EP0111825A1 - Vorrichtung der Hochgradienten-Magnettrenntechnik zum Abscheiden magnetisierbarer Teilchen - Google Patents

Vorrichtung der Hochgradienten-Magnettrenntechnik zum Abscheiden magnetisierbarer Teilchen Download PDF

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EP0111825A1
EP0111825A1 EP83112268A EP83112268A EP0111825A1 EP 0111825 A1 EP0111825 A1 EP 0111825A1 EP 83112268 A EP83112268 A EP 83112268A EP 83112268 A EP83112268 A EP 83112268A EP 0111825 A1 EP0111825 A1 EP 0111825A1
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EP
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filter
substructure
medium
networks
nets
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EP83112268A
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Günter Dr. Rupp
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/02—Magnetic separation acting directly on the substance being separated
    • B03C1/025—High gradient magnetic separators
    • B03C1/031—Component parts; Auxiliary operations
    • B03C1/033—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit
    • B03C1/034—Component parts; Auxiliary operations characterised by the magnetic circuit characterised by the matrix elements

Definitions

  • the invention relates to a device of the high-gradient magnetic separation technology for separating magnetizable particles from a flowing medium with a filter structure which has a plurality of at least approximately perpendicular to the direction of flow of the medium and in the direction of flow relatively closely arranged wire networks made of non-corrosive, ferromagnetic material contains a predetermined mesh size and thickness of their wires, the wire nets being arranged in a magnetic field directed essentially parallel or antiparallel to the direction of flow of the medium.
  • a separation device is known from DE-PS 26 28 095.
  • the magnetic deposition method takes advantage of the fact that in a suitable magnetic field arrangement a magnetizable particle experiences a force which moves or holds it against other forces acting on it. Such forces are, for example, gravity or hydrodynamic frictional forces in a liquid medium. Separation processes of this type are intended, for example, for steam or cooling water circuits in conventional as well as in nuclear power plants. Particles are suspended in the liquid or gaseous medium of these circuits generally have arisen from corrosion. When removing these particles from the medium with the aid of a magnetic separation process, however, the difficulty arises that the particles to be separated are very different in their chemical composition, their particle size and their magnetizability.
  • the corrosion products in the secondary circuit of a nuclear power plant consist of various iron oxides, of which the ferrimagnetic magnetite (Fe 3 0 4 ) is the largest, the antiferromagnetic hematite (d-Fe 2 O 3 ) the second largest proportion by weight and paramagnetic hydroxides the rest.
  • a corresponding device contains a cylindrical filter container which is filled with soft iron balls which are arranged in a magnetic field generated by an electrical coil surrounding the filter container. Through this magnetic field you get in connection with the balls, sufficiently high field strength gradients to attach the ferromagnetic particles, which are also transported in a liquid flowing through the filter, to the magnetic poles of the balls. The balls can be demagnetized to clean the filter.
  • the degree of separation of this known device ie the ratio of the concentration of suspended matter separated from the spherical filter to the corresponding concentration before entering the filter, is relatively small.
  • the smallest ferromagnetic particles or weakly magnetic, i.e. antiferro- or paramagnetic particles can be filtered out of a flowing medium with a larger degree of separation in a magnetic way practically only with separation devices of the so-called high gradient magnetic separation technology (HGM technology) (see e.g. "Journal of Magnetism and Magnetic Materials ", vol. 13, 1979, pages 1 to 10).
  • HGM technology high gradient magnetic separation technology
  • a central filter space In a central filter space, it contains a filter structure made up of a plurality of wire meshes arranged in close succession in the flow direction to form a stack, which are arranged perpendicular to the flow direction of the medium in a relatively strong magnetic field.
  • This magnetic field is directed parallel or antiparallel to the direction of flow of the medium in the area of the filter structure and causes, for example, a magnetic induction in the order of 1 Tesla.
  • the strength of the wires made of ferromagnetic material of the networks is very small and is less than 0.1 mm, for example. The magnetic field gradients generated on them are consequently very high, so that even weakly magnetizable particles can be filtered out with this separating device.
  • the object of the present invention is therefore to improve the separating device mentioned at the outset in such a way that its degree of separation and its service life are increased.
  • the first filter substructure therefore has the low field strength, and the volume of the easily magnetizable particles is absorbed.
  • the second filter substructure with the high field strength is then reserved for the separation of weakly magnetizable particles.
  • the variation in the wire thickness of the networks of the two filter structures takes into account the fact that the particles to be separated out differ in size and magnetizability. Both measures, namely two or more magnetic field strength ranges and gradation of the wire diameter, lead to a more uniform distribution of the separated particles in the entire filter volume.
  • the advantages associated with this embodiment of the separating device according to the invention can then be seen in particular in a relatively high degree of separation, a slowly increasing pressure drop and in a long service life of the filter structure.
  • the separating device generally designated 2 contains a container 4 which is essentially rotationally symmetrical with respect to an axis 3 and which is made of non-magnetic material such as e.g. made of stainless steel.
  • This, for example, vertically arranged container is closed on its upper end face by means of a flange cover 5 and contains one in the adjoining area of its lateral surface lateral connecting flange 6.
  • the lower end of the container is designed as a central flange 7.
  • a medium M, in which the particles to be filtered out are suspended, is to be introduced into the interior 8 of the container through the side connecting flange 6, while the filtered medium, designated M ', is discharged again from the container 4 on the flange 7.
  • the first filter portion structure 10 takes up a predetermined length 1 1 a corresponding filter volume, while the extending to the comparatively shorter length 1 2 filter volume of the second filter portion structure 11 is correspondingly smaller.
  • the lengths 1 1 and 1 2 should behave approximately as the amount m 1 of the easily magnetizable, ie ferromagnetic and ferrimagnetic, impurity particles in the medium M to be filtered relative to the amount m 2 of the other, more difficult to magnetize particles, ie it should be approximately apply: 1 1/2 ⁇ 1 m 1 / m 2.
  • Each filter substructure 10 and 11 is composed of a predetermined number of filter elements 12 and 13, for example, which have the same extent in the flow direction, so that the ratio of the number of elements 12 of the filter substructure 10 to the number of elements 13 of the filter substructure 11 roughly corresponds to the ratio of 1 1 to 1 2 corresponds.
  • Each of these filter elements has, for example, a hollow cylindrical holding frame around a plurality, ie at least 50, preferably at least 100, in the flow direction to be able to accommodate closely arranged networks, in particular so-called network blanks. In the figure, only one of the filter elements 12 and 13 has a portion of the associated networks coarsened by lines 14 and 15, respectively.
  • the nets consist of the finest wires made of non-corrosive, ferromagnetic material, for example made of stainless steel, and have a predetermined mesh size.
  • the networks are held in the individual filter elements 12, 13 or partial filter structures 10, 11 in such a way that they are arranged in the container 4 perpendicular to the direction of flow of the medium M.
  • Adjacent nets 14 and 15 in the filter elements 12 and 13 are at approximately the same short distance of about one millimeter or lie directly on top of one another.
  • a larger number of nets 14 is accommodated in the filter volume of the first filter substructure 10 in accordance with the ratio 1 1 to 1 2 than in the filter volume of the second filter substructure 11.
  • the thickness of the wires of the nets 14 on the inlet side denoted by 16 of the first filter substructure 10 should be greater than the thickness of the wires of the nets 15 on the outlet side denoted by 17 of the second filter substructure 11.
  • the networks 14 of the first filter substructure and / or the networks 15 of the second filter substructure can each have the same wire thicknesses.
  • the wire thickness of the nets 14 on the inlet side 16 of the first filter substructure 10 is preferably selected to be at least twice as large as the wire thickness of the last nets 15 on the outlet side 17 of the second filter substructure 11.
  • the nets 14 of all filter elements 12 can have the same wire thickness.
  • the wire thickness is chosen, which is smaller by the predetermined amount.
  • the wire thickness in at least one of the filter substructures 10 or 11, for example only in the filter substructure 11, can vary from the stronger to the lesser.
  • the thickness of the wires of the nets 14 of the first filter substructure 10 is less than 0.4 mm, preferably approximately 0.2 mm, while wires 15 of less than 0.1 mm are provided for the nets 15 of the downstream filter substructure.
  • the nets 14 of the filter elements 12 and / or the nets 15 of the filter elements 13 can also be graduated in terms of their mesh size in such a way that the nets with the larger mesh size are respectively arranged on the inlet side and the nets with the smaller mesh size on the outlet side. In general, mesh sizes between 1.0 mm and 0.1 mm are provided for the nets 14 and 15.
  • the first filter substructure f 10 is to be exposed to a largely homogeneous magnetic field directed parallel or antiparallel to the direction of flow of the medium M.
  • This magnetic field is generated by a magnetic coil 18 arranged in the area of the filter substructure 10 around the container 4 and in this filter substructure causes a magnetic flux density B 1 indicated by an arrowed line, which is generally between 0.01 Tesla and 0.1 Tesla.
  • the second filter substructure 11 is also enclosed by a magnetic coil 19, which is designed for a magnetic flux density B 2 in this filter substructure between approximately 0.1 Tesla and 1.0 Tesla.
  • the flux density B 1 caused in the filter substructure 10 by the coil 18 should be lower, preferably at most half as large as the flux density B 2 generated by the coil 19 in the downstream filter substructure 11.
  • each of these coils is still surrounded by an iron jacket 20 or 21 such that only the side of the coil facing the respective filter substructure remains open.
  • your container 4 made of non-magnetic stainless steel has an inner diameter of about 400 mm and a wall thickness of 5 mm.
  • the first filter portion structure 10 sits on a length 1 1 of about 500 mm from -_ 1 000 over 11 filter elements 12 immediately stacked mesh discs 14 made of non-corrosive, ferromagnetic stainless steel.
  • Net blanks 14 with wire thicknesses of 0.2 mm and mesh sizes of approximately 1 mm are provided on the inlet side 16 of the filter substructure 10, while the net blanks 14 made of wires with 0.1 mm thickness and mesh sizes are provided on the outlet side of the filter substructure 10 facing the filter substructure 11 of 0.2 mm.
  • the downstream filter portion structure 11 includes a length 1 2 of about 250 mm, about 500 superposed in 6 filter elements 13 mesh discs 15 on which the filter part structure having 10 facing inlet side wire thicknesses of about 0.1 mm and mesh sizes of 0.2 mm, while at the outlet side 17 mesh blanks 15 with wire thicknesses of 0.05 mm and mesh sizes of 0.1 mm are provided.
  • the values for the wire thicknesses and mesh sizes between the values of the respective inlet and outlet sides are graduated within the two filter substructures 10 and 11.
  • the coil 18 is designed to generate a magnetic flux density B 1 of 0.05 Tesla
  • the coil 19 is designed for a magnetic flux density B 2 of approximately 0.2 Tesla.

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Die Vorrichtung der Hochgradienten-Magnettrenntechnik zum Abscheiden von magnetisierbaren Teilchen aus einem strömenden Medium enthält eine Filterstruktur, welche mehrere senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums eng hintereinander angeordnete Drahtnetze aus nichtkorrodierendem, ferromagnetischem Material mit vorbestimmter Maschenweite und Stärke ihrer Drähte aufweist, wobei die Drahtnetze in einem im wesentlichen parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung des Mediums gerichteten Magnetfeld angeordnet sind. Um den Abscheidegrad, insbesondere bei Teilchen unterschiedlicher Größe und Magnetisierbarkeit, und die Standzeit dieser Abscheidevorrichtung zu erhöhen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Filterstruktur mindestens zwei in Strömungsrichtung des Mediums (M) gesehen nacheinander angeordnete Teilstrukturen (10, 11) enthält, wobei im Bereich der ersten Filterteilstruktur (10) eine magnetische Flußdichte (B1) hervorgerufen ist, die geringer ist als die im Bereich der zweiten Filterteilstruktur (11) erzeugte magnetische Flußdichte (B2), und wobei zumindest die Drähte der Netze (14) an der Eintrittseite (16) des Mediums (M) in die erste Filterteilstruktur (10) eine größere Stärke aufweisen als die Drähte der Netze (15) an der Austrittsseite (17) des Mediums (M') aus der zweiten Filterteilstruktur (11).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der Hochgradienten-Magnettrenntechnik zum Abscheiden von magnetisierbaren Teilchen aus einem strömenden Medium mit einer Filterstruktur, welche mehrere zumindest annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums und in Strömungsrichtung gesehen verhältnismäßig eng hintereinander angeordnete Drahtnetze aus nicht-korrodierendem, ferromagnetischem Material mit vorbestimmter Maschenweite und Stärke ihrer Drähte enthält, wobei die Drahtnetze in einem im wesentlichen parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung des Mediums gerichteten Magnetfeld angeordnet sind. Eine solche Abscheidevorrichtung ist aus der DE-PS 26 28 095 bekannt.
  • Beim magnetischen Abscheideverfahren wird die Tatsache ausgenutzt, daß in einer geeigneten Magnetfeldanordnung ein magnetisierbares Teilchen eine Kraft erfährt, die es gegen andere an ihm angreifende Kräfte bewegt bzw. festhält. Solche Kräfte sind beispielsweise die Schwerkraft oder hydrodynamische Reibungskräfte in einem flüssigen Medium. Derartige Abscheideverfahren sind z.B. für Dampf- oder Kühlwasserkreisläufe in konventionellen wie auch in nuklearen Kraftwerken vorgesehen. In dem flüssigen oder gasförmigen Medium dieser Kreisläufe sind Teilchen suspendiert, die im allgemeinen durch Korrosipn entstanden sind. Bei der Beseitigung dieser Teilchen aus dem Medium mit Hilfe eines magnetischen Trennverfahrens tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß die zu separierenden Teilchen sehr verschieden in ihrer chemischen Zusammensetzung, ihrer Teilchengröße und ihrer Magnetisierbarkeit sind. Z.B. bestehen die Korrosionsprodukte im Sekundärkreis eines Kernkraftwerkes aus verschiedenen Eisenoxiden, von denen der ferrimagnetische Magnetit (Fe 304) den größten, der antiferromagnetische Hämatit (d-Fe2O3) den zweitgrößten Gewichtsanteil und paramagnetische Hydroxide den Rest bilden.
  • Mechanische Abscheidevorrichtungen, welche Teilchen aufgrund kleiner Porenweiten ihrer Filtermatrizen zurückhalten, sind in ihrer Wirksamkeit zwar durch die chemische Zusammensetzung und die magnetischen Eigenschaften der Teilchen unbeeinflußt; bei diesen Vorrichtungen treten jedoch zwei Hauptschwierigkeiten auf: Erstens lassen sich die beladenen Filtermatrizen nur verhältnismäßig schwer reinigen, so daß sie-meistens nur als teurere Wegwerffilter verwendet werden können. Zweitens haben diese Filtermatrizen bei einem hohen Durchsatz einen großen Raumbedarf, weil die Filteroberfläche entsprechend vergrößert sein muß.
  • Mit den sich im technischen Einsatz befindlichen sogenannten Kugelfiltern (DE-PS 1 277 488) können im wesentlichen nur leicht magnetisierbare, also hauptsächlich ferromagnetische Teilchen abgeschieden werden. Eine entsprechende Vorrichtung enthält einen zylinderförmigen Filterbehälter, der mit Weicheisenkugeln gefüllt ist, die in einem von einer den Filterbehälter umgebenden elektrischen Spule erzeugten Magnetfeld angeordnet sind. Durch dieses Magnetfeld erhält man in Verbindung mit den Kugeln ausreichend hohe Feldstärkegradienten, um die in einer den Filter durchfließenden Flüssigkeit mittransportierten ferromagnetischen Teilchen an den magnetischen Polen der Kugeln anzulagern. Für eine Reinigung des Filters können die Kugeln entmagnetisiert werden. Hinsichtlich der Teilchem mit geringerer Magnetisierbarkeit ist jedoch der Abscheidegrad dieser bekannten Vorrichtung, d.h. das Verhältnis der Konzentration an vom Kugelfilter abgeschiedenen Schwebstoffen zu der entsprechenden Konzentration vor Eintritt in das Filter, verhältnismäßig klein.
  • Kleinste ferromagnetische Teilchen oder auch schwachmagnetische, d.h. antiferro- oder paramagnetische Teilchen können mit einem größeren Abscheidegrad auf magnetische Weise praktisch nur mit Abscheidevorrichtungen der sogenannten Hochgradienten-Magnettrenntechnik (HGM-Technik) aus einem strömenden Medium herausgefiltert werden (vgl. z.B. "Journal of Magnetism and Magnetic Materials", Vol. 13, 1979, Seiten 1 bis 10). Bei der aus der eingangs genannten DE-PS 26 28 095 zu entnehmenden Vorrichtung handelt es sich um eine derartige HGM-Abscheidevorrichtung. Sie enthält in einem zentralen Filterraum eine Filterstruktur aus einer Vielzahl von in Strömungsrichtung gesehen eng hintereinander zu einem Stapel angeordneten Drahtnetzen, die senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums in einem verhältnismäßig starken Magnetfeld angeordnet sind. Dieses Magnetfeld ist parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung des Mediums im Bereich der Filterstruktur gerichtet und ruft dort beispielsweise eine magnetische Induktion in der Größenordnung von 1 Tesla hervor. Die Stärke der aus ferromagnetischem Material bestehenden Drähte der Netze ist dabei sehr klein und liegt beispielsweise unter 0,1 mm. Die an ihnen erzeugten Magnetfeldgradienten sind dann folglich sehr hoch, so daß mit dieser Abscheidevorrichtung auch schwach magnetisierbare Teilchen herausgefiltert werden können.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß in Kreisläufen mit in einem Medium suspendierten Teilchen sehr verschiedener Teilchengröße und Magnetisierbarkeit die Drahtnetze dieser Abscheidevorrichtungen auf der Zulaufseite verhältnismäßig schnell beladen werden, während an den in Strümungsrichtung gesehen nachfolgenden Netzen nur geringere Mengen abgeschieden werden. Der Abscheidegrad und die Standzeit, d.h. die Zeit zwischen zwei erforderlichen Reinigungsvorgängen dieser Abscheidevorrichtung, sind dementsprechend begrenzt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs genannte Abscheidevorrichtung dahingehend zu verbessern, daß ihr Abscheidegrad und ihre Standzeit erhöht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Bei der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung weist also die erste Filterteilstruktur die niedrige Feldstärke auf, und in ihrem Volumen werden die leicht magnetisierbaren Teilchen aufgenommen. Die zweite Filterteilstruktür mit der hohen Feldstärke ist dann für die Abscheidung schwach magnetisierbarer Teilchen reserviert. Mit der Variation der Drahtstärke der Netze der beiden Filterstrukturen wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die abzuscheidenden Teilchen hinsichtlich ihrer Größe und Magnetisierbarkeit verschieden sind. Beide Maßnahmen, nämlich zwei oder mehrere Magnetfeldstärkebereiche und Abstufung der Drahtdurchmesser, führen zu einer gleichmäßigeren Verteilung der abgeschiedenen Teilchen in dem gesamten Filtervolumen. Die mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Abscheidevorrichtung verbundenen Vorteile sind dann insbesondere in einem verhältnismäßig hohen Abscheidegrad, einem nur langsam ansteigenden Druckabfall und in einer langen Standzeit der Filterstruktur zu sehen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Abscheidevorrichtung nach der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und deren in den Unteransprüchen gekennzeichneten Weiterbildungen wird auf die Zeichnung verwiesen, in deren Figur eine Abscheidevorrichtung nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
  • Bei der in der Figur als Längsschnitt gezeigten Abscheidevorrichtung wird von der aus der DE-PS 26 28 095 bekannten HGM-Abscheidevorrichtung ausgegangen.
  • Die allgemein mit 2 bezeichnete Abscheidevorrichtung enthält einen im wesentlichen bezüglich einer Achse 3 rotationssymmetrischen Behälter 4, der aus nichtmagnetischem Material wie z.B. aus Edelstahl besteht.
  • =Dieser beispielsweise vertikal angeordnete Behälter ist an seiner oberen Stirnfläche mittels eines Flanschdeckels 5 verschlossen und enthält in dem sich daran anschließenden Bereich seiner Mantelfläche einen seitlichen Anschlußflansch 6. Das untere Ende des Behälters ist als zentraler Flansch 7 ausgebildet. Durch den seitlichen Anschlußflansch 6 soll ein Medium M, in dem die herauszufilternden Teilchen suspendiert sind, in den Innenraum 8 des Behälters eingeleitet werden, während das gefilterte, mit M' bezeichnete Medium an dem Flansch 7 aus dem Behälter 4 wieder abgeleitet wird.
  • Zur Abscheidung sind in dem Innenraum 8 des Behälters 4 zwei in Strömungsrichtung gesehen hintereinander angeordnete Filterteilstrukturen 10 und 11 vorgesehen. Die erste Filterteilstruktur 10 nimmt dabei auf einer vorbestimmten Länge 11 ein entsprechendes Filtervolumen ein, während das sich auf die vergleichsweise kürzere Länge 12 erstreckende Filtervolumen der zweiten Filterteilstruktur 11 entsprechend kleiner ist. Die Längen 11 und 12 sollen sich dabei etwa so verhalten wie die Menge m1 der leicht-magnetisierbaren, d.h. ferro-und ferrimagnetischen Verunreinigungsteilchen in dem zu filternden Medium M zur Menge m2 der übrigen, schwerer magnetisierbaren Teilchen, d.h. es soll ungefähr gelten: 11/12 ≈ m1/m2.
  • Jede Filterteilstruktur 10 und 11 ist aus einer vorbestimmten Anzahl von Filterelementen 12 bzw. 13 zusammengesetzt, die beispielsweise gleiche Ausdehnung in Strömungsrichtung haben, so daß das Verhältnis der Zahl der Elemente 12 der Filterteilstruktur 10 zur Zahl der Elemente 13 der Filterteilstruktur 11 etwa dem Ver- hältnis von 1 1 zu 1 2 entspricht. Jedes dieser Filterelemente weist einen beispielsweise hohlzylindrischen Halterahmen auf, um eine Vielzahl, d.h. mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100 in Strömungsrichtung gesehen eng hintereinander angeordnete Netze, insbesondere sogenannte Netzronden aufnehmen zu können. In der Figur ist nur bei jeweils einem der Filterelemente 12 und 13 ein Teil der zugehörenden Netze vergröbert durch Linien 14 bzw. 15 angedeutet. Die Netze bestehen aus feinsten Drähten aus nicht-korrodierendem, ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Edelstahl, und haben eine vorbestimmte Maschenweite. Die Netze sind dabei so in den einzelnen Filterelementen 12, 13 bzw. Filterteilstrukturen 10, 11 gehalten, daß sie senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums M in dem Behälter 4 angeordnet sind. Benachbarte Netze 14 und 15 in den Filterelementen 12 und 13 haben dabei einen ungefähr gleichen geringen Abstand von etwa einem Millimeter oder liegen direkt aufeinander. In dem Filtervolumen der ersten Filterteilstruktur 10 ist entsprechend dem Verhältnis 11 zu 12 eine größere Anzahl von Netzen 14 untergebracht als in dem Filtervolumen der zweiten Filterteilstruktur 11. Es ist jedoch auch möglich, daß die gegenseitigen Abstände der Netze innerhalb eines Filterelementes 12, 13 und/oder von Filterelement zu Filterelement graduiert sind, wobei dann im allgemeinen nach der Auslaufseite der jeweiligen Filterteilstruktur eine größere Packungsdichte an Netzen vorgesehen wird als an der entsprechenden Einlaufseite.
  • Erfindungsgemäß soll die Stärke der Drähte der Netze 14 an der mit 16 bezeichneten Einlaufseite der ersten Filterteilstruktur 10 größer als die Stärke der Drähte der Netze 15 an der mit 17 bezeichneten Auslaufseite der zweiten Filterteilstruktur 11 sein. Hierbei können die Netze 14 der ersten Filterteilstruktur und/oder die Netze 15 der zweiten Filterteilstruktur jeweils gleiche Drahtstärken aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Drahtstärke in jeder der Filterteilstrukturen in Strömungsrichtung des Mediums M gesehen in der Weise variiert, daß am Eintritt die gröberen, am Ausgang die feineren Drähte angeordnet sind. Hierdurch wird in jeder der beiden Filterteilstrukturen berücksichtigt, daß die abzuscheidenden Teilchen hinsichtlich ihrer Größe und Magnetisierbarkeit variieren können. Vorzugsweise wird die Drahtstärke der Netze 14 an der Einlaufseite 16 der ersten Filterteilstruktur 10 mindestens doppelt so groß gewählt wie die Drahtstärke der letzten Neztes 15 an der Auslaufseite 17 der zweiten Filterteilstruktur 11. Hierbei können z.B. die Netze 14 aller Filterelemente 12 die gleiche Drahtstärke aufweisen, während für die Netze 15 der Filterelemente 13 die gleiche, um das vorbestimmte Maß geringere Drahtstärke gewählt wird. Daneben kann man auch in mindestens einer der Filterteilstrukturen 10 oder 11, beispielsweise nur in der Filterteilstruktur 11, die Drahtstärke in Strömungsrichtung gesehen von der stärkeren zur geringeren hin variieren. Im allgemeinen liegt die Stärke der Drähte der Netze 14 der ersten Filterteilstruktur 10 unter 0,4 mm, vorzugsweise bei etwa 0,2 mm, während für die Netze 15 der nachgeordneten Filterteilstruktur 11 Drähte mit Stärken unter 0,1 mm vorgesehen werden.
  • Außerdem können die Netze 14 der Filterelemente 12 und/oder die Netze 15 der Filterelemente 13 auch insichtlich ihrer Maschenweite so graduiert sein, daß die Netze mit der größeren Maschenweite jeweils an der Einlaufseite und die Netze mit der geringeren Maschenweite an der Auslaufseite angeordnet werden. Dabei sieht man für die Netze 14 und 15 im allgemeinen Maschenweiten zwischen 1,0 mm und 0,1 mm vor.
  • Wie aus der Figur ferner zu entnehmen ist, soll die erste Filterteilstruktur f10 einem parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung des Mediums M gerichteten, weitgehend homogenen Magnetfeld ausgesetzt sein. Dieses Magnetfeld wird von einer im Bereich der Filterteilstruktur 10 um den Behälter 4 angeordneten Magnetspule 18 erzeugt und ruft in dieser Filterteilstruktur eine durch eine gepfeilte Linie angedeutete magnetische Flußdichte B1 hervor, die im allgemeinen zwischen 0,01 Tesla und 0,1 Tesla liegt. In entsprechender Weise ist auch die zweite Filterteilstruktur 11 von einer Magnetspule 19 umschlossen, die für eine magnetische Flußdichte B2 in dieser Filterteilstruktur zwischen etwa 0,1 Tesla und 1,0 Tesla ausgelegt ist. Gemäß der Erfindung soll nämlich die in der Filterteilstruktur 10 von der Spule 18 hervorgerufene Flußdichte B1 geringer, vorzugsweise höchstens halb so groß sein wie die Flußdichte B2, die von der Spule 19 in der nachgeordneten Filterteilstruktur 11 erzeugt wird. Um die von den Spulen 18 und 19 hervorgerufenen Magnetfelder im wesentlichen auf den Bereich der jeweiligen Filterteilstruktur 10 bzw. 11 zu konzentrieren, ist jede dieser Spulen noch von einem Eisenmantel 20 bzw. 21 so umgeben, daß nur die der jeweiligen Filterteilstruktur zugewandte Seite der Spule offenbleibt.
  • Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel der in der Figur dargestellten Abscheidevorrichtung nach der Erfindung für einen Flüssigkeitsdurchsatz von etwa 100 t/ h. hat ihr Behälter 4 aus unmagnetischem Edelstahl einen Innendurchmesser von etwa 400 mm und eine Wandstärke von 5 mm. Die erste Filterteilstruktur 10 setzt sich auf einer Länge 11 von etwa 500 mm aus -_1000 innerhalb von 11 Filterelementen 12 unmittelbar aufeinandergestapelten Netzronden 14 aus nicht- korrodierendem, ferromagnetischem Edelstahl zusammen. Dabei sind an der Einlaufseite 16 der Filterteilstruktur 10 Netzronden 14 mit Drahtstärken von 0,2 mm und Maschenweiten von etwa 1 mm vorgesehen, während auf der der Filterteilstruktur 11 zugewandten Auslaßseite der Filterteilstruktur 10 die Netzronden 14 aus Drähten mit 0,1 mm Stärke und Maschenweiten von 0,2 mm bestehen. Die nachgeordnete Filterteilstruktur 11 enthält auf einer Länge 12 von etwa 250 mm etwa 500 in 6 Filterelementen 13 aufeinanderliegende Netzronden 15, die an der der Filterteilstruktur 10 zugewandten Einlaufseite Drahtstärken von etwa 0,1 mm und Maschenweiten von 0,2 mm aufweisen, während an der Auslaufseite 17 Netzronden 15 mit Drahtstärken von 0,05 mm und Maschenweiten von 0,1 mm vorgesehen sind. Dabei sind innerhalb der beiden Filterteilstrukturen 10 und 11 die Werte für die Drahtstärken und Maschenweiten zwischen den Werten der jeweiligen Einlauf- und Auslaufseite graduiert. Die Spule 18 ist zur Erzeugung einer magnetischen Flußdichte B1 von 0,05 Tesla, die Spule 19 für eine magnetische Flußdichte B2 von etwa 0,2 Tesla ausgelegt. Mit einer so gestalteten Vorrichtung läßt sich dann Wasser, das mit einer Korrosionsprodukt-Konzentration von etwa 10ppb Fe der ungefähren Zusammensetzung 60 % Magnetit, 33 % Hämatit, 7 % Hydroxide verunreinigt ist, mit einem Abscheidegrad von etwa 95 % reinigen. Die Standzeit eines solchen Filters beträgt etwa 1 Jahr. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel beträgt 11/12 = 2, während m1/m2 ungefähr bei 1,5 liegt.

Claims (11)

1. Vorrichtung der Hochgradienten-Magnettrenntechnik zum Abscheiden von magnetisierbaren Teilchen aus einem strömenden Medium mit einer Filterstruktur, welche mehrere zumindest annähernd senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums und in Strömungsrichtung gesehen verhältnismäßig eng hintereinander angeordnete Drahtnetze aus nicht-korrodierendem, ferromagnetischem Material mit vorbestimmter Maschenweite und Stärke ihrer Drähte enthält, wobei die Drahtnetze in einem im wesentlichen parallel oder antiparallel zur Strömungsrichtung des Mediums gerichteten Magnetfeld angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Filterstruktur mindestens zwei in Strömungsrichtung des Mediums (M) gesehen nacheinander angeordnete Teilstrukturen (10, 11) enthält, wobei im Bereich der ersten Filterteilstruktur (10) eine magnetische Flußdichte (B1) hervorgerufen ist, die geringer ist als die im Bereich der zweiten Filterteilstruktur (11) erzeugte magnetische Flußdichte (B2), und wobei zumindest die Drähte der Netze (14) an der Eintrittsseite (16) des Mediums (M) in die erste Filterteilstruktur (10) eine größere Stärke aufweisen als die Drähte der Netze (15) an der Austrittsseite (17) des Mediums (M') aus der zweiten Filterteilstruktur (11).
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Flußdichte (B2) in der zweiten Filterteilstruktur (11) mindestens doppelt so hoch wie die magnetische Flußdichte (B1) in der ersten Filterteilstruktur (10) ist.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Netze (14) der ersten Filterteilstruktur (10) mit gleicher Drahtstärke.
4. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Netze (15) der zweiten Filterteilstruktur (11) mit Drähten gleicher Stärke.
5. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a - durch gekennzeichnet , daß die Drahtstärke der Netze (14; 15) der ersten und/oder zweiten Filterteilstruktur (10 bzw. 11) in Strömungsrichtung gesehen abnimmt.
6. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in mindestens einer der Filterteilstrukturen (10, 11) die Drahtstärke der Netze an der Einlaufseite mindestens doppelt so groß wie die Drahtstärke der Netze an der Auslaufseite ist.
7. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a dur c h gekennzeichnet , daß das von der ersten Filterteilstruktur (10) eingenommene Filtervolumen größer als das von der zweiten Filterteilstruktur (11) eingenommene Volumen ist.
8. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Filterteilstrukturen (10, 11) eine unterschiedliche Anzahl von Netzen (14 bzw. 15) aufweisen.
9. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Abstände zwischen benachbarten Netzen (14; 15) in der ersten und/oder in der zweiten Filterteilstruktur (10 bzw. 11) unterschiedliche Größen aufweisen.
10. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Netze (14) der ersten Filterteilstruktur (10) und/oder die Netze (15) der zweiten Filterteilstruktur (11) jeweils an der Einlaufseite eine größere Maschenweite haben als an der Auslaufseite.
11. Abscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest einige der Netze (14) der ersten Filterteilstruktur (10) größere Maschenweite haben als die Netze (15) der zweiten Filterteilstruktur (11).
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