專利名稱：磁性過濾設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及被配置為將污染材料與工作流體分離的磁性過濾設備，并且特別地，盡管不排除地，涉及具有多個分離腔的過濾設備，每個分離腔具有用于捕獲污染材料的磁
-I-H
O
背景技術：
利用工作流體提供冷卻、潤滑或從機械加工工具和產品上去除磨損碎屑的工業應 用，采用流體過濾裝置從該流體中提取顆粒物質。清潔后的流體隨后可以被再循環用于再次使用，或者由于去除了顆粒物質而更容易處置。在沒有過濾裝置的情況下，工作流體將很快被嚴重污染，導致機械磨損和/或故障。同樣，在大多數領域中，需要在排放之前進行工業流體廢物的過濾和清潔。已經提出了大量基于磁性的過濾裝置，其被配置為從流體中，特別是從液體中過濾磁性粒子。這些單元可以在線上擴容時被采用，從而在機械或生產線的運轉期間形成流體回路的一部分，或者在離線狀態時被采用，在離線狀態中當不能提供所需要的過濾時，工作流體被從生產線上分流或與生產線隔離開。GB 1192870, US 2OOVOO9OO55 和 WO 2005/061390 公開了基于濾筒的磁力分離
器。流過濾筒的流體經過將鐵粒子捕獲在其磁場內的磁體。清潔的、過濾后的液體隨后流出濾筒。GB 2459289公開了一種磁性過濾設備，其利用在工作過濾位置和至少一個清潔位置之間安裝了多個過濾器濾筒的傳送帶組件。提供了一種自動清潔機構以通過作為過濾循環的一部分的磁場從捕獲物中除去沉積的鐵材料。沉積的污染材料的去除是必要的，以避免使過濾器飽和以及流體流動路徑的完全堵塞和工作流體流動循環的終止，這繼而會終止依賴于工作流體的制造過程。雖然磁性過濾裝置相對于傳統的基于紙或磁性的過濾器是有優勢的，但存在大量問題。例如，清潔磁體以去除沉積的鐵材料是有問題的。特別地，傳統的磁性過濾器通常由于它們的難懂的且復雜的結構而難以維護和修理，這種結構取決于用于在大量接合處提供不透流體的密封件的密封墊圈、0形環等。這些密封件的不正確的對準引起流體從系統泄漏，從而需要關閉整個系統，同時修理過濾器。同樣，傳統的磁性過濾裝置通常受限于它們的在用于去除沉積的污染材料的必要清潔/清洗操作之間的操作時間。而且，當過濾器被聯機實現為工作流體循環的一部分時，用于去除鐵材料所需要的周期長度(過濾器的停機時間)是不能令人滿意的。而且，在自動地從過濾器中清潔沉積的鐵材料的情況中，已知的是采用氣動或液壓致動機構來提供清除動作。就用于驅動機械致動器的壓縮空氣或液體的消耗水平和所需要的壓力來說，這種清潔過程通常是低效率的。所需要的是解決上述問題的磁性過濾裝置
發明內容
本發明的發明人提供了一種磁性過濾設備，其有效地過濾被污染的工作流體，以增加過濾器的工作循環和最小化在操作循環之間清洗所述裝置所花費的時間周期以及避免完全飽和。本發明的設備包括多腔殼體，其中沿著穿過所述裝置的至少兩條流動路徑引導內部流體流，根據預過濾和最終過濾處理，每條流動路徑經過細長磁芯的全長。該設備還提供使通過不同子通道的流速變化，以優化過濾和清洗效率。而且，經由合適的致動和控制裝置提供清洗循環的自動化，以最小化形成制造工藝的一部分的流體流動循環的中斷，其中工作流體為組成部分。最后，本發明的過濾器包括簡化的結構以減小密封墊圈、0形環等的數量，從而根據需要最小化維護和極大地便于有效的清潔和維修。最后，本發明的過濾設備利用常見致動機構以移位磁芯，使得能夠實現緊湊的結構，這對于將過濾器安裝在流體流動網絡中是被期望的。而且，通過常見的致動器提供磁芯的移動的穩定性和可靠性。根據本發明的第一方面，提供了一種用于將污染材料從流體中分離的磁性過濾設備,所述磁性過濾設備包括用于容納流過該磁性過濾設備的流體的殼體,該殼體具有流體 入口和流體出口 ；位于殼體內的第一細長腔，第一腔與入口流體連通以允許所述流體大體朝向第一端進入第一腔；第一細長磁芯，該第一細長磁芯在第一細長腔內軸向地延伸，以便在流體流動路徑中形成由磁芯產生的磁場，以在污染材料流過第一磁芯時捕獲污染材料；位于殼體內的第二細長腔，第二腔與出口流體連通以允許流體大體朝向第一端流出第二腔；第二細長磁芯，該第二細長磁芯在第二細長腔內軸向地延伸，以便在流體流動路徑中形成由磁芯產生的磁場，以在污染材料流過第二磁芯時捕獲污染材料；通道，該通道以朝向第一細長腔和第二細長腔各自的第二端的內部流體連通的方式連接第一細長腔和第二細長腔，以便引導所述流體從所述入口、沿第一方向大致經過第一磁芯的全長、穿過所述通道、沿與第一方向相反的第二方向大致經過第二磁芯的全長流動至所述出口。。優選地，致動機構包括活塞、缸和連接至活塞的傳動桿。根據一種實施例，致動機構包括位于缸的活塞側的流體流入口和流體流出口，以便將經由所述入口流入缸的流體配置為沿著缸的長度軸向地推動缸和傳動桿。優選地，致動機構包括用于允許氣動致動的裝置。優選地，每個磁芯連接至傳動桿，以便當沿著缸的長度推動傳動桿時，從磁芯對應的管中取出每個磁芯。優選地，第一腔和第二腔由在殼體內延伸的間隔壁限定。優選地，所述通道由分離第一腔和第二腔的間隔壁中的間隙限定，該間隙朝向第一腔和第二腔的每個第二端定位。可選地，第一腔和第二腔以及所述通道的尺寸形成為使得第一腔中的流體流動速度至少為第二腔中的流體流動速度的兩倍。優選地，該過濾設備還包括電子控制裝置，該電子控制裝置連接至致動機構以控制磁芯相對于每個腔的移位或移動。優選地，該過濾器還包括至少一個污染物飽和度傳感器，所述至少一個污染物飽和度傳感器用于監測由第一磁芯和第二磁芯捕獲的污染材料的量。可選地，該過濾器包括定位在第一腔內的一個磁芯和定位在第二腔內的兩個磁芯。可替換地，該過濾器可以包括定位在第一腔內的兩個磁芯和定位在第二腔內的八個磁芯。根據另一個實施例，第一腔和第二腔可以包括多個芯體或磁芯，其中第二腔中的芯體的數量為第一腔中的芯體的數量的兩倍。
根據具體實施方案，當在正常使用中被定向時，第一腔中的經過第一磁芯的流體流的方向與重力方向相反，并且第二腔中的經過第二磁芯的流體流的方向與重力方向相同。根據本發明的第二方面，提供了一種采用磁性過濾設備將污染物從流體中分離的方法，該方法包括下述步驟使待過濾的流體通過具有入口和出口的殼體；引導所述流體從朝向殼體內的第一細長腔的一端定位的入口縱向地流過第一細長腔；使流體流過在第一腔內、由在第一腔內軸向地延伸的第一細長磁芯形成的磁場，該磁場用來從所述流體中捕獲污染材料；引導所述流體從朝向殼體內的第二細長腔的一端定位的出口縱向地流過第二細長腔；使流體流過在第二腔內、由在第二腔內軸向地延伸的第二細長磁芯形成的磁場，該磁場用來從所述流體中捕獲污染材料；引導所述流體通過以在各個第二端處內部流體連通的方式連接第一腔和第二腔的通道，使得流體從所述入口、沿第一方向大致經過第一磁芯的全長、穿過所述通道、沿與第一方向相反的第二方向大致經過第二磁芯的全長流到所述出口。
該過濾方法包括被配置為不時中斷操作循環的清洗循環。清洗循環包括采用致動機構從對應的第一腔和第二腔軸向地取出細長磁芯的步驟。可選地，致動機構包括活塞、缸和連接至活塞的傳動桿。清洗循環還包括通過在第一磁芯和第二磁芯被從第一腔和第二腔中取出的情況下允許流體流過第一腔和第二腔來從每個細長磁芯周圍去除所沉積的污染材料的步驟。可選地，清洗循環還包括使磁性過濾設備下游的流體流分流以收集從磁芯周圍沖掉的污染材料的步驟。最后，清洗循環包括采用致動機構將第一磁芯和第二磁芯重新引入到對應的第一腔和第二腔中的步驟。優選地，操作循環和清洗循環之間的控制和轉換由合適的電子和/或機械控制裝置控制。優選地，當經由合適的電子控制裝置進行電控制時，該方法包括采用控制裝置自動操作從對應的第一腔和第二腔中取出第一磁芯和第二磁芯以及在第一腔和第二腔處重新引入第一磁芯和第二磁芯的步驟。優選地，控制裝置為可編程邏輯控制裝置。可替換地，控制裝置可以為在PC上運行的軟件。
現在將僅以舉例的方式并參照附圖描述本發明的具體實施方案，在附圖中圖I為根據本發明的具體實施方案的磁性過濾設備的一部分的透視圖，其中多個細長磁芯定位在被分隔成多個內部流體流動腔的殼體內；圖2為圖I的過濾設備的橫截面側視圖，細長磁芯定向在用于過濾工作流體的操作位置；圖3為圖I的過濾設備的橫截面側視圖，細長磁芯定向在用于允許從過濾器中清除污染材料的清潔/清除位置；圖4示意性地圖示圖I的過濾設備的外部殼體；圖5圖示圖I的過濾設備的內腔和殼體的橫截面俯視圖；圖6圖示穿過圖4的磁性過濾設備的殼體的內部流體流動路徑。
具體實施方式
參照圖I，過濾設備包括具有入口 109和出口 110的殼體100。根據具體實施方案，殼體100是圓筒形，其具有的入口 109和出口 110朝向圓筒形壁的一端非常靠近底座111定位。圓筒形殼體100的壁限定內腔101，內腔101被分隔成圍繞中央缸或圓筒106的多個子腔，中央缸106在主腔101內沿著圓筒形殼體100的長度軸向地延伸。內腔101首先由細長間隔壁104分成兩個內腔，該細長間隔壁104在殼體壁100的內表面和中央缸106的面朝外的表面之間縱向地延伸。這兩個子腔由內部間隔壁105進一步分成第一腔102和第二腔103,內部間隔壁105在殼體壁100的內表面和內部缸106的面朝外的表面之間縱向地延伸。也就是說，間隔壁104和105從中央缸106徑向地延伸，并且基本上沿著細長圓筒形腔101的全長延伸。間隔壁105被定位成使得第一腔102的體積小于第二腔103的體積。特別地，根據具體實施方案，第一腔102的體積近似為第二腔103的體積的一半。
細長磁芯108定位在每個第一腔102內并沿著內腔101內的圓筒形殼體100的大體全長軸向地延伸。類似地，兩個細長磁芯107定位在第二腔102內并沿著主內腔101內的圓筒形殼體100的長度軸向地延伸。根據具體實施方案，過濾設備包括兩個第一腔102、兩個第二腔103，每個第一腔102包括單個細長磁芯，而每個第二腔103包括兩個細長磁芯
107。根據另一個實施方案，過濾設備可以包括兩個定位在每個第一腔102內的細長磁芯108和四個定位在每個第二腔103內的細長磁芯107。參照圖2和3，上部細長圓筒形殼體210經由定位在圓筒形殼體100的上端201處的環形套環112連接至主殼體100。入口 109和出口 110定位在殼體100的相對的底端200處。細長磁芯108、107中的每一個被容納在對應的細長管300、301內，細長管300、301在殼體100的上端201和底端200之間的對應的第一腔102和第二腔103內軸向地延伸。管300、301的尺寸被形成為容納桿狀圓柱形磁芯108、107。小的間隙設置在管300、301的面朝內的表面和圓柱形磁芯108、107的外表面之間，以允許每一磁體柱插入它們對應的容納管300、301中和從對應的容納管300、301中取出。機械致動器被容納在過濾設備中，并被配置為將磁芯108、107移位至第一腔102和第二腔103以及從第一腔102和第二腔103移出。機械致動器包括軸向地延伸穿過中央缸106的中心的細長傳動桿203。傳動桿203還被容納在細長缸209中，細長缸209也在中央缸106內軸向地延伸。致動機構還包括連接至傳動桿203的活塞204，活塞被配置為在缸209內前后移動。法蘭207連接至傳動桿203的一端并連接至被安裝的連桿臂208，連桿臂208從每個磁體柱108、107的上端延伸。因此，活塞204在缸209內的運動又使每個磁芯
108、107相對于殼體100和每個腔102、103內對應的磁芯容納管300、301移位。流體流入口 205和出口 206設置在缸209的下端處，以允許工作流體(通常為壓縮空氣)經由與拉動作用相反的推動運動如圖3所示抵靠活塞204運動，并迫使傳動桿203從缸209運動，以最大化操作效率和驅動流體(壓縮空氣)的使用。參照圖4，過濾設備還包括電子控制裝置400。根據具體實施方案，電子控制裝置400包括可編程邏輯控制裝置并且電連接至致動機構，以控制磁芯108、107相對于腔102、103的運動。根據可替換實施方案，控制裝置400可以被配置為在PC或印刷電路板上運行的軟件。還可以設置使得能夠手動操作傳動桿203以允許從腔102、103手動移位磁芯108、107的裝置(未示出)。參照圖5，軸向延伸的間隔壁104中的每一個將入口 109和出口 110分成兩半，以將到達殼體100和來自殼體100的流體流在腔101內分隔成圍繞中央缸106的兩條流體流動路徑。在使用中，參照圖5和6，具有鐵污染材料的懸浮液的工作流體經由入口 109流入過濾設備。流體流由間隔壁104分流到每個第一腔102中，間隔壁104將入口 109的面朝內的孔分成兩半。進入每個第一腔102的流體流500隨后克服重力從殼體100內的內腔102的下部區域200沿向上方向501流動至其的上部區域201。第一腔102和第二腔103之間的流體連通由間隔壁105的最上邊緣602和密封內腔101的上端的蓋子606的面向下的表面601之間的小間隙600提供。也就是說，內部間隔壁105從底座111延伸到蓋子606正下面的區域，使得流體603能夠在間隔部105的上邊緣602上流過。當流體501流過細長磁芯108時，作為預過濾步驟，由磁芯形成的磁場用來捕獲細長管300周圍的鐵污染材料或含鐵污染材料。、
被預過濾的流體隨后流入603第二腔103，并沿向下方向502流過磁芯107。當流體流過由磁芯107產生的磁場時，未被磁芯108捕獲的其它污染材料隨后通過最終過濾步驟被捕獲。被完全過濾的流體504隨后經由出口 110流出504第二腔103和殼體100。流體的這種流出流504由將出口 110的面朝內的孔分成兩半的間隔壁104引導。如參照圖5所示，通過過濾設備的流體流被分隔成圍繞中央缸106的兩條流體路徑。為了優化過濾設備的過濾和清洗，流體被引導以克服重力沿向上方向在第一腔102內流動，以及通過重力沿著腔103的長度在第二相反的方向上流動。通過內部間隔壁105的相對尺寸和定位的配置，通過第一腔102的流體流動速度為通過第二腔103的流速的至少兩倍。另外，通過借助于引導流體以沿著磁芯108、107在至少兩個方向上軸向地流動的方式增加工作流體對由磁芯108、107形成的磁場的暴露,過濾被最大化。在如圖2所示磁體定位在殼體100內的情況下，過濾設備被配置為從工作流體中過濾污染材料。在用污染物使過濾器飽和之前，需要清洗或清潔過濾器以去除沉積的材料，從而再次開始過濾操作。清洗狀態在圖3中圖示，借助于致動機構，磁芯108、107被從它們對應的容納管300、301中取出。在磁芯處于取出狀態的情況下，由通過腔101的恒流流體，從管300、301沖掉圍繞這些管被捕獲的污染材料。因此，間隙600的尺寸對確定通過第一腔102和第二腔103的相對流體流速是重要的，使得當磁芯被定位用于使用時(圖2)該流速不是太快而使污染材料越過磁場，并且當取出磁芯108、107時(圖3)該流速足以允許清洗污染材料。根據具體實施方案，可以提供使用戶能夠調整間隔壁105的相對位置以選擇性地調整間隙600的尺寸以及第一腔102和第二腔103的相對內部體積尺寸的裝置(未示出)。這些參數的調整因此可以調整通過過濾裝置的流體流速，并且因此調整必要的中間清洗過程和清洗所花費的時間之間的操作時間間隔，這取決于流體流速。合適的閥(未示出)，特別是電磁閥，可以連接至控制裝置400，以便在圖3的清洗階段期間可以使過濾設備下游的流體流分流或轉向。特別地，用來清洗該設備的工作流體可以被分流至儲存罐中，用于污染物泥漿的后續處理，以便于后續處置。控制裝置400被配置為同步致動下游分流閥(未示出)和磁芯108、107的致動機構。控制裝置400還可以包括非常靠近各個腔102、103定位的飽和度傳感器604、605。經由傳感器604、605和控制裝置400，可以在預定時間間隔之前提前觸發致動機構，以避免穿過該設備的流體流動路徑的不希望的堵塞。此外，也可以經由連接至每個磁芯108、107 的合適的手動超越控制裝置(manual override,未示出)提供致動機構的手動超越控制設施。
權利要求
1.一種用于將污染材料從流體中分離的磁性過濾設備，所述磁性過濾設備包括 用于容納流過所述磁性過濾設備的流體的殼體,該殼體具有流體入口和流體出口 ； 位于殼體內的第一細長腔，所述第一腔與流體入口流體連通以允許所述流體大體朝向第一端進入第一腔； 第一細長磁芯，該第一細長磁芯在第一細長腔內軸向地延伸，以便在流體流動路徑中形成由磁芯產生的磁場，以在污染材料流過第一磁芯時捕獲污染材料； 位于殼體內的第二細長腔，所述第二腔與流體出口流體連通以允許流體大體朝向第一端流出第二腔； 第二細長磁芯，該第二細長磁芯在第二細長腔內軸向地延伸，以便在流體流動路徑中形成由磁芯產生的磁場，以在污染材料流過第二磁芯時捕獲污染材料； 通道，該通道以朝向第一細長腔和第二細長腔各自的第二端的內部流體連通的方式連接第一細長腔和第二細長腔，以便引導所述流體從所述入口、沿第一方向大致經過第一磁芯的全長、穿過所述通道、沿與第一方向相反的第二方向大致經過第二磁芯的全長流動至所述出口。
2.根據權利要求I所述的磁性過濾設備，其中殼體被分隔成兩個第一腔和兩個第二腔。
3.根據權利要求I或2所述的磁性過濾設備，其中第一細長磁芯和第二細長磁芯被容納在定位在第一腔和第二腔內的細長管內。
4.根據任一項前述權利要求所述的磁性過濾設備，還包括致動機構，該致動機構連接至所述磁芯中的每個磁芯，并被配置為相對于第一腔和第二腔以及細長管軸向地移位每個磁芯，以便每個磁芯能夠在它們的對應管中的每個管處被軸向地取出和插入。
5.根據權利要求4所述的磁性過濾設備，其中致動機構包括活塞、缸和連接至活塞的傳動桿。
6.根據權利要求5所述的磁性過濾設備，其中致動機構包括位于缸的活塞側的流體流入口和流體流出口，以便將經由所述入口流入缸的流體配置為沿著缸的長度軸向地推動缸和傳動桿。
7.根據權利要求6所述的磁性過濾設備，其中致動機構包括用于允許氣動致動的裝置。
8.根據權利要求5-7中任一項所述的磁性過濾設備，其中每個磁芯連接至傳動桿，以便當沿著缸的長度推動傳動桿時，從磁芯對應的管中取出每個磁芯。
9.根據任一項前述權利要求所述的磁性過濾設備，其中第一腔和第二腔由在殼體內部延伸的間隔壁限定。
10.根據權利要求9所述的磁性過濾設備，其中所述通道由分離第一腔和第二腔的間隔壁中的間隙限定，該間隙朝向第一腔和第二腔的每個第二端定位。
11.根據權利要求10所述的磁性過濾設備，其中第一腔和第二腔以及所述通道的尺寸形成為使得第一腔中的流體流動速度為第二腔中的流體流動速度的至少兩倍。
12.根據任一項前述權利要求所述的磁性過濾設備，還包括電子控制裝置，該電子控制裝置連接至致動機構以控制磁芯相對于每個腔的移位。
13.根據任一項前述權利要求所述的磁性過濾設備，還包括至少一個污染物飽和度傳感器，所述至少一個污染物飽和度傳感器用于監測由第一磁芯和第二磁芯捕獲的污染材料的量。
14.根據權利要求2和權利要求3-13中任一項所述的磁性過濾設備，包括定位在第一腔內的一個磁芯和定位在第二腔內的兩個磁芯。
15.根據權利要求2和權利要求3-13中任一項所述的磁性過濾設備，包括定位在第一腔內的兩個磁芯和定位在第二腔內的八個磁芯。
16.根據任一項前述權利要求所述的磁性過濾設備，其中當在正常使用中定向時，第一腔中的經過第一磁芯的流體流的方向與重力方向相反，并且第二腔中的經過第二磁芯的流體流的方向與重力方向相同。
17.一種采用磁性過濾設備將污染物從流體中分離的方法，該方法包括下述步驟 使待過濾的流體通過具有入口和出口的殼體；引導所述流體從朝向殼體內的第一細長腔的一端定位的入口縱向地流過第一細長腔； 使流體流過在第一腔內、由在第一腔內軸向地延伸的第一細長磁芯形成的磁場，該磁場用來從所述流體中捕獲污染材料； 引導所述流體從朝向殼體內的第二細長腔的一端定位的出口縱向地流過第二細長腔； 使流體流過在第二腔內、由在第二腔內軸向地延伸的第二細長磁芯形成的磁場，該磁場用來從所述流體中捕獲污染材料； 引導所述流體通過以在各個第二端處內部流體連通的方式連接第一腔和第二腔的通道，使得流體從所述入口、沿第一方向大致經過第一磁芯的全長、穿過所述通道、沿與第一方向相反的第二方向大致經過第二磁芯的全長流到所述出口。
18.根據權利要求17所述的方法，包括采用致動機構從對應的第一腔和第二腔軸向地取出細長磁芯的步驟。
19.根據權利要求18所述的方法，其中致動機構包括活塞、缸和連接至活塞的傳動桿。
20.根據權利要求18或19所述的方法，包括通過在第一磁芯和第二磁芯從第一腔和第二腔中取出的情況下允許流體流過第一腔和第二腔來從細長磁芯中的每個細長磁芯周圍去除所沉積的污染材料的步驟。
21.根據權利要求20所述的方法，還包括使磁性過濾設備下游的流體流分流以收集從磁芯周圍沖掉的污染材料的步驟。
22.根據權利要求21所述的方法，包括采用致動機構將第一磁芯和第二磁芯重新引入到對應的第一腔和第二腔中的步驟。
23.根據權利要求22所述的方法，包括采用控制裝置自動操作和控制從對應的第一腔和第二腔中取出第一磁芯和第二磁芯以及在第一腔和第二腔處重新引入第一磁芯和第二磁芯的步驟。
24.根據權利要求23所述的方法，其中控制裝置為可編程邏輯控制裝置。
25.根據權利要求23所述的方法，其中控制裝置為在PC上運行的軟件。
26.根據權利要求17-25中任一項所述的方法，其中通過第一腔的流體流動的速度為第二腔中的流體流動速度的至少兩倍。
全文摘要
一種用于將鐵污染材料從工作流體中分離的磁性過濾設備。分離設備具有分隔成多個過濾腔的殼體，每個腔具有細長磁芯，該細長芯體用于產生磁場以在污染材料流過過濾器本體時捕獲污染材料。流體連通通道設置在第一腔和第二腔之間并被定位成以便最大化流體對磁場的暴露。
文檔編號B03C1/033GK102740981SQ201180005815
公開日2012年10月17日 申請日期2011年1月10日 優先權日2010年1月12日
發明者凱文·馬丁, 史蒂夫·麥孔羅姆, 基思·紐曼 申請人:埃克里皮斯磁性設備有限公司