NO319515B1 - Magnetisk filteranordning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en magnetisk filteranordning til filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert. Mer spesifikt angår oppfinnelsen en anordning som angitt i ingressen til de selvstendige kravene 1 og 14.

Væsker så som motorolje som sirkulerer i en motor og/eller girkasse, samt hydraulisk væske som sirkulerer i hydrauliske systemer har en tendens til å samle opp jernpartikler fra metallflater som blir smurt av væsken. Slike dispergerte partikler kan fremskynde flateslitasje og fremme dannelsen av et økt antall jernpartikler.

Tradisjonelle filtre klarer ikke å filtrere en betydelig mengde jernpartikler fra væsken, og disse partikler kan forårsake skade på motoren og/eller girkassen eller det hydrauliske systemet. Dessuten, da mengden av jernpartikler i væsken ikke kan måles, bilr vanligvis væsken skiftet ut, etter at motoren eller det hydrauliske systemet har kjørt i en periode, for å begrense mulige skadevirkninger.

Tidligere forsøk med magnetisk filtrering inkluderer anordningen i US patent 2 149 764 (FREI). Anordningen har en serie med sylindriske magneter adskilt med en serie ledeplater som blir magnetisert ved kontakt med magnetene. Et sylindrisk nett omgir denne anordningen og blir selv magnetisert ved kontakt med ledeplatene. Nettet øker omfanget av det magnetiserte området og blir tvunget til å være en del av væskegjennomgangen. Imidlertid vil væskegjennomstrømningen bli ugunstig hindret ved en eventuell oppsamling av metallpartikler på nettet. Videre utvikler anordningen andre magnetiske fluksfelt enn anordningen i foreliggende oppfinnelse.

En annen anordning FR 114 135 (PHILIPS) anvender rustfrie plater anbragt på hver side av en sylindrisk magnet. Platene er av passende tykkelse og generell utforming for å maksimere det magnetiserbare arealet, idet mellomrommene mellom platene fungerer som gjennomstrømningsåpninger. Det sies at metall samles opp radialt mellom platefingrene.

GB 684 052 (SPODIG) viser ulike anordninger for magneter og plater. En slik anordning består av en mellomplate lagt imellom like poler av to magneter, med videre ytterplater festet til magnetenes ytterflate. Den er utformet slik at ingen kraftlinje blir utviklet av platens ytre flater, samt at magnetiske felt blir fokusert rundt mellomplaten. Posisjoneringen av plater og magnet i foreliggende oppfinnelse blir beskrevet som årsaken til ugunstige spredningsfelt og et begrenset oppsamlingsområde som vil bule ut, idet det magnetiske feltet er kun effektivt ved ytterkanten av det magnetiske systemet, med en ufordelaktig spredningseffekt av luftspalten. Ifølge SPODIG er den ideelle løsningen for å samle partikler opp å legge en så tynn plate som mulig imellom og å øke magnetenes aksiale lengde for således å holde partiklene opp mot magnetenes bøyde perifere flater. Den er utformet slik at ingen kraftlinje blir utviklet av de tynne platene, og dermed fungerer den etter et annet prinsipp enn prinsippet bak foreliggende oppfinnelse.

Av tidligere kjent teknikk skal også nevnes US patent nr 5 389 252 (Morris), i hvilket det beskrives et filtermiddel som magnetisk festes til standard oljefiltere for motorer for fjerning av metallpartikler fra motoroljen før oljen går inn i oljefilteret.

En magnetisk filteranordning til filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert har et innløp og et utløp som er adskilt fra hverandre inne i anordningen. Et par ringformede plater er festet til hver side av en ringformet magnet av mindre diameter hvis sider er av motsatt magnetisk polaritet og utvikler dermed et magnetisk felt mellom de to platene. Hver plate er innskåret for å danne radialt utgående polstykker. Platene er anbragt i forhold til hverandre slik at polstykkene og utsparingene blir aksialt opprettet. De magnetiske fluksfordelingene som således blir utviklet omdirigerer ferromagnetiske partikler i væsken mot områdene dannet av motstande polstykkepar.

Ved bruk av den magnetiske filteranordningen monteres mellom en beholder eller motor og et tradisjonelt filter eller en pumpe, for å øke oppsamlingen av ferromagnetiske partikler fra den sirkulerende væsken.

I en utførelse av foreliggende oppfinnelse, består en magnetisk filteranordning til filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert av en magnet og et par metallplater, hvor magneten har flater med motsatt magnetisk polaritet, og platene støter henholdsvis opp mot flatene. Hver plate har et antall utsparinger rundt sin ytre periferi for å danne radialt utgående magnetiske polstykker som strekker seg utover magnetflatenes ytre periferi, og platene er anbragt slik at utsparingene og polstykkene på den ene platen er aksialt opprettet med utsparingene og polstykkene på den andre platen, hvor aksialt motstående utsparinger danner en gjennomstrømnings-åpning for væsken samt områder som frastøter ferromagnetiske partikler, og hvor polstykkene danner områder som tiltrekker seg og holder ferromagnetiske partikler igjen.

Fortrinnsvis er den magnetiske filteranordningen videre utstyrt med en fordelingsskive som har et antall åpninger som kan aksialt opprettes med utsparingene, og hvor åpningene er for væsken de eneste gjennomstrairmingsåpninger til metallplatene.

Videre er fordelingsskiven, magneten og metallplatene utformet med et senterhull som kan motta et rør som væske kan renne igjennom, hvor røret gir, inne i anordningen, mulighet for å adskille væskestrømning i røret fra væskestrømning gjennom utsparingene.

Hver utsparing og ytterkanten av hvert polstykke har en eller flere spalter.

Fortrinnsvis er ytterkantene av aksialt opprettede polstykker bøyd mot hverandre.

Videre er det anordnet midler for å sikre at utsparingene og åpningene forblir aksialt opprettet.

Fordelingsskiven er fortrinnsvis fremstilt av ikke ferromagnetisk materiale. Dette forhindrer oppsamling av ferromagnetisk materiale på fordelingsskiven.

Magneten er fortrinnsvis laget av et materiale som utvikler et magnetisk felt mellom metallplatene, som er sterkt nok til å tiltrekke seg ferromagnetiske partikler fra væske som strømmer gjennom.

Metallplaten som først blir truffet av væskestrømningen gjennom anordningen er fortrinnsvis tykkere enn den andre metallplaten gjennom hvilken væsken forlater anordningen.

Rørets ytterflate har en utsparing som kan motta en festeanordning som kan holde distribusjonsplaten i kontakt med den aksialt nærmeste metallplate.

Videre er det anordnet i et hus som i den ene enden er utformet slik at det kan monteres på en beholder for væske. Beholderen har en innløpsanordning og en utløpsanordning. Huset er i den andre enden utformet slik at oppå dette kan et filter av kjent type monteres. Utløpet av dette kjente filteret er sammenhengende med røret i den magnetiske filteranordningen og med innløpsanordningen for beholderen, idet utløps-anordningen fra beholderen er sammenhengende med åpningene i fordelingsskiven og utsparingene i metallplatene.

I en annen utførelse, er den magnetiske filteranordningen utstyrt med to fordelingssikver anbragt på hver sin side av hver metallplate. Hver fordelingsskive har et antall åpninger som er aksialt opprettbare med utsparingene, idet åpningene er for væsken den eneste gjennornstrømningsåpning til metallplatene, og åpningene i begge fordelingsskiver tjener som iimløpsanordning og utløpsanordning for toveis aksial væskestrøm.

I en videre utførelse av oppfinnelsen er det anordnet en magnetisk filteranordning til filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert, bestående av et kjent filter, en magnet og et par metallplater, hvor magneten har flater med motsatt magnetisk polaritet, og platene søter henholdsvis opp mot flatene, og hver plate er utformet med et antall utsparinger rundt platens ytre periferi for å danne radialt utgående magnetiske polstykker som strekker seg utover magnetflatenes ytre periferi, idet platene er anbragt slik at utsparingene og polstykkene på den ene platen er aksialt opprettet med utsparingene og polstykkene på den andre platen, hvor aksialt motstående utsparinger danner et gjennomstrømningsåpning for væsken samt områder som frastøter ferromagnetiske partikler, og hvor polstykkene danner områder som tiltrekker seg og holder ferromagnetiske partikler igjen, og hvor det kjente filteret har en for væsken gjennornstrømningsanordning som er sammenhengende med væskegjennomstrømnings-åpningen gjennom utsparingene.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved trekkene respektive angitt i karakteristikken til de selvstendige kravene 1 og 14. Fordelaktige utførelsesformer fremgår av de uselvstendige kravene.

Et utførelseseksempel av foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet med referanse til figurene hvor

Figur 1 er et tverrsnitt gjennom den magnetiske filteranordningen i samsvar med en utførelse av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et utspilt perspektivbilde an anordningen på fig. 1; Figur 3 viser fordelingsskiven i fig. 1 og 2 sett ovenfra;

Figur 4 viser en av anordningene metallplater sett ovenfra; og

Figur 5 er et prinsippdiagram som viser en anvendelse av anordningen i fig. 1 til 4.

En magnetisk filteranordning 1, som vist på fig. 1 og 2, til filtrering av ferromagnetiske partikler (ikke vist i figurene) fra en væske (ikke vist i figurene) hvori partiklene er dispergert, består av en magnet 2 som har to flater 3,4 med motsatt mangnetisk polaritet, og mot flatene 3,4 støter henholdsvis metallplater 5,6 opp. Platene 5, 6 er utformet med et antall utsparinger 7, 8 utskåret i platenes 5, 6 ytre periferikant 9,10 slik at polstykker 11,12 blir dannet slik som vist i fig. 2 og 4. Samme antall polstykker 11, 12 blir dannet i her plate 5, 6 som blir anbragt på en slik måte at polstykkene 11 og utsparingene 7 i platen 5 er aksialt opprettet med henholdsvis polstykkene 12 og utsparinene 8 i platen 6. Aksialt forskjøvede posisjoner på magnetens 2 flater 3,4. De strekker seg utover en av magnetens 2 ytterkant 13 for å danne radialt utgående oppsamlingsområder 14 for ferromagnetiske partikler under påvirkning av magnetiske felt som utvikles der. Endene av hvert par polstykker 11,12 er bøyd mot hverandre for å øke de magnetiske feltenes styrke og fordeling. Videre, på grunn av at hver utsparing 7, 8 er radialt omgitt av metalldeler av lik polaritet, blir de ferromagnetiske partikler frastøtt mot oppsamlingsområdene 14 samt vekk fra væskegjennomstrømningen.

Hvert polstykke 11,12 og hver utsparing 7, 8 er videre utformet med en spalte 15. Hver spalte 15 danner tilstøtende områder av lik polaritet hvori et sterkt frastøtende magnetisk felt blir således utviklet. Slike felt øker videre oppsamlingen av ferromagnetiske partikler i områdene 14 mellom motstående polstykker.

Åpninger 16,17 sentralt anbragt i platene 5,6 er aksialt opprettet med en senteråpning 18 i magneten 2 for å danne en renne 19 i anordningen 1, hvori et senterrør 20 er plassert. Røret 20 strekker seg utover platenes 5, 6 og magnetens 2 samlede tykkelse.

En fordelingsskive 21, som vist i figur 3, har en senteråpning 22 som tillater fordelingsskiven 21 til å bli tredd over en av senterrørets 20 ender 23 slik at den kan anbringes tilstøtende metallplaten 5. Skiven 21 er videre utformet med åpninger 24 i samme antall som utsparingene 7, 8 i hver av platene 5,6. Fordelingsskiven 21 er anbragt rundt røret 20 slik at åpningene 24 er aksialt opprettet med utsparingene 7, 8 i metallplatene 5,6. Hver av platene 5,6 er utformet med flate deler 25,26 i henholdsvis åpningene 16,17 og fordelingsskivens 21 åpning 22 er også utformet med en flat del 27 av tilsvarende størrelse. I posisjoneringen som ble beskrevet ovenfor hvor åpningene 24 og utsparingene 7,8 er aksialt opprettet, er de flate delene 25,26 og 27 likeledes aksialt opprettet. Røret 20 er utformet med et utflatet område 28 på en ytre flate 30, mot hvilket platenes 5,6 og skivens 21 flate deler 25, 26 og 27 er anbragt for å kunne opprettholde posisjoneringen beskrevet ovenfor når den magnetiske filteranordningen 1 er satt sammen.

Fordelingsskiven 21 har en flens 29 rundt senteråpningen 22. Senterrørets 20 ytre flate 30 er videre utstyrt med en ringformet utsparing 31 som er formet for å motta en låsering 32 som støter opp mot flensen 29 når fordelingsskiven 21 støter opp mot metallplaten 5.

Fordelingsskiven 21 kan bli rundt periferien tett anbragt mot et hus (ikke vist i figurene) for å sikre at kun væske som strømmer gjennom åpningene 24 i fordelingsskiven 21 strømmer gjennom utsparingene 7,8.

I et eksempel på anvendelsen av den magnetiske filteranordningen 1, blir sistnevnte uttakbart montert mellom en kjent beholder 33 for væske 34 som skal filtreres i et system i bruk (ikke vist i figurene), og en kjent filterenhet 35, som vist i figur 5.

Den kjente filterenheten 35 kan festes på beholderen 33 ved hjelp av en skrue 36 som går inn ved filterenhetens 35 nedre flate, går gjennom midtpartiet, fortsetter gjennom enhetens 35 øvre del og blir skrudd fast til en del av beholderen 33. En fjær 37 anbragt mellom en blokk filtermateriale 38 og bunnen på filterenheten 35 blir videre komprimert for å gi plass til den magnetiske filteranordningen 1 mellom beholderen 22 og filterenheten 35.

Fordelingsskiven 21 er ett anbragt mot filterenheten 35 ved hjelp av en ringpakning 39. Senterrøret 20 er tett anbragt mot beholderen 33 og en flate 40 på den kjente filterenheten 35 ved hjelp av henholdsvis pakninger 41 og 42.

Væsken 34 forlater beholderen 33 gjennom en utløpsport 43. Den strømmer mot fordelingsskiven 21 og således gjennom aksialt tilsvarende åpninger 24 og utsparinger 7, 8 i henholdsvis fordelingsskiven 21 og platene 5,6. Fra den magnetiske filteranordningen 1, strømmer væsken inn i den kjente filterenheten 35 og strømmer til filtermaterialet 38 hvori andre dispergerte partikler kan bli holdt igjen. Væsken strømmer ut av filtermaterialet 38 og strømmer gjennom en sentergjennomstrømnings-åpning 44 som er sammenhengende med senterrøret 20 på den magnetiske filteranordningen 1. Fra senterrøret 20 på anordningen 1 strømmer væsken tilbake til beholderen 33 gjennom en innløpsport 45.

Den blir deretter resirkulert rundt systemet i bruk før den strømmer tilbake til utløpsporten 43. Flere ferromagnetiske partikler blir holdt igjen etter hvert som væsken sirkulerer gjentatte ganger gjennom den magnetiske filteranordningen 1.

Skulle filtermaterialet 38 bli tettet igjen, lar en reduksjonsventil 46 væsken forbigå filtermaterialet 38 og fortsette gjennom sentergjennomstrømningsåpningen 44. Partikler som opp til det tidspunktet ble holdt igjen i filtermaterialet 38 kan da ugunstig bli tatt med i væskestrømmen og resirkulert. Imidlertid, da væskeinnløpet inn i den magnetiske filteranordningen 12 er adskilt fra væskeutløpet, vil enhver partikkel oppsamlet i den magnetiske filteranordningen 1 bli holdt igjen i et slikt tilfelle.

I monteringer av denne typen kan den magnetiske filteranordningen 1 fungere som et nyttig kontrollpunkt for omfanget av slitasje på motoren og/eller girkassekomponentene eller det hydrauliske systemet og således øke sikkerheten og effektiviteten av disse elementer.

I en videre utførelse kan den magnetiske filteranordningen anbringes i forhold til en kjent filterenhet slik at fordelingsskiven 21 vender mot væskens strømretning.

I en videre utførelse kan filteranordningen integreres i en kjent filterenhet.

Claims (14)

1. Anordning for filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert, innbefattende en magnet (2) og et par metallplater (5, 6), hvor magneten (2) har flater (3,4) av motsatt magnetisk polaritet, og der platene (5,6) er anbragt henholdsvis støtende opp mot flatene (3,4), idet hver plate (5,6) er utformet med et antall utsparinger (7, 8) rundt platens ytre periferi, idet utsparingene (7) på en plate (5) er innløpsanordninger for væske inn i anordningen og at utsparingene (8) på den andre platen (6) er utløpsanordninger for væske fra anordningen, idet utsparingene (7,8) alternerer med radielt utgående magnetiske polstykker (11,12) som strekker seg utover magnetflatenes ytre periferi (9,10), hvor platene (5,6) er anbragt slik at utsparingene (7) og polstykkene (11) på den ene platen (5) er aksialt opprettet i forhold til utsparingene (8) og polstykkene (12) på den andre platen (6), karakterisert ved at magnetfeltet som utgår fra ett polstykke (11) samvirker med magnetfeltet fra de motsatte polstykker (12) for å danne aksialt utgående magnetiske tiltreknings-felter, for å fremme henholdsvis preferensiell tiltrekning og bibeholdelse av ferromagnetiske partikler mot og i rommet eller området derimellom.

2. Anordning i henhold til krav 1, karakterisert ved at radialt tilstøtende felter med aksial magnetisk tiltrekning mellom polstykkeparene (11, 12) danner mellom seg en ytterligere radial magnetisk interaksjon, et frastøtende magnetfelt, i de motsatte utsparinger (7,8), hvilke utsparinger (7,8) således blir kanaler som de ferromagnetiske partiklene blir frastøtt fra, og der de aksiale og radiale magnetfeltene henholdsvis danner en ytterligere interaksjon, den med ortogonalt sam-virkende magnetfelter, slik at mens ferromagnetiske partikler er i kanalene, blir de samtidig påvirket av både de radiale og aksiale magnetfeltene og således forhindret i å samles opp ved, og blokkere, væskeutløpsanordningen til anordningen.

3. Anordning i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert v e d å innbefatte en fordelingsskive (21) med et antall åpninger (24) som kan aksialt opprettes med utsparingene (7,8), og hvor åpningene er for væsken den eneste gjermomstrømningsåpning til metallplatene (5,6).

4. Anordning i henhold til krav 1 til 3, karakterisert ved at fordelingsskiven (21), magneten (2) og metallskivene (5,6) hver er utformet med en åpning som kan motta et rør (20) hvor væske kan strømme igjennom, idet røret, inne i anordningen, gir mulighet for å skille væskegjennomstrømning i røret fra væskegjermomstrømning gjennom utsparingene (7, 8).

5. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at hver utsparing (7,8) og ytterkanten av hvert polstykke (11,12) videre er utformet med en eller flere spalter (15).

6. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 5, karakterisert ved at ytterkantene av aksialt motstående polstykker (11, 12) er bøyd mot hverandre.

7. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 6, karakterisert ved at det er anordnet midler for å holde utsparingene (7,8) og åpningene (24) i aksial opprettet.

8. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 7,, karakterisert ved at fordelingsskiven (21) er fremstilt av ikke-ferromagnetisk materiale.

9. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 8, karakterisert ved at magneten (2) er fremstilt av et materiale som vil utvikle et magnetisk felt mellom metallplatene (5,6) som er sterkt nok til å tiltrekke ferromagnetiske partikler fra væsken som strømmer derigjennom.

10. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 9, karakterisert ved at metallplaten (5) som først blir truffet av væske-strømmen gjennom anordningen er tykkere enn den andre metallplaten (6) gjennom hvilken væsken forlater anordningen.

11. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 4 til 10, karakterisert ved at ytterflaten til røret (20) er utformet med en utsparing (31) som kan motta et låsemiddel (32) som kan holde fordelingsskiven (21) støtende opp mot den aksialt nærmeste metallplate (5).

12. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 11, karakterisert ved å innbefatte et hus som i den ene enden er utformet for å monteres på en beholder for væsken, idet beholderen har en innløpsanordning og en utløpsanordning, og huset i den andre enden er utformet for å motta et filter av en kjent type, idet utløpet av det kjente filteret er sammenhengende med røret (20) i den magnetiske filteranordningen, samt innløpsanordningen på beholderen, idet beholderens utløpsanordning er sammenhengende med åpningene (24) i fordelingsskiven (21) og utsparingene (7,8) i metallplatene (5,6).

13. Anordning i henhold til et hvilket som helst av krav 1, karakterisert vedå innbefatte to fordelingsskiver anbragt på hver sin side av hver metallplate (5, 6), og at hver fordelingsskive har et antall åpninger som er aksialt opprettbare med utsparingene, idet åpningene er for væsken de eneste gjennom-strømningsåpninger til metallplatene, og at åpningene i begge fordelingsskiver tjener som innløpsanordninger og utløpsanordninger for toveis aksial væskestrøm.

14. Magnetisk filteranordning for filtrering av ferromagnetiske partikler fra en væske hvori partiklene er dispergert, innbefattende et filter (35) som inneholder en magnet (2) og et par metallplater (5,6), hvor magneten (2) har flater (3,4) med motsatt magnetisk polaritet, og der platene (5,6) er anbragt henholdsvis støtende opp mot flatene (3,4), idet hver plate har et antall utsparinger (7,8) rundt en ytre periferi (9,10) av hver plate (5,6), idet utsparingene (7) på en plate (5) er innløpsanordninger for væske inn i anordningen av magneten og platene og at utsparingene (8) på den andre platen (6) er utløpsanordninger for væske fra anordningen, idet utsparingene (7, 8) alternerer med radielt utgående magnetiske polstykker (11,12) som strekker seg utover magnetflatenes ytre periferi, hvor platene (5, 6) er anbragt slik at utsparingene (7) og polstykkene (11) på den ene platen (5) er aksielt opprettet i forhold til utsparingene (8) og polstykkene (12) på den andre platen (6), karakterisert ved at magnetfeltet som utgår fra et polstykke (11) samvirker med magnetfeltet fra de motsatte polstykker (12) for å danne aksielt utgående magnetiske tiltrekningsfelter, for å fremme henholdsvis preferensiell tiltrekning og bibeholdelse av ferromagnetiske partikler mot og i rommet eller området derimellom.