ES2237771T3 - Filtro magnetico. - Google Patents

Abstract

UN DISPOSITIVO FILTRANTE MAGNETICO PARA FILTRAR MATERIAL FERROMAGNETICO DE UN FLUIDO EN EL QUE DICHO MATERIAL ESTA SUSPENDIDO, TIENE UN PAR DE PLACAS ANULARES (5, 6) FIJADAS A CADA LADO DE UN IMAN ANULAR (2) DE MENOR DIAMETRO. LAS PLACAS (5, 6) LLEVAN PAREJAS DE PIEZAS POLARES (11, 12) DISPUESTAS RADIALMENTE Y ALINEADAS PARA GENERAR CAMPOS DE FLUJO MAGNETICO QUE FAVORECEN LA RECOGIDA Y RETENCION DE MATERIAL FERROMAGNETICO ENTRE LAS PAREJAS DE PIEZAS POLARES (11, 12).

Description

Filtro magnético.

La presente invención se refiere a un filtro magnético para filtrar material ferromagnético desde un fluido en el que se encuentra suspendido dicho material.

Fluidos tales como el aceite de motor que circula en un motor y/o una caja de engranajes, y el fluido hidráulico que circula en sistemas hidráulicos, tienden a acumular material ferroso de las superficies metálicas que son lubricadas por el fluido. Este material en partículas en suspensión es responsable de la aceleración del desgaste de estas superficies y genera, por lo tanto, incluso más sustancias ferrosas.

Los filtros convencionales fallan en la separación de una cantidad sustancial de material ferroso del fluido, material que es responsable de causar daño a un motor y/o una caja de engranajes o un sistema hidráulico. Además, no existe ninguna indicación de la cantidad de material ferroso en el fluido, el fluido se cambia convencionalmente, después de haber funcionado el motor o el sistema hidráulico durante un cierto período de tiempo, para limitar posibles daños.

Los intentos previos en el campo de la filtración magnética incluyen el dispositivo de la US 2 149 764 (FREI). Este dispositivo tiene una serie de imanes cilíndricos separados por una serie de placas difusoras que se magnetizan a través del contacto con los imanes. Una malla cilíndrica encierra esta disposición y se magnetiza a su vez a través del contacto con las placas difusoras. La malla aumenta el área magnetizada y es forzosamente parte del recorrido del flujo. Sin embargo, el flujo de fluido queda impedido de forma desfavorable por la eventual acumulación de partículas de metal sobre la malla. Esta disposición genera, además, diferentes. campos de flujo magnético al dispositivo de la presente invención.

Otro dispositivo, FR 11114 135 (PHILIPS), utiliza placas no corrosivas dispuestas a cada lado del imán cilíndrico. Las placas tienen un espesor y un diseño general tal que se maximizan el área de la superficie que se puede magnetizar, y los intersticios de las placas actúan como pasos. Se dice que el metal se acumula radialmente entre los separadores de las placas.

La GB 684 052 (SPODIG), muestra diferentes disposiciones de imanes y placas. Una de estas disposiciones es una placa intermedia intercalada entre polos iguales de dos imanes con otras placas exteriores fijadas en las caras exteriores de los imanes. El diseño es tal que se minimizan las líneas de flujo originadas desde las superficies periféricas exteriores de las placas y también de manera que los campos magnéticos quedan concentrados alrededor de la placa intermedia. La orientación de las placas y el imán del dispositivo de la presente invención se describe como que tiene los inconvenientes de los campos de dispersión magnética y un área de acumulación limitada que podría abultarse, ya que el campo magnético solamente es efectivo en el canto exterior del sistema magnético, con un detrimento de la dispersión magnética del entrehierro. Para la finalidad de la captación de partículas, la forma ideal, de acuerdo con SPODIG, es intercalar otra placa entre los dos imanes que tenga un espesor mayor que las placas exteriores y aumentar las longitudes axiales de los imanes con el fin de mantener las partículas contra las superficies periféricas de los imanes. Con relación a la figura 16 (SPODIG) si se curvan las placas alejándolas entre sí aumentaría de forma beneficiosa el área de captación. SPODIG revela también una cubierta alrededor del sistema que permite el paso de partículas en una dirección paralela a y entre las placas hacia la placa central de mayor espesor. Por lo tanto revela las características no favorables al principio operativo de la presente invención.

Los dispositivos de la técnica anterior de FREI, MORRICK (US 5389252) y PHILIPS (figura 1) suponen un contacto de un imán con partes polarizadas que se extienden radialmente para así ampliar el área del conjunto que se puede magnetizar. Aunque los campos magnéticos de repulsión, que se extienden radialmente, son generados a través de la disposición resultante de las partes polarizadas de polaridad análoga, ninguno de estos documentos revela la utilización de las fuerzas de repulsión para la captación de partículas magnéticas. La técnica anterior descrita en HALL (GB 2229118) también revela la utilización del contacto de un imán o imanes con una placa para aumentar el área de superficie magnetizable. Sin embargo, igual que con todos los dispositivos arriba mencionados, únicamente con el imán y la/las placa/s, no existe ningún medio para retener partículas dentro del conjunto en las condiciones de agitación del flujo de fluido.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un dispositivo de filtro magnético para separar material ferromagnético de un fluido en el que dicho material se encuentra suspendido, comprende un imán y un par de placas metálicas, teniendo dicho imán caras de polaridad magnética opuesta y estando dichas placas dispuestas en contacto con dichas caras, donde cada placa tiene una pluralidad de entrantes alrededor de un perímetro exterior de la placa para formar partes polarizadas magnéticas que se extienden radialmente más allá del perímetro exterior de las caras del imán, estando dichas placas orientadas de manera que los entrantes y las partes polarizadas en una placa están axialmente alineados con aquellos entrantes y partes polarizadas en la otra placa, caracterizado porque los entrantes axialmente opuestos definen medios de paso para dicho fluido y también regiones desde las cuales se repela el material ferromagnético y porque dichas partes polarizadas definen regiones en las que se atrae y retiene el material ferromagnético.

De preferencia, el dispositivo de filtro magnético se proporciona, además, con una placa de distribución que tiene una pluralidad de aberturas que se pueden alinear axialmente con dichos entrantes, aberturas que constituyen el único medio de paso para el fluido a dichas placas metálicas.

Además, se prefiere que la placa de distribución, el imán y dichas placas metálicas se equipen con un taladro central adaptado para recibir un tubo a través del cual puede pasar el fluido, proporcionando dicho tubo medios para aislar dentro del dispositivo el paso del fluido en el tubo procedente del flujo de fluido a través de los entrantes.

De manera ventajosa, cada entrante y un canto exterior de cada parte polarizada se realiza con una de una pluralidad de ranuras.

De preferencia, los cantos exteriores de las partes polarizadas enfrentadas axialmente están curvados los unos hacia los otros.

Se prefiere prever medios para asegurar que dicho entrante y dichas aberturas se mantengan en alineación axial.

La placa de distribución está hecha ventajosamente de un material no ferromagnético. Esto impide cualquier acumulación de material ferromagnético sobre la misma.

El imán está hecho, ventajosamente, de un material que genera un campo magnético entre las placas de metal lo suficientemente fuerte para atraer el material ferromagnético desde el fluido que pasa entre ellas.

La placa de metal que recibe en primer lugar el impacto del flujo de fluido a través del dispositivo tiene, ventajosamente, más espesor que la otra placa de metal a través de la cual el fluido abandona el dispositivo.

De preferencia, se ha previsto una cara exterior del tubo con entrantes que pueden alojar un medio de retención capaz de mantener la placa de distribución en contacto con el cierre axial de dichas placas metálicas.

Ventajosamente, se ha previsto, además, una carcasa que se adapta por un extremo para alojarse en un contenedor de dicho fluido, donde dicho contenedor tiene medios de entrada y medios de salida. y donde la carcasa se adapta en el otro extremo para alojar un filtro del tipo conocido, siendo una salida de este filtro conocido continua con el tubo en el dispositivo de filtro magnético y también el medio de entrada al contenedor, siendo continuos los medios de salida desde el contenedor con las aberturas en la placa de distribución y los entrantes en las placas de metal.

En otro tipo de ejecución, el dispositivo de filtro magnético se realiza con dos placas de distribución dispuestas en cada lado de cada una de las placas de metal, teniendo cada placa de distribución una pluralidad de aberturas que se pueden alinear axialmente con dichos entrantes, constituyendo dichas aberturas el único paso para el fluido a dichas placas de metal, proporcionando las aberturas en ambas placas de distribución medios de entrada y salida para un flujo de fluido axial bidireccional.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se ha previsto un dispositivo de filtro magnético para separar material ferromagnético de un fluido en el que dicho material se encuentra suspendido, que comprende un filtro conocido, un imán y un par de placas metálicas, donde dicho imán tiene caras de polaridad magnética opuesta, dichas placas están dispuestas en contacto con dichas caras respectivamente, donde cada placa tiene una pluralidad de entrantes alrededor de un perímetro exterior de la placa para formar partes polarizadas magnéticas que se extienden radialmente más allá de un perímetro exterior de las caras del imán, donde dichas placas están orientadas de manera que los entrantes y las partes polarizadas de una placa están alineados axialmente con aquellos entrantes y partes polarizadas de la otra placa, caracterizado porque los entrantes axialmente opuestos definen el paso para dicho fluido y también regiones que repelan dicho material ferromagnético y porque dichas partes polarizadas definen regiones que atraen y retienen el material ferromagnético, donde dicho filtro conocido tiene medios para el paso de dicho fluido que son continuos con el paso del fluido a través de dichos entrantes.

A continuación, se describe un tipo de ejecución específico de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- La figura 1, es una sección transversal a través de un dispositivo de filtro magnético de acuerdo con un aspecto de la presente invención.

- La figura 2, es una vista en perspectiva despiezada del dispositivo de la figura 1.

- La figura 3, es una vista en planta de la placa de distribución de las figuras 1 y 2.

- La figura 4, es una vista en planta de una de las placas metálicas del dispositivo.

- La figura 5 y última, es un diagrama esquemático que ilustra una aplicación del dispositivos de las figuras 1 a 4.

Un dispositivo de filtro magnético 1, figuras 1 y 2, para separar material ferromagnético (no representado) de un fluido (no representado) en el que dicho material se encuentra suspendido, comprende un imán 2 que tiene dos caras 3, 4, y placas de metal de contacto 5, 6 respectivamente. Las placas 5, 6 tienen una pluralidad de entrantes 7, 8 respectivamente en cantos circunferenciales exteriores 9, 10 de dichas placas 5, 6, de manera que forman partes polarizadas 11, 12, figuras 2 y 4. En cada placa 5, 6 se ha formado un número igual de tales partes polarizadas 11, 12 y la placa se orienta de manera que las partes polarizadas 11 y los entrantes 7 de la placa 5 quedan axialmente alineados con las correspondientes partes polarizadas 12 y entrantes 8 de la placa 6. Los pares de partes polarizadas 11, 12, desplazados axialmente, tienen una polaridad magnética opuesta debido a su situación respectiva en las caras 3, 4 del imán 2. Solapan un canto exterior 13 del imán 2 para definir regiones de captación 14 que se extienden radialmente en las que se pueden retener partículas ferromagnéticas sujetas a los campos magnéticos generados entre ellas. Los extremos de cada par de partes polarizadas 11, 12 se curvan uno hacia el otro para reforzar todavía más la fuerza y la distribución de los campos magnéticos. Además, debido a que cada entrante 7, 8 está flanqueado radialmente por partes metálicas de la misma polaridad, el material ferromagnético es repelido hacia las regiones de captación 14 y también alejado del recorrido del flujo de fluido.

Cada parte polarizada 11, 12 y cada entrante 7, 8 está provisto, además, con una ranura 15. Cada ranura 15 define zonas adyacentes de la misma polaridad en las que se genera así un campo magnético de fuerte repulsión. Tales campos favorecen, además, la retención de material ferromagnético en las zonas 14 entre las partes polarizadas enfrentadas.

Las aberturas 16, 17 están dispuestas de forma céntrica en las placas 5, 6 alineadas axialmente con una abertura central 18 en el imán 2 para formar un canal 19 en el dispositivo 1, en el que se dispone un tubo central 20. El tubo 20 se extiende más allá del espesor conjunto de las placas 5, 6 y el imán.

Una placa de distribución 21, figura 3, tiene una abertura central 22 que permite colocar la placa de distribución 21 en un extremo 23 del tubo central 20, de manera que queda dispuesta adyacente a la placa metálica 5. La placa 21 tiene, además, aberturas 24 en la misma cantidad que los entrantes 7, 8 de cada una de las placas 5, 6. La placa de distribución 21 está dispuesta por encima del tubo 20 de manera que las aberturas 24 quedan axialmente alineadas con los entrantes 7, 8 de las placas metálicas 5, 6. Cada placa 5, 6 esta provista de partes planas 25, 26 en las aberturas 16, 17 respectivamente, y la abertura 22 de la placa de distribución 21 también tiene una parte plana 27 de tamaño similar. En la orientación arriba descrita en la que las aberturas 24 y los entrantes 7, 8 se encuentran en alineación axial, las partes planas 25, 26 y 27 también están alineadas axialmente. El tubo 20 tiene una zona plana 28 en una superficie exterior 30 contra la cual se disponen las partes planas 25, 26 y 27 de las placas 5, 6 y 21 con el fin de mantener la orientación arriba mencionada una vez el dispositivo de filtro magnético 1 se encuentre ensamblado.

La placa de distribución 21 tiene una brida 29 alrededor de la abertura central 22. La superficie exterior 30 del tubo central 20 tiene, además, un entrante anular 31 que se adapta para alojar un anillo de seguridad 32 que se apoya sobre la brida 29 cuando la placa de distribución 21 está en contacto con la placa metálica 5.

La placa de distribución 21 puede estar sellada circunferencialmente contra la carcasa (no representada) para asegurar que únicamente el fluido que fluye a través de las aberturas 24 de la placa de distribución 21 pasa a través de los entrantes 7, 8.

En un ejemplo de aplicación del filtro magnético 1, éste está dispuesto de manera desmontable entre un contenedor conocido 33 del fluido 34 a filtrar en un sistema en uso (no mostrado) y un filtro conocido 35, como se puede ver en la figura 5.

La unidad filtrante conocida 35 puede conectarse con el contenedor 33 por medio de un tornillo 36 que entra por la cara inferior de la unidad filtrante 35, pasa a través de su centro, sale al exterior a través de la parte superior y se enrosca en una parte del contenedor 33. Un muelle 37 provisto entre un bloque de material filtrante y la base de la unidad filtrante 35, se comprime para acomodar la inserción del filtro magnético 1 entre el contenedor 33 y la unidad filtrante 35.

La placa de distribución 21 está sellada contra la unidad filtrante 35 con un medio de obturación anular 39. El tubo central 20 está sellado contra el contenedor 33 y una superficie 40 de la unidad filtrante conocida 35 por un medio de obturación 41 y 42 respectivamente.

El fluido 34 sale del contenedor 33 a través de una puerta de salida 43. Fluye hacia la placa de distribución 21 y a través de aberturas 24 y entrantes 7, 8 que coinciden axialmente en la placa de distribución 21 y las placas 5, 6 respectivamente. Desde el dispositivo de filtro magnético 1, el fluido entra en la unidad filtrante conocida 35 y fluye hacia el material filtrante 38 en el que se retienen otras partículas en suspensión. El fluido sale del material filtrante 38 y fluye a través de un paso central 44 que es continuo con el tubo central 20 del filtro magnético 1. Desde el tubo central 20 del dispositivo 1, el fluido entra de nuevo en el contenedor a través de una puerta de entrada 45. Después, se recircula alrededor del sistema en uso antes de retornarlo a la puerta de salida 43. A medida que aumenta la frecuencia de circulación del fluido a través del filtro magnético 1 se retiene más material ferromagnético.

En el caso de una obstrucción del material filtrante 38, una válvula de alivio de presión 46 permite desviar el fluido del material filtrante 38 y pasar a través del paso central 44. El material retenido en el material filtrante 38 hasta este punto puede ser arrastrado de nuevo, de manera desventajosa, a la circulación. Sin embargo, debido a que la entrada del fluido en el dispositivo de filtro magnético 1 queda aislada de la salida del fluido, cualquier partícula captado en el filtro magnético 1 será retenida en tal caso.

En una disposición de este tipo, el filtro magnético 1 puede servir como un punto de verificación conveniente de la magnitud del desgaste de los componentes de un motor y/o una caja de engranajes o un sistema hidráulico, y mejorar, así, su seguridad y eficacia.

En otro tipo de ejecución, el filtro magnético puede orientarse con relación a la unidad filtrante conocida de manera que la placa de distribución 21 esté orientada hacia la dirección del flujo de fluido.

En otro tipo de ejecución, el dispositivo del filtro puede ser una parte integrante de una unidad filtrante conocida.

Claims (14)

1. Dispositivo para filtrar material ferromagnético de un fluido en el que se encuentra suspendido dicho material, que comprende un imán (2) y un par de placas metálicas (5, 6), teniendo dicho imán (2) superficies (3, 4) de polaridad magnética opuesta, estando dispuestas dichas placas (5, 6) en contacto con dichas superficies (3, 4) respectivamente, teniendo cada placa una pluralidad de entrantes (7, 8) sobre su perímetro exterior (9, 10), sirviendo los entrantes (7) de una placa (5) como medio de entrada del fluido en el dispositivo y los entrantes (8) de la otra placa (6) como medio de salida del fluido desde el dispositivo, alternando dichos entrantes (7, 8) con partes polarizadas (11, 12) magnéticas que se extienden radialmente más allá de un perímetro exterior de las superficies magnéticas, estando orientadas dichas placas (5, 6) de manera que los entrantes (7) y las partes polarizadas (11) de una placa (5) se encuentran alineados axialmente con los entrantes (8) y las partes polarizadas (12) de la otra placa (6), caracterizado porque el campo magnético generado por una parte polarizada (11) actúa recíprocamente con el de las partes polarizadas opuestas (12) para formar campos magnéticos de extensión axial que atraen, para facilitar la atracción preferencial y la retención de material ferromagnético, respectivamente, hacia y dentro del espacio o la zona entre las mismas.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque campos adyacentes radiales de atracción magnética axial entre los pares de partes polarizadas (11, 12) generan entre sí otra interacción magnética radial, un campo magnético de repulsión, en dichos entrantes opuestos (7, 8), formando así dichos entrantes opuestos (7, 8) canales desde los cuales se repele dicho material ferromagnético, formando dichos campos magnéticos radial y axial, respectivamente, otra interacción, la de campos magnéticos que actúan recíprocamente de manera ortogonal, de modo que mientras que en los canales el material ferromagnético está sometido simultáneamente a la influencia de ambos campos magnéticos, el radial y el axial, queda impedido para ser captado y obstruir dicha salida de fluido del dispositivo.

3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la placa de distribución (21) tiene una pluralidad de aberturas (24) que se pueden alinear axialmente con dichos entrantes (7, 8), constituyendo dichas aberturas (24) el único medio de paso del fluido a dichas placas metálicas (5, 6).

4. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la placa de distribución (21), el imán (2) y dichas placas metálicas (5, 6) tienen cada uno una abertura diseñada para alojar un tubo (20) a través del cual puede pasar el fluido, proporcionando dicho tubo medios para separar dentro del dispositivo el paso de fluido por el tubo del flujo de fluido a través de los entrantes (7, 8).

5. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada entrante (7, 8) y un canto exterior de cada parte polarizada (11, 12) tienen, además, una o una pluralidad de ranuras (15).

6. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los cantos exteriores de las partes polarizadas (11, 2) que se enfrentan axialmente, están curvados unos hacia otros.

7. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se proporcionan medios para asegurar que dichos entrantes (7, 8) y dichas aberturas (24) se mantengan en alineación axial.

8. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la placa de distribución (21) está hecha de un material no ferromagnético.

9. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el imán (2) está hecho de un material que genera un campo magnético entre las placas metálicas (5, 6) lo suficientemente fuerte para atraer el material ferromagnético del fluido que pasa entre ellas.

10. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la placa metálica (5) sobre la que impacta en primer lugar el flujo de fluido a través del dispositivo, tiene un espesor mayor que la otra placa metálica (6) a través de la cual el fluido abandona el dispositivo.

11. Dispositivo según las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque en la superficie exterior del tubo (30) se ha previsto un entrante (31) que puede alojar un medio de retención (32) capaz de mantener la placa de distribución en contacto con el cierre axial de dichas placas metálicas (5).

12. Dispositivo según las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se ha previsto, además, una carcasa que está adaptada en un extremo para ser recibida por un contenedor de dicho fluido, contenedor que tiene una entrada y una salida, estando la carcasa adaptada en el otro extremo para recibir un filtro del tipo conocido, siendo una salida de dicho filtro conocido continuación del tubo (20) del dispositivo de filtro magnético y también de la entrada al contenedor, y siendo dicha salida desde el contenedor continua con las aberturas (24) de la placa de distribución (21) y los entrantes (7, 8) de las placas metálicas (5, 6).

13. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dos placas de distribución se disponen una a cada lado de cada placa metálica (5, 6), teniendo dicha placa de distribución una pluralidad de aberturas que se pueden alinear axialmente con dichos entrantes, siendo dichas aberturas el único medio de paso del fluido a dichas placas metálicas, y proporcionando las aberturas en ambas placas de distribución un medio de entrada y salida para un flujo axial bidireccional de fluido.

14. Dispositivo de filtro magnético para filtrar material ferromagnético de un fluido en el que se encuentra suspendido dicho material, que comprende un filtro (35) que contiene un imán (2) y un par de placas metálicas (5, 6) y donde dicho imán (2) tiene caras (3, 4) de polaridad magnética opuesta, estando dispuestas dichas placas (5, 6) en contacto respectivamente con dichas caras (3, 4), teniendo cada placa una pluralidad de entrantes (7, 8) sobre un perímetro exterior (9, 10) de cada placa (5, 6), constituyendo los entrantes (7) de una placa (5) el medio de entrada del fluido dentro del conjunto del imán y de las placas y los entrantes (8) de la otra placa (6) el medio de salida del fluido desde dicho conjunto, alternando dichos entrantes (7, 8) con partes polarizadas magnéticas (11, 12) de extensión radial que se extienden más allá de un perímetro exterior de las caras del imán, estando dichas placas (5, 6) orientadas de manera que los entrantes (7) y las partes polarizadas (11) de una placa (5) quedan alineados axialmente con los entrantes (8) y las partes polarizadas (12) de la otra placa (6), caracterizado porque el campo magnético generado por una parte polarizada (11) actúa recíprocamente con el campo de las partes polarizadas (12) opuestas para formar campos magnéticos de extensión axial de atracción para facilitar la atracción preferencial y retención del material ferromagnético, respectivamente, hacia y dentro del espacio o la zona entre las mismas.