[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfilter, bestehend aus einer in einem Gehäuse
drehbar gelagerten Magnetwalze mit Abstreifer, die unten von einem Mantel umhüllt
ist, wobei zwischen der Walze und dem Mantel ein Durchflusskanal für das zu filtrierende
Medium gebildet ist.
[0002] Der Magnetfilter dient dazu, magnetisch leitende und nicht-leitende Schmutzteilchen
aus Kühl- und Schmierflüssigkeiten zu entfernen, so dass diese wieder verwendet werden
können. Der Sauberkeitsgrad der Kühl- und Schmierflüssigkeiten ist ein ausschlaggebender
Faktor bei der Fertigungspräzision und der Oberflächengüte der bearbeiteten Maschinenteile.
Eine Qualitätsverbesserung beim Magnetfilter führt zur Erhöhhng der Standzeit von
Werkzeugen, Anlageteilen und der Schmier- und Kühlflüssigkeiten.
[0003] Automatische Magnetfilter sind in der modernen Technik seit langem bekannt, z.B.
aus der US-PS 2.736.432 und der CH-PS 459.107. Die in der Praxis gebräuchlichsten
Automaten sind mit einer langen Magnetwalze, die aus mehreren Magnetfeldern besteht,
versehen. Die durch einen Motor mit Reduziergetriebe angetriebene Magnetwalze ist
in einem Gehäuse gelagert, welches die Walze von unten umschliesst. Das zu reinigende
Medium wird üblicherweise oberhalb der Achse über die in Achsrichtung des Magnetkörpers
verlaufenden Durchflussöffnung der Anzugskraft der Magnetwalze zugeleitet. In gleicher
Weise ist der Austritt auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet, jedoch normalerweise
etwas tiefer, um einen guten Durchfluss zu gewährleisten. Die magnetisch angezogenen,
in der zu filtrierenden Flüssigkeit enthaltenen Verunreinigungen bauen sich in Form
von Bärten an der Magnetwalze auf, wobei grosse Späne schneller angezogen werden als
kleine. Die magnetische Induktion fällt mit der Vergrösserung der Distanz zwischen
den Magneten und dem einzelnen Span ab. Vorwiegend kleinste Späne, die auf der Aussenseite,
d.h. von der Walzenoberfläche am weitesten entfernt, im zu reinigenden Medium im Kanal
mitfliessen, haben während des Durchflusses nicht genügend Zeit, bis zur magnetischen
Oberfläche der Walze zu gelangen.
[0004] Wird die Durchflussmenge bei einem solchen Filter reduziert, so fällt das Niveau
am Eintritt in den Durchflusskanal ab, die beaufschlagte Fläche auf der Magnetwalze
wird kleiner und damit auch die Leistungsfähigkeit des Filters. Bei noch kleineren
Mengen plätschert das zu reinigende Medium über die Einlaufkante, damit Turbulenzen
im Durchlaufkanal erzeugend und damit den Wirkungsgrad des Magnetfilters zusätzlich
reduzierend.
[0005] Es ist nun Aufgabe der Erfindung, einerseits den Wirkungsgrad von Magnetfiltern zu
verbessern und andererseits die Durchflussbedingungen des zu reinigenden Mediums auch
bei reduzierten Durchflussmengen optimal zu halten.
[0006] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe so gelöst, dass der Durchflusskanalquerschnitt
veränderbar ist. Vorteilhafterweise ist dazu mindestens ein Teil des Mantels beweglich
ausgebildet. Es könnte aber auch ein Schieber vorgesehen sein, der regulierbar in
den Durchflusskanal eindringt.
[0007] Dadurch wird zum einen erreicht, dass nach der ersten Phase der Beruhigung und der
Ausfilterung der grösseren Teile das zu reinigende Medium in Richtung der Magnete
gelenkt wird und zum anderen die magnetische Induktion während der Annäherung des
Spanes an die Magnete verstärkt wird. Eine Verminderung des Kanalquerschnittes ergibt
eine Erhöhung des Durchflusswiderstandes, resultierend in einem Rückstau, so dass
auch bei kleinen Mengen das Niveau und damit die Einfliesscharakteristik des Filters
ungefähr derjenigen der Vollastmenge entspricht.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Magnetfilter eine Steueranordnung
mit elektrischem Signalgeber auf, welcher in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus
den Antriebsmotor der Magnetwalze ein-und ausschaltet.
[0009] Aus der CH-PS 459.107 ist wohl bekannt, die Umlaufsteuerung der Magnetwalze durch
einen Schwimmer vorzunehmen. Ein solcher beweglicher Steuerteil ist jedoch zu wenig
betriebssicher und hat ein zu breites Regelband, um einen kontinuierlich hohen Wirkungsgrad
zu gewährleisten.
[0010] Durch die erwähnte vorteilhafte Ausführungsform mit elektrischem Signalgeber werden
diese Nachteile behoben. In Verbindung mit dem variierbaren Durchflussquerschnitt
ist der Filterwirkungsgrad optimal den Betriebsbedingungen und den physikalischen
Eigenschaften der Schmier- und Kühlflüssigkeiten automatisch anpassbar.
[0011] Anhand der Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher
erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Magnetfilter und
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Magnetfilter gemäss Fig. 1.
[0012] Der Magnetfilter weist ein stabiles Aluminiumgehäuse 1 auf, in welchem eine horizontale
Magnetwalze 2 drehbar gelagert ist. Die Walze 2 ist aus feinpoligen, leistungsstarken
Permanentmagneten aufgebaut, die in schmalen Abständen angeordnet sind und über die
ganze Walzenbreite ein starkes Magnetfeld erzeugen. Der Walzenantrieb erfolgt über
ein Doppelschneckengetriebe 4 durch einen Elektromotor 3.
[0013] Unterhalb der Magnetwalze 2, im Abstand a von deren Oberfläche, ist ein gewölbter
Blechmantel 5 angeordnet, der den unteren Teil der Walze 2 umhüllt. Dadurch wird zwischen
der Walzenoberfläche und dem Blechmantel 5 ein Durchflusskanal 6 für die zu filtrierende
Flüssigkeit gebildet. Der Blechmantel 5 besteht aus einem gehäusefesten Teil 5a und
einem verschwenkbaren Teil 5b, welch'letzterer mittels eines zur Walzenachse 7 parallelen
Scharniers 8 am festen Teil 5a befestigt ist. Statt aus Blech könnte der Mantel auch
aus zwei Gussteilen bestehen.
[0014] Zur Verstellung des verschwenkbaren Mantelteiles 5b dient ein ausserhalb des Gehäuses
1 angeordneter Handgriff 9, welcher über zwei Gelenkhebel 10, 11 mit dem verstellbaren
Teil 5b verbunden ist. Bei konstantem Durchflussquerschnitt, d.h. bei konstanter Spalthöhe
a , sind beide Mantelteile Sa, 5b koaxial zur Magnetwalze 2 angeordnet.
[0015] Mittels des Handgriffes 9 kann nun der bewegliche Mantelteil Sb so eingestellt werden,
dass sich der Spalt in Durchflussrichtung kontinuierlich verengt, wobei im Bereich
des beweglichen Mantelteiles 5b ein sich keilförmig verjüngender Durchflussquerschnitt
entsteht. Diese Einstellung des beweglichen Mantelteiles ist in den Figuren gestrichelt
eingetragen, wobei der Handgriff 9 alternativ auf der einen oder der anderen Gehäuseseite
angeordnet sein kann.
[0016] Statt der manuellen Verstellung wäre es auch möglich, den Durchflussquerschnitt automatisch
zu regulieren, z.B. in nicht näher dargestellter Weise mit motorischem Antrieb in
Funktion der gemessenen Durchflussmenge.
[0017] Ein an sich bekanntes, geneigtes Abstreifblech 14 ist oben am Gehäuse 1 befestigt
und liegt mit seiner vorderen Kante 15 auf der Walzenoberfläche auf.
[0018] Der Magnetwalze ist eine Vorfiltrierkammer 13 aus Aluminium vorgelagert, in welcher
ein Schmutzaustragkorb eingesetzt werden kann. Die schräge Schikane 16 in der Vorfiltrierkammer
13 dient dazu, die einströmende Flüssigkeit zu beruhigen.
[0019] Das zu filtrierende Medium muss nämlich laminar und gleichmässig über die ganze Breite
verteilt in den Durchflusskanal 6 einströmen, da Turbulenzen den Filterwirkungsgrad
beeinträchtigen. Durch die Beruhigung in der Vorfiltrierkammer 13 findet eine gewisse
Sedimentierung statt, insbesondere werden spezifisch schwere Teile wie Schleifscheibenabrieb,
Späne, usw. abgelagert. Eine wesentliche Reinigungshilfe bringt der Schmutzaustragkorb
mit sich, da die Sedimentierung durch diesen Korb einfach und schnell entfernt werden
kann; eine aufwendige Reinigung bleibt erspart.
[0020] Aus der Vorkammer 13 fliesst das Medium durch die Schikane 16 und dann ruhig unter
der Magnetwalze 2 durch. Der Durchflussspalt lässt sich nun in Fliessrichtung, je
nach Bedarfsfall, stärker oder schwächer keilförmig verengen. Dadurch werden die grösseren
Eisenteilchen zuerst ausgeschieden und die Wirksamkeit der Ausfiltrierung im Mikronbereich
in den verengten Stellen wesentlich erhöht. Um eine erhöhte Reinigung zu erreichen,
kann der Ausfluss auf die Einlaufhöhe zurückgestaut werden durch ein Steigrohr oder
durch Erhöhung der verstellbaren Schikanen.
[0021] Damit die im ausgebilterten Material noch enthaltene Flüssigkeit in den Behälter
zurückfliessen kann, ist das verstellbare Abstreifblech 14 leicht ansteigend angeordnet.
Der Schmutz wird auf dem Abstreiflech immer weiter nach hinten geschoben und fällt
dann weitgehend trocken in einen dafür vorgesehenen Schmutzbehälter.
[0022] Durch die stufenlose Veränderung des Durchflusskeiles kann für jeden Bedarfsfall
be
'züglich gewünschter Filterleistung und Durchflussmenge eine optimale Position gefunden
werden. Eine Filteranlage kann sofort einer verämderten Betriebsbedingung oder Anwendung
angepasst werden. So werden Eisenteilchen praktisch immer vollständig und, dank der
Netzwirkung, Nichteisenstoffe zum grössten Teil kontinuierlich aus der Kühl- und Schmierflüssigkeit
(Oele, Wasser, Emulsionen) entzogen.
[0023] Statt die Magnetwalze 2 kontinuierlich rotieren zu lassen, kann der Magnetfilter
mit einer elektronischen Steuerung für den Antrieb versehen sein. Dies ermöglicht
neben der Arbeitsweise als reiner Magnetfilter einen Betrieb der Anlage als Anschwemmfilter,
also ein Ausfiltern von nicht-magnetisierbarem Material. In Verbindung mit der Verstellvorrichtung,
d.h. durch Veränderung des Durchflusskeiles, kann mit der Walzensteuerung praktisch
jeder gewünschte Filtrerwirkungsgrad erzielt werden. Ein kapazitiver Kompaktgrenzschalter
17 ragt mit seinen Messteilen 18 in die Flüssigkeit in der Vorfiltrierkammer 13. Er
ist für Feinregulierung ausgelegt und spricht auf kleinste Veränderungen des Durchflusswiderstandes
bzw. des Flüssigkeitsniveaus an und schaltet den Antriebsmotor 3 in einem engen Regelband
automatisch ein und aus. Damit erübrigt sich jedes manuelle Neuregulieren bei Veränderung
des Verschmutzungsgrades der zu filtrierenden Flüssigkeit.
[0024] Die grundsätzliche Arbeitsweise entspricht derjenigen des Magnetfilters ohne Signalgeber,
nur dreht sich die Magnetwalze bei Inbetriebsetzung noch nicht. Sofort bauen sich
die magnetisierbaren Teile zu einem bartförmigen Sieb im Durchflusskeil auf, was unmittelbar
zur Anschwemmung von nicht-magnetisierbaren Teilen führt und damit eine dichte Filterschicht
bildet.
[0025] Der Grad der Ausfilterung kann stufenlos im kapazitiven Kompaktgrenzschalter eingestellt
werden. Uebersteigt der Durchflusswiderstand im Filter den vorbestimmten Wert, so
löst ein Steuerbefehl eine Vorwärtsdrehung der Magnetwalze aus. Ist ein kleiner Teil
der Filterschicht ausgetragen, so reduziert sich der Durchflusswiderstand, der Motor
wird ausgeschaltet, und die Magnetwalze sreht wieder fest. Diese moderne Art von elektronischer
Kapazitivsteuerung kann in einem schmalen Regelband arbeiten mit kruzen Taktintervallen,
um damit den Filterwirkungsgrad stets in engen Grenzen zu halten. Das Band lässt sich
ausserdem fast beliebig nach oben oder unten verschieben. Die Messstelle kann sich
innerhalb oder ausserhalb des Filtergehäuses befinden, je nach Medium.
[0026] Bei weiteren Ausführungsformen wird statt der Magnetwalze eine elektrisch magnetisierbare
Walze vorgesehen. Zur Veränderung des Durchflusskanalquerschnittes wäre es auch möglich,
bei festem Mantel einen Schieber regulierbar in den Kanal eindringen zu lassen. Schliesslich
könnten statt des elektrischen Signalgebers auch ein Membranschalter oder ein Annäherungsschalter
Verwendung finden, die in Abhängigkeit des Flüssigkeitsniveaus den Elektromotor steuern.
Je nach Art des Mediums wäre auch eine Photozellensteuerung denkbar.
1. Magnetfilter, bestehend aus einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten Magnetwalze
mit Abstreifer, die unten von einem Mantel umhüllt ist, wobei zwischen der Walze und
dem Mantel ein Durchflusskanal für das zu filtrierende Medium gebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass der Durchflusskanalquerschnitt veränderbar ist.
2. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung
des Durchflusskanalquerschnittes mindestens ein Teil (5b) des Mantels (5) beweglich
ausgebildet ist.
3. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schieber vorgesehen
ist, welcher regulierbar in den Durchflusskanal (6) hineinragt.
4. Magnetfilter nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der inbezug auf
die Durchflussrichtung hintere Mantelteil (5b) um einen vorderen, festen Mantelteil
(5a) verschwenkbar ist, wobei die Schwenkachse (8) parallel zur Walzenachse (7) verläuft.
5. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der hintere Mantelteil
(Sb) über eine Gelenkhebelanordnung (10, 11) mit einem ausserhalb des Gehäuses (1)
vorgesehenen Betätigungshebel (9) verbunden ist.
6. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (5)
aus zwei gebogenen Blech- oder Gussstücken (5a, 5b) besteht, die mittig über ein Scharnier
(8) miteinander verbunden sind, und die in einer Stellung konstanten Durchflussquerschnittes
koaxial zur Magnetwalze (2) angeordnet sind.
7. Magnetfilter nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steueranordnung mit
elektrischem Signalgeber (17), welcher mit dem Medium zusammenwirkt und in Abhängigkeit
von dessen Niveau einen Antriebsmotor (3) für die Magnetwalze (2) ein- und ausschaltet.
8. Magnetfilter nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanalquerschnitt
Bereich des hinteren Mantelteiles (5b) kontinuierlich, keilförmig sich verjüngend
reduzierbar ist.