EP0009467B1

EP0009467B1 - Magnetfilter

Info

Publication number: EP0009467B1
Application number: EP79810096A
Authority: EP
Inventors: Hans Streuli; Joseph Rüedi
Original assignee: Hans Streuli AG
Current assignee: Hans Streuli AG
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1981-09-23
Also published as: EP0009467A2; JPS5597262A; EP0009467A3; ATE237T1; US4293410A; DE2960898D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfilter, bestehend aus einer drehbar gelagerten Magnetwalze mit Abstreifer, die unten von einem Mantel umhüllt ist, wobei zwischen der Walze und dem Mantel ein Durchflußkanal mit variierbarem Querschnitt für die zu filtrierende Flüssigkeit gebildet ist, welche über einen Behälter dem Durchflußkanal zufließt.
Der Magnetfilter dient dazu, magnetisch leitende und nichtleitende 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 Erhöhung 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-A-2 736 432 und der CH-A-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 oft 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.
Ein bekannter Magnetwalzenscheider für in staubförmigem Gut enthaltene, magnetisierbare Teile ist in der DE-B-1 135 842 beschrieben.
Die von einem Mantel umhüllte Walze wird in hohe Umdrehungen versetzt, so daß sich Fliehkräfte einstellen, um evtl. an der Walzenoberfläche haftende, nichtmagnetisierte Teile abzuschleudern, währenddem die magnetischen Teile über einen Abstreifer abgeschieden werden.
Die Walze ist in einem durch einen Rüttler angetriebenen Schwingbett eingesetzt, dessen Schwingungen den Mantel in Vibrationen versetzen und so den Durchflußkanal mit hoher Frequenz verengen und wieder erweitern. Dadurch wird eine starke Umwälzung des staubförmigen Gutes und eine gute Anziehung der magnetischen Teile an die Walze bewirkt.
Infolge der Vibrationen wird jedoch der Aufbau des Bartes aus magnetischen Verunreinigungen als Anschwemmfilter für nichtmagnetische Teile verhindert.
Das Ausfiltrieren von nichtmagnetischen Verschmutzungen aus einer Flüssigkeit ist mit diesem Magnetabscheider nicht möglich.
Ein weiterer Magnetabscheider ist aus der FR-A-2 134 229 bekannt. Dieser bezweckt die magnetische Trennung größerer bearbeiteter Metallteile aus einer Politurmasse. Er ist ebenfalls nicht geeignet zum Ausfiltrieren magnetischer nichtmagnetischer Teile aus einer Flüssigkeit.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Magnetabscheider zu vermeiden und einen Magnetfilter der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen mit hohem Wirkungsgrad auch in bezug auf das Ausfiltrieren nichtmagnetisierbarer Teile. Es soll möglich sein, den Filter so zu betreiben, daß ein »Bart« aus magnetischen Verunreinigungen im Durchflußkanal aufgebaut und auch bei unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen erhalten wird, der als Anschwemmfilter für die nichtmagnetischen Teile dient. Die Veränderung des Durchflußkanalquerschnittes in Anpassung an unterschiedliche Flüssigkeitsmengen soll fein regulierbar sein, so daß immer eine ruhige, turbulenzfreie Strömung im Durchflußkanal erzeugbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Magnetfilter, der eine Steueranordnung mit elektrischem Signalgeber aufweist, dessen Meßteil in den Behälter hineinragt und in Abhängigkeit vom Niveau der Flüssigkeit im Behälter einen Antriebsmotor für die Magnetwalze intermittierend ein- und ausschaltet, und daß zur Veränderung des Durchflußkanalquerschnittes ein in den Durchflußkanal regulierbar hineinragender Schieber oder ein an sich bekannter, beweglicher Mantelteil vorgesehen ist.
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 Einflußcharakteristik des Filters ungefähr derjenigen der Vollastmenge entspricht.
Aus diesem Grund ist es auch wichtig, daß das Niveau des Sees möglichst konstant gehalten wird. Dazu dient der elektrisch betätigbare Niveauschalter, z. B. ein Annäherungsschalter oder ein kapazitiver Kompaktgrenzschalter, der auf Niveauunterschiede von 1 mm bis 1,5 mm anspricht, also ein sehr schmales Regelband aufweist. Versuche mit einem an sich bekannten Schwimmerschalter haben sich nicht bewährt, da solche Schwimmerschalter erst bei 4 mm bis 5 mm Niveauunterschied ansprechen, was für den vorliegenden Zweck zuwenig präzise ist.
Der Niveauschalter dient zur Feinregulierung des Magnetfilters. Er schaltet die Magnetwalze in Abhängigkeit des Niveaus der Flüssigkeit ein und aus. Die Magnetwalze transportiert das auszuscheidende Material mit kleiner Geschwindigkeit zum Abstreifer, wobei die Filterbärte genügend Zeit haben, sich zu regenerieren.
In der Praxis hat sich der erfindungsgemäße Magnetfilter gut bewährt. So war es z. B. möglich, den bei der Bearbeitung von Grauguß entstehenden feinen Abrieb, bestehend aus Eisen und Graphit, fast vollständig auszufiltrieren, was bei herkömmlichen Magnetfiltern nicht möglich ist.
Anhand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Magnetfilter und
Fig. 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 5a, 5b koaxial zur Magnetwalze 2 angeordnet.
Mittels des Handgriffes 9 kann nun der bewegliche Mantelteil 5b 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 ausgefilterten Material noch enthaltene Flüssigkeit in den Behälter zurückfließen kann, ist das verstellbare Abstreifblech 14 leicht ansteigend angeordnet. Der Schmutz wird auf dem Abstreifblech 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 bezüglich gewünschter Filterleistung und Durchflußmenge eine optimale Position gefunden werden. Eine Filteranlage kann sofort einer veränderten 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 (Öle, 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 Filterwirkungsgrad 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 Kontaktgrenzschalter eingestellt werden. Übersteigt 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 steht wieder fest. Diese moderne Art von elektronischer Kapazititivsteuerung kann in einem schmalen Regelband arbeiten mit kurzen 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 drehbar gelagerten Magnetwalze mit Abstreifer, die unten von einem Mantel umhüllt ist, wobei zwischen der Walze und dem Mantel ein Durchflußkanal mit variierbarem Querschnitt für die zu filtrierende Flüssigkeit gebildet ist, welche über einen Behälter dem Durchflußkanal zufließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfilter eine Steueranordnung mit elektrischem Signalgeber (17) aufweist, dessen Meßteil (18) in den Behälter hineinragt und in Abhängigkeit vom Niveau der Flüssigkeit im Behälter einen Antriebsmotor (3) für die Magnetwalze (2) intermittierend ein- und ausschaltet, und daß zur Veränderung des Durchflußkanalquerschnittes ein in den Durchflußkanal regulierbar hineinragender Schieber oder ein an sich bekannter, beweglicher Manteilteil (5b) vorgesehen ist.

2. Magnetfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Signalgeber (17) ein Annäherungsschalter oder kapazitiver Kompaktgrenzschalter ist.

3. Magnetfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter eine Schikane (16) aufweist zur Beruhigung der Flüssigkeit vor dem Meßteil (18) und vor dem Einlauf in den Durchflußkanal (6).

4. Magnetfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Mantelteil (5b) über eine Gelenkhebelanordnung (10, 11) mit einem Betätigungshebel (9) verbunden ist.

5. Magnetfilter nach Anspruch 1, 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.