EP0009467A2 - Magnetfilter - Google Patents
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- C10M175/00—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
- C10M175/0058—Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by filtration and centrifugation processes; apparatus therefor
Definitions
- the invention relates to a magnetic filter, consisting of a magnetic roller rotatably mounted in a housing with a scraper, which is enveloped at the bottom by a jacket, wherein a flow channel for the medium to be filtered is formed between the roller and the jacket.
- the magnetic filter is used to remove magnetically conductive and non-conductive dirt particles from coolants and lubricants so that they can be reused.
- the degree of cleanliness of the coolants and lubricants is a decisive factor in the manufacturing precision and the surface quality of the machined machine parts. A Improving the quality of the magnetic filter leads to an increase in the service life of tools, system parts and the lubricants and coolants.
- Magnetic induction decreases as the distance between the magnets and the individual chip increases. Mainly the smallest chips that are on the outside, i.e. furthest away from the roller surface, flowing in the medium to be cleaned in the channel, do not have enough time during the flow to reach the magnetic surface of the roller.
- this object is achieved in such a way that the flow channel cross section can be changed.
- at least part of the casing is advantageously designed to be movable.
- a slide valve could also be provided which penetrates the flow channel in a controllable manner.
- a reduction in the channel cross section results in an increase in the flow resistance, resulting in a backflow, see above that even with small quantities, the level and thus the flow characteristics of the filter correspond approximately to that of the full load quantity.
- the magnetic filter has a control arrangement with an electrical signal transmitter, which switches the drive motor of the magnetic roller on and off as a function of the liquid level.
- the filter efficiency can be optimally adapted automatically to the operating conditions and the physical properties of the lubricating and cooling liquids.
- the magnetic filter has a stable aluminum housing 1, in which a horizontal magnetic roller 2 is rotatably mounted.
- the roller 2 is constructed from fine-pole, powerful permanent magnets, which are arranged at narrow intervals and generate a strong magnetic field across the entire width of the roller.
- the roller drive takes place via a double worm gear 4 by an electric motor 3.
- a curved sheet metal jacket 5 is arranged below the magnetic roller 2, at a distance a from its surface, which envelops the lower part of the roller 2.
- a flow channel 6 for the liquid to be filtered is formed between the roll surface and the sheet metal jacket 5.
- the sheet metal jacket 5 consists of a part 5a fixed to the housing and a pivotable part 5b, the latter being fastened to the fixed part 5a by means of a hinge 8 parallel to the roller axis 7.
- the jacket could also consist of two cast parts.
- a handle 9 which is arranged outside the housing 1 and which is connected to the adjustable part 5b via two articulated levers 10, 11, is used to adjust the pivotable jacket part 5b.
- both jacket parts Sa, 5b are arranged coaxially with the magnetic roller 2.
- the movable jacket part Sb can now be adjusted by means of the handle 9 in such a way that the gap narrows continuously in the direction of flow, a flow cross section tapering in the form of a wedge being formed in the region of the movable jacket part 5b.
- This setting of the movable jacket part is shown in dashed lines in the figures, with the handle 9 alternatively being able to be arranged on one or the other side of the housing.
- a known, inclined scraper plate 14 is attached to the top of the housing 1 and lies with its front edge 15 on the roller surface.
- a pre-filtering chamber 13 made of aluminum is arranged in front of the magnetic roller, in which a dirt discharge basket can be used.
- the sloping baffle 16 in the prefiltration chamber 13 serves to calm the inflowing liquid.
- the medium to be filtered has to flow into the flow channel 6 in a laminar manner and evenly distributed over the entire width, since turbulence affects the filter efficiency. Due to the calming in the prefiltration chamber 13, a certain sedi takes place mentation instead, especially heavy parts such as grinding wheel abrasion, chips, etc. are deposited.
- the dirt discharge basket is an important cleaning aid, since sedimentation can be removed quickly and easily using this basket; time-consuming cleaning is spared.
- the medium flows out of the antechamber 13 through the baffle 16 and then smoothly under the magnetic roller 2.
- the flow gap can now be narrowed more or less in a wedge shape in the direction of flow, as required.
- the larger iron particles are excreted first and the effectiveness of the filtration in the micron range in the constricted areas is significantly increased.
- the outflow can be backed up to the inlet height by a riser pipe or by increasing the adjustable baffles.
- the adjustable scraper plate 14 is arranged to rise slightly. The dirt is pushed further and further back on the scraper plate and then falls largely dry into a designated dirt container.
- a filter system can be immediately adapted to a changed operating condition or application. In this way, iron particles are practically always completely and, thanks to the wetting effect, non-ferrous substances largely removed continuously from the coolant and lubricant (oils, water, emulsions).
- the magnetic filter can be provided with an electronic control for the drive.
- this enables the system to be operated as a precoat filter, that is, filtering out non-magnetizable material.
- a capacitive compact limit switch 17 projects with its measuring parts 18 into the liquid in the pre-filtering chamber 13. It is designed for fine regulation and responds to the smallest changes in the flow resistance or the liquid level and automatically switches the drive motor 3 on and off in a narrow control band. This eliminates the need for any manual re-regulation when changing the degree of contamination of the liquid to be filtered.
- the basic mode of operation corresponds to that of the magnetic filter without signal transmitter, only the magnetic roller does not turn when it is started up.
- the magnetizable parts immediately build into one beard-shaped sieve in the flow wedge, which leads directly to the floating of non-magnetizable parts and thus forms a tight filter layer.
- the degree of filtering can be infinitely adjusted in the capacitive compact limit switch. If the flow resistance in the filter exceeds the predetermined value, a control command triggers a forward rotation of the magnetic roller. If a small part of the filter layer is discharged, the flow resistance is reduced, the motor is switched off and the magnetic roller turns tight again.
- This modern type of electronic capacitive control can work in a narrow control band with short cycle intervals in order to keep the filter efficiency always within narrow limits.
- the belt can also be moved up or down almost as you like.
- the measuring point can be inside or outside the filter housing, depending on the medium.
- an electrically magnetizable roller is provided instead of the magnetic roller.
- a slide regulatingly penetrate into the channel with a fixed jacket instead of the electrical signal transmitter, a membrane switch or a proximity switch could also be used, which control the electric motor as a function of the liquid level. Depending on the type of medium, photocell control would also be conceivable.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfilter, bestehend aus einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Magnetwalze mit Abstreifer, die unten von einem Mantel umhüllt ist, wobei zwischen der Walze und dem Mantel ein Durchflusskanal für das zu filtrierende Medium gebildet ist.
- Der Magnetfilter dient dazu, magnetisch leitende und nicht-leitende Schmutzteilchen aus Kühl- und Schmierflüssigkeiten zu entfernen, so dass diese wieder verwendet werden können. Der Sauberkeitsgrad der Kühl- und Schmierflüssigkeiten ist ein ausschlaggebender Faktor bei der Fertigungspräzision und der Oberflächengüte der bearbeiteten Maschinenteile. Eine Qualitätsverbesserung beim Magnetfilter führt zur Erhöhhng der Standzeit von Werkzeugen, Anlageteilen und der Schmier- und Kühlflüssigkeiten.
- Automatische Magnetfilter sind in der modernen Technik seit langem bekannt, z.B. aus der US-PS 2.736.432 und der CH-PS 459.107. Die in der Praxis gebräuchlichsten Automaten sind mit einer langen Magnetwalze, die aus mehreren Magnetfeldern besteht, versehen. Die durch einen Motor mit Reduziergetriebe angetriebene Magnetwalze ist in einem Gehäuse gelagert, welches die Walze von unten umschliesst. Das zu reinigende Medium wird üblicherweise oberhalb der Achse über die in Achsrichtung des Magnetkörpers verlaufenden Durchflussöffnung der Anzugskraft der Magnetwalze zugeleitet. In gleicher Weise ist der Austritt auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet, jedoch normalerweise etwas tiefer, um einen guten Durchfluss zu gewährleisten. Die magnetisch angezogenen, in der zu filtrierenden Flüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen bauen sich in Form von Bärten an der Magnetwalze auf, wobei grosse Späne schneller angezogen werden als kleine. Die magnetische Induktion fällt mit der Vergrösserung der Distanz zwischen den Magneten und dem einzelnen Span ab. Vorwiegend kleinste Späne, die auf der Aussenseite, d.h. von der Walzenoberfläche am weitesten entfernt, im zu reinigenden Medium im Kanal mitfliessen, haben während des Durchflusses nicht genügend Zeit, bis zur magnetischen Oberfläche der Walze zu gelangen.
- Wird die Durchflussmenge bei einem solchen Filter reduziert, so fällt das Niveau am Eintritt in den Durchflusskanal ab, die beaufschlagte Fläche auf der Magnetwalze wird kleiner und damit auch die Leistungsfähigkeit des Filters. Bei noch kleineren Mengen plätschert das zu reinigende Medium über die Einlaufkante, damit Turbulenzen im Durchlaufkanal erzeugend und damit den Wirkungsgrad des Magnetfilters zusätzlich reduzierend.
- Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einerseits den Wirkungsgrad von Magnetfiltern zu verbessern und andererseits die Durchflussbedingungen des zu reinigenden Mediums auch bei reduzierten Durchflussmengen optimal zu halten.
- Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe so gelöst, dass der Durchflusskanalquerschnitt veränderbar ist. Vorteilhafterweise ist dazu mindestens ein Teil des Mantels beweglich ausgebildet. Es könnte aber auch ein Schieber vorgesehen sein, der regulierbar in den Durchflusskanal eindringt.
- Dadurch wird zum einen erreicht, dass nach der ersten Phase der Beruhigung und der Ausfilterung der grösseren Teile das zu reinigende Medium in Richtung der Magnete gelenkt wird und zum anderen die magnetische Induktion während der Annäherung des Spanes an die Magnete verstärkt wird. Eine Verminderung des Kanalquerschnittes ergibt eine Erhöhung des Durchflusswiderstandes, resultierend in einem Rückstau, so dass auch bei kleinen Mengen das Niveau und damit die Einfliesscharakteristik des Filters ungefähr derjenigen der Vollastmenge entspricht.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Magnetfilter eine Steueranordnung mit elektrischem Signalgeber auf, welcher in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus den Antriebsmotor der Magnetwalze ein-und ausschaltet.
- Aus der CH-PS 459.107 ist wohl bekannt, die Umlaufsteuerung der Magnetwalze durch einen Schwimmer vorzunehmen. Ein solcher beweglicher Steuerteil ist jedoch zu wenig betriebssicher und hat ein zu breites Regelband, um einen kontinuierlich hohen Wirkungsgrad zu gewährleisten.
- Durch die erwähnte vorteilhafte Ausführungsform mit elektrischem Signalgeber werden diese Nachteile behoben. In Verbindung mit dem variierbaren Durchflussquerschnitt ist der Filterwirkungsgrad optimal den Betriebsbedingungen und den physikalischen Eigenschaften der Schmier- und Kühlflüssigkeiten automatisch anpassbar.
- Anhand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen :
- Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Magnetfilter und
- Fig. 2 eine Draufsicht auf den Magnetfilter gemäss Fig. 1.
- Der Magnetfilter weist ein stabiles Aluminiumgehäuse 1 auf, in welchem eine horizontale Magnetwalze 2 drehbar gelagert ist. Die Walze 2 ist aus feinpoligen, leistungsstarken Permanentmagneten aufgebaut, die in schmalen Abständen angeordnet sind und über die ganze Walzenbreite ein starkes Magnetfeld erzeugen. Der Walzenantrieb erfolgt über ein Doppelschneckengetriebe 4 durch einen Elektromotor 3.
- Unterhalb der Magnetwalze 2, im Abstand a von deren Oberfläche, ist ein gewölbter Blechmantel 5 angeordnet, der den unteren Teil der Walze 2 umhüllt. Dadurch wird zwischen der Walzenoberfläche und dem Blechmantel 5 ein Durchflusskanal 6 für die zu filtrierende Flüssigkeit gebildet. Der Blechmantel 5 besteht aus einem gehäusefesten Teil 5a und einem verschwenkbaren Teil 5b, welch'letzterer mittels eines zur Walzenachse 7 parallelen Scharniers 8 am festen Teil 5a befestigt ist. Statt aus Blech könnte der Mantel auch aus zwei Gussteilen bestehen.
- Zur Verstellung des verschwenkbaren Mantelteiles 5b dient ein ausserhalb des Gehäuses 1 angeordneter Handgriff 9, welcher über zwei Gelenkhebel 10, 11 mit dem verstellbaren Teil 5b verbunden ist. Bei konstantem Durchflussquerschnitt, d.h. bei konstanter Spalthöhe a , sind beide Mantelteile Sa, 5b koaxial zur Magnetwalze 2 angeordnet.
- Mittels des Handgriffes 9 kann nun der bewegliche Mantelteil Sb so eingestellt werden, dass sich der Spalt in Durchflussrichtung kontinuierlich verengt, wobei im Bereich des beweglichen Mantelteiles 5b ein sich keilförmig verjüngender Durchflussquerschnitt entsteht. Diese Einstellung des beweglichen Mantelteiles ist in den Figuren gestrichelt eingetragen, wobei der Handgriff 9 alternativ auf der einen oder der anderen Gehäuseseite angeordnet sein kann.
- Statt der manuellen Verstellung wäre es auch möglich, den Durchflussquerschnitt automatisch zu regulieren, z.B. in nicht näher dargestellter Weise mit motorischem Antrieb in Funktion der gemessenen Durchflussmenge.
- Ein an sich bekanntes, geneigtes Abstreifblech 14 ist oben am Gehäuse 1 befestigt und liegt mit seiner vorderen Kante 15 auf der Walzenoberfläche auf.
- Der Magnetwalze ist eine Vorfiltrierkammer 13 aus Aluminium vorgelagert, in welcher ein Schmutzaustragkorb eingesetzt werden kann. Die schräge Schikane 16 in der Vorfiltrierkammer 13 dient dazu, die einströmende Flüssigkeit zu beruhigen.
- Das zu filtrierende Medium muss nämlich laminar und gleichmässig über die ganze Breite verteilt in den Durchflusskanal 6 einströmen, da Turbulenzen den Filterwirkungsgrad beeinträchtigen. Durch die Beruhigung in der Vorfiltrierkammer 13 findet eine gewisse Sedimentierung statt, insbesondere werden spezifisch schwere Teile wie Schleifscheibenabrieb, Späne, usw. abgelagert. Eine wesentliche Reinigungshilfe bringt der Schmutzaustragkorb mit sich, da die Sedimentierung durch diesen Korb einfach und schnell entfernt werden kann; eine aufwendige Reinigung bleibt erspart.
- Aus der Vorkammer 13 fliesst das Medium durch die Schikane 16 und dann ruhig unter der Magnetwalze 2 durch. Der Durchflussspalt lässt sich nun in Fliessrichtung, je nach Bedarfsfall, stärker oder schwächer keilförmig verengen. Dadurch werden die grösseren Eisenteilchen zuerst ausgeschieden und die Wirksamkeit der Ausfiltrierung im Mikronbereich in den verengten Stellen wesentlich erhöht. Um eine erhöhte Reinigung zu erreichen, kann der Ausfluss auf die Einlaufhöhe zurückgestaut werden durch ein Steigrohr oder durch Erhöhung der verstellbaren Schikanen.
- Damit die im ausgebilterten Material noch enthaltene Flüssigkeit in den Behälter zurückfliessen kann, ist das verstellbare Abstreifblech 14 leicht ansteigend angeordnet. Der Schmutz wird auf dem Abstreiflech immer weiter nach hinten geschoben und fällt dann weitgehend trocken in einen dafür vorgesehenen Schmutzbehälter.
- Durch die stufenlose Veränderung des Durchflusskeiles kann für jeden Bedarfsfall be'züglich gewünschter Filterleistung und Durchflussmenge eine optimale Position gefunden werden. Eine Filteranlage kann sofort einer verämderten Betriebsbedingung oder Anwendung angepasst werden. So werden Eisenteilchen praktisch immer vollständig und, dank der Netzwirkung, Nichteisenstoffe zum grössten Teil kontinuierlich aus der Kühl- und Schmierflüssigkeit (Oele, Wasser, Emulsionen) entzogen.
- Statt die Magnetwalze 2 kontinuierlich rotieren zu lassen, kann der Magnetfilter mit einer elektronischen Steuerung für den Antrieb versehen sein. Dies ermöglicht neben der Arbeitsweise als reiner Magnetfilter einen Betrieb der Anlage als Anschwemmfilter, also ein Ausfiltern von nicht-magnetisierbarem Material. In Verbindung mit der Verstellvorrichtung, d.h. durch Veränderung des Durchflusskeiles, kann mit der Walzensteuerung praktisch jeder gewünschte Filtrerwirkungsgrad erzielt werden. Ein kapazitiver Kompaktgrenzschalter 17 ragt mit seinen Messteilen 18 in die Flüssigkeit in der Vorfiltrierkammer 13. Er ist für Feinregulierung ausgelegt und spricht auf kleinste Veränderungen des Durchflusswiderstandes bzw. des Flüssigkeitsniveaus an und schaltet den Antriebsmotor 3 in einem engen Regelband automatisch ein und aus. Damit erübrigt sich jedes manuelle Neuregulieren bei Veränderung des Verschmutzungsgrades der zu filtrierenden Flüssigkeit.
- Die grundsätzliche Arbeitsweise entspricht derjenigen des Magnetfilters ohne Signalgeber, nur dreht sich die Magnetwalze bei Inbetriebsetzung noch nicht. Sofort bauen sich die magnetisierbaren Teile zu einem bartförmigen Sieb im Durchflusskeil auf, was unmittelbar zur Anschwemmung von nicht-magnetisierbaren Teilen führt und damit eine dichte Filterschicht bildet.
- Der Grad der Ausfilterung kann stufenlos im kapazitiven Kompaktgrenzschalter eingestellt werden. Uebersteigt der Durchflusswiderstand im Filter den vorbestimmten Wert, so löst ein Steuerbefehl eine Vorwärtsdrehung der Magnetwalze aus. Ist ein kleiner Teil der Filterschicht ausgetragen, so reduziert sich der Durchflusswiderstand, der Motor wird ausgeschaltet, und die Magnetwalze sreht wieder fest. Diese moderne Art von elektronischer Kapazitivsteuerung kann in einem schmalen Regelband arbeiten mit kruzen Taktintervallen, um damit den Filterwirkungsgrad stets in engen Grenzen zu halten. Das Band lässt sich ausserdem fast beliebig nach oben oder unten verschieben. Die Messstelle kann sich innerhalb oder ausserhalb des Filtergehäuses befinden, je nach Medium.
- Bei weiteren Ausführungsformen wird statt der Magnetwalze eine elektrisch magnetisierbare Walze vorgesehen. Zur Veränderung des Durchflusskanalquerschnittes wäre es auch möglich, bei festem Mantel einen Schieber regulierbar in den Kanal eindringen zu lassen. Schliesslich könnten statt des elektrischen Signalgebers auch ein Membranschalter oder ein Annäherungsschalter Verwendung finden, die in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus den Elektromotor steuern. Je nach Art des Mediums wäre auch eine Photozellensteuerung denkbar.
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