Filtr magnetyczny- oczyszczanie cieczy procesowych z zastosowaniem technologii magnetycznej

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


KRZYSZTOF WNĘK
Oczyszczanie cieczy procesowych z zastosowaniem technologii magnetycznej

Filtracja magnetyczna to stosunkowo nowa koncepcja oczyszczania cieczy procesowych z drobin ferro- i paramagnetycznych. Standardowo rozwiązanie to stosuje się do olei oraz płynów chłodzących. W porównaniu do tradycyjnych metod filtracji, posiada ona szereg zalet – jest ekonomiczna, ekologiczna i bardzo skuteczna – także w przypadku zanieczyszczeń o wielkości poniżej jednego mikrona.

Element roboczy filtrów magnetycznych stanowi stalowy pręt, w rdzeniu którego zabudowane są neodymowe magnesy wysokiej mocy. Natężenie pola magnetycznego mierzone na powierzchni pręta wynosi od 8000 do 12000 Gs. Jest to od 6 do 7 razy więcej niż w przypadku standardowych magnesów ceramicznych. Ilość oraz moc prętów każdorazowo dobierana jest pod kątem danej aplikacji.

Podczas procesu filtracji pręty magnetyczne zabudowane są wewnątrz specjalnego zbiornika, przez który przepływa zanieczyszczona ciecz. W wyniku oddziaływania silnego pola magnetycznego cząstki ferro- i paramagnetyczne zostają wyłapane na powierzchni prętów, a następnie usunięte z  układu w procesie okresowego czyszczenia.

Przy doborze filtrów magnetycznych należy uwzględnić takie parametry procesowe, jak: charakter cieczy procesowej, rodzaj, ilość oraz wielkość zanieczyszczeń, pożądana wydajność oraz skuteczność filtracji.

W celu lepszego zrozumienia, jak filtracja magnetyczna wpływa na poprawę efektywności produkcji, poniżej zestawiono ją z klasyczną filtracją membranową.

Filtracja membranowa

Klasyczna filtracja polega na mechanicznym oddzieleniu cieczy od niepożądanych zanieczyszczeń przy użyciu membran o  odpowiedniej porowatości. Podczas filtracji zanieczyszczenia o wielkości przekraczającej wielkość porów zostają zatrzymane na tkaninie filtracyjnej. Jej struktura wykonana jest najczęściej z polipropylenu, poliestru lub celulozy.

Filtracja membranowa powoduje spadek ciśnienia filtrowanej cieczy. Początkowo różnica ciśnień po obu stronach filtra jest niewielka. Z czasem tkanina filtracyjna ulega zapchaniu co zwiększa opory przepływu, a tym samym generuje wzrost różnicy ciśnień po obu stronach membrany. W skrajnych przypadkach może dojść do całkowitego zapchania filtra, a tym samym zatrzymania obiegu cieczy procesowej. Z tego względu, po przekroczeniu pewnej granicznej różnicy ciśnień, filtr klasyczny musi zostać wymieniony.

oczyszczanie-cieczy-procesowych-01

Typowe filtry membranowe są wstanie wyłapać cząstki o rozmiarze wiekszym niż 40 μm, co wynika w głównej mierze z kompromisu pomiędzy skutecznością, a oporem przepływu na filtrze. Problem ten nie występuje w przypadku filtrów magnetycznych, które są wstanie oczyszczać ciecze z cząstek o rozmiarze poniżej 1 μm.

Filtracja membranowa – zalety

Łatwa kontrola kondycji filtra – poprzez prosty pomiar ciśnienia przed i za filtrem, w każdej chwili otrzymujemy informacje o stopniu zanieczyszczenia filtra. Daje to dokładny pogląd na to, kiedy filtr należy wymienić.

Niskie koszty inwestycyjne – stosunkowo niewielkie koszty zakupu.

Filtracja membranowa – wady

Koszty eksploatacyjne – przy znacznym spadku ciśnienia materiał filtrujący należy wymienić na nowy. Oprócz zakupu nowego wkładu filtra, trzeba ponieść dodatkowe koszty związane z utylizacją zanieczyszczonego wkładu oraz stratą pewnej ilości filtrowanej cieczy, która zawsze zostaje na materiale filtrującym.

Ograniczona efektywność – w związku ze stratami ciśnienia na filtrze, proces filtracji barierowej jest kompromisem pomiędzy skutecznością oczyszczania, a wydajnością przepływu cieczy. Typowe filtry membranowe mają zdolność do oczyszczania cieczy z cząstek o wielkości większej niż 40 mikronów. Rozwiązanie to z jednej strony pozwala utrzymać opory przepływu w filtrze na dopuszczalnym poziomie, z drugie nie zapewnia właściwej skuteczności filtracji. Zjawisko to znacząco przyczynia się do skrócenia żywotności cieczy procesowej.

Filtracja magnetyczna – zalety

Koszty eksploatacyjne – brak materiałów zużywających się oraz możliwość czyszczenia elementów roboczych filtra. Ponadto filtry magnetyczne charakteryzują się znikomo niskim oporem przepływu.

Wysoka dokładność – filtracja cząsteczek o wielkości poniżej 5 mikronów znacznie poprawia żywotność zarówno filtrowanych cieczy, jak i urządzeń, w których są one stosowane. W sytuacji, gdy wymaga tego dana aplikacja, możliwe jest wyłapywanie cząstek o wymiarach poniżej 1 mikrona.

Minimalne straty cieczy – zanieczyszczenia są usuwane z filtra w postaci półsuchej. Ubytek cieczy jest znacznie mniejszy, niż przy tradycyjnych sposobach filtracji.

Walory ekologiczne – minimalna ilość odpadów do recyklingu (brak zużytych materiałów filtracyjnych). Skuteczna filtracja zapewnia dłuższą żywotność cieczy.

Zanieczyszczony pręt magnetyczny

Filtracja magnetyczna – wady

Wyższe koszty inwestycyjne – koszt zakupu filtrów magnetycznych jest wyższy w porównaniu ze standardowymi filtrami membranowymi. Jest to praktycznie jedyna wada magnetycznych filtrów cieczy, która jednak jest szybko niwelowana poprzez ograniczenie kosztów eksploatacyjnych.

Filtracja magnetyczna – dostępne rozwiązania

Kompaktowe filtry magnetyczne – najprostsze i najtańsze rozwiązanie. Ciecz przepływa wokół centralnie umieszczonego rdzenia magnetycznego. Geometria przepływu oraz magnesy neodymowe wysokiej mocy zapewniają niezwykle skuteczne usuwanie wszystkich cząstek ferro- i paramagnetycznych o wielkości nawet kilku mikronów. Odpowiednia konstrukcja obwodu pola magnetycznego nie blokuje przepływu cieczy i nie powoduje znaczących spadków ciśnienia nawet wtedy, gdy filtr jest pełen zanieczyszczeń.

Przykładem filtra magnetycznego o prostej, kompaktowej konstrukcji może jest Micromag. Urządzenie dostępne jest w trzech rozmiarach (5”, 10” i 20”) z maksymalną przepustowością do 150 litrów na minutę (wersja 20”) i pojemności do 3,8 kg zebranych zanieczyszczeń. W tym przypadku czyszczenie odbywa się ręcznie, mimo to jest bardzo proste i trwa zaledwie 2-3 minuty. Dostępna jest również wersja wysokociśnieniowa, która może pracować z ciśnieniem do 80 bar.

Podstawowe obszary zastosowania tego typu filtrów to: układy chłodzenia przy wszelkiego rodzaju maszynach do precyzyjnej obróbki metali, przemysłowe mycie części, wstępna filtracja, układy hydrauliczne, zabezpieczenie pomp.

Uniwersalne filtry magnetyczne z mechanizmem ułatwiającym czyszczenie – przeznaczone dla aplikacji wymagających wyższych wydajności, krótkich przestojów związanych z czyszczeniem.

Przykładowo, filtry Filtromag zawierają nie jeden, a 3 lub 6 prętów magnetycznych ze stali nierdzewnej. Ręczny proces czyszczenia prętów może zostać wsparty systemem Easy Clean, który umożliwia wyjęcie rdzeni magnetycznych ze stalowych prętów, co z kolei powoduje natychmiastowe opadnięcie cząstek do zbiornika na zanieczyszczenia. System Easy Clean pozwala skrócić czas niezbędny na czyszczenie filtra do zaledwie kilku minut. Natężenie pola magnetycznego na powierzchni prętów wynosi do 11 000 Gs.

Ten typ filtrów stosuje się w analogicznych aplikacjach, jak filtry kompaktowe, z tym że wymagających wyższych wydajności, a także dla cieczy agresywnych chemicznie oraz w produkcji farb i pigmentów.

Do najbardziej zaawansowanych urządzeń tego typu należą w pełni zautomatyzowane filtry magnetyczne. Rozwiązania takie posiadają funkcję auto-czyszczenia prętów magnetycznych oraz układ minimalizujący straty cieczy procesowej. Podstawowa zasada działania układu czyszczącego jest analogiczna do wcześniejszego przypadku, tj. zanieczyszczenia są zbierane na prętach, we wnętrzu których znajdują się tzw. rdzenie magnetyczne. Podczas czyszczenia rdzenie są automatycznie wysuwane z prętów, co powoduje opadnięcie zanieczyszczeń. Jednocześnie zawór trójdrożny zamontowany bezpośrednio za filtrem kieruje przepływającą ciecz razem z uwolnionymi zanieczyszczeniami do osobnego zbiornika. Po wypłukaniu komory filtra z zanieczyszczeń, rdzenie magnetyczne oraz zawór trójdrożny powracają do pierwotnego położenia. Cały cykl czyszczenia trwa zaledwie kilka sekund. W osobnym zbiorniku zanieczyszczenia są oddzielane od cieczy na rolce magnetycznej. W ten sposób powstaje rodzaj półsuchego „placka” oraz czysta ciecz, która ponownie zostaje zawrócona do układu. Dla przykładu, filtr typu Automag może pracować z przepustowością do 900 litrów na minutę, jednak możliwość równoległego łączenia ze sobą filtrów pozwala na efektywne oczyszczanie cieczy o wielokrotnie większym natężeniu przepływu. Po ustawieniu odpowiedniej częstotliwości czyszczenia, filtr może pracować 24h na dobę, bez dodatkowej ingerencji personelu.

Podsumowanie

W dobie dążenia do minimalizowania kosztów produkcji i poprawy jakości wyrobów, filtracja magnetyczna jest znakomitą alternatywą lub uzupełnieniem standardowych filtrów barierowych (membranowych). Może być wykorzystywana w szerokim zakresie natężenia przepływu cieczy, z czyszczeniem zarówno ręcznym, jak i automatycznym. Filtrację magnetyczną cechuje brak materiałów eksploatacyjnych, mniejsze straty filtrowanej cieczy, brak znaczących oporów przepływu na filtrze oraz wyłapywanie cząstek o wielkości poniżej jednego mikrona, co jest nie do osiągnięcia przy standardowej filtracji membranowej. Nowoczesne filtry magnetyczne mogą być stosowane zarówno samodzielnie, jak i w połączeniu ze standardowymi filtrami membranowymi. Drugie z rozwiązań pozwala znacząco obniżyć koszty związane z wymianą membran; wydłużyć czas pracy filtrów barierowych, a tym samym zmniejszyć ilość przestojów instalacji; obniżyć straty cieczy procesowej; zapewnić filtrację cząstek o rozmiarach poniżej 1 μm oraz materiałów nie wykazujących właściwości magnetycznych.

Przykład w peni automatycznej instalacji do oczyszczania cieczy procesowych

SPRAWDŹ OFERTĘ

Realizujemy dostawy zarówno pojedynczych urządzeń, jak również w oparciu o własne biuro projektowe i dział montażowy wykonujemy kompletne instalacje stosowane przy produkcji proszków, granulatów, cieczy i past. Nasze prace obejmują zarówno dobór urządzenia (który może być realizowany w oparciu o testy z rzeczywistym produktem), jak również jego montaż, uruchomienie oraz serwis.

WYŚLIJ ZAPYTANIE

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


KRZYSZTOF WNĘK

Imię i nazwisko (wymagane)

Firma (wymagane)

E-mail (wymagane)

Telefon (wymagane)

Temat wiadomości

Treść wiadomości

Załącz plik

Odbierz rabat -10%
Na szkolenia i konferencję nt. bezpieczeństwa wybuchowego i procesowego (zniknę za 10 sek.)