EP0009467A2

EP0009467A2 - Magnetfilter

Info

Publication number: EP0009467A2
Application number: EP79810096A
Authority: EP
Inventors: Hans Streuli; Joseph Rüedi
Original assignee: Hans Streuli AG; Streuli Hans AG
Current assignee: Hans Streuli AG; Streuli Hans AG
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1980-04-02
Also published as: EP0009467A3; ATE237T1; EP0009467B1; DE2960898D1; US4293410A; JPS5597262A

Abstract

Der Magnetfiiter weist eine in einem Gehäuse (1) drehbar gelagerte Magnetwalze (2) mit einem geneigten Abstreifer (14) auf. Die Walze (2) ist unten von einem Mantel (5) umhüllt, wobei zwischen der Walze (2) und dem Mantel (5) ein Durchflußkanal (6) für das zu filtrierende Medium entsteht. Zwecks Veränderung des Durchflußkanalquerschnittes kann ein Teil (5b) des Mantels (5) beweglich ausgebildet sein. 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.

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.

Claims

1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanalquerschnitt veränderbar ist.

2. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Durchflusskanalquerschnittes mindestens ein Teil (5b) des Mantels (5) beweglich ausgebildet ist.

3. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schieber vorgesehen ist, welcher regulierbar in den Durchflusskanal (6) hineinragt.

4. Magnetfilter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der inbezug auf die Durchflussrichtung hintere Mantelteil (5b) um einen vorderen, festen Mantelteil (5a) verschwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (8) parallel zur Walzenachse (7) verläuft.

5. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Mantelteil (Sb) über eine Gelenkhebelanordnung (10, 11) mit einem ausserhalb des Gehäuses (1) vorgesehenen Betätigungshebel (9) verbunden ist.

6. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (5) aus zwei gebogenen Blech- oder Gussstücken (5a, 5b) besteht, die mittig über ein Scharnier (8) miteinander verbunden sind, und die in einer Stellung konstanten Durchflussquerschnittes koaxial zur Magnetwalze (2) angeordnet sind.

7. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steueranordnung mit elektrischem Signalgeber (17), welcher mit dem Medium zusammenwirkt und in Abhängigkeit von dessen Niveau einen Antriebsmotor (3) für die Magnetwalze (2) ein- und ausschaltet.

8. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanalquerschnitt Bereich des hinteren Mantelteiles (5b) kontinuierlich, keilförmig sich verjüngend reduzierbar ist.