NL8902878A - Stavenfilter. - Google Patents

Description

STAVENFILTER

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een filter voor het uit een stromende vloeistof filteren van magnetische deeltjes, omvattende: - een kamer, waar de te filteren vloeistof doorheen wordt gevoerd; - in de kamer, parallel aan de stromingsrichting van de vloeistof aangebrachte staven; en - middelen voor het loodrecht op de staven aanleggen van een magneetveld.

Dergelijke inrichtingen zijn bekend uit "Magnetic methods for the treatment of minerals", J. Swoboda, Elsevier.

Dergelijke stavenfilters vinden toepassing bij inrichtingen, waarbij een vloeistof, waarin magnetische deeltjes zijn gesuspendeerd, gefilterd wordt voor het uit de vloeistof verwijderen van de magnetische deeltjes.

Een zodanige inrichting wordt onder meer gebruikt voor het uit afvalwater verwijderen van fosfaten. Hiertoe worden de fosfaten chemisch gebonden met een magnetisch materiaal, bijvoorbeeld magnetiet, waarna de aldus ontstane vloeistof, waarin de fosfaat-magnetietdeeltjes in zijn gesuspendeerd, door een filter volgens de onderhavige uitvinding worden gevoerd. Hierbij hechten de fosfaat-magnetietdeeltjes zich aan de staven van het magnetische filter, waarbij het filter allengs meer gevuld raakt met deze deeltjes, die uit de vloeistof moeten worden verwijderd. Op een bepaald moment is het filter zodanig gevuld, dat de doortocht hiervan aanzienlijk beperkt is. Dan moet het filter worden gereinigd.

Aangezien dergelijke reinigingshandelingen de werkelijke werking van het filter onderbreken, is het noodzakelijk, dat de frequentie ervan zoveel mogelijk wordt beperkt. Deze frequentie kan beperkt worden, door slechts te spoelen wanneer een zo volledig mogelijke, d.w.z. zoveel mogelijk ho- mogene vulling wordt bereikt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een dergelijk filter, waarbij de vulling van het filter zoveel mogelijk homogeen plaatsvindt.

Dit doel wordt bereikt, doordat de afstand tussen de staven in de richting van de veldlijnen zodanig is, dat de gradiënt van het magneetveld constant is.

Als gevolg van deze dimensionering, waardoor de gradiënt van het magneetveld constant is, ondervinden magnetische deeltjes in de vloeistof, die door middel van het magnetische filter uit de stromende vloeistof moeten worden gefilterd, een zoveel mogelijk constante kracht, zodat de kans, dat zij naar een van beide naburige staven worden getrokken op alle plaatsen binnen het filter even groot is. Hierdoor wordt een zo gelijkmatig mogelijke vulling van het filter bereikt.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is de dichtheid van de staven in een vlak loodrecht op de staven constant. Ook deze maatregel geeft een verbetering van de gelijkmatigheid van de vullingsgraad van het filter, aangezien de ruimte tussen de staven onderling dan gemiddeld constant is, en de door de magnetische deeltjes te vullen ruimte gelijk is.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin voorstellen: fig. 1: een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2: een gedeeltelijk als doorsnede uitgevoerd zijaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, waarbij deze in een inrichting voor het opwekken van een magneetveld is toegepast; fig. 3: een schematische, perspectivische weergave van een derde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; fig. 4: een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een detailaanzicht van de in fig. 3 afgebeelde uitvoeringsvorm; en fig. 5: een schematisch, perspectivisch aanzicht van een vierde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De in fig. 1 afgebeelde inrichting wordt gevormd door een kamer 1, waarin een aantal zich in verticale richting uitstrekkende staven 2 is aangebracht. Deze staven zijn elk aan hun boven-, resp. onderzijde met elkaar verbonden door stroken 3 van niet-magnetisch materiaal. De afstand tussen de naburige staven gezien in de richting van de veldlij-nen is steeds gelijk, zodat de gradiënt van het magneetveld steeds gelijk is. Tevens is de afstand tussen de naburige staven in de richting loodrecht op de veldrichting gelijk opdat de te vullen ruimte steeds gelijk is. Verder is aan de onderzijde van de kamer 1 een toevoerleiding 4 aangebracht, die via een zich verwijdend koppelstuk 5 aansluit op de kamer 1. Boven de kamer 1 is een tweede koppelstuk 6 aangebracht, dat naar een afvoerleicting 7 leidt.

Verder is een op twee tegenoverliggende zijden van de kamer 1 aansluitend magnetisch circuit aangebracht, dat gevormd wordt door een juk 8 van magnetisch materiaal, waaromheen een wikkeling 9 is gewonden.

Tijdens de werking van deze inrichting wordt van onder af via de toevoerleiding 4 een vloeistof met daarin gesuspendeerde, magnetische deeltjes toegevoerd, die via het koppelstuk 5 naar de kamer 1 worden gevoerd en via het koppelstuk 6 en de afvoerleiding 7 de kamer weer verlaten. Verder wordt een stroom aangelegd op de wikkeling 9, zodat zich in het juk 8 een magneetveld 10 zal ontwikkelen, waarvan de richting met streeplijnen 10 is weergegeven. Het veld zal zich tevens door de kamer 1 heen uitstrekken, en daarbij hoofdzakelijk via de staven 2 gaan, en wel zodanig, dat het veld zich tussen twee in de veldrichting na elkaar volgende staven, ongeveer kraalvormig uitstrekt. Hierbij is ook de steeds gelijke afstand tussen de staven, die overeenkomt met enkele malen de diameter van de staven, van belang. Als gevolg hiervan ontstaat in de nabijheid van de staven een grote veldgradiënt, waardoor de magnetische, in de vloeistof gesuspendeerde deeltjes worden aangetrokken. Deze deeltjes zullen zich aan de staaf hechten, zodat het overgrote deel van de magnetische deeltjes uit de vloeistof wordt verwijderd. Aangezien de afstand tussen de staven steeds even groot is, en de veldgradiënt ook even groot is, zal de aangroei van de deeltjes op alle gebieden even sterk zijn, zodat het filter gelijkmatig gevuld wordt.

Na verloop van tijd is de aangroei van de magnetische deeltjes rondom de staven zo groot geworden, dat de doortocht voor de vloeistof te klein is geworden. Dan wordt de vloeistofstroom stopgezet, de stroom door de wikkeling 9 uitgeschakeld, terwijl uit tegenovergestelde richting onder grote druk vloeistof wordt toegevoerd, waarmee de aangroeide magnetische deeltjes worden weggespoeld. Door het feit, dat op elk van de staven 2 een niet-magnetische laag is aangebracht, worden de aangegroeide deeltjes door remanent magnetisme niet zo sterk vastgehouden, dat het wegspoelen moeilijk gaat; integendeel, de aangehechte deeltjes kunnen gemakkelijk worden verwijderd.

Verder toont fig. 2 een andere uitvoeringsvorm van het filter volgens de onderhavige uitvinding, zoals dit toegepast wordt in een inrichting, zoals die bekend is uit de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 88.01463.

Hierbij is het ringvormige filter 9, dat in het geval van de genoemde octrooiaanvrage, vervaardigd is van een magnetiseerbaar rooster met kleine maasopeningen, vervangen door het stavenfilter, zoals dit onderwerp vormt van de onderhavige aanvrage. Het stavenfilter is aangebracht in de ruimte tussen de buitenwand 11 van de inrichting en de kern 12. Het stavenfilter 13 wordt in dit geval gevormd door drie reeksen, elk in de vorm van een cirkel gerangschikte staven, die in radiale richting onderling zijn verbonden door stroken 16 van niet-magnetisch materiaal.

In radiale richting is de afstand tussen de tot de middelste cirkel behorende staven en de tot de buitenste cirkel behorende staven kleiner dan de afstand tussen de staven van de middelste cirkel en die van de binnenste cirkel. Deze afstanden zijn zodanig gekozen, dat het produkt van de afstand tussen twee, in radiale richting op elkaar volgende staven en de gemiddelde afstand tussen deze staven en het centrum constant is. Verder neemt naar buiten toe de afstand tussen de staven in tangentiële richting steeds toe, zoaat de dichtheid van de staven constant blijft.

Aan hun bovenzijde zijn de reeksen staven gelast aan concentrische hoepels 17, resp. 18 en aan de onderzijde aan resp. hoepels 19, 20. De hoepels behoeven niet van niet-magnetisch materiaal te zijn vervaardigd. Verder zijn de hoepels onderling verbonden door niet-magnetische stroken 21. De hoepels 17, 18, 19, 20 kunnen onderbroken zijn om het filter in segmenten te verdelen, waardoor de segmenten per stuk uit het magneethuis kunnen worden verwijderd, evenals bij de nog te bespreken uitvoeringsvorm volgens fig. 5.

Aan de onderzijde zijn de inwendige hoepels 20 van steunen 22 voorzien, waarmee het gehele filter op tegen de binnenzijde van het onderstuk 23 bevestigde steunen 24 rust.

Fig. 3 toont een andere uitvoeringsvorm van een cilindermantelvormig filter, die slechts van de in fig. 2 afge-beelae uitvoeringsvorm afwijkt aoor het aantal staven; bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 zijn in vier cirkels gerangschikte staven toegepast, terwijl bij ae uitvoeringsvorm volgens fig. 2 slechts drie cirkels staven zijn aangebracht. Verder zijn bij deze uitvoeringsvorm holle staven, of te wel pijpen 25 toegepast, die in radiale richting aan hun onder-, resp. bovenzijde verbonden zijn door massieve staven 26. Ook hier zijn de filterstaven 25 van een laag niet-magnetisch materiaal voorzien. In het midden zijn de staven in radiale richting verbonden door stroken 27, die vervaardigd zijn van niet-magnetisch materiaal. Dit filter kan op dezelfde wijze worden toegepast als het filter, zoals dat in fig. 3 is afge-beeld.

Zoals in fig. 4 is getoond, wordt elke pijp 25 omringd door een laag 28 van niet-magnetisch materiaal. Hiermee wordt de werking verkregen, zoals deze in de inleiding van de onderhavige aanvrage uiteen is gezet. Aan de bovenzijde, evenals aan de onderzijde van elke pijp 25 zijn doppen 29 aangebracht, om te voorkomen, dat de vloeistof tot in het inwendige van de pijpen treedt.

Fig. 5 toont een uitvoeringsvorm, die in de in fig.

2 afgeheelde inrichting kan worden toegepast, en waarbij het stavenfilter in segmenten 30 is ingedeeld om het bijvoorbeeld voor inspectie uit het filter nemen te vergemakkelijken. Fig. 5 toont een dergelijk segement 30.

Het segment 30 wordt gevormd door in dit geval vijf reeksen staven 31, waarbij elke reeks op de wijze van een cirkelsegment gerangschikt is. Elke reeks staven wordt door twee stroken 32 vastgehouden. De staven zijn deze stroken gelast. Verder zijn de uiteinden van de stroken verbonden door zich radiaal uitstrekkende stroken 33 van niet-magnetisch materiaal. Voor elk segment 30 zijn twee stellen vijf tangen-tiële stroken 32 aangebracht, waarvan de tot het onderste stel stroken behorende stroken verbonden worden met de stroken 33. Aldus worden in een dergelijk segment 5 x 12 = 60 staven gefixeerd.

De afstanden tussen de staven in radiale richting zijn zodanig, dat het produkt van de gemiddelde afstand van twee staven en het centrum en de afstand tussen deze twee naburige staven constant is. Verder zijn de afstanden tussen de staven in tangentiële richting binnen een reeks steeds constant, waarbij de afstanden per reeks steeds toenemen, aangezien het totale aantal staven per cirkel gelijk blijft en de omtrek van de cirkel steeds groter wordt.

Tenslotte is bovenop het filter een stel zich in tangentiële richting uitstrekkende gebogen staven 34 aangebracht, die aan elk van hun einden met elkaar verbonden zijn via een plaat 35. Beide platen 35 zijn aan de telkens buitenste staven 31 bevestigd.

De staven 34 zijn in twee lagen aangebracht, waarbij de onderste laag midden tussen het denkbeeldige verlengde van de staven 31 is geplaatst en de tweede, bovenste laag in het verlengde van de desbetreffende staven 31 is gepositioneerd.

Hiermee wordt een verbeterde invang van magnetische deeltjes verkregen door de deeltjes, die in de stromingsrich-ting midden tussen twee staven 31 door zijn bewogen met de onderste staaf 34 in te vangen. De bovenste laag staven dient verder als een laatste mogelijkheid voor de deeltjes die alle eerste invangmogelijkheden niet hebben benut. Aldus wordt de mate van invang van het filter verbeterd.

Voor het fixeren van het filtersegment 30 in de kamer tussen de wand 11 en de kern 12, is bij deze uitvoeringsvorm twee van de op een na buitenste reeks staven 31 naar beneden verlengd, en aan de onderzijde van een dwarsstuk 36 voorzien, waarmee het segment op een steun 37 rust. Tenslotte zijn twee aanslagen 38 aangebracht op de buitenste strook 32, ter fixatie van het segment 30. Ook wordt hiermee het fixeren van het filtersegment vergemakkelijkt. Bij bekrachtiging van de magneet zal het filtersegment tegen de magneet aan worden getrokken, zodat een goede fixatie verkregen wordt.

Claims (12)

1. Filter voor het uit een stromende vloeistof filtreren van magnetische deeltjes, omvattende: - een kamer, waar de te filteren vloeistof doorheen wordt gevoerd; - in ae kamer, parallel aan de stromingsrichting van de vloeistof aangebrachte staven; en - middelen voor het loodrecht op ae staven aanleggen van een magneetveld; met het kenmerk, dat de afstand tussen de staven in de richting van de veldlijnen zodanig is, dat de gradiënt van het magneetveld constant is.

2. Filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de dichtheid van de staven in een vlak loodrecht op de staven constant is.

3. Filter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de kamer cilindermantelvormig is, dat de staven parallel zijn aan de as van de cilinder, en dat de richting van het magneetveld radiaal is, waarbij het produkt van de afstand tussen twee, in radiale richting op elkaar volgende staven en de gemiddelde afstand tussen deze staven en het centrum constant is.

4. Filter volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de staven van een laag niet-magnetisch materiaal zijn voorzien.

5. Filter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de laag niet-magnetisch materiaal door epoxyhars wordt gevormd.

6. Filter volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de laag niet-magnetisch materiaal door zink wordt gevormd.

7. Filter volgens een van de conclusies 4-6, met het kenmerk, dat de 'afstand tussen de staven gelijk is aan enkele malen de staafdiameter.

8. Filter volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat tussen de staven tussen twee en vijf maal de staafdiameter ligt.

9. Filter volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de staven hol zijn.

10. Filter volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat achter de filter een tweede filter is geplaatst, waarvan de staven zich loodrecht op de stro-mingsrichting en de veldrichting uitstrekken.

11. Filter volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de staven van het tweede filter midden tussen de projecties van de staven van het hoofdfilter zijn gelegen.

12. Filter volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de staven van het tweede filter in het verlengde van de staven van het hoofdfilter zijn gelegen.