WO2002081092A1 - Hochgradienten-magnetfilter und verfahren zum abtrennen von schwach magnetisierbaren partikeln aus flüssigen medien - Google Patents

Hochgradienten-magnetfilter und verfahren zum abtrennen von schwach magnetisierbaren partikeln aus flüssigen medien Download PDF

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WO2002081092A1
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gradient magnetic
high gradient
medium
magnetic filter
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PCT/DE2002/001225
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Inventor
Matthias Franzreb
Harald Leinen
Götz WARLITZ
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Steinert Elektromagnetbau Gmbh
Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh
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    • 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
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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
    • B03C1/28—Magnetic plugs and dipsticks
    • B03C1/288—Magnetic plugs and dipsticks disposed at the outer circumference of a recipient
    • 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
    • B03C2201/00—Details of magnetic or electrostatic separation
    • B03C2201/18—Magnetic separation whereby the particles are suspended in a liquid

Definitions

  • the invention relates to a high gradient magnetic filter for separating weak
  • the magnetic structure is derived into a magnetic field.
  • the invention further relates to a
  • DE 196 26 999 is a high gradient magnetic separator with a
  • Partitions encloses the interior divided into segments, and at least one each
  • the object of this invention is to determine the path of the fluid
  • cal unit along the interior corresponds to at least the width of two segments
  • the magnetic field is also built up by permanent magnets, which already allow
  • Such a carousel separator requires a constructive structure that has many moving parts
  • the filter system is certain
  • the invention has for its object a high gradient magnetic filter for Abtren ⁇
  • low maintenance and repair unit represents the process of separating the particles
  • High gradient magnetic filters are intended to ensure efficient use of the same.
  • Magnetic filter includes
  • the invention can functionally according to claims 6 to 8 or 9 in two variants
  • One variant provides for the permanent magnet to be designed as a rotor and in the
  • the other variant of the invention consists in making the permanent magnet linear
  • Angular position of the permanent magnet can be adjusted to different degrees, then
  • Medium or media can be configured differently.
  • Fig. 1 shows the high-gradient magnetic filter according to the invention in a simplified representation in
  • FIG. 3 shows the variant of the invention with a schematic representation of the permanent magnet 9 as
  • Fig. 4 shows the schematic representation of the rotor 10 with the permanent magnet 9
  • Fig. 6 shows the principle of the bearing of the rotor 10
  • Fig. 7 shows the principle of a double design according to the invention with two filters 8 and
  • the high gradient magnetic filter according to the invention consists of
  • liquid medium 2 (arrows), from which weakly magnetizable particles are to be separated
  • valve control blocks belonging to the general state of the art
  • Pole shoes 6 of the iron circuit 5 formed filter chamber 7 is a filter 8, the
  • a permanent magnet 9 is arranged in the iron circle,
  • the entire part of the iron circuit 5 is always separated from the liquid medium 2 and thus
  • the iron circle 5 is enclosed.
  • the variant of the invention is designed as a rotor 10
  • Permanent magnet 9 shown.
  • the rotor 10 is equipped with individual permanent magnets 12 according to
  • Fig. 4 populated. 5 shows the schematic representation of a drive 13 for the rotor 10,
  • the rotor 10 is provided with an axis 14 which slides and rotates in bearings 15
  • the angle of rotation. of the rotor 10 can be adjusted so that the
  • the rotor 10 can also be at 90 ° or
  • Fig. 7 shows the permanent magnet 9 as
  • arranged iron circle 5 corresponds and at least two filters 8, each with one
  • the pipe system is in one
  • the field strength can be
  • the permanent magnet 9 can be set to different degrees.
  • Design and process variants can be controlled.

Abstract

Hochgradienten-Magnetfilter zum Abtrennen von schwach magnetisierbaren Partikeln aus flüssigen Medien (2) in einem Umlauf, ausgestaltet als kompakte und wartungs- sowie reparaturarme Baueinheit, umfassend ein den Hochgradienten-Magnetfilter aufnehmendes Gehause (1) mit Mitteln zur Führung des flüssigen Mediums (2) in einem Rohrsystem mit Vorlaut (3) und Rücklauf (4), einen den eigentlichen Hochgradienten-Magnetfilter bildenden Eisenkreis (5), in dem sich in einer, zwischen Polschuhen (6) des Eisenkreises (5) ausgebildeten Filterkammer (7) mindestens ein Filter (8) befindet, das von dem zu reinigendem Medium (2) durchströmt wird, mindestens einen in dem Eisenkreis (5) angeordneten Permanentmagneten (9) zur Erzeugung eines Magnetfeldes zwischen den Polschuhen (6), wobei der Eisenkreis (5) von dem flüssigen Medium (2) getrennt und somit abgedichtet ist, und das Magnetfeld zwischen den Polschuhen (6), welches mittels des Permanentmagneten (9) im Wechsel abschaltbar und wieder einschaltbar ist, wodurch der Ablaut und der Betrieb der Abtrennung der Partikel aus den flüssigen Medien einfach und kostengünstig erfolgen können.

Description

Beschreibung
Hochgradienten-Magnetfilter und Verfahren zum Abtrennen von schwach magnetisier¬
baren Partikeln aus flüssigen Medien
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Hochgradienten-Magnetfilter zum Abtrennen von schwach
magnetisierbaren Partikeln aus flüssigen Medien, dessen Funktionsweise aus dem physikali¬
schen Prinzip der Generierung von Feldstärkengradienten durch das Einbringen einer ferro¬
magnetischen Struktur in ein Magnetfeld abgeleitet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zum Betreiben des Hochgradienten-Magnetfilters.
Es hat sich bei derartigen Filtern durchgesetzt, das erforderliche Magnetfeld durch
Permanentmagnete zu erzeugen, um die Baueinheiten raumsparender und kostengünstiger
herstellen sowie energiesparender gegenüber den Filtern mit Elektromagneten betreiben zu
können.
Stand der Technik
Eine derartige Einrichtung ist schon in der DE 33 12 207 AI beschrieben. Diese enthält
feststehende Kammern, die mit einer magnetisierbaren ferromagnetischen Füllmasse gefüllt
sind. Für die Zu- und Ableitung eines flüssigen Mediums sind Stutzen vorgesehen. Jedes Paar
der Kammern weist eine gemeinsame Magnetisierungsanordnung auf, deren Magnetleiter aus
zwei einander gegenüberliegenden Teilen besteht, die auf verschiedenen Seiten von einer durch die Mitten dieser Kammern durchgehenden Linie angeordnet sind. Jeder derartige Teil
schließt einen Magneten mit Polschuhen ein, die an den Kammern diametral zueinander in
Richtung quer zu der durch die Mitten der Kammern gehenden Linie angeordnet sind,
wodurch diese zwei Teile samt den ferromagnetischen Filterfüllmassen einen geschlossenen
magnetischen Kreis bilden.
Nachteilig sind hierbei der noch erhebliche Bauraum der Einrichtung und der komplizierte
Ablauf zur Aussonderung der ferromagnetischen Werkstoffe aus den flüssigen Medien.
Weiterhin ist gemäß der DE 196 26 999 ein Hochgradienten-Magnetabscheider mit einer
magnetischen Einheit aus zwei Polen offenbart, die miteinander einen Zwischenraum bilden,
in dem sich ein homogenes Magnetfeld erzeugen läßt, mit einem Matrixrahmen, der sich um
eine Achse in eine Drehung versetzen läßt und zumindest teilweise einen ringförmigen, durch
Trennwände in Segmente abgeteilten Innenraum umschließt, sowie mindestens jeweils einer
Zufluß- und einer Abflußleitung. Aufgabe dieser Erfindung ist es, den Weg des Fluids inner¬
halb des Magnetfeldes zu vergrößern. Dies wird dadurch gelöst, daß die Breite der magneti¬
schen Einheit entlang dem Innenraum mindestens der Breite von zwei Segmenten entspricht
und im Bereich des Zwischenraums jedes Segment des ringförmigen Innenraums mit seinen
benachbarten Segmenten über jeweils eine Öffnung verbunden ist, wobei die Öffnungen
alternierend an einer ersten und einer zweiten, der ersten nicht gegenüberliegenden Stelle
angebracht sind. Das Magnetfeld wird dabei auch von Permanentmagneten aufgebaut, die es schon gestatten,
den Separator kleiner und kostengünstiger herzustellen und die Betriebskosten zu senken.
Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß sich die Permanentmagnete für den erforderlichen
Rückspülvorgang nicht ausschalten lassen. Die in einem Karussell angeordneten
Filterkammern werden deswegen nach dem Filtervorgang im Magnetfeld zyklisch aus dem
Magnetfeldbereich gedreht und in der feldfreien Zone gespült. Anschließend werden die
Filterkammern wieder ins Magnetfeld gedreht und erneut mit der zu reinigenden Flüssigkeit
beaufschlagt, bis das Filter zugesetzt ist und ein weiterer Rückspülvorgang außerhalb des
Magnetfeldes erfolgen muß.
Ein solcher Karussellseparator erfordert einen konstruktiven Aufbau, der viele bewegte Teile
und vor allem zahlreiche Dichtungen vorsehen muß. Dies führt zu Verschleiß und Undichtig¬
keiten und damit zu einem erheblichen Wartungs- und Reparaturaufwand, was z.B. in einer
kommunalen Abwasseranlage unvertretbar ist.
Bei einem weiteren Hochgradienten-Magnetseparator entsprechend dem DE-GM 297 23
852.3 ist zumindest das Dichtungsproblem behoben. Dabei werden nicht die einzelnen Filter¬
kammern in das Magnetfeld hinein- und wieder herausbewegt. Das Filtersystem steht fest,
und ein Magnet wird mechanisch hin- und herbewegt, um den Filtervorgang bzw. das Rück¬
spülen einzuleiten. Jedoch sind auch hier viele bewegte Teile erforderlich. Schließlich bleibt ein neu entwickelter Hochgradienten-Magnetabscheider, wie er in der WO
01/07167 AI offenbart ist, für das zu lösende Problem außer Betracht, weil er für die Separie¬
rung ein verändertes konstruktives und Trennprinzip verfolgt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochgradienten-Magnetfilter zum Abtren¬
nen von schwach magnetisierbaren Partikeln aus flüssigen Medien zu schaffen, der - unter
Verwendung eines Permanentmagneten zur Erzeugung des Magnetfeldes - eine kompakte,
wartungs- sowie reparaturarme Baueinheit darstellt, den Ablauf der Abtrennung der Partikel
einfach gestaltet und den Permanentmagneten für den erforderlichen Rückspülvorgang
unwirksam macht. Dabei sollen die Teilevielfalt bzw. -anzahl weiter reduziert und das
Dichtungsproblem beseitigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des
Hochgradienten-Magnetfilters soll eine effiziente Anwendung desselben sichern.
Erfindungsgemäß wird dies nach dem Anspruch 1 dadurch gelöst, daß der Hochgradienten-
Magnetfilter umfaßt
ein den Hochgradienten-Magnetfilter aufnehmendes Gehäuse mit Mitteln zur Führung
des flüssigen Mediums in einem Rohrsystem mit Vorlauf und Rücklauf,
einen den eigentlichen Hochgradienten-Magnetfilter bildenden Eisenkreis, in dem sich
in einer, zwischen Polschuhen des Eisenkreises ausgebildeten Filterkammer ein Filter
befindet, das von dem zu reinigenden Medium durchströmt wird, mindestens einen in dem Eisenkreis angeordneten Permanentmagneten zur Erzeugung
des Magnetfeldes zwischen den Polschuhen, wobei dieser Teil des Eisenkreises zu dem
flüssigen Medium getrennt und somit abgedichtet ist, und
das Magnetfeld zwischen den Polschuhen, welches mittels des Permanentmagneten
abschaltbar und wieder einschaltbar ist.
Mit den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 ist das erfindungsgemäße Konzept weiter
ausgestaltet.
Die Erfindung kann gemäß den Ansprüchen 6 bis 8 oder 9 funktionell in zwei Varianten
realisiert werden.
Die eine Variante sieht vor, den Permanentmagneten als Rotor auszubilden und in dem
entsprechend ausgeformten Teil des Eisenkreises drehbar anzuordnen. Dabei ist der Dreh¬
winkel des Rotors so einstellbar, daß die Feldstärke zwischen den Polschuhen von einem
minimalen bis zu einem maximalen Feldstärkewert gewählt werden kann, um die Feldstärke
den unterschiedlichen Materialien der abzutrennenden Partikel anpassen zu können. Es ist
auch möglich, die Winkelstellung des Rotors z.B. 90°- weise oder in anderen Winkelschritten
zu arretieren. Die andere Variante der Erfindung besteht darin, den Permanentmagneten als linear
verschiebbares Stück in dem entsprechend ausgeformten Teil des Eisenkreises auszubilden.
Für diese Varianten der Erfindung sind die zweckmäßigen Ausführungen den Merkmalen der
Ansprüche 10 bis 20 zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Hochgradienten-Magnetfilters
entsprechend den Schritten der Ansprüche 21 oder 22 erfolgt so, daß das Abtrennen der
schwach magnetisierbaren Partikel aus dem flüssigen Medium wechselseitig im Rohrsystem
grundsätzlich nach folgenden Schritten abläuft:
a) Beaufschlagung des Filters mit dem zu separierenden Medium über das Rohrsystem mit
Vorlauf und Rücklauf bei eingeschaltetem Magnetfeld im Eisenkreis zwischen den
Polschuhen und Durchsetzung des Magnetfeldes in der vom Medium durchspülten
Filterkammer am Filter, wobei sich infolge der hohen Feldgradienten am Filter die
magnetisierbaren Partikel anlagern und dabei die Feldstärke entsprechend der
Winkelstellung des Permanentmagneten unterschiedlich stark einstellbar ist, danach
b) Abschalten des Magnetfeldes des Permanentmagneten und Entfernung der angelagerten
und separierten Partikel vom Filter in einem Spülvorgang als Gegenstromverfahren oder
auch als .Gleichstromverfahren und c) Wiederholung der Schrittfolge a) und b) bis zur Beendigung der Abtrennung der
Partikel aus dem flüssigen Medium.
Das Verfahren ist entsprechend den Merkmalen der Ansprüche 23 oder 24 hinsichtlich des
Mediums bzw. der Medien unterschiedlich ausgestaltungsfähig.
Weiterhin kann das Verfahren nach Anspruch 25 durch die Verwendung eines Programms zur
Steuerung der Takte des vor- und rücklaufenden Mediums bzw. Spülmediums in
Wirkverbindung mit dem ein- und auszuschaltenden Magnetfeld und der einzustellenden
Magnetfeldstärke effizient betrieben werden, wobei das Programm auch die Funktionen
gemäß den Merkmalen der Ansprüche 26 bis 28umfaßt.
Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 den erfindungsgemäßen Hochgradienten-Magnetfilter in vereinfachter Darstellung im
durch den Rotor 10 eingeschalteten Zustand,
Fig. 2 den Hochgradienten-Magnetfilter nach Fig. 1 im ausgeschalteten Zustand, Fig. 3 die Erfindungsvariante mit schematischer Darstellung des Permanentmagneten 9 als
linear verschiebbares Stück 11,
Fig. 4 die schematische Darstellung des Rotors 10 mit dem Permanentmagneten 9 aus
Einzelpermanentmagneten 12,
Fig. 5 die schematische Darstellung des Rotors 10 mit Antrieb 13,
Fig. 6 das Prinzip der Lagerung des Rotors 10 und
Fig. 7 das Prinzip einer erfindungsgemäßen Doppelausführung mit zwei Filtern 8 und
einem Rotor 10.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend den Fig. 1 und 2 besteht der erfindungsgemäße Hochgradienten-Magnetfilter in
seinem wesentlichen Aufbau aus einem Gehäuse 1, in dem ein Rohrsystem zur Führung eines
flüssigen Mediums 2 (Pfeile), aus dem schwach magnetisierbare Partikel abzutrennen sind,
mit einem Vorlauf 3 und einem Rücklauf 4 vorgesehen ist. Dazu werden nicht dargestellte
Mittel verwendet, wie z.B. zum allgemeinen Stand der Technik gehörende Ventilsteuerblöcke,
die den jeweiligen Vorlauf 3 und Rücklauf 4 des Mediums 2 in einem wechselseitigen Umlauf
steuern. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich ein Eisenkreis 5, in dem sich in einer zwischen
Polschuhen 6 des Eisenkreises 5 ausgebildeten Filterkammer 7 ein Filter 8 befindet, das von
dem Medium 2 durchströmt wird. In dem Eisenkreis ist ein Permanentmagnet 9 angeordnet,
der im gemäß Fig. 1 eingeschalteten Zustand ein Magnetfeld zwischen den Polschuhen 6
erzeugt und damit das Filter 8 durchsetzt.
Der gesamte Teil des Eisenkreises 5 ist zu dem flüssigen Medium 2 stets abgetrennt und somit
abgedichtet, wobei das Rohrsystem mit dem Vorlauf 3 und Rücklauf 4 raumsparend durch
den Eisenkreis 5 umschlossen wird.
In den Fig. 1 und 2 ist die Erfindungsvariante mit einem als Rotor 10 ausgebildeten
Permanentmagneten 9 dargestellt. Der Rotor 10 ist mit Einzelpermanentmagneten 12 gemäß
Fig. 4 bestückt. Fig. 5 zeigt die schematische Darstellung eines Antriebs 13 für den Rotor 10,
mit dem dieser das Magnetfeld abschaltet (Fig.2) und einschaltet (Fig.l). Zweckmäßigerweise
ist der Rotor 10 mit einer Achse 14 versehen, die in Lagern 15 gleitend und drehbar
aufgenommen ist (Fig. 6).
Die Erfindungsvariante mit dem Permanentmagneten 9 als linear verschiebbares Stück 11,
welches z. B. gleitend gelagert und über einen nicht dargestellten Antrieb das Magnetfeld ein-
und wieder abschaltet, ist in Fig. 3 schematisch dargestellt, wobei die Gestaltung dieses
Hochgradienten-Magnetfilters sich in Analogie zu den Fig. 1 und 2 ergeben kann. Nach diesem konstruktiven Grundaufbau sind vorteilhafte Ausführungen möglich, die je nach
Verwendungszweck und Wirkungsgrad realisiert und sich wie folgt darstellen können:
Je nach der Beschaffenheit der abzutrennenden, schwachmagnetisierbaren Partikel aus den
flüssigen Medien 2, kann der Drehwinkel .des Rotors 10 so eingestellt werden, daß die
wirkende Feldstärke zwischen den Polschuhen 6 von einem minimalen bis zu einem
maximalen Feldstärkewert wählbar ist. Damit ist eine weitgehende Anpassung der auf die
unterschiedlichen Materialien der Partikel einwirkenden Feldstärke möglich, und der
Trenneffekt ist beeinflußbar. Wenn es zweckmäßig ist, kann der Rotor 10 auch 90°- weise oder
in anderen Winkelschritten gedreht und arretiert werden.
Um den Durchsatz und Wirkungsgrad erfindungsgemäßer Hochgradienten-Magnetfilter zu
erhöhen sowie den spezifischen Bauaufwand zu senken, wird die Ausbildung gemäß der Fig.
7 vorgeschlagen, bei der der Eisenkreis 5 so gestaltet ist, daß zwei Filter 8 vorgesehen sind,
die von einem Permanetmagneten 9 gleichzeitig mit je einem Magnetfeld im eingeschalteten
Zustand beaufschlagt oder ausgeschaltet sind. Fig. 7 zeigt dabei den Permanentmagneten 9 als
Rotor 10, wobei Durchsatz und Wirkungsgrad auch durch das linear verschiebbare Stück 11
als Permanentmagnet 9 erhöhbar sind, wenn dieses in einem entsprechend gestalteten bzw.
angeordneten Eisenkreis 5 korrespondiert und mindestens zwei Filter 8 mit je einem
Magnetfeld versorgt.
Das erfindungsgemäße Verfahrensprinzip zum Betreiben aller denkbaren, in den Ansprüchen
1 bis 20 erfaßten erfindungsgemäßen Konstruktionsvarianten sieht vor, daß das Abtrennen der schwach magnetisierbaren Partikel aus dem flüssigen Medium 2 wechselseitig im Rohrsystem
nach folgenden Schritten entsprechend den Ansprüchen 21 bis 24 abläuft:
a) In der ersten Schrittfolge wird mindestens ein Filter 8 mit dem zu separierenden
flüssigen Medium 2 über das Rohrsystem beaufschlagt. Das Rohrsystem ist in einem
Vorlauf 3 und einem Rücklauf 4 wechselseitig anwendbar, wobei in dieser ersten
Schrittfolge bei eingeschaltetem Magnetfeld im Eisenkreis 5 zwischen den Polschuhen
6 z. B. gemäß Fig. 1 der Vorlauf 3 und der Rücklauf 4 des flüssigen und zu
reinigenden Mediums 2 dargestellt sind. Dabei durchsetzt das Magnetfeld den vom
Medium 2 mittels des Rohrsystems durchspülten Filter 8, welches z.B. aus einem
magnetisierbaren Drahtgewebe besteht. Infolge der hohen Feldgradienten am Filter 8
lagern sich die magnetisierbaren Partikel im Drahtgewebe an. Die Feldstärke kann
entsprechend der Drehung (Rotor 10) oder Verschiebung (linear verschiebbares Stück
11) des Permanetmagneten 9 unterschiedlich stark eingestellt werden.
b) Danach wird in der weiteren Schrittfolge das Magnetfeld des Permanentmagneten 9
(Rotor 10 / linear verschiebbares Stück 11) abgeschaltet. Das oder ein Medium 2 mit
einem nun umgekehrt gerichteten Vorlauf 3 und Rücklauf 4 (z.B. entsprechend der
Fig. 2) entfernt die am Drahtgewebe des Filters 8 angelagerten und separierten Partikel
in einem Spülvorgang. Diese Spülung ist in mehreren Variationen durchführbar, indem
z.B.
- ein zu reinigendes und von den Partikeln zu befreiendes Medium 2 als
Spülmedium oder - ein separates Medium 2 als Spülmedium
durch entsprechende Führung im Rohrsystem mittels Ventilsteuerung im Vorlauf 3
und Rücklauf 4 verwendet werden.
c) Wiederholung dieser vorbeschriebenen Schrittfolgen im ständigen wechselseitigen
Umlauf, wobei das Filter 8 je nach Zustand oder Verbrauch aus der Filterkammer 7
herausnehmbar oder austauschbar ist, um es z. B. zu ersetzen.
Beide Variationen sind im Gegenstrom- (Anspruch 21 b)) oder im Gleichstromverfahren
(Anspruch 22) baulich ausführbar.
Mit einem Programm nach Anspruch 25 können die Takte des vor- und rücklaufenden
Mediums 2 bzw. Spülmediums in dem wechselseitigen Umlauf in Wirkverbindung mit dem
ein- und abzuschaltenden Magnetfeld und der einzustellenden Magnetfeldstärke für sämtliche
Konstruktions- und Verfahrensvarianten gesteuert werden.
Das Verfahren ist mit den in den Ansprüchen 26 bis 28 beschriebenen Merkmalen sowohl
komplex als auch variabel für die unterschiedlichen Anwendungszwecke abstimmbar.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße Konstruktions- und Verfahrensprinzip zeichnet sich in seiner
gewerblichen Anwendung dadurch aus, daß einerseits eine kompakte, wartungs- sowie reparaturarme Baueinheit mit für die
Wartung vorteilhaft austauschbaren Baugruppen geschaffen wird und
andererseits der Ablauf und der Betrieb der Abtrennung der Partikel aus flüssigen
Medien einfach sowie kostengünstig durchgeführt werden können, wobei
schließlich die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt sind und
eine vielfältige Anwendung in verschiedenen einschlägigen Industrien möglich wird.
Bezugszeichenliste
— Gehäuse
= Flüssiges Medium
= Vorlauf
= Rücklauf
= Eisenkreis
= Polschuh
= Filterkammer
= Filter
= Permanentmagnet
0 = Rotor
1 = linear verschiebbai
2 = Einzelperm anentm
3 = Antrieb
4 = Achse
5 = Lager
N = Nordpol
S = Südpol

Claims

Patentansprüche
1. Hochgradienten-Magnetfilter zum Abtrennen von schwach magnetisierbaren Partikeln aus flüssigen Medien (2) in einem Umlauf, umfassend
ein den Hochgradienten-Magnetfilter aufnehmendes Gehäuse (1) mit Mitteln zur Führung des flüssigen Mediums (2 ) in einem Rohrsystem mit Vorlauf (3) und Rücklauf (4 ),
einen den eigentlichen Hochgradienten-Magnetfilter bildenden Eisenkreis (5), in dem sich in einer, zwischen Polschuhen (6) des Eisenkreises (5) ausgebildeten Filterkammer (7) mindestens ein Filter (8) befindet, das von dem zu reinigendem Medium (2 ) durchströmt wird,
mindestens einen in dem Eisenkreis (5) angeordneten Permanentmagneten (9) zur Erzeugung eines Magnetfeldes zwischen den Polschuhen (6), wobei der Eisenkreis (5) zu dem flüssigen Medium (2) getrennt und somit abgedichtet ist, und
das Magnetfeld zwischen den Polschuhen (6), welches mittels des Permanentmagneten (9) im Wechsel abschaltbar und wieder einschaltbar ist.
2. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
a) eine über die gesamte Länge des Filters (8) beaufschlagte, beidseitige Zuführung des Mediums (2) und b) ein geschlossenes Rohrsystem (3, 4), welches von dem Eisenkreis (5) umschlossen ist.
3. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Filters (8) < der Länge der Polschuhe (6) entspricht.
4. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Anschlüsse des Filters (8) für das Medium (2) so gestaltet sind, daß das Filter einer gleichmäßigen Durchströmung des Mediums (2) unterliegt und dafür die Filterkammer (7) entsprechend ausgebildet ist.
5. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als Rahmen zur Aufnahme einer Baugruppe für das Polsystem (5, 6) und zur Aufnahme einer Baugruppe für das Rohrsystem (3, 4) ausgebildet ist.
6. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) als Rotor (10) ausgebildet und in dem entsprechend ausgeformten Teil des Eisenkreises (5) drehbar angeordnet ist.
7. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des Rotors (10) von einem minimalen bis zu einem maximalen Feldstärkewert einstellbar ist.
8. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des Rotors (10) 90°-weise einstellbar ist.
9. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) als linear verschiebbares Stück (11) in dem entsprechend ausgeformten Teil des Eisenkreises (5) ausgebildet ist.
10. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine derartige Gestaltung des Eisenkreises (5), daß mindestens zwei Filter (8) vorgesehen sind, die von einem Permanentmagneten (9) gleichzeitig oder auch im Wechsel hinsichtlich je eines beaufschlagbaren Magnetfeldes eingeschaltet oder ausgeschaltet sind.
11. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) aus mehreren Einzelpermanentmagneten (12) besteht.
12. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (9) mit einem Antrieb (13) verbunden ist.
13. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) mit seiner Achse (14) in Lagern (15) gelagert ist.
14. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das linear verschiebbare Stück (11) gelagert ist.
15. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (8) aus magnetisierbarem Drahtgewebe oder magnetisierbarer Stahlwolle besteht.
16. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (8) einen Käfig mit darin eingeschlossenem, magnetisierbarem Material, wie Drahtgewebe, Stahlwolle oder Späne darstellt.
17. Hochgradienten-Magnetfilter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (8) aus der Filterkammer (7) herausnehmbar oder austauschbar ist.
18. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Optimierung der Abscheidung die innere Anordnung des Filters (8) so gestaltet ist, daß das durchströmende Medium (2) mit wechselnder Strömungsrichtung das Filter (8) passiert.
19. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß a) Mittel im Filter (8) vorgesehen sind, die den Durchfluß des Mediums (2) senkrecht oder quer zur Gesamt-Fläche des magnetisierbaren Drahtgewebes, der magnetisierbaren Stahlwolle oder Späne sichern und b) die Längsachsen der einzelnen Bestandteile wie Drähte des Drahtgewebes oder der Stahlwolle sowie der Späne nicht in Richtung des Magnetfeldes verlaufen.
20. Hochgradienten-Magnetfilter nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (8) aus mehreren, einzelnen Filtern (8) besteht.
21. Verfahren zum Betreiben eines Hochgradienten-Magnetfilters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen der schwach magnetisierbaren Partikel aus dem flüssigen Medium wechselseitig im Rohrsystem nach folgenden Schritten abläuft:
a) Beaufschlagung mindestens eines Filters (8) mit dem zu separierenden flüssigen Medium (2) über das Rohrsystem in einem Vorlauf (3) und einem Rücklauf (4) bei eingeschaltetem Magnetfeld im Eisenkreis (5) zwischen den Polschuhen (6) und Durchsetzung des Magnetfeldes in der vom Medium (2) durchspülten Filterkammer (7) des Filters (8), wobei sich infolge der hohen Feldgradienten am Filter (8) die magnetisierbaren Partikel anlagern und dabei die Feldstärke entsprechend der Drehung oder Verschiebung des Permanentmagneten (9) unterschiedlich stark einstellbar ist, danach b) Abschalten des Magnetfeldes des Permanentmagneten (9) und Entfernung der angelagerten und separierten Partikel vom Filter (8) in einem Spülvorgang als Gegenstrom mit umgekehrt gerichtetem Vorlauf (3) und Rücklauf (4) und
c) Wiederholung der Schrittfolge a) und b) bis zur Beendigung der Abtrennung der
Partikel aus dem flüssigen Medium (2).
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Schrittes b) der Spülvorgang im Gleichstrom erfolgt, wobei die Schrittfolge durch
Vorlauf Spülmedium (2) Rücklauf verunreinigtes Spülmedium (2) bestimmt ist.
23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch die Verwendung des zu reinigenden und von den Partikeln zu befreienden Mediums (2) als Spülmedium.
24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, gekennzeichnet durch die Verwendung eines separaten Mediums (2) als Spülmedium.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Programmes zur Steuerung der Takte des vor- und rücklaufenden Mediums (2) bzw. Spülmediums in Wirkverbindung mit dem ein- und abzuschaltenden Magnetfeld und der einzustellenden Magnetfeldstärke.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß vor Erreichen der Aufnahmekapazität des Filters (8) dieser abgeschaltet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Filter (8) mindestens einer für eine Anlagerung der Partikel und mindestens ein anderer für den Spülvorgang geschaltet wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Takte von einer Zeit abhängig und/oder von einem Differenzdruck abhängig geschaltet wird.
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