Электромагнитный фильтр

Полезная модель относится к отрасли машиностроения и предназначена для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей от ферромагнитных примесей, например, продуктов резания, сверления или износа, имеющихся в большом количестве при производстве или ремонте техники.
Известно устройство [1], содержащее цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, снаружи которого размещена обмотка и ферромагнитный каркас, который снабжен фланцами с отверстиями, а внутри ферромагнитные насадки, выполненные в виде спиралей из магнитного материала.
Также известен электромагнитный фильтр-сепаратор [2], содержащий цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, снаружи которого размещена электромагнитная система, а внутри - ферромагнитные насадки, закрепленные на внутренней и внешней поверхностях концентрических немагнитных труб, отличающийся тем, что насадки выполнены в виде ферромагнитных спиралей.
Недостатком вышеперечисленных устройств является то, что улавливаемые примеси скапливаются во входной части устройства и тем самым увеличивают гидравлическое сопротивление.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка для очистки углеводородных топлив от примесей [3], который содержит фильтр, состоящий из корпуса, выполненного в форме усеченного конуса, с патрубками для вывода и отвода топлива. Внутри корпуса установлены фильтрующие слои, разделенные сетками, заполненные шариками разного диаметра, корпус сетки и гранулы фильтров выполнены из ферромагнитного материала. Корпус фильтра заключен в электромагнитный кожух с обмоткой.
Приведенная конструкция имеет существенный недостаток: наличие электромагнитного кожуха позволит линиям магнитного поля проходить через него полностью (или частично в случае малой пощади сечения кожуха), тем самым на ферромагнитных шарах не будут возникать участки с повышенной напряженностью магнитного поля, и магнитные частицы не будут оседать на них под действием пондеромоторных сил.
Поставленная задача решается за счет того, что предложенный электромагнитный фильтр содержит немагнитный корпус в виде усеченного конуса, расширяющийся от входного до выходного патрубка; снаружи корпуса размещена обмотка, внутри - пористые немагнитные перегородки, которые удерживают в рабочей части электромагнитного фильтра фильтрующий элемент в виде ферромагнитных шаров различного диаметра, причем диаметр шаров уменьшается к выходному патрубку. Ферромагнитные частицы задерживаются в местах контакта шаров: большие частицы задерживаются в первых слоях с большими шарами, мелкие - в слоях с малым диаметром шаров, тем самым пойманные загрязнения распределяются более равномерно по всему фильтрующему материалу, что приводит к меньшему гидравлическому сопротивлению при загрязнении электромагнитного фильтра. У предлагаемого фильтра корпус и пористые перегородки выполнены немагнитными, поэтому магнитное поле будет проходить через магнитные шарики, где будет создаваться участки с повышенной напряженностью поля и, согласно формуле магнитной силы, частицы будут оседать в местах соприкосновения шариков друг с другом, тем самым повышая общую эффективность очитки. Помимо этого, источник магнитного поля у предлагаемого фильтра размещается вдоль всей его длины (см. фиг.1, позиция 4), а не в одной его части, таким образом магнитное поле в предложенном фильтре охватывает весь объем ферримагнитной засыпки в виде шаров различного диаметра, в то время как у известного [3] силовые линии магнитного поля замкнутся у узкого конца и магнитного поля практически не будет в местах сосредоточения ферромагнитных шаров меньшего диаметра.
Технический результат заключается в том, что устройство обеспечивает высокий коэффициент очистки смазывающе-охлаждающей жидкости от магнитных примесей при низком гидравлическом сопротивлении и высокой производительности.
На фиг. 1 изображен электромагнитный фильтр в общем виде.
Электромагнитный фильтр состоит из немагнитного корпуса 1 в виде усеченного конуса, расширяющийся от входного 2 до выходного 3 патрубка. Патрубки крепятся к корпусу с помощью резьбового соединения. Снаружи корпуса 1 размещена обмотка 4, внутри корпуса 1 находятся пористые немагнитные перегородки 5, которые удерживают в рабочей части электромагнитного фильтра фильтрующий элемент 6 в виде ферромагнитных шаров различного диаметра, причем диаметр шаров уменьшается к выходному патрубку. Катушка 4 расположена вдоль всей длины фильтра, тем самым обеспечивая создание магнитного поля во всем рабочем пространстве магнитного фильтра. Катушка запитана постоянным током. На катушку 4 одевается плотно прилегающий электромагнитный кожух 7 для того, чтобы уменьшить магнитные потери на рассеивание магнитного поля. Кожух 7 может иметь гофрированную структуру или быть снабжен дополнительными ребрами для дополнительного увеличения площади теплоотвода. Устройство выполнено разборным для легкого монтажа очистки от уловленных примесей.
Устройство работает следующим образом.
Загрязненная ферромагнитными примесями смазочно-охлаждающая жидкость поступает через входной патрубок 2 и пористую перегородку 5 в «рабочий» объем электромагнитного фильтра. При включении обмотки 4 на постоянное напряжение создается магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через ферромагнитные шары 6 в продольном направлении фильтра, под действием пондеромоторных сил которого каждая частица ферромагнетика, оказавшись в "зоне улавливания" фильтра, притянется к точкам соприкосновения ферромагнитных шаров. Так как концентрация магнитного поля будет велика только в небольших областях возле мест соприкосновения ферромагнитных шаров, то мелкие загрязнения будут легко проходить через первые слои, в то время как большие частицы будут успешно улавливаться. С продвижением с течением смазывающе-охлаждающей жидкости, и благодаря высокой турбулентности, частицы будет попадать в места повышенной концентрации магнитного поля из-за уменьшения диаметра шаров в «рабочем» объеме фильтра. Тем самым улавливаемые загрязнения будут скапливаться не только в первых слоях фильтра и увеличивать падения давления в нем, а распределяться по всему объему. Расширения «рабочего» объема к выходному патрубку позволит скомпенсировать уменьшения пористости фильтрующего материала, тем самым делая меньшим гидравлическое сопротивление для вязких смазочно-охлаждающих жидкостей. Очищенная смазочно-охлаждающая жидкость выходит через выходной патрубок 3.
Источники информации
1. Пат. UA 55735 А, МПК7 В03С 1/02. Электромагнитный фильтр / Просвирнин В.И., Кузнецов И.О. - №2002054403; Заявл. 29.05.2002; Опубл. 15.04.2003; Бюл. №4. - 3 с.
3. Пат. UA 68105 А, МПК7 В03С 1/02. Электромагнитный фильтр - сепаратор / Просвирнин В.И., Масюткин Е.П., Кузнецов И.О. - №2003109069; Заявл. 07.10.2003; Опубл. 15.07.2004; Бюл. №7. - 2 с.
3. Пат. SU 1588429 F1, B01D 35/06. Установка для очистки углеводородных топлив от примесей / А.Н. Литвиненко, С.И. Иванов, Д.Ю. Мисбахов, В.П. Левченков, В.М. Зиязетдинов. - №552096; Заявл. 12.02.90; Опубл. 30.08.1990; Бюл. №32 - 5 c.