永磁過濾器的製作方法

2023-08-01 05:13:56

專利名稱：永磁過濾器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液相過濾裝置，具體講是通過高梯度磁場對液體中的雜質進行過濾淨化的新型過濾器。
對液體(如水、油等)的處理工藝，一般採用澄清、淨化、純化等手段。過濾是通過多孔性過濾材料從液相中去除雜質的一種機械性單元操作，一般採用各種過濾器進行。高梯度磁場過濾器是採用高梯度磁場磁性分離原理，在磁場中設置金屬過濾填充材料做成的基體。由於金屬過濾材料的邊線上有強大的磁場梯度，所以對流體中非常小的粒子和磁感性很弱的顆粒有強大的捕捉力。用這種方法不但可以去除液體中的磁性粒子(如除去水中所含三價鐵等)，還可以降低濁度、色度，去除溶解的磷酸鹽和某些細菌、藻類等。
目前，公知的電磁高梯度過濾器主要由整流設備、直流勵磁線圈、外部導磁軛鐵、內部通流容器及不鏽鋼纖維濾層等構成。它利用線圈通電後產生磁場，使在有效導磁空間內填充的不鏽鋼纖維產生高梯度磁場。一般液體中鐵磁性物質的磁化率較高，有機物及細菌等為弱磁性物質，均可被充磁的不鏽鋼纖維濾層捕捉。當濾層捕捉的雜質飽和後，採用斷電消除磁場，不鏽鋼纖維具有低磁滯損耗特性，所以其高梯度磁場也消失，利用衝洗就可以將濾層捕捉的雜質清除。這種技術方案的缺點是①必須在有電源的條件下才能使用；②不論過濾液體的流量大小，為了達到高的磁場強度，都需要很大容量的直流勵磁線圈，所以能耗較大；③需要配備良好的空冷或水冷設備和相應的保護裝置(如線圈冷卻水中斷保護)，這就導致了電磁過濾器結構複雜，運行維護技術要求高。
本實用新型的目的，是提供一種無需電能消耗，結構簡單，維護使用方便的用於液體的永磁過濾器。
本實用新型的目的是這樣達到的在永磁過濾器兩端分別裝有進水室和出水室，選擇一定數目(外軛鐵2～20塊，內軛鐵2～20塊)的外軛鐵，按一定間距通過定位裝置(如不導磁的定位銷、定位套、定位板等)固定成整體組。在相鄰的外軛鐵之間放置永磁體以產生磁場，各相鄰層的永磁體按反極性安裝，永磁體厚度應小於外軛鐵厚度。在外軛鐵的中心孔內裝有內軛鐵，內軛鐵上布有單個或數個通水孔，內軛鐵按一定間距組裝成整體組，例如裝在中心軸上或相互之間緊固，內軛鐵厚度及軸向中分面間距與外軛鐵最好相同。在相鄰的內軛鐵之間放置金屬過濾填充物，金屬過濾填充物最好選用高磁導率、低磁滯損耗的材料(如不鏽鋼纖維、小鋼球等)，製成過濾層。為達到外軛鐵組與內軛鐵組可相對軸向位移，可使外軛鐵組或者內軛鐵組的一端或兩端連接位移控制裝置，固定內軛鐵組，可使位移控制裝置(如頂絲、液壓等位移控制裝置)帶動外軛鐵組作軸向移動；固定外軛鐵組，可使位移控制裝置帶動內軛鐵組整體作軸向移動。當內軛鐵軸向中分面移動到與外軛鐵軸向中分面重合或接近時，永磁體的磁力線可穿過金屬過濾填充物濾層等，使濾層產生高梯度磁場，可以捕捉液體中的雜質；當內軛鐵軸向中分面移動到與永磁體軸向中分面重合或接近時，金屬過濾填充物濾層被屏蔽，濾層處於退磁狀態，這時就可以利用衝洗系統清除濾層截留下來的雜質了。
在過濾器的相鄰外軛鐵之間可設置不導磁的定距裝置(如定距柱、定距塊等)和擋板，將永磁體放置在外軛鐵和擋板圍成的空間裡，以保持其位置不移動；在相鄰內軛鐵之間可設有不導磁材料的擋水圈，擋水圈可兼起定距作用；金屬過濾填充物置於內軛鐵與擋水圈圍成的空間裡(採用內動式時，為了防止液體洩漏，可在靠近過濾器兩端的內軛鐵或外軛鐵上設置密封裝置，如設置密封槽並鑲嵌橡膠密封圈)。為了優化結構，可根據用戶不同需要在相鄰內軛鐵之間加裝隔板，當進水室與出水室在過濾器同一側端時，封閉另一端則可使過濾液體在過濾器中流程增加一倍；當進水室和出水室分別置於過濾器兩端時，相應在進水室、出水室兩端也加裝隔板，可使液體多迴路過濾。為增強退磁效果，在退磁反衝洗時可在外軛鐵外周加裝磁短路裝置(如導磁板、導磁套筒等)。為減輕整體重量，內軛鐵可以製成空腔結構。
本實用新型由於採用了上述方案，因此具有無需電能消耗，結構簡單，維護使用方便等特點。以該磁濾器處理的原水為例，實驗證明它不但對原水中的三價鐵去除有特效，還對水的濁度、色度、細菌、重金屬及磷酸鹽都有較好的去除率，並能去除大部分有機物，降低了水的致突變作用，出水水質優於傳統工藝。
以下結合附圖和實施例，對本實用新型進一步加以說明。


圖1是本實用新型整體結構圖；圖2是
圖1的A-A』斷面圖；圖3是外軛鐵外型圖；圖4是內軛鐵外型圖；圖5是內擋板形狀示意圖；圖6是擋水圈外型圖；圖7是進水室(出水室)外型圖；圖8是手柄頂絲外型示意圖；其中1是永磁體，2是外軛鐵，3是定位杆，4是定距柱，5是內擋板，6是外擋板，7是內軛鐵，8是擋水圈，9是中心軸，10是定距套筒，11是進出水管，12是進水室，13是出水室，14是手柄頂絲，15是手柄，16是不鏽鋼纖維濾層，17是通水孔，18是密封槽，19是橡膠密封圈，20是支架。
實施例1本實施例採用內動式，即固定外軛鐵整體組，通過位移控制裝置使內軛鐵組產生軸向移動。它是一種用於液體的永磁過濾器(如
圖1所示)，其兩端分別裝有進出水管(11)、進水室(12)、出水室(13)等。外軛鐵(2)的厚度為60毫米，其中心有一個邊長185毫米的方孔(如圖3所示)；數目為11個，選用低碳鋼製成。靠近進水室(12)和出水室(13)的外軛鐵(2)的厚度為100毫米。在每塊外軛鐵的外側有2個定位銷孔，用將不鏽鋼定位杆(3)與每塊外軛鐵(2)緊密連接起來，並保持聯接成組後的各個外軛鐵之間的平行度和同心度。上下相鄰的外軛鐵間設有4個不導磁的不鏽鋼定距柱(4)，以保持相鄰外軛鐵(2)之間的軸向精確距離為40毫米，保證使磨削加工後的永磁體(1)能夠滑動配合裝入其間(如圖2所示)。永磁體(1)固定在由不導磁的內擋板(5)(如圖5所示)和外擋板(6)圍成的空間裡，各相鄰層之間的永磁體按反極性安裝，以保證形成各獨立磁路。內擋板(5)還可防止雜質掉入滑動間隙中，避免內外軛鐵之間卡澀。本實施例外擋板(6)為不鏽鋼板條，起到防止永磁鐵滑出外軛鐵的作用。
內軛鐵為邊長185毫米、厚60毫米的正方體，採用低碳鋼製造，外表面電鍍防止生鏽。靠近進水室(12)、出水室(13)的內軛鐵厚度為100毫米。內軛鐵(7)其平面上布有8個通水孔(17)(如圖4所示)，中心設有軸孔。內軛鐵數目11塊，與定距套筒(10)相間地套穿在中心軸(9)上，其中定距套筒(10)保證了上下相鄰的內軛鐵(7)之間精確距離為40毫米，並將擋水圈(8)嵌裝在相鄰內軛鐵(7)之間。本實用新型選用不鏽鋼纖維作為金屬過濾填充物，厚度為40毫米，裝在由內軛鐵(7)和擋水圈(8)圍成的空間內，製成不鏽鋼纖維濾層(16)。為防止滲漏，擋水圈(8)兩端通過橡膠密封圈與相鄰內軛鐵(7)相壓接。不鏽鋼纖維濾層亦可選在20-40毫米之間。中心軸(9)兩端的緊固螺母將內軛鐵(7)、定距套筒(10)、擋水圈(8)、不鏽鋼纖維濾層(16)等緊固組成能保持嚴格同心度的一個整體組，該整體以滑動配合裝入外軛鐵(2)的中心方孔內。
內軛鐵組兩端的內軛鐵(7)分別靠近進水室(12)和出水室(13)，與之相對應的外軛鐵上分別有2道密封槽(18)，封有橡膠密封圈(19)以防漏水(如
圖1所示)。進水室(12)、出水室(13)形狀相同(如圖7所示)均用不導磁材料製造，分別焊接在外軛鐵(2)上，出水室(13)與支架(20)相連接。進水室(12)、出水室(13)分別連接進出水管(11)。進水室(12)和出水室(13)的蓋上均有螺孔，手柄頂絲(14)(如圖8所示)穿過進水室(12)和出水室(13)蓋上的螺孔與手柄(15)相連接。旋動手柄(15)可使中心軸(9)帶動內軛鐵組整體作軸向移動。
本實施例的進水室(12)、出水室(13)、定位杆(3)、定距柱(4)、內擋板(5)、外擋板(6)、擋水圈(8)、定距套筒(10)均採用不導磁不鏽鋼製造(也可選用工程塑料)；永磁體可選用鐵氧體、釹鐵硼、磁鋼等。安裝不鏽鋼纖維的空隙率為95％。
本實用新型針對含有鐵、錳離子的液體水而設計，水流速為650m/h。正常工作時，轉動手柄(15)使內軛鐵(7)軸向中分面與外軛鐵(2)的軸向中分面相齊，這時永磁體(1)N極磁力線通過上層外軛鐵(2)穿過滑動間隙進入上層內軛鐵(7)，再穿過不鏽鋼纖維濾層(16)進入下層內軛鐵(7)；再穿越滑動間隙進入下層外軛鐵(2)，最後回到永磁體(1)的S極，形成閉合迴路。這樣，在不鏽鋼纖維濾層(16)中便產生了高梯度磁場。流體水從進出水管(11)進入進水室(12)，通過內軛鐵的8個通水孔進入不鏽鋼濾層(16)，然後依次進入下一個內軛鐵(7)的通水孔。流體水中的磁性粒子及弱磁性雜質均可被濾層(16)捕捉。為了提高過濾效果，可通過管路添加磁鐵粉。由於磁鐵粉一般小於10μ，為細菌、藻類和其他致色成分提供了很有效的吸附表面，並成為絮凝體凝聚的晶核，所以當絮凝物通過濾層(16)時被截留濾除。不過，實驗證明不投加磁鐵粉時流體水直接通過高梯度磁場的濾層(16)，同樣可以把水中的細菌等雜質去除。但效果較投放磁粉時為差。
在不鏽鋼纖維濾層(16)基本清潔時，流體水通過磁濾器的壓降為0.03MPa，當捕捉雜質到一定程度時，壓降增加，到約0.1MPa時便需要退磁反衝。此時先關閉進出水門，然後旋轉下方手柄(15)，使內軛鐵組軸向移動，直到內軛鐵(7)軸向中分面與永磁體(1)軸向中分面相齊。由於內軛鐵(7)與外軛鐵(2)均厚於永磁體(1)20毫米，所以每塊內軛鐵(7)的兩端與對應的上下外軛鐵(2)之間均有10毫米的重合，永磁體(1)N極磁力線進入上層外軛鐵(2)後，再穿過此10毫米的重合滑動間隙進入與永磁體(1)相對應的內軛鐵(7)，然後從該內軛鐵(7)與下層外軛鐵(2)之間10毫米的重合滑動間隙進入下層外軛鐵，回到該永磁體(1)的S極，形成閉合迴路。這時不鏽鋼纖維濾層(16)基本沒有磁力線通過，相當於被屏蔽，由於其具有低磁滯損耗特性，所以基本處於退磁狀態，這時可啟動清洗系統，使反衝水和壓縮空氣以脈衝方式交替從進出水室(13)逐層衝洗濾層(16)，反衝水和壓縮空氣最後從進水室(12)連接的進出水管(11)排出。清洗乾淨後，轉動手柄(15)，切換回工作狀態。
根據各用戶的不同要求，依內軛鐵(7)上通水孔數量和分布，可分別在進水室、出水室及相鄰內軛鐵之間加裝隔板，使液體多迴路過濾；也可增加進出水管，使不同質的液體分路過濾。
本實施例的外軛鐵與內軛鐵亦可製成圓形，為減輕整體重量，內軛鐵(7)可以製成空腔結構，不影響性能和使用。
實施例2本實施例採用外動式，即固定內軛鐵組，利用位移控制裝置使外軛鐵組作軸向移動。其工作原理及性能與實施例1是相同的，但結構方式有以下改變將外軛鐵、內軛鐵改為圓型(方形也可以，但本實施例選用圓型)，相應可將永磁體改為扇形以便於排列，同樣注意各相鄰層的永磁體按反極性安裝，永磁體厚度應小於內軛鐵、外軛鐵厚度。由於採用外動式，所以靠近進水室、出水室的外軛鐵、內軛鐵的厚度可與其他軛鐵厚度相一致。內軛鐵上布有通水孔，且有軸孔。每塊內軛鐵分別穿在中心軸上，可以取消中心軸上的定距套筒，而由相鄰在內軛鐵之間的圓型擋水圈兼起定距作用。不鏽鋼纖維濾層仍置於擋水圈與內軛鐵圍成的空間裡，填充量如實施例1。為了更有效地減少滲漏，擋水圈的一端可與一側內軛鐵相焊接，另一端可通過橡膠O型圈與另一塊內軛鐵壓接。中心軸兩端攻有螺紋，用緊固螺母將內軛鐵、擋水圈、不鏽鋼纖維濾層等固定成整體組。進水室、出水室可採用不鏽鋼筒管制造，與內軛鐵整體組的兩端相焊接，由於採用這樣的結構，實施例中的密封槽(18)、密封圈(19)可去除不要。進水室、出水室的端蓋上不再設螺孔，仍接進出水管。支架與出水室相連接，起支撐作用。
外軛鐵整體組的安裝工藝與實施例1相同，內擋板、外擋板可相應改為圓型，永磁體可選用扇形便於組合。外軛鐵整體組與內軛鐵整體組呈滑動配合。外軛鐵組的一端連接位移控制裝置，本實施例2選用液壓傳動頂絲控制裝置，手柄採用公知技術使三組頂絲聯動，可安裝在支架上，手柄控制頂絲帶動外軛鐵組軸向位移。
本實施例2的工作原理和磁路與實施例1基本相同，不再複述。
本實用新型結構簡單，使用方便，特別適合在高層建築、自來水廠等生活飲用水以及電廠、造紙廠各種對水質要求較嚴的工業等使用，適於水、油等多種液體的過濾，市場前景極為廣闊。
權利要求1.一種永磁過濾器，包括進水室、出水室、金屬過濾填充物等，其特徵是設有多對內外軛鐵；在相鄰外軛鐵之間裝有永磁體，並組裝成整體；在外軛鐵的中心孔內裝有布著通水孔的內軛鐵；內軛鐵按一定間距組裝成整體；在相鄰內軛鐵的空間內放置一定厚度的金屬過濾填充物。
2.根據權利要求1所述的永磁過濾器，其特徵是在外軛鐵整體組或者內軛鐵整體組的一端或兩端連接有位移控制裝置，可使外軛鐵整體組與內軛鐵整體組之間產生相對軸向位移。
3.根據權利要求1或2所述的永磁過濾器，其特徵是相鄰外軛鐵之間可設置定距裝置和擋板，永磁體放置在外軛鐵和擋板圍成的空間裡。
4.根據權利要求1或2所述的永磁過濾器，其特徵是相鄰內軛鐵之間設有擋水圈；金屬過濾填充物置於內軛鐵與擋水圈圍成的空間裡。
5.根據權利要求3所述的永磁過濾器，其特徵是在相鄰內軛鐵之間設有擋水圈；金屬過濾填充物置於內軛鐵與擋水圈圍成的空間裡。
6.根據權利要求5所述的永磁過濾器，其特徵是在兩端的內軛鐵與外軛鐵之間可設有密封裝置。
7.根據權利要求6所述永磁過濾器，其特徵是可在相鄰可動軛鐵之間可加隔板，相應在進水室和出水室也加裝隔板，可使液體進行多迴路過濾。
專利摘要一種永磁過濾器,包括進水室、出水室等,設有多對外軛鐵、內軛鐵,相鄰外軛鐵之間裝有永磁體,布著通水孔的內軛鐵裝在外軛鐵內,在相鄰內軛鐵之間放置金屬過濾填充物;通過位移控制裝置可使外軛鐵組與內軛鐵組之間產生相對軸向移動;本實用新型採用高梯度磁場磁性分離原理,可有效去除液體中磁性粒子,降低濁度、色度,去除溶解的磷酸鹽等;其優點是無需電能消耗,結構簡單,維護使用方便。
文檔編號B01D35/06GK2316019SQ9722810
公開日1999年4月28日 申請日期1997年10月7日 優先權日1997年10月7日
發明者馬克文, 王凌凡, 邵林 申請人:天津市電力科學研究院