专利名称：永磁过滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液相过滤装置，具体讲是通过高梯度磁场对液体中的杂质进行过滤净化的新型过滤器。
对液体(如水、油等)的处理工艺，一般采用澄清、净化、纯化等手段。过滤是通过多孔性过滤材料从液相中去除杂质的一种机械性单元操作，一般采用各种过滤器进行。高梯度磁场过滤器是采用高梯度磁场磁性分离原理，在磁场中设置金属过滤填充材料做成的基体。由于金属过滤材料的边线上有强大的磁场梯度，所以对流体中非常小的粒子和磁感性很弱的颗粒有强大的捕捉力。用这种方法不但可以去除液体中的磁性粒子(如除去水中所含三价铁等)，还可以降低浊度、色度，去除溶解的磷酸盐和某些细菌、藻类等。
目前，公知的电磁高梯度过滤器主要由整流设备、直流励磁线圈、外部导磁轭铁、内部通流容器及不锈钢纤维滤层等构成。它利用线圈通电后产生磁场，使在有效导磁空间内填充的不锈钢纤维产生高梯度磁场。一般液体中铁磁性物质的磁化率较高，有机物及细菌等为弱磁性物质，均可被充磁的不锈钢纤维滤层捕捉。当滤层捕捉的杂质饱和后，采用断电消除磁场，不锈钢纤维具有低磁滞损耗特性，所以其高梯度磁场也消失，利用冲洗就可以将滤层捕捉的杂质清除。这种技术方案的缺点是①必须在有电源的条件下才能使用；②不论过滤液体的流量大小，为了达到高的磁场强度，都需要很大容量的直流励磁线圈，所以能耗较大；③需要配备良好的空冷或水冷设备和相应的保护装置(如线圈冷却水中断保护)，这就导致了电磁过滤器结构复杂，运行维护技术要求高。
本实用新型的目的，是提供一种无需电能消耗，结构简单，维护使用方便的用于液体的永磁过滤器。
本实用新型的目的是这样达到的在永磁过滤器两端分别装有进水室和出水室，选择一定数目(外轭铁2～20块，内轭铁2～20块)的外轭铁，按一定间距通过定位装置(如不导磁的定位销、定位套、定位板等)固定成整体组。在相邻的外轭铁之间放置永磁体以产生磁场，各相邻层的永磁体按反极性安装，永磁体厚度应小于外轭铁厚度。在外轭铁的中心孔内装有内轭铁，内轭铁上布有单个或数个通水孔，内轭铁按一定间距组装成整体组，例如装在中心轴上或相互之间紧固，内轭铁厚度及轴向中分面间距与外轭铁最好相同。在相邻的内轭铁之间放置金属过滤填充物，金属过滤填充物最好选用高磁导率、低磁滞损耗的材料(如不锈钢纤维、小钢球等)，制成过滤层。为达到外轭铁组与内轭铁组可相对轴向位移，可使外轭铁组或者内轭铁组的一端或两端连接位移控制装置，固定内轭铁组，可使位移控制装置(如顶丝、液压等位移控制装置)带动外轭铁组作轴向移动；固定外轭铁组，可使位移控制装置带动内轭铁组整体作轴向移动。当内轭铁轴向中分面移动到与外轭铁轴向中分面重合或接近时，永磁体的磁力线可穿过金属过滤填充物滤层等，使滤层产生高梯度磁场，可以捕捉液体中的杂质；当内轭铁轴向中分面移动到与永磁体轴向中分面重合或接近时，金属过滤填充物滤层被屏蔽，滤层处于退磁状态，这时就可以利用冲洗系统清除滤层截留下来的杂质了。
在过滤器的相邻外轭铁之间可设置不导磁的定距装置(如定距柱、定距块等)和挡板，将永磁体放置在外轭铁和挡板围成的空间里，以保持其位置不移动；在相邻内轭铁之间可设有不导磁材料的挡水圈，挡水圈可兼起定距作用；金属过滤填充物置于内轭铁与挡水圈围成的空间里(采用内动式时，为了防止液体泄漏，可在靠近过滤器两端的内轭铁或外轭铁上设置密封装置，如设置密封槽并镶嵌橡胶密封圈)。为了优化结构，可根据用户不同需要在相邻内轭铁之间加装隔板，当进水室与出水室在过滤器同一侧端时，封闭另一端则可使过滤液体在过滤器中流程增加一倍；当进水室和出水室分别置于过滤器两端时，相应在进水室、出水室两端也加装隔板，可使液体多回路过滤。为增强退磁效果，在退磁反冲洗时可在外轭铁外周加装磁短路装置(如导磁板、导磁套筒等)。为减轻整体重量，内轭铁可以制成空腔结构。
本实用新型由于采用了上述方案，因此具有无需电能消耗，结构简单，维护使用方便等特点。以该磁滤器处理的原水为例，实验证明它不但对原水中的三价铁去除有特效，还对水的浊度、色度、细菌、重金属及磷酸盐都有较好的去除率，并能去除大部分有机物，降低了水的致突变作用，出水水质优于传统工艺。
以下结合附图和实施例，对本实用新型进一步加以说明。
图1是本实用新型整体结构图；图2是
图1的A-A’断面图；图3是外轭铁外型图；图4是内轭铁外型图；图5是内挡板形状示意图；图6是挡水圈外型图；图7是进水室(出水室)外型图；图8是手柄顶丝外型示意图；其中1是永磁体，2是外轭铁，3是定位杆，4是定距柱，5是内挡板，6是外挡板，7是内轭铁，8是挡水圈，9是中心轴，10是定距套筒，11是进出水管，12是进水室，13是出水室，14是手柄顶丝，15是手柄，16是不锈钢纤维滤层，17是通水孔，18是密封槽，19是橡胶密封圈，20是支架。
实施例1本实施例采用内动式，即固定外轭铁整体组，通过位移控制装置使内轭铁组产生轴向移动。它是一种用于液体的永磁过滤器(如
图1所示)，其两端分别装有进出水管(11)、进水室(12)、出水室(13)等。外轭铁(2)的厚度为60毫米，其中心有一个边长185毫米的方孔(如图3所示)；数目为11个，选用低碳钢制成。靠近进水室(12)和出水室(13)的外轭铁(2)的厚度为100毫米。在每块外轭铁的外侧有2个定位销孔，用将不锈钢定位杆(3)与每块外轭铁(2)紧密连接起来，并保持联接成组后的各个外轭铁之间的平行度和同心度。上下相邻的外轭铁间设有4个不导磁的不锈钢定距柱(4)，以保持相邻外轭铁(2)之间的轴向精确距离为40毫米，保证使磨削加工后的永磁体(1)能够滑动配合装入其间(如图2所示)。永磁体(1)固定在由不导磁的内挡板(5)(如图5所示)和外挡板(6)围成的空间里，各相邻层之间的永磁体按反极性安装，以保证形成各独立磁路。内挡板(5)还可防止杂质掉入滑动间隙中，避免内外轭铁之间卡涩。本实施例外挡板(6)为不锈钢板条，起到防止永磁铁滑出外轭铁的作用。
内轭铁为边长185毫米、厚60毫米的正方体，采用低碳钢制造，外表面电镀防止生锈。靠近进水室(12)、出水室(13)的内轭铁厚度为100毫米。内轭铁(7)其平面上布有8个通水孔(17)(如图4所示)，中心设有轴孔。内轭铁数目11块，与定距套筒(10)相间地套穿在中心轴(9)上，其中定距套筒(10)保证了上下相邻的内轭铁(7)之间精确距离为40毫米，并将挡水圈(8)嵌装在相邻内轭铁(7)之间。本实用新型选用不锈钢纤维作为金属过滤填充物，厚度为40毫米，装在由内轭铁(7)和挡水圈(8)围成的空间内，制成不锈钢纤维滤层(16)。为防止渗漏，挡水圈(8)两端通过橡胶密封圈与相邻内轭铁(7)相压接。不锈钢纤维滤层亦可选在20-40毫米之间。中心轴(9)两端的紧固螺母将内轭铁(7)、定距套筒(10)、挡水圈(8)、不锈钢纤维滤层(16)等紧固组成能保持严格同心度的一个整体组，该整体以滑动配合装入外轭铁(2)的中心方孔内。
内轭铁组两端的内轭铁(7)分别靠近进水室(12)和出水室(13)，与之相对应的外轭铁上分别有2道密封槽(18)，封有橡胶密封圈(19)以防漏水(如
图1所示)。进水室(12)、出水室(13)形状相同(如图7所示)均用不导磁材料制造，分别焊接在外轭铁(2)上，出水室(13)与支架(20)相连接。进水室(12)、出水室(13)分别连接进出水管(11)。进水室(12)和出水室(13)的盖上均有螺孔，手柄顶丝(14)(如图8所示)穿过进水室(12)和出水室(13)盖上的螺孔与手柄(15)相连接。旋动手柄(15)可使中心轴(9)带动内轭铁组整体作轴向移动。
本实施例的进水室(12)、出水室(13)、定位杆(3)、定距柱(4)、内挡板(5)、外挡板(6)、挡水圈(8)、定距套筒(10)均采用不导磁不锈钢制造(也可选用工程塑料)；永磁体可选用铁氧体、钕铁硼、磁钢等。安装不锈钢纤维的空隙率为95％。
本实用新型针对含有铁、锰离子的液体水而设计，水流速为650m/h。正常工作时，转动手柄(15)使内轭铁(7)轴向中分面与外轭铁(2)的轴向中分面相齐，这时永磁体(1)N极磁力线通过上层外轭铁(2)穿过滑动间隙进入上层内轭铁(7)，再穿过不锈钢纤维滤层(16)进入下层内轭铁(7)；再穿越滑动间隙进入下层外轭铁(2)，最后回到永磁体(1)的S极，形成闭合回路。这样，在不锈钢纤维滤层(16)中便产生了高梯度磁场。流体水从进出水管(11)进入进水室(12)，通过内轭铁的8个通水孔进入不锈钢滤层(16)，然后依次进入下一个内轭铁(7)的通水孔。流体水中的磁性粒子及弱磁性杂质均可被滤层(16)捕捉。为了提高过滤效果，可通过管路添加磁铁粉。由于磁铁粉一般小于10μ，为细菌、藻类和其他致色成分提供了很有效的吸附表面，并成为絮凝体凝聚的晶核，所以当絮凝物通过滤层(16)时被截留滤除。不过，实验证明不投加磁铁粉时流体水直接通过高梯度磁场的滤层(16)，同样可以把水中的细菌等杂质去除。但效果较投放磁粉时为差。
在不锈钢纤维滤层(16)基本清洁时，流体水通过磁滤器的压降为0.03MPa，当捕捉杂质到一定程度时，压降增加，到约0.1MPa时便需要退磁反冲。此时先关闭进出水门，然后旋转下方手柄(15)，使内轭铁组轴向移动，直到内轭铁(7)轴向中分面与永磁体(1)轴向中分面相齐。由于内轭铁(7)与外轭铁(2)均厚于永磁体(1)20毫米，所以每块内轭铁(7)的两端与对应的上下外轭铁(2)之间均有10毫米的重合，永磁体(1)N极磁力线进入上层外轭铁(2)后，再穿过此10毫米的重合滑动间隙进入与永磁体(1)相对应的内轭铁(7)，然后从该内轭铁(7)与下层外轭铁(2)之间10毫米的重合滑动间隙进入下层外轭铁，回到该永磁体(1)的S极，形成闭合回路。这时不锈钢纤维滤层(16)基本没有磁力线通过，相当于被屏蔽，由于其具有低磁滞损耗特性，所以基本处于退磁状态，这时可启动清洗系统，使反冲水和压缩空气以脉冲方式交替从进出水室(13)逐层冲洗滤层(16)，反冲水和压缩空气最后从进水室(12)连接的进出水管(11)排出。清洗干净后，转动手柄(15)，切换回工作状态。
根据各用户的不同要求，依内轭铁(7)上通水孔数量和分布，可分别在进水室、出水室及相邻内轭铁之间加装隔板，使液体多回路过滤；也可增加进出水管，使不同质的液体分路过滤。
本实施例的外轭铁与内轭铁亦可制成圆形，为减轻整体重量，内轭铁(7)可以制成空腔结构，不影响性能和使用。
实施例2本实施例采用外动式，即固定内轭铁组，利用位移控制装置使外轭铁组作轴向移动。其工作原理及性能与实施例1是相同的，但结构方式有以下改变将外轭铁、内轭铁改为圆型(方形也可以，但本实施例选用圆型)，相应可将永磁体改为扇形以便于排列，同样注意各相邻层的永磁体按反极性安装，永磁体厚度应小于内轭铁、外轭铁厚度。由于采用外动式，所以靠近进水室、出水室的外轭铁、内轭铁的厚度可与其他轭铁厚度相一致。内轭铁上布有通水孔，且有轴孔。每块内轭铁分别穿在中心轴上，可以取消中心轴上的定距套筒，而由相邻在内轭铁之间的圆型挡水圈兼起定距作用。不锈钢纤维滤层仍置于挡水圈与内轭铁围成的空间里，填充量如实施例1。为了更有效地减少渗漏，挡水圈的一端可与一侧内轭铁相焊接，另一端可通过橡胶O型圈与另一块内轭铁压接。中心轴两端攻有螺纹，用紧固螺母将内轭铁、挡水圈、不锈钢纤维滤层等固定成整体组。进水室、出水室可采用不锈钢筒管制造，与内轭铁整体组的两端相焊接，由于采用这样的结构，实施例中的密封槽(18)、密封圈(19)可去除不要。进水室、出水室的端盖上不再设螺孔，仍接进出水管。支架与出水室相连接，起支撑作用。
外轭铁整体组的安装工艺与实施例1相同，内挡板、外挡板可相应改为圆型，永磁体可选用扇形便于组合。外轭铁整体组与内轭铁整体组呈滑动配合。外轭铁组的一端连接位移控制装置，本实施例2选用液压传动顶丝控制装置，手柄采用公知技术使三组顶丝联动，可安装在支架上，手柄控制顶丝带动外轭铁组轴向位移。
本实施例2的工作原理和磁路与实施例1基本相同，不再复述。
本实用新型结构简单，使用方便，特别适合在高层建筑、自来水厂等生活饮用水以及电厂、造纸厂各种对水质要求较严的工业等使用，适于水、油等多种液体的过滤，市场前景极为广阔。
权利要求1.一种永磁过滤器，包括进水室、出水室、金属过滤填充物等，其特征是设有多对内外轭铁；在相邻外轭铁之间装有永磁体，并组装成整体；在外轭铁的中心孔内装有布着通水孔的内轭铁；内轭铁按一定间距组装成整体；在相邻内轭铁的空间内放置一定厚度的金属过滤填充物。
2.根据权利要求1所述的永磁过滤器，其特征是在外轭铁整体组或者内轭铁整体组的一端或两端连接有位移控制装置，可使外轭铁整体组与内轭铁整体组之间产生相对轴向位移。
3.根据权利要求1或2所述的永磁过滤器，其特征是相邻外轭铁之间可设置定距装置和挡板，永磁体放置在外轭铁和挡板围成的空间里。
4.根据权利要求1或2所述的永磁过滤器，其特征是相邻内轭铁之间设有挡水圈；金属过滤填充物置于内轭铁与挡水圈围成的空间里。
5.根据权利要求3所述的永磁过滤器，其特征是在相邻内轭铁之间设有挡水圈；金属过滤填充物置于内轭铁与挡水圈围成的空间里。
6.根据权利要求5所述的永磁过滤器，其特征是在两端的内轭铁与外轭铁之间可设有密封装置。
7.根据权利要求6所述永磁过滤器，其特征是可在相邻可动轭铁之间可加隔板，相应在进水室和出水室也加装隔板，可使液体进行多回路过滤。
专利摘要一种永磁过滤器,包括进水室、出水室等,设有多对外轭铁、内轭铁,相邻外轭铁之间装有永磁体,布着通水孔的内轭铁装在外轭铁内,在相邻内轭铁之间放置金属过滤填充物;通过位移控制装置可使外轭铁组与内轭铁组之间产生相对轴向移动;本实用新型采用高梯度磁场磁性分离原理,可有效去除液体中磁性粒子,降低浊度、色度,去除溶解的磷酸盐等;其优点是无需电能消耗,结构简单,维护使用方便。
文档编号B01D35/06GK2316019SQ9722810
公开日1999年4月28日 申请日期1997年10月7日 优先权日1997年10月7日
发明者马克文, 王凌凡, 邵林 申请人:天津市电力科学研究院