DE20108093U1 - Magnetic separator for removing ferromagnetic particles from a liquid - Google Patents
Magnetic separator for removing ferromagnetic particles from a liquidInfo
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SCHAUMBURG · THOENES ■ THURNSCHAUMBURG · THOENES ■ THURN
Jack R. BrattenJack R. Bratten
KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dipl.-Ing.*KARL-HEINZ SCHAUMBURG, Dipl.-Ing.*
5970 St. JameS DriVe DIETER THOENES, Dipl.-Phys., Dr. rer. nat. 5970 St. JameS DriVe DIETER THOENES, Dipl.-Phys., Dr. rer. nat.
W BlOOmfield GERHARD THURN1 DIpL-In0.. Dr.-Ing. W BlOOmfield GERHARD THURN 1 DIpL-In 0 .. Dr.-Ing.
JÜRGEN LANDSKRON, Dipl.-Phys., Dr. rer. nat.JÜRGEN LANDSKRON, Dipl.-Phys., Dr. rer. nat.
Michigan 48322 * bis 6/2000Michigan 48322 * until 6/2000
** zugelassen beim DPMA** approved by the DPMA
14. Mai 2001
B 9114 DE-ch14 May 2001
B 9114 DE-ch
Magnetischer Separator zum Entfernen von ferromagnetischen Partikeln aus einer Flüssigkeit Magnetic separator for removing ferromagnetic particles from a liquid
Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Separatoren, die dazu verwendet werden, ferromagnetische Partikel aus einer Flüssigkeit zu entfernen, wie beispielsweise Separatoren zum Entfernen von Verunreinigungen in Arbeitsflüssigkeiten, um eine Wiederverwendung zu ermöglichen. Bei der Massenproduktion von gefertigten Metallelementen, wie beispielsweise Motorenbauteile, wird eine Arbeitsflüssigkeit eingesetzt, die dazu verwendet wird, das Schneidwerkzeug abzukühlen und zu schmieren, angesammelt, gereinigt und zur erneuten Verwendung wieder an den Arbeitszyklus abgegeben, wobei Filter dazu eingesetzt werden, die Flüssigkeit zu reinigen.The present invention relates to magnetic separators used to remove ferromagnetic particles from a liquid, such as separators for removing contaminants in working fluids to enable reuse. In the mass production of manufactured metal elements, such as engine components, a working fluid used to cool and lubricate the cutting tool is collected, cleaned and returned to the work cycle for reuse, with filters being used to clean the fluid.
In manchen Fällen ist es erstrebenswert, die Metallpartikel separat zu entfernen, um ein Verstopfen des Filtermittels zu vermeiden, so wie dies beispielsweise auf den Abrieb zutrifft, der bei Einzelteilen entsteht.In some cases it is desirable to remove the metal particles separately to avoid clogging of the filter medium, as is the case, for example, with the abrasion that occurs on individual parts.
Zu diesem Zweck wurden daher magnetische Separatoren entwickelt und sind nun bereits seit einigen Jahren im Handel erhältlich.Magnetic separators have been developed for this purpose and have been commercially available for several years now.
Diese bekannten Separatoren umfassen eine Reihe von längsseitig eng aneinanderliegenden magnetischen Stäben, die aus nicht magnetischen Rohren besteThese known separators comprise a series of magnetic rods, which are arranged closely together lengthwise and are made of non-magnetic tubes.
P.O. BOX 86 0743, C5*-81634 MÖNCHEN •!MAdERMhclHEÄSTfeA's'sE'gi«D-81V.9* MACHEN
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hen, die mit kurzen magnetischen Zylindern gefüllt sind. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit veranlaßt, durch die Zwischenräume zwischen den Stäben zu fließen, wobei Stahl- oder Eisenpartikel von den Oberflächen der Stäbe angezogen und dort gehalten werden, um aus der Suspension in der Flüssigkeit entfernt zu werden. Die Reihe von Stäben, die auf Kettenschleifen lagert, wird angetrieben, um jedes Stäbepaar in eine Schabstation zu befordern, wo die angesammelten Partikel abgeschabt und in einem Entladeschacht abgeladen werden.hen filled with short magnetic cylinders. In this way the liquid is caused to flow through the spaces between the bars, steel or iron particles being attracted to the surfaces of the bars and held there to be removed from suspension in the liquid. The series of bars, supported on chain loops, is driven to convey each pair of bars to a scraping station where the accumulated particles are scraped off and discharged into a discharge chute.
Eine derartige Vorrichtung ist beschrieben in den US-Patenten 4,031,011; 4,261,826 und 4,209,403.Such a device is described in US patents 4,031,011; 4,261,826 and 4,209,403.
Bei der Vorrichtung der in diesen Patenten aufgezeigten Art sind die Stäbe derart angeordnet, daß eine Kette gebildet wird, die als geschlossene Schleife teilweise in einem Becken verläuft, wobei die Schleife vorrückt, um jeden Stab in die Schabstation zu befördern. Die Flüssigkeit wird außerhalb der Schleife magnetischer Stäbe in das Becken eingeführt und fließt in den Raum innerhalb der Schleife, indem es durch die Zwischenräume zwischen den Stäben fließt. Die Beabstandung und Flußraten sind derart gewählt, daß eine ausreichend niedrige Flußgeschwindigkeit erzeugt wird, so daß die Partikel zu den Stäben wandern können.In the apparatus of the type shown in these patents, the bars are arranged to form a chain extending as a closed loop partially within a basin, the loop advancing to convey each bar into the scraping station. The liquid is introduced into the basin from outside the loop of magnetic bars and flows into the space within the loop by flowing through the spaces between the bars. The spacing and flow rates are selected to produce a sufficiently low flow velocity to allow the particles to migrate to the bars.
Da der Fluß von außerhalb der Schleife in den Raum innerhalb der Schleife erfolgt, können sich manche Metallpartikel an dem Becken absetzen, ehe die Räume zwischen den Stäben erreicht werden. Derartige Partikel sammeln sich in dem Becken an, wodurch ein häufiges Säubern notwendig wird.Since the flow is from outside the loop to the space inside the loop, some metal particles can settle on the basin before reaching the spaces between the bars. Such particles accumulate in the basin, making frequent cleaning necessary.
Es sind Verteilerplatten vorgesehen, um relativ ebene Flüsse durch alle Paare aneinanderliegender Stäbe sicherzustellen. Diese sind jedoch notwendigerweise innerhalb der Schleife angeordnet, wodurch die Notwendigkeit entsteht, die Kettenschleifen zu zerlegen, um die Platten zu Reinigungszwecken herauszunehmen. Distribution plates are provided to ensure relatively level flows through all pairs of adjacent bars, but these are necessarily located within the loop, creating the need to disassemble the chain loops to remove the plates for cleaning purposes.
Diese Vorrichtungen verfügen zum Antrieb der Schleife und der Schabvorrichtung über einen komplexen Mechanismus, und der Schabmechanismus selbst ist anfällig für Fluchtungsfehler.These devices have a complex mechanism to drive the loop and the scraper, and the scraper mechanism itself is susceptible to misalignment.
In der am 11. Februar 2000 eingereichten Anmeldung Nr. 09/502,145 ist ein verbesserter Schabmechanismus beschrieben und auf die Stäbe eines magnetischen Separators bezogen.In Application No. 09/502,145, filed February 11, 2000, an improved scraping mechanism is described and relates to the bars of a magnetic separator.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten magnetischen Separator der beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, bei dem alle Metallpartikel die magnetischen Stäbe passieren müssen, um zu vermeiden, daß die Partikel sich am Beckenboden absetzen.It is an object of the present invention to provide an improved magnetic separator of the type described, in which all metal particles must pass through the magnetic bars in order to prevent the particles from settling on the bottom of the tank.
Das oben genannte Ziel und weitere, die beim Studium der folgenden Beschreibung und der Ansprüche deutlich werden, werden dadurch erreicht, daß der Eintrittsfluß in einen Bereich innerhalb der Schleife von Stabmagneten und der Induktionsfluß nach außen durch die Zwischenräume zwischen den Stäben geleitet wird. Somit wird sichergestellt, daß alle Partikel die Zwischenräume der Stäbe passieren müssen und sich nicht am Beckenboden absetzen, ehe diese einem starken magnetischen Feld zwischen den Stäben ausgesetzt werden.The above object and others which will become apparent from a study of the following description and claims are achieved by directing the inlet flux to a region within the loop of bar magnets and the induction flux out through the spaces between the bars. This ensures that all particles must pass through the spaces between the bars and do not settle on the bottom of the tank before being exposed to a strong magnetic field between the bars.
Die Verteilerplatten sind außerhalb der Stabschleife angebracht, um zu Reinigungszwecken leicht abgenommen werden zu können.The distribution plates are mounted outside the rod loop so that they can be easily removed for cleaning purposes.
Fig. 1 ist eine perspektivische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßenFig. 1 is a perspective top view of an inventive
magnetischen Separator.magnetic separator.
Fig. 2 ist eine vergrößerte fragmentarische Perspektivansicht eines Abschnitts des in Fig. 1 dargestellten magnetischen Separators, wobei hier die Abdeckung fehlt, um einen Einblick ins Innere zu ermöglichen. Fig. 2 is an enlarged fragmentary perspective view of a portion of the magnetic separator shown in Fig. 1, with the cover removed to allow a view of the interior.
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Separators.Fig. 3 is a side view of the separator shown in Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht des in Fig. 1 gezeigten Separators.Fig. 4 is a front view of the separator shown in Fig. 1.
Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Grundanordnung des erfindungsgemäßen magnetischen Separators.Fig. 5 is a schematic representation of the basic arrangement of the magnetic separator according to the invention.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird zum besseren Verständnis eine bestimmte Fachterminologie eingesetzt sowie eine bestimmte Ausführungsform beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, daß diese keine Einschränkung beabsichtigen und auch nicht derart verstanden werden sollen, da die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche viele Formen und Variationen annehmen kann.In the following detailed description, certain technical terminology is used for clarity of understanding and a particular embodiment is described. It is to be understood, however, that such terminology is not intended to be limiting and should not be construed as limiting, for the invention may take many forms and variations within the scope of the appended claims.
Im Hinblick auf die Zeichnungen umfaßt der erfindungsgemäße magnetische Separator 10 ein Becken 12 aus geschweißten Platten mit abgeschrägten Böden 14, wobei das Becken 12 auf einer Basis 16 lagert. Ein Paar Überlaufsammelbehälter 18, 20 mit abgeschrägten Böden sind an beiden Seiten des Beckens 12 angeordnet und nehmen überlaufende gereinigte Flüssigkeit wie später beschrieben auf, wobei ein Ausflußelement 22, 24 am unteren Ende jedes Überlaufsammelbehälters 18, 20 angeordnet ist und die beiden Sammelbehälter mit einem Rücklaufrohr 28 wie dargestellt verbunden sind.Referring to the drawings, the magnetic separator 10 of the present invention comprises a basin 12 of welded plates having sloped bottoms 14, the basin 12 being supported on a base 16. A pair of sloped bottom overflow sumps 18, 20 are disposed on either side of the basin 12 and receive overflowing purified liquid as described later, a discharge member 22, 24 being disposed at the lower end of each overflow sump 18, 20 and the two sumps being connected to a return pipe 28 as shown.
Ein Ablaßventil 26 ist am Boden des Beckens 12 angeordnet und auch eine Reinigungsöffnung ist vorgesehen.A drain valve 26 is arranged at the bottom of the basin 12 and a cleaning opening is also provided.
Eine geschlossene Schleifenreihe paralleler sich nebeneinander längsseitig erstreckender magnetischer Stäbe 30 ist derart angeordnet, daß sie im Becken 12 rezirkuliert wird. Die magnetischen Stäbe 30 sind im Handel erhältlich und aus rostfreien Stahlrohren hergestellt, in denen Keramikscheiben bis zu einem Abstandspunkt von ein paar Zentimetern von dem jeweiligen Ende ausgehend aneinander geschichtet sind. Der nicht magnetische rostfreie Stahl kann regelmäßig abgeschabt werden, um angesammelte Partikel zu entfernen. Die Stäbe 30 liegen relativ dicht nebeneinander, wobei diese etwa 1,27 cm voneinander beabstandet sind. Die Flußgeschwindigkeit zwischen den Stäben ist somit auf ein paar Zentimeter pro Sekunde beschränkt, um zu ermöglichen, daß die Partikel an die Oberflächen der Stäbe 30 wandern, wo sie gehalten werden, während die Flüssigkeit die Stäbe 30 passiert.A closed loop series of parallel, longitudinally extending magnetic bars 30 are arranged for recirculation in the basin 12. The magnetic bars 30 are commercially available and are made of stainless steel tubes in which ceramic discs are stacked to a point within a few inches of each end. The non-magnetic stainless steel can be periodically scraped to remove accumulated particles. The bars 30 are relatively close together, being spaced approximately 1/2 inch apart. The flow velocity between the bars is thus limited to a few inches per second to allow the particles to migrate to the surfaces of the bars 30 where they are held as the liquid passes through the bars 30.
Die Stäbe 30 sind paarweise mit Endstücken 32 verbunden, die mit Trägerstäben 34 verbunden sind, die wiederum mit den jeweiligen Verbindungselementen von Kettenschleifen 36 auf jeder Seite der Stäbe 30 verbunden sind. Die Kettenschleife 36 lagert auf Führungselementen (nicht dargestellt), die den Fluß um die Stäbe 30 für gewöhnlich auch begrenzen.The bars 30 are connected in pairs to end pieces 32 which are connected to support bars 34 which in turn are connected to the respective connecting elements of chain loops 36 on each side of the bars 30. The chain loop 36 rests on guide elements (not shown) which also usually limit the flow around the bars 30.
Schabblöcke 38 aus Kunststoff sind an jedem Paar von Stäben 30 permanent befestigt und durch ein feststehendes Führungsband 40 positioniert, das in eine Außennut an jedem fluchtenden Schabblock 38 eingreift.Plastic scraping blocks 38 are permanently attached to each pair of rods 30 and positioned by a fixed guide band 40 which engages an external groove on each aligned scraping block 38.
Ein stangenloser Zylinder 42 ist oberhalb der Stabschleife angeordnet und es findet sukzessive ein Eingriff mit jedem Block 40 statt, um diesen auf dem jeweiligen Paar Stäbe 30 nach unten und zurück zu bewegen, wodurch angesammelte Partikel entfernt werden.A rodless cylinder 42 is positioned above the rod loop and successively engages each block 40 to move it down and back on the respective pair of rods 30, thereby removing accumulated particles.
Wie am besten der Fig. 5 zu entnehmen ist, erstreckt sich ein mit einer Nut versehenes Einlaßrohr 44 ausgehend von einem Ende des Beckens 12 nach innen, um eine zu behandelnde Flüssigkeit zur zentralen Behandlung innerhalb der geschlossenen Schleifenreihe magnetischer Stäbe 30 einzuführen. Entlang der Nuten 43 in dem Einlaßrohr 44 tritt ein verteilter Flüssigkeitsstrom in das Becken 12 ein, wobei die Flüssigkeit durch die Zwischenräume zwischen den aneinanderliegenden Paaren magnetischer Stäbe fließen muß.As best seen in Fig. 5, a grooved inlet tube 44 extends inwardly from one end of the basin 12 to introduce a liquid to be treated for central treatment within the closed loop array of magnetic bars 30. A distributed flow of liquid enters the basin 12 along the grooves 43 in the inlet tube 44, the liquid being forced to flow through the spaces between the adjacent pairs of magnetic bars.
Die geschlossene Schleife der Stäbe 30 ist zentral in dem Becken 12 angeordnet, so daß jede Seitenwand des Beckens von der Schleife beabstandet ist.The closed loop of rods 30 is centrally located in the basin 12 so that each side wall of the basin is spaced from the loop.
Ein Paar perforierter Verteilerplatten 46A, 46B verteilt den Abfluß entlang jeder Seite des Beckens 12, um einen gleichmäßigeren Fluß zwischen allen Stäben 30 in Richtung einem Paar Überläufe 48, 50, von denen jeder auf einer Seite der Stabschleife 30 angeordnet ist, sicherzustellen. Ein geringer Druckabfall von 1 psi wird auf den Platten 46A, 46B hergestellt, um einen verteilten Fluß über den gesamten Plattenbereich 46A, 46B sicherzustellen. Überläufe 48, 50 bestimmen den Flüssigkeitspegel in dem Becken derart, daß alle Stäbe 30, bis auf diejenigen, welche über die Flüssigkeit bewegt werden, von der Flüssigkeit bedeckt sind.A pair of perforated distribution plates 46A, 46B distribute the effluent along each side of the basin 12 to ensure a more even flow between all of the rods 30 toward a pair of weirs 48, 50, each of which is located on either side of the rod loop 30. A small pressure drop of 1 psi is established across the plates 46A, 46B to ensure a distributed flow across the entire plate area 46A, 46B. Weirs 48, 50 determine the liquid level in the basin such that all of the rods 30 except those which are moved over the liquid are covered by the liquid.
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Ein Schneckenförderer 52, der von einem Elektroantrieb 53 (Fig. 4) angetrieben wird, erstreckt sich unterhalb der Stäbe 30 an der Schabstation und ist in einen Schacht 54 eingebettet, der von einem Ende des Separators 10 hervorsteht (Fig. 3).A screw conveyor 52, driven by an electric drive 53 (Fig. 4), extends below the bars 30 at the scraping station and is embedded in a shaft 54 protruding from one end of the separator 10 (Fig. 3).
Ein drehbares pneumatisches Stellglied 56 wird verwendet, um die Kettenschleifen 36 regelmäßig über ein Kettenrad 58 einzuteilen, wodurch das nächste Paar Stäbe 30 in die Schabstation befördert wird.A rotary pneumatic actuator 56 is used to periodically index the chain loops 36 via a sprocket 58, thereby advancing the next pair of bars 30 into the shaving station.
Beim Einführen einer innerhalb der magnetischen Stabschleife zu reinigenden Flüssigkeit ist sichergestellt, daß alle Partikel die Zwischenräume zwischen den Stäben passieren. Somit wird ermöglicht, daß diese in größeren Mengen entfernt werden. Weiterhin ist zu sagen, daß, für den Fall, daß größere Objekte, wie beispielsweise Handschuhe, versehentlich in die Flüssigkeit gelangen, diese an die Oberfläche und in den Schacht 54 befördert werden.When a liquid to be cleaned is introduced into the magnetic rod loop, it is ensured that all particles pass through the gaps between the rods, thus allowing them to be removed in larger quantities. Furthermore, in the event that larger objects, such as gloves, accidentally enter the liquid, they are conveyed to the surface and into the shaft 54.
Claims (5)
ein Becken, das dazu geeignet ist, eine Flüssigkeit zu enthalten;
eine Reihe längsseitig voneinander beabstandeter magnetischer Stäbe, die miteinander verbunden und innerhalb des Beckens in einer geschlossenen Schleife angeordnet sind;
einen Schleifenantrieb, der die Stabschleife innerhalb des Beckens vorrückt;
einen Einlaß, durch welchen die Flüssigkeit in das Becken und in die Schleife magnetischer Stäbe geleitet wird; und
zumindest eine Austrittsöffnung, die außerhalb der Schleife angeordnet ist und dazu dient, Flüssigkeit aus dem Tank abzulassen, nachdem diese die Zwischenräume zwischen den Stäben passiert hat. 1. A magnetic separator for removing ferromagnetic particles from a liquid, comprising
a basin adapted to contain a liquid;
a series of longitudinally spaced magnetic rods connected to each other and arranged in a closed loop within the basin;
a loop drive that advances the rod loop within the basin;
an inlet through which the liquid is fed into the basin and into the loop of magnetic rods; and
at least one outlet opening located outside the loop and serving to drain liquid from the tank after it has passed through the spaces between the bars.
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