ФИЛЬТР МАГНИТНЫЙ Российский патент 2003 года по МПК B01D35/06 C02F1/48 C02F103/00 

Изобретение относится к производству фильтров для улавливания твердых частиц с содержанием ферромагнитных примесей и может быть использовано для очистки жидкостей в закрытых трубопроводах.

Известны фильтры для грубой очистки воды от взвешенных твердых частиц в системах тепло- и водоснабжения (так называемые грязевики), представляющие собой емкости с размерами поперечного сечения, значительно превышающими диаметр трубопровода, на котором они устанавливаются, принцип действия которых основан на замедлении скорости течения жидкости за счет резкого расширения потока в увеличенном объеме, вследствие чего начинает преобладать весовая компонента сил, действующих на взвешенные частицы, за счет чего последние осаждаются на дно грязевика (см. "Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей". Справочник/ В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - 3-е изд., переработанное и дополненное, - М.: Стройиздат, 1988, с. 68-69 [1] ).

Известны также фильтры магнитные, выпускаемые Московским заводом "ВОДОПРИБОР", предназначенные для улавливания стойких механических примесей, в том числе ферромагнетиков, используемые для очистки воды, например, перед счетчиками горячей и холодной воды (см. Фильтры магнитные фланцевые ФМФ 50, 65, 80, 100, 150, 200. Техническое описание. [2] ). Фильтр представляет собой отрезок трубы, на обоих концах которой выполнены фланцы для подсоединения фильтра к водной магистрали, с отверстием в нижней части отрезка трубы, где установлено в цилиндрическом корпусе, выполненном из материала отрезка трубы заодно с ним (например, литьем), фильтрующее устройство, включающее размещенные по оси цилиндрического корпуса соосно с ним сетчатый цилиндр и магнитную систему из немагнитного стержня с размещенным на нем набором постоянных магнитов, разделенных между собой магнитопроводящими шайбами. Ось цилиндрического корпуса, а значит и ось фильтрующего устройства расположены в отрезке трубы под острым углом встречно к потоку фильтруемой жидкости, частично перекрывая сечение канала трубопровода. При подключении такого фильтра к магистрали фильтруемая жидкость проходит по отрезку трубы через сетчатый цилиндр фильтрующего устройства, а содержащиеся в ней механические примеси крупнее ячеек сетки задерживаются последней; при этом ферромагнитные частицы, притягиваясь к магнитам, также остаются внутри фильтрующего устройства, повышая степень очистки жидкости. Чем больше размеры магнитных элементов и чем меньше размеры ячеек сетки, тем выше степень очистки.

Недостатком такого фильтра является большая площадь перекрытия рабочего сечения канала сетчатым цилиндром и магнитной системой, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления потоку жидкости и к необходимости использования мощных систем прокачки жидкости, а также недостаточная степень очистки вследствие большой скорости потока и частиц примесей в нем, в результате чего затруднено взаимодействие частиц примесей с большой кинетической энергией с магнитной системой; большая скорость потока приводит также к отрыву осевших частиц примесей от сетки и магнитной системы. Все это делает такой фильтр недостаточно эффективным. Другим недостатком указанного фильтра является его несимметричность по отношению к потоку и необходимость соблюдения определенной ориентации направления подключения фильтра к магистрали, маркируемого обычно стрелкой, указывающей направление движения потока, поскольку противоположное подключение фильтра к магистрали резко снижает его эффективность очистки. Описанный фильтр является наиболее близким аналогом изобретения.

Задачей изобретения является уменьшение гидродинамического сопротивления фильтра потоку фильтруемой жидкости, а также повышение степени очистки жидкости.

Задача решается конструкцией магнитного фильтра, представляющего собой отрезок трубы с элементами крепления ее к трубопроводу, с цилиндрическим корпусом в нижней ее части, полость которого сообщается с полостью трубы, и фильтрующим устройством из сетчатого цилиндра и магнитной системы, расположенной в сетчатом цилиндре, сетчатый цилиндр установлен соосно с цилиндрическим корпусом, в котором ось цилиндрического корпуса и ось сетчатого цилиндра расположены перпендикулярно оси трубы, сетчатый цилиндр установлен с перекрытием всего сечения трубы, а магнитная система выполнена в виде элемента плоской или обтекаемой формы, горизонтальный размер которого превышает вертикальный размер, например, в виде пластины, или чечевицеобразной формы, причем объем полости цилиндрического корпуса превышает внутренний объем трубы в два и более раза. Объем полости цилиндрического корпуса может быть увеличен как за счет ее поперечных размеров, так и за счет ее вертикальных размеров. Чем больше объем цилиндрического корпуса по сравнению с объемом трубы, тем больше будет снижение скорости потока, тем эффективнее будет работать фильтр и его составные части. Учитывая, что увеличение горизонтального размера цилиндрического корпуса ограничено горизонтальными размерами трубы, объем полости цилиндрического корпуса может быть увеличен за счет увеличения ее вертикальных размеров, и вертикальный размер цилиндрического корпуса может быть больше его горизонтального размера. Элементы крепления трубы (фильтра) к трубопроводу могут быть как фланцевые, так и иные, например резьбовые, что не влияет на решение поставленной задачи. Поперечное сечение цилиндрического корпуса может представлять собой окружность, эллипс либо иную форму, что также не влияет на решение поставленной задачи, однако проще изготовить корпус с окружностью в сечении. Магнитный элемент может быть одним и располагаться по центру отрезка трубы или представлять собой набор элементов, расположенных в несколько рядов, например в два ряда симметрично относительно продольной оси трубы. Намагниченность магнитного элемента предпочтительно должна быть направлена перпендикулярно оси горизонтальной трубы. На чертеже изображен вид предлагаемого фильтра.

Фильтр включает отрезок трубы 1 с элементами крепления его к магистрали, выполненными в виде фланцев 2. Перпендикулярно оси трубы 1 в центральной его части расположен сетчатый цилиндр 3 фильтрующего устройства, установленный в проточку 4 трубы 1. Такое расположение сетчатого цилиндра с полным перекрытием сечения трубы лучше очищает жидкость от механических примесей по сравнению с его расположением под углом к потоку и уменьшает его гидродинамическое сопротивление потоку. Внутри сетчатого цилиндра в центре трубы 1 установлен магнитный элемент 5 в виде постоянного магнита чечевицеобразной (фиг.1) или плоской формы (фиг.2), ориентированный вдоль оси трубы, а значит и вдоль потока фильтруемой жидкости. Крепление магнитного элемента 5, как это показано на фиг.1, может быть осуществлено на немагнитном стержне 6 с помощью гайки 7. Для лучшей очистки количество магнитных пластин может быть увеличено, и расположить их можно не только по центру трубы (центру потока), как это показано на чертеже, но и более равномерно по объему трубы, например, две магнитные пластины параллельно друг другу с двух сторон симметрично оси трубы, что значительно увеличит степень очистки жидкости от ферромагнетиков. Труба 1 в верхней своей части снабжена заглушкой 8, где закреплен с помощью, например, резьбового соединения немагнитный стержень 6. В нижней части труба соединена с полым цилиндрическим корпусом 9, который может быть изготовлен совместно с трубой литьем либо соединен с трубой 1 сварным соединением. Как видно из чертежа, объем цилиндрического корпуса 9 превышает объем трубы. Это превышение чем больше, тем больше уменьшение скорости течения жидкости. Верхний предел поперечных размеров цилиндрического корпуса ограничен лишь целесообразными весогабаритными характеристиками фильтра. Вертикальный размер цилиндрического корпуса 9 зависит от величины необходимого объема его для существенного уменьшения скорости потока. В нижней своей части цилиндрический корпус 9 снабжен резьбовой заглушкой 10.

Устройство работает следующим образом.

При подключении фильтра при помощи фланцевого соединения 2 к магистрали потока жидкости, подлежащей очистке, поток жидкости, протекая через фильтр, замедляет свою скорость вследствие расширения своего объема; на частицы примесей в большей степени начинает действовать весовая составляющая сил, превышающая кинематическую составляющую, заставляя их опускаться на дно цилиндрического корпуса 9; проходя через сетчатую структуру сетчатого цилиндра 3 и вдоль магнитных пластин 5, частицы примесей задерживаются сеткой и также опускаются на дно цилиндрического корпуса 9; ферромагнитные примеси с уменьшенной кинетической энергией лучше притягиваются магнитными пластинами 5, дополнительно очищая поток. Уменьшение скорости потока жидкости через фильтр повышает эффективность взаимодействия ферромагнитных частиц примесей с магнитным элементом 5, повышая степень очистки жидкости.

Указанная конструкция фильтра позволяет повысить степень очистки жидкости, снизить гидродинамическое сопротивление потоку и уменьшить мощность насосных устройств магистрали; конструкция не критична к направлению потока, т. е. фильтр можно подключать к магистрали в любой его ориентации.

Используемые источники информации
1. "Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей". Справочник/ В.И. Манюк, Я. И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. - 3-е изд., переработанное и дополненное, - М.: Стройиздат, 1988, с. 68-69;
2. Фильтры магнитные фланцевые ФМФ 50, 65, 80, 100, 150, 200. Техническое описание, Московский завод "ВОДОПРИБОР", 1982 г.

Изобретение относится к производству фильтров для улавливания твердых частиц с содержанием ферромагнитных примесей и может быть использовано для очистки жидкостей в закрытых трубопроводах. Магнитный фильтр представляет собой отрезок трубы с фланцами для крепления его к трубопроводу, по которому протекает очищаемая жидкость. К нижней части отрезка трубы прикреплен цилиндрический корпус, объем полости которого превышает объем полости отрезка трубы по крайней мере в два раза. Внутри корпуса с перекрытием всего сечения трубы установлено фильтрующее устройство в виде сетчатого цилиндра, при этом ось корпуса и сетчатого цилиндра расположены перпендикулярно оси трубы и в сетчатом цилиндре размещена магнитная система, выполненная в виде элемента плоской или обтекаемой формы. Изобретение решает задачу уменьшения гидродинамического сопротивления фильтра потоку фильтруемой жидкости и повышения степени очистки жидкости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитный фильтр, представляющий собой отрезок трубы с элементами крепления ее к трубопроводу, с сообщающимся с полостью трубы цилиндрическим корпусом в нижней ее части и фильтрующим устройством из сетчатого цилиндра и магнитной системы, расположенной в сетчатом цилиндре, отличающийся тем, что ось цилиндрического корпуса и ось сетчатого цилиндра расположены перпендикулярно оси трубы, сетчатый цилиндр установлен с перекрытием всего сечения трубы, а магнитная система выполнена в виде элемента плоской или обтекаемой формы, причем объем полости цилиндрического корпуса превышает внутренний объем трубы в два и более раза. 2. Магнитный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде двух и более плоских элементов, расположенных вдоль оси трубы симметрично относительно нее. 3. Магнитный фильтр по п. 1, отличающийся тем, что магнитная система выполнена в виде элемента чечевицеобразной формы.