EA001230B1 - Устройство для фильтрации магнитного материала - Google Patents

Abstract

Устройство для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой суспендирован материал, включает пару кольцевых пластин (5, 6), присоединенных к любой стороне кольцевого магнита (2) меньшего диаметра. Пара полярных наконечников (11, 12), радиально размещенных на пластинах (5, 6), расположены так, чтобы создавать поля магнитного потока, которые способствуют улавливанию и удерживанию ферромагнитного материала между парой полярных наконечников.

Description

Настоящее изобретение относится к устройству для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой суспендирован указанный материал.

Жидкость, например моторное масло, которая циркулирует в двигателе и/или коробке передач, и гидравлическая жидкость, которая циркулирует в гидравлических системах, имеет тенденцию аккумулировать железный материал с металлических поверхностей, смазываемых жидкостью. Наличие в суспензии такого материала из (макро)частиц может ускорять износ этих поверхностей и производить таким образом еще больше железного материала.

Обычные фильтры не в состоянии отфильтровывать из жидкости существенное количество железного материала, который способен вызвать повреждение двигателя и/или коробки передач или гидравлической системы.

Поскольку не имеется никакого указания количества железного материала в жидкости, то во избежание возможного повреждения, жидкость, как правило, заменяют после эксплуатации двигателя или гидравлической системы в течение некоторого периода времени.

К известным решениям, касающимся магнитной фильтрации, относится устройство по патенту США 2 149 764 (ΕΚΕΙ). Это устройство имеет ряд цилиндрических магнитов, отделенных рядом отражающих пластин, которые намагничиваются через контакт с магнитами. Конструкцию окружает цилиндрическая сетка, которая, в свою очередь, намагничивается через контакт с отражающими пластинами. Сетка увеличивает намагниченную область и установлена как часть канала потока. Однако нарастание металлических частиц на сетке будет оказывать неблагоприятное воздействие на поток жидкости. Кроме того, эта конструкция создает различные поля магнитного потока по сравнению с устройством по настоящему изобретению.

В другом устройстве по патенту ΕΚ 114135 (РН1ЫР8) используются некоррозийные пластины, расположенные на любой стороне цилиндрического магнита. Пластины имеют такую толщину и конструкцию, чтобы максимизировать область намагниченной поверхности, причем промежутки в пластинах действуют, как перепускные каналы. Указано, что металл собирается радиально между пальцами пластин.

В патенте ОВ 684 052 (8ΡΟΌΙΟ) описаны различные конструкции магнитов и пластин. Одна из таких конструкций представляет собой промежуточную пластину, которая помещена между одноименными полюсами двух магнитов и имеет дополнительные внешние пластины, присоединенные к торцевым поверхностям магнитов. Она сконструирована таким образом, что никакие силовые линии не выходят из внешних поверхностей пластин, а магнитные поля сосредоточены вокруг промежуточной пластины.

Указано, что ориентация пластин и магнита в устройстве по настоящему изобретению имеет недостаток в виде полей рассеяния и ограниченной области для сбора, которая будет увеличиваться в объеме, причем магнитное поле является эффективным только на внешнем краю магнитной системы и имеет эффект рассеяния воздушного промежутка. Идеальный способ для сбора частиц, согласно 8ΡΟΌΙΟ, состоит в том, чтобы поместить посредине по возможности наиболее тонкую пластину и увеличить аксиальную длину магнитов, чтобы удерживать частицы напротив изогнутых периферийных поверхностей магнитов. Устройство сконструировано так, что силовые линии не исходят от внешних пластин, и, следовательно, оно работает на другом принципе по сравнению с настоящим изобретением.

Устройство для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой суспендирован указанный материал, имеет средства для ввода и средства для вывода, которые изолированы друг от друга внутри устройства. Пара кольцевых пластин присоединена к обеим сторонам кольцевого магнита меньшего диаметра, стороны которого имеют противоположную магнитную полярность, чтобы таким образом создавать магнитное поле между парой пластин. Каждая пластина имеет выемки для формирования радиально расходящихся полюсных наконечников. Пластины ориентированы друг относительно друга так, что полюсные наконечники и выемки аксиально совмещены. Создаваемые таким образом распределения магнитного потока, отклоняют ферромагнитный материал в жидкости к областям, определяемым противоположными парами полюсных наконечников.

При эксплуатации устройство магнитного фильтра можно помещать между автономными средствами или двигателем, и обычным фильтром или насосом, чтобы увеличить сбор ферромагнитного материала из оборотной жидкости.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, устройство для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой суспендирован указанный материал, включает магнит и пару металлических пластин, причем торцевые поверхности указанного магнита имеют противоположную магнитную полярность, а пластины расположены соответственно вплотную к указанным торцевым поверхностям, каждая пластина имеет множество выемок во внешнем периметре пластины для формирования радиально расходящихся магнитных полюсных наконечников, которые простираются за внешний периметр торцевой поверхности магнита. Указанные пластины ориентированы таким образом, что выемки и полюсные наконечники на одной пластине совмещены относительно выемок и полюсных наконечников на другой пластине, причем аксиально противопо ложные выемки определяют средства прохождения для указанной жидкости и также области, от которых отражается ферромагнитный материал, а указанные полюсные наконечники определяют области, к которым ферромагнитный материал притягивается и удерживается на них.

Предпочтительно устройство магнитного фильтра также включает распределительную пластину, имеющую множество отверстий, которые аксиально совмещены соответственно выемкам, причем указанные отверстия являются единственными средствами для прохождения жидкости к металлическим пластинам.

Также предпочтительно распределительная пластина, магнит и металлические пластины каждый имеют центральное отверстие, предназначенное для трубы, через которую может проходить жидкость, причем труба обеспечивает в пределах устройства средства для изоляции жидкости, проходящей в трубе, от жидкости, протекающей через выемки.

Предпочтительно каждая выемка и внешний край каждого полярного наконечника также имеет одну или множество прорезей.

Предпочтительно внешние края аксиально расположенных полюсных наконечников изогнуты к друг другу.

Предпочтительно предусмотрены средства, гарантирующие поддержание выемок и отверстий аксиально совмещенными.

Распределительная пластина предпочтительно выполнена из неферромагнитного материала. Это препятствует любому накоплению ферромагнитного материала на ней.

Магнит предпочтительно выполнен из материала, который создает между металлическими пластинами магнитное поле, достаточной силы для притяжения ферромагнитного материала из жидкости, проходящей между ними.

Металлическая пластина, которая первой испытывает ударное воздействие жидкости, протекающей через устройство, предпочтительно является более толстой, чем другая металлическая пластина, через которую жидкость выходит из устройства.

Предпочтительно на внешней поверхности трубы выполнена выточка для введения стопорных средств, способных удерживать распределительную пластину вплотную с близлежащими аксиальными металлическими пластинами.

Кроме того, имеется корпус, приспособленный для подсоединения его с одного конца к средствам, содержащим указанную жидкость, которые включают входные средства и выходные средства, приспособленные для соединения его с другого конца с фильтром известного типа, выход которого в устройстве постоянно связан с трубой и с входными средствами в средствах, содержащих жидкость, причем выходные средства от средств, содержащих жидкость, постоянно связаны с отверстиями в распредели тельной пластине и выемках в металлических пластинах.

Согласно одному из примеров осуществления изобретения, устройство включает две распределительные пластины, расположенные на любой боковой стороне каждой из металлических пластин, а каждая распределительная пластина имеет множество отверстий, которые аксиально совмещены относительно указанных выемок, причем указанные отверстия являются единственными средствами для прохождения жидкости к указанным металлическим пластинам, кроме того отверстия в обеих распределительных пластинах обеспечивают входные и выходные средства для двунаправленного аксиального потока жидкости.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения, предлагается устройство для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой суспендирован указанный материал, которое содержит обычный фильтр, магнит и пару металлических пластин. Указанный магнит, имеет торцевые поверхности противоположной магнитной полярности и пластины, расположенные вплотную к соответствующим торцевым поверхностям, причем каждая пластина имеет множество выемок в области внешнего периметра пластины для формирования радиально расходящихся магнитных полюсных наконечников, которые выступают за внешний периметр торцевой поверхности магнита, и указанные пластины ориентированы так, что выемки и полюсные наконечники на одной пластине аксиально совмещены с выемками и полюсными наконечниками на другой пластине, при этом аксиально противолежащие выемки определяют средства прохождения для указанной жидкости, а также области, от которых отражается ферромагнитный материал, а указанные полюсные наконечники определяют области, к которым ферромагнитный материал притягивается и удерживается. Кроме того, обычный фильтр имеет средства для прохождения указанной жидкости, которые непрерывно связаны с прохождением жидкости через указанные выемки.

Далее описан конкретный пример осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, где фиг. 1 - поперечное сечение устройства магнитного фильтра в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения;

фиг. 2 - трехмерный покомпонентный вид устройства на фиг. 1;

фиг. 3 - вид сверху распределительной пластины на фиг. 1 и 2;

фиг. 4 - вид сверху одной из металлических пластин в устройстве; и фиг. 5 - схематическая диаграмма, иллюстрирующая один из вариантов применения устройства на фиг. 1-4.

Устройство 1, как показано на фиг. 1 и 2, для фильтрования ферромагнитного материала (не показан) из жидкости (не показана) в которой суспендирован указанный материал, включает магнит 2, имеющий две торцевых поверхности 3, 4 противоположной магнитной полярности, напротив которых торцевые поверхности 3, 4 соответственно прилегают к металлическим пластинам 5, 6. В пластинах 5, 6 выполнено множество выемок 7, 8 соответственно на внешних круговых краях 9, 10 указанных пластин 5, 6 для формирования полюсных наконечников 11, 12, как показано на фиг. 2 и 4. Равное число таких полюсных наконечников 11, 12 сформировано в каждой пластине 5, 6, которые ориентированы таким образом, что полюсные наконечники 11 и выемки 7 пластины 5 аксиально совмещены относительно соответствующих полюсных наконечников 12 и выемок 8 на пластине 6. Аксиально смещенные пары полюсных наконечников 11, 12 имеют противоположную магнитную полярность, обусловленную их соответствующим местоположением на торцевых поверхностях 3, 4 магнита 2. Они выступают за внешний край 13 из магнита 2 для формирования радиально расходящейся области сбора

14, в которой могут удерживаться ферромагнитные частицы под воздействием генерируемых магнитных полей. Концы каждой пары полюсных наконечников 11, 12 изогнуты к друг другу для увеличения напряженности и распределения магнитных полей. Кроме того, поскольку каждая выемка 7, 8 радиально ограничена участком металла одноименной полярности, то ферромагнитный материал отражается к областям для сбора 14, и также выводится из пути прохождения потока жидкости.

Каждый полюсный наконечник 11, 12 и каждая выемка 7, 8 снабжены также прорезью

15. Каждая прорезь 15 определяет смежные области одноименной полярности, в которой таким образом создается сильное отражающее магнитное поле. Такие поля также содействуют удержанию ферромагнитного материала в областях 14 между противолежащими полюсными наконечниками.

Отверстия 16, 17, центрально расположенные в пластинах 5, 6, аксиально выровнены относительно центрального отверстия 18 в магните 2, для формирования канала 19 в устройстве 1, в котором расположена центральная труба 20. Труба 20 простирается за общую толщину пластин 5, 6 и магнита 2.

Распределительная пластина 21, как показано на фиг. 3, имеет центральное отверстие 22, которое позволяет связать распределительную пластину через резьбовое соединение с концом 23 центральной трубы 20, чтобы обеспечить его смежное расположение с металлической пластиной 5. В пластине 21 также имеются отверстия 24, количество которых равно числу выемок 7, 8 в каждой из пластин 5, 6. Распредели тельная пластина 21 расположена относительно трубы 20 таким образом, что отверстия 24 аксиально совмещены относительно выемок 7, 8 в металлических пластинах 5, 6. В каждой пластине 5, 6 выполнены грани 25, 26 соответственно в отверстиях 16, 17, и в отверстии 22 из распределительной пластины 21 также имеются грани 27 подобного размера. При описанной выше ориентации, когда отверстия 24 и выемки 7, 8 аксиально выровнены, то грани 25, 26 и 27 также аксиально совмещены. В трубе 20 имеется плоский участок 28 на внешней поверхности 30, напротив которого расположены грани 25, 26 и 27 пластин 5, 6 и 21 для поддержания вышеупомянутой ориентации, когда устройство 1 находится в собранном виде.

Распределительная пластина 21 имеет фланцевый участок 29 в области центрального отверстия 22. Внешняя поверхность 30 центральной трубы 20 также снабжена кольцевой выточкой 31, в которую вставляется стопорное кольцо 32, фиксирующее фланцевый участок 29, когда распределительная пластина 21 прилегает к металлической пластине 5.

Распределительная пластина 21 может быть герметично уплотнена по окружности корпуса (не показан) для обеспечения того, что только жидкость, которая течет через отверстия 24 в распределительной пластине 21, проходит к выемкам 7, 8.

Согласно одному примеру использования устройства для фильтрования 1, последнее съемно расположено между известными средствами 33, содержащими жидкость 34, которая предназначена для фильтрации в используемой системе (не показано), и известным обычным фильтром 35, как показано на фиг. 5.

Обычный фильтр 35 присоединяется к стопорным средствам 33, содержащим жидкость, посредством болта 36, который входит в нижнюю поверхность фильтра 35, проходит через центр, верхнюю часть фильтра 35 и ввинчивается в часть средства 33, содержащего жидкость. Пружина 37, установленная между блоком фильтрующего материала 38 и основанием фильтра 35, сжимается для установки устройства 1 между средствами 33, содержащими жидкость, и фильтром 35.

Распределительная пластина 21 уплотнена на фильтре 35 с помощью средств кольцевого уплотнения 39. Центральная труба 20 уплотнена на средствах 33, содержащих жидкость, и поверхности 40 обычного фильтра 35 соответственно с помощью уплотняющих средств 41 и 42.

Жидкость 34 выходит из средств 33, содержащих жидкость, через выходное отверстие 43. Она течет к распределительной пластине 21 и, таким образом, проходит через аксиально совпадающие отверстия 24 и выемки 7, 8 в распределительной пластине 21 и пластинах 5, 6 соответственно. Из магнитного фильтра 1 жидкость входит в обычный фильтр 35 и течет к фильтрующему материалу 38, в котором могут улавливаться другие частицы во взвешенном состоянии. Жидкость покидает фильтрующий материал 38 и протекает через центральный проход 44, который непрерывно связан с центральной трубой 20 магнитного фильтра 1. Из центральной трубы 20 устройства 1, жидкость повторно поступает в средства 33, содержащие жидкость, через входное отверстие 45. Затем жидкость повторно циркулирует в используемой системе до возвращения к выходному отверстию 43. При увеличении частоты циркуляции жидкости через магнитный фильтр 1 улавливается большее количество ферромагнитного материала.

В случае блокировки фильтрующего материала 38 клапан снижения давления 46 позволяет жидкости обойти фильтрующий материал 38 и пройти через центральный проход 44. При этом может произойти нежелательное обратное вымывание в циркулирующую жидкость ферромагнитного материала, который к этому времени накопился в фильтрующем материале 38. Однако поскольку вход жидкости в магнитный фильтр 1 изолирован от выхода жидкости, любые частицы, собранные в магнитном фильтре 1, в таком случае улавливаются.

Магнитный фильтр 1 такой конструкции может функционировать как удобный пункт проверки количественного износа двигателя и/или компонентов коробки передач или гидравлической системы, повышая тем самым их безопасность и эффективность.

Согласно другому варианту осуществления изобретения магнитный фильтр может быть ориентирован относительно известного фильтра так, что распределительная пластина 21 обращена в направлении потока жидкости.

При другом варианте осуществления изобретения устройство для фильтрации может быть составным элементом обычного фильтра.

Claims (14)

1. Устройство для фильтрования ферромагнитного материала из жидкости, в которой этот материал суспендирован, включающее циллиндрический магнит (2) и пару металлических пластин (5, 6), причем указанный магнит (2) имеет торцевые поверхности (3, 4) противоположной магнитной полярности, а пластины (5, 6) расположены вплотную к указанным торцевым поверхностям (3, 4), каждая пластина имеет множество выемок (7, 8), расположенных по внешнему периметру (9, 10) каждой пластины (5, 6) для формирования радиально выступающих полюсных наконечников (11, 12), которые выступают за внешний периметр магнита, отличающееся тем, что указанные пластины (5, 6) ориентированы таким образом, чтобы выемки (7) и полюсные наконечники (11) на одной пластине (5) были аксиально совмещены с такими же выемками (8) и полюсными наконечниками (12) на другой пластине (6), причем аксиально противоположные выемки (7, 8) также определяют средства для прохождения жидкости в аксиальном направлении.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено средством для поддержания указанных выемок (7, 8) аксиально совмещенными.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что внешние края аксиально расположенных полюсных наконечников (11, 12) изогнуты друг к другу.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что каждая выемка (7, 8) и внешний край каждого полюсного наконечника (11, 12) имеет одну или множество прорезей (15).

5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что устройство включает распределительную пластину (21), имеющую множество отверстий (24), которые аксиально совмещены с указанными выемками (7, 8), причем указанные отверстия (24) являются единственными средствами для прохождения жидкости к металлическим пластинам (5, 6).

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что распределительная пластина (21), магнит (2) и металлические пластины (5, 6) имеют отверстие, предназначенное для помещения трубы (20), через которую может проходить жидкость, причем указанная труба снабжена средствами для изоляции жидкости, проходящей в трубе, от жидкости, протекающей через выемки (7, 8).

7. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что оно снабжено средством, обеспечивающим поддержание аксиально совмещенными выемок (7, 8) и указанных отверстий (24).

8. Устройство по пп.1-7, отличающееся тем, что распределительная пластина (21) выполнена из неферромагнитного материала.

9. Устройство по пп.1-8, отличающееся тем, что магнит (2) выполнен из материала, который создает между металлическими пластинами (5, 6) магнитное поле, которое является достаточно сильным для притягивания ферромагнитного материала из жидкости, проходящей между ними.

10. Устройство по пп.1-9, отличающееся тем, что металлическая пластина (5), которая первой подвергается воздействию жидкости, протекающей через устройство, имеет большую толщину, чем другая металлическая пластина (6), через которую жидкость покидает устройство.

11. Устройство по пп.1-10, отличающееся тем, что внешняя поверхность трубы (20) имеет углубление (31) для введения стопорных средств (32), которые удерживают распределительную пластину (21) вплотную к аксиально близлежащим металлическим пластинам (5).

12. Устройство по пп.1-11, отличающееся тем, что содержит корпус, приспособленный для присоединения к входному и выходному отверстиям емкости с фильтруемой жидкостью, а также приспособленный для присоединения к обычному фильтру, содержащему центральный выходной канал, при этом выходное отверстие емкости с фильтруемой жидкостью соединено с отверстиями (24) в распределительной пластине (21) и выемками (7, 8) в металлических пластинах (5, 6).

13. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что две распределительные пластины расположены с обеих сторон металлических пластин, каждая распределительная пластина, име ет множество отверстий, которые аксиально совмещены относительно указанных выемок, причем указанные отверстия, являются единственными средствами для прохода жидкости к металлическим пластинам, а отверстия в распределительных пластинах обеспечивают двунаправленный аксиальный поток жидкости.

14. Устройство по пп.1-10, отличающееся тем, что к магнитному фильтру присоединен обычный фильтр, который имеет средства прохода для указанный жидкости, последовательно связанные с прохождением жидкости через пазы и отверстия магнитного фильтра.