenförmige Magnet 11b zur Anziehung von Eisenpulver eine Magnetflußdichte 740 bis 800 Gauss auf der Oberfläche und von 200 bis 220 Gauss im Zentrum der Räume 14 aufweist. Dies bedeutet, daß nur eine geringe Verringerung der Magnetflußdichte auftritt. Der Grund dafür, warum Magnetflüsse in den Räumen 14 erzeugt werden, besteht darin, daß die einzelnen Magnetfelder des Rahmens 12 und der Trennelemente 15 des Magneten 11b zur Anziehung von Eisenpulver entgegengesetzte Polarität aufweisen, wie aus dem Diagramm der Magnetfelder gemäß Fig. 4 hervorgeht (welches eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV des Magneten 11b zur Anziehung von Eisenpulver darstellt und dem des anderen Magneten 11a entspricht) . Die Magnetkräfte in den jeweiligen Zentren der inversen Magnetfelder in den Räumen 14 erreichen eine Höhe von 200 bis 220 Gauss in Bezug auf die Werte der inversen Magnetpole, was ausreichend ist, um das Eisenpulver anzuziehen.

Die Menge des angezogenen Eisenpulvers beträgt bei dem rechteckförmigen Magneten 1a aus gesintertem magnetischen Material 21,7 g, dagegen bei dem scheibenförmigen Magneten 1b 27,3 g. Andererseits erzeugt, bei dem aus Kunstharz geformten Magneten, die Ausbildung der Räume 14 den Oberflächen­ bereich, so daß der scheibenförmige Magnet 11b eine vergrößerte Menge von 31 g bereitstellt, und der rechteckförmige Magnet 11a einen im wesentlichen gleichen Wert von 21,7 g.

Bezüglich der angezogenen Eisenpulvermenge kann darüber hinaus das Eisenpulver in Richtung auf die Zentren der Räume 14 gesammelt und dort aufbewahrt werden, infolge der Wirkung der voranstehend beschriebenen inversen Magnetfelder, die in den Räumen 14 er­ zeugt werden. Diese Speicherung des Eisenpulvers in den Räumen 14 führt dazu, daß die Magneten eine höhere Anziehungsfähigkeit aufweisen als beim Stand der Technik, bei dem das Eisenpulver nur durch eine Seite jeder der Oberflächen angezogen wird.

Die Form kann abgeändert werden, wie beispielsweise in einer in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsform gezeigt ist, so daß ein scheibenförmiger Magnet 11c zur Anziehung von Eisen­ pulver so geformt ist, daß sein Inneres in drei Räume 14 derselben Größe durch Trennelemente 15 aufgeteilt ist. Eine weitere Modi­ fikation kann sich durch wahlweise Vorgabe der äußeren Form und der Form, Größe und Anzahl der Räume 14 ergeben. Derartige Modifikationen können auf jede Form zurechtgeschneidert werden, da die Magneten aus Kunstharz ausgeformt werden, wie voranstehend bereits beschrieben wurde.

Unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 wird die Verwendung des Magneten 11a (oder der Magneten 11b und 11c der anderen Ausführungs­ formen) zur Anziehung von Eisenpulver nachstehend beschrieben. Fig. 5 zeigt ein Getriebe 21 für ein Kraftfahrzeug oder andere Industriefahrzeuge, bei welchem die Drehung eines Motors mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch verschiedene Zahnräder 22 an eine Antriebswelle 23 übertragen wird. Ein Gehäuse 24 zur Aufnahme dieser Zahnräder 22 und der Antriebswelle 23 ist mit Öl 25 gefüllt, um die Zahnräder 22 zu schmieren und so zu verhindern, daß sich diese festfressen oder sich abnutzen. Hier ist der Magnet 11a zur Anziehung von Eisenpulver in eine Montagenut 27 eines Montagerahmens 26 eingepaßt, der an einem Ort ausge­ bildet ist, der in das Öl 25 am Boden des Gehäuses 24 einge­ taucht ist. Daher befindet sich der Magnet 11a in direkter Berührung mit dem Öl 25, so daß er das Eisenpulver, welches infolge der Abnützung der Zahnräder 22 entsteht und in dem Öl 25 enthalten ist, anzieht und entfernt, um zu verhindern, daß die Zahnräder 22 abnorm verschleißen und das Öl 25 altert. Der Magnet 11a kann, falls gewünscht, auf dem Gehäuse 24 unter Verwendung von Montagepaßteilen oder Bolzen montiert werden.

Zusätzlich wird darauf hingewiesen, daß die Verwendung dieses Magneten 11a nicht auf das Getriebe 21 beschränkt ist, sondern daß auch eine Verwendung bei einem Differentialgetriebe oder dergleichen erfolgen kann.

Die Verwendung eines Kunstharzes als Material für den Magneten zur Anziehung von Eisenpulver gemäß der vorliegenden Erfindung führt dazu, daß der Magnet leichter ausgeführt und in eine willkürliche komplizierte Form, bei der mehrere Räume vorgesehen sind, mit hoher Maßhaltigkeit geformt werden kann. Darüber hinaus können diese Räume einen ausreichenden Oberflächenbe­ reich zur Verfügung stellen und in den Räumen können Magnetfelder ausgebildet werden, um das Eisenpulver anzuziehen, so daß die Anziehungsfähigkeit für Eisenpulver vergrößert werden kann, um äußerst wirksam das Eisenpulver anzuziehen und zu entfernen.

Claims (4)

1. Magnet aus in ein verfestigtes Kunstharz eingebetteten magnetischen Teilchen zum Anziehen und Abscheiden von in einem Fluid enthaltenen Eisenteilchen, wobei das Fluid den Magneten kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet einen äußeren Rahmen (12) aufweist, der mit einer Vielzahl von durch Trennelemente (15) getrennten Räumen (14) versehen ist, wobei alle Oberflächen des Magneten über Magnetwirkung verfügen und wobei der äußere Rahmen (12) und jedes Trennelement (15) zueinander entgegengesetzte Polarität aufweisen.

2. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Räume (14) und ein Trennelement (15) vorgesehen sind.

3. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Räume (14) der Anzahl von Trennelemente (15) entspricht und daß jedes Trennelement (15) mit einem Ende an den äußeren Rahmen des Magneten angeschlossen ist, während das andere Ende an ein anderes Trennelement angeschlossen ist.

4. Magnet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Teilchen Strontiumferrit enthalten.