ES2825039T3 - Dispositivo de filtración magnética - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de filtración magnética 2. (105) para separar el material contaminante de un fluido, el dispositivo comprende: una caja (200) para proporcionar la contención de un fluido que fluye a través del dispositivo, la caja (200) tiene una entrada de fluido (310) y una salida de fluido (311); un núcleo magnético alargado (302); una primera cámara alargada (308) dentro de la caja (200), estando la primera cámara (308) en comunicación de fluido con la entrada (310) hacia un primer extremo (322) para permitir que el fluido entre en la primera cámara (308); una segunda cámara alargada (309) dentro de la caja (200), estando la segunda cámara (309) en comunicación con el fluido de salida (311) hacia un primer extremo (322) para permitir que el fluido salga de la segunda cámara (309); un paso (320) que se extiende entre y conecta la primera y segunda cámaras alargadas (308, 309) en comunicación de fluido interna hacia sus respectivos segundos extremos (321, 323), de tal manera que el fluido es dirijido a fluir desde la entrada (310) pasando por toda la longitud del núcleo magnético (302) en una primera dirección a través del paso (320), pasando por toda la longitud del núcleo magnético (302) en una segunda dirección opuesta a la primera dirección hacia la salida (313); en el que se crea un campo magnético generado por el núcleo magnético (302) en la trayectoria del flujo de fluido en la primera y segunda cámaras (308, 309) para atrapar el material contaminante dentro de la caja (200) mientras fluye entre la entrada (310) y la salida (311); caracterizado porque: el núcleo magnético (302) tiene una pluralidad de columnas de imanes (703, 704) que se extienden a lo largo de la longitud del núcleo magnético (302), al menos una columna con polaridad norte que se extiende a lo largo de la longitud de la columna y al menos una columna con polaridad sur que se extiende a lo largo de la longitud de la columna, en la que las columnas con polaridad norte y sur (704, 703) están dispuestas longitudinalmente alrededor de un eje longitudinal del núcleo magnético (302) en polaridad norte y sur alternadas; y el dispositivo de filtración magnética que comprende además una brida separadora (305) situada en la interfaz entre el paso (320) y los respectivos segundos extremos (321, 323) de la primera cámara (308) y la segunda cámara (309), la brida (305) se extiende radialmente hacia fuera del núcleo magnético central (302) y está alineada sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del núcleo magnético (302), de modo que la brida (305) se orienta así sustancialmente perpendicular a la dirección general del flujo de fluido a través de la primera cámara (308) y la segunda cámara (309); y una malla o tamiz (500) montada en la brida de separación (305) en la interfaz del segundo extremo (323) de la segunda cámara (309) para capturar y retener el material contaminante no magnéticamente susceptible en el paso (320) mientras el fluido fluye a través del paso (320) desde el segundo extremo (321) de la primera cámara (308) hasta el segundo extremo (323) de la segunda cámara (309).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de filtración magnética

La presente invención se refiere a un dispositivo de filtración magnética para separar material magnéticamente susceptible de un fluido y, en particular, aunque no exclusivamente, a un dispositivo para separar las partículas ferrosas de un fluido que fluye dentro de una red de fluido, como los sistemas de calefacción central o de aire acondicionado.

Los sistemas convencionales de calefacción central a base de agua, tanto domésticos como comerciales, utilizan una fuente de calor como una caldera de aceite, gas o electricidad para hacer circular el agua caliente a través de una red que comprende radiadores, depósitos de agua caliente y similares interconectados por tuberías metálicas y no metálicas. La corrosión interna de los componentes metálicos de la red es un problema endémico y ha dado lugar a una serie de enfoques diferentes para tratar de aliviar la contaminación del sistema por la circulación de partículas ferrosas dentro del sistema.

Un enfoque es la purga o lavado regular del fluido contaminado y el reemplazo con un fluido limpio. Es común que se introduzcan inhibidores anticorrosión durante estas operaciones de limpieza con el fin de inhibir o retrasar la aparición de la acumulación de partículas de hierro y los problemas asociados. Sin embargo, las operaciones de purga de este tipo son incómodas cuando, en un entorno doméstico, se requiere normalmente un operario durante tres a seis horas para drenar y rellenar completamente el sistema.

Más recientemente, se han instalado dispositivos de filtración magnética dentro de los sistemas de calefacción central que actúan para eliminar continuamente las partículas ferrosas del fluido de trabajo en línea dentro del sistema. Ejemplos de dispositivos de filtración magnética se describen en los documentos US 4,783,266; EP 1808415; GB 2458647; GB 2469145 y EP2174718. Estos dispositivos normalmente comprenden una caja que tiene una entrada y una salida con un imán o cuerpo magnético colocado dentro de la caja para atrapar las partículas ferrosas mientras el fluido fluye a través del filtro.

Sin embargo, debido a la mayor demanda de eficiencia de la caldera que ha dado lugar a tubos de menor diámetro dentro de la caldera se han creado una serie de problemas. En particular, la escasa contención de las partículas ferrosas de diferentes tamaños y masas conduce a la acumulación de contaminación dentro del sistema y, en particular, los tubos de pequeño diámetro dentro de la caldera reducen a su vez la eficiencia de la caldera y pueden provocar obstrucciones. Además, cuando un filtro magnético ha estado en uso durante un largo período o el sistema está muy contaminado con partículas ferrosas, la saturación y posterior obstrucción del filtro representa un alto riesgo de fuga y de fallo del sistema. Por lo tanto, se necesita un dispositivo de filtración magnética mejorado capaz de separar el material contaminante de un fluido de trabajo que resuelva los problemas mencionados.

En consecuencia, los inventores proporcionan un dispositivo de filtración que es eficaz para la eliminación de contaminantes magnéticamente susceptibles de un fluido de trabajo, como un sistema de calefacción o refrigeración doméstico o comercial. En particular, un conjunto de columnas magnéticas de polaridad alternante norte y sur se colocan dentro de una pluralidad de cámaras que dirigen el flujo del fluido en un camino de flujo extendido a través de un circuito de campo magnético creado por las columnas de imanes.

El presente dispositivo está optimizado para la captura y retención de diferentes grados de material contaminante en lo que respecta al tamaño y la masa de las partículas. Esto se consigue, en parte, mediante una disposición de varias cámaras en las que la velocidad del flujo de fluido dentro de cada cámara puede ser predeterminada y regulada para proporcionar la captura de un tamaño y/o masa específicos de partículas contaminantes. Además, al dirigir el flujo de fluido a través de múltiples cámaras, se aumenta la longitud del recorrido del flujo de fluido y, por lo tanto, el tiempo de exposición al campo magnético creado dentro del dispositivo para aumentar la zona de atrapamiento efectiva y la eficiencia del filtro.

El presente dispositivo comprende un núcleo magnético alargado formado por una pluralidad de columnas magnéticas que se extienden a lo largo de la longitud del núcleo. Configurando específicamente la pluralidad de las columnas, se crea un patrón de campo magnético deseado dentro de las cámaras del dispositivo que maximiza el atrapamiento de contaminantes mientras crea canales de flujo de fluido alrededor y a través del contaminante atrapado que se acumula en el núcleo magnético con el tiempo. Estos canales de flujo de fluido aseguran que el filtro no se bloquee por el contaminante. El presente dispositivo también es capaz de separar tanto el material magnéticamente susceptible como el material no ferroso. Esto es ventajoso ya que un solo dispositivo puede ser instalado dentro de una red de fluido que realiza la doble función de eliminación de partículas metálicas y no metálicas de manera eficiente y conveniente. El atrapamiento de las partículas no ferrosas dentro del dispositivo se logra, en parte, mediante una brida separadora colocada dentro del dispositivo y preferiblemente entre las cámaras internas.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de filtración magnética para separar el material contaminante de un fluido, el dispositivo comprende: un caja para proporcionar la contención de un fluido que fluye a través del dispositivo, la caja tiene una entrada de fluido y una salida de fluido; un núcleo magnético alargado; una primera cámara alargada dentro de la caja, la primera cámara en comunicación de fluido con la entrada hacia un primer extremo para permitir que el fluido entre en la primera cámara; una segunda cámara alargada dentro de la caja, la segunda cámara en comunicación de fluido con la salida hacia un primer extremo para permitir que el fluido salga de la segunda cámara; un paso que se extiende entre y conecta la primera y segunda cámaras alargadas en comunicación de fluido interna hacia sus respectivos segundos extremos, de tal manera que el fluido sea dirigido a fluir desde la entrada pasando por toda la longitud del núcleo magnético en una primera dirección a través del paso, pasando por toda la longitud del núcleo magnético en una segunda dirección opuesta a la primera dirección hacia la salida; en el que se crea un campo magnético generado por el núcleo magnético en el camino del flujo de fluido en la primera y segunda cámaras para atrapar el material contaminante dentro de la caja mientras fluye entre la entrada y la salida; caracterizado porque: el núcleo magnético tiene una pluralidad de columnas de imanes que se extienden a lo largo de la longitud del núcleo magnético, por lo menos una columna que tiene una polaridad norte que extiende la longitud de la columna y por lo menos una columna que tiene una polaridad sur que extiende la longitud de la columna en la que las columnas de las polaridades norte y sur están dispuestas longitudinalmente alrededor de un eje longitudinal del núcleo magnético en polaridad norte y sur alternadas; y el dispositivo de filtración magnética comprende además una brida de separación colocada en la interfaz entre el paso y los respectivos segundos extremos del primer y segundo cámara, la brida se extiende radialmente hacia fuera del núcleo magnético central y se alinea sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del núcleo magnético, de modo que la brida se orienta así sustancialmente perpendicular a la dirección general del flujo de fluido a través de la primera cámara y de la segunda cámara; y una malla o tamiz montada en la brida del separador en la interfaz del segundo extremo de la segunda cámara para capturar y retener el material contaminante no magnéticamente susceptible en el paso mientras el fluido fluye a través del paso desde el segundo extremo de la primera cámara hasta el segundo extremo de la segunda cámara.

Preferentemente, el dispositivo comprende al menos cuatro columnas de imanes, al menos dos columnas con polaridad norte y al menos dos columnas con polaridad sur, estando las columnas dispuestas longitudinalmente alrededor del eje longitudinal del núcleo en polaridad alternada norte y sur. El uso de una pluralidad de columnas de imán de polaridad alterna crea un patrón de campo magnético predeterminado o un perfil de forma dentro del dispositivo que está optimizado para el atrapamiento. Por consiguiente, el dispositivo actual es más compacto y más ligero y menos costoso que los filtros existentes, ya que el tamaño de los imanes se mantiene al mínimo.

Preferentemente, el dispositivo comprende un tubo alargado para alojar el núcleo magnético, siendo el núcleo capaz de ser insertado y extraído en el tubo. Preferentemente, el dispositivo además comprende una partición para dividir la caja en la primera y segunda cámara, la partición se extiende longitudinalmente sobre el núcleo magnético. Al aumentar la distancia del camino de flujo de fluido dentro del dispositivo y, por consiguiente, el tiempo de exposición al campo magnético, la velocidad de flujo de fluido dentro del dispositivo actual es tal que sólo se crea un pequeño diferencial de presión dentro de la red de fluido y, por lo tanto, se reduce cualquier aumento en la demanda de energía de la bomba de circulación de la caldera. El dispositivo actual es, por lo tanto, energéticamente eficiente en comparación con los filtros magnéticos convencionales.

Opcionalmente, la brida separadora comprende una pluralidad de aperturas posicionadas en la interfaz con la segunda cámara.

Opcionalmente, el dispositivo comprende además un grifo de drenaje en la caja para permitir que el fluido sea drenado de la misma. El grifo de drenaje puede estar colocado en cualquier región de la caja. Preferentemente, el grifo de drenaje se coloca en la parte inferior de la caja en una región del paso entre la primera y la segunda cámara. Opcionalmente, el grifo de drenaje puede estar colocado adyacente a la primera o segunda cámara. Alternativamente, el grifo de drenaje puede estar situado en una región superior de la caja hacia el extremo de entrada y salida.

Preferentemente, el tabique comprende una primera ala que se extiende radialmente hacia afuera del núcleo y una segunda ala que se extiende radialmente hacia afuera del núcleo, la primera y la segunda ala que se extienden sustancialmente la longitud del núcleo para, en parte, definir las primeras y segundas cámaras dentro de la caja. Preferentemente, la primera y segunda cámara están definidas por una pared interior de la caja, el tubo alargado y la primera y segunda ala. Opcionalmente, la primera y segunda cámara comprenden un volumen que es sustancialmente igual. Alternativamente, un volumen de la primera cámara es más grande que un volumen de la segunda cámara, de modo que una velocidad de flujo de fluido en la primera cámara es menor que una velocidad de flujo de fluido en la segunda cámara.

Opcionalmente, el dispositivo comprende además un puerto conector que tiene: un puerto de entrada de fluido para recibir fluido de un sistema de flujo de fluido externo; un puerto de entrada de la caja para proporcionar una comunicación de fluido entre el puerto de entrada de fluido y la entrada de la caja; un puerto de salida de fluido para permitir que el fluido fluya desde el dispositivo al sistema de fluido externo; y un puerto de salida de la caja para proporcionar una comunicación de fluido entre el puerto de salida de fluido y la salida de la caja. Además, el dispositivo puede además comprender una tapa desmontable de la caja, la tapa comprende: un primer canal de dirección en comunicación de fluido con la entrada de fluido de la caja y el puerto de entrada de la caja del puerto del conector; y un segundo canal de dirección en la comunicación de fluido con la salida de fluido de la caja y el puerto de salida de fluido del puerto del conector. Un dispositivo de tres piezas es ventajoso para la conexión y desconexión conveniente de la red de fluido. En particular, el puerto del conector puede estar permanentemente conectado a la red de fluido de tal manera que la tapa y/o la caja pueden ser retiradas durante un proceso de limpieza del filtro para eliminar la acumulación de contaminantes. Preferiblemente, un eje del puerto de entrada de fluido y un eje del puerto de salida de fluido están sustancialmente alineados. Opcionalmente, el primer y segundo canales de dirección están dispuestos para desviar el flujo de fluido a través de sustancialmente 90° cuando fluye entre un primer y segundo extremo respectivo del primer y segundo canales directores.

Opcionalmente, el dispositivo comprende además un indicador de saturación de contaminantes configurado para responder a una cantidad de contaminante magnéticamente susceptible atrapado dentro de la caja por el núcleo magnético. Opcionalmente, el indicador de saturación comprende un émbolo magnético presionado por resorte, situado en el exterior de la caja, de manera que la posición y el movimiento del émbolo magnético están determinados por el nivel de atracción magnética hacia el núcleo magnético. La intensidad del campo magnético que experimenta el émbolo magnético se ve afectada por la cantidad de contaminante depositado en el núcleo magnético, de manera que se pueda disponer de un sensor e indicador de contaminante adecuado.

Opcionalmente, la pluralidad de columnas de imanes se configura para crear sustancialmente la misma fuerza de campo magnético. Opcionalmente, la pluralidad de columnas de imanes se configura para crear una fuerza diferente de campo magnético dentro de la primera cámara en relación con la segunda.

El núcleo magnético del dispositivo filtrante de la presente invención comprende al menos cuatro columnas de imanes, cada una de las cuales tiene una polaridad única y sustancialmente uniforme que se extiende a lo largo de su longitud. Los imanes se colocan longitudinalmente alrededor de un eje longitudinal central del núcleo en una polaridad alternante norte y sur. El efecto de lo cual es la creación de un gradiente de campo magnético perfilado perpendicular al eje del núcleo que a su vez crea 'canales de paso de flujo de fluido entre la pared de la caja y el núcleo magnético, ya que el contaminante queda atrapado alrededor del núcleo. Estos canales de trayectoria de flujo corresponden a regiones de baja intensidad de campo magnético que se extienden a lo largo de la longitud de la columna. Las regiones correspondientes de alta intensidad de campo magnético sirven para atraer el material contaminante que migra a estas regiones de mayor gradiente de campo, creando así los canales libres de contaminantes a lo largo de los cuales puede fluir el fluido.

La geometría del circuito de flujo magnético, que se extiende longitudinalmente con gradientes de campo altos y bajos, provee una deposición controlada de contaminantes en el núcleo magnético. Por consiguiente, como el dispositivo actual asegura que el flujo de fluido se mantiene en la saturación de contaminantes, se previene el bloqueo del flujo de fluido que de otra manera causaría fugas y el fallo del sistema.

A continuación, se describirá una implementación específica de la presente invención, a modo de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos que la acompañan, en los cuales:

La figura 1 es una ilustración esquemática en perspectiva de un sistema de calefacción central dentro de un edificio doméstico;

La figura 2 es una vista en perspectiva de un dispositivo de filtración magnética instalado dentro del sistema de calefacción central de la figura 1 según una implementación específica de la presente invención;

La figura 3 es una vista transversal lateral del dispositivo de filtración magnética de la figura 2;

La figura 4 es una vista en perspectiva de un núcleo magnético y una partición interna y una brida separadora del dispositivo de la figura 3;

La figura 5 es una vista parcial ampliada de una sección inferior de los componentes internos del dispositivo de la figura 4;

La figura 6 es una vista en planta de los componentes internos del dispositivo de la figura 4;

La figura 7 es una vista en alzado lateral del núcleo magnético del dispositivo de la figura 3 que tiene una pluralidad de columnas de imanes que se extienden longitudinalmente a lo largo del núcleo alargado;

La figura 8 es una vista en sección transversal en planta del núcleo magnético de la figura 7 en la que las columnas de imanes están distribuidas circunferencialmente alrededor de un núcleo interno en polaridad alternada norte y sur de acuerdo con una implementación específica de la presente invención;

La figura 9 es una vista esquemática del dispositivo de la figura 3 que ilustra el circuito de campo magnético generado por el núcleo magnético dentro de la trayectoria de flujo de fluido a través del dispositivo según una implementación específica de la presente invención;

La figura 10 es una vista en perspectiva de un puerto de conexión para acoplar el dispositivo de filtración de la figura 3 al sistema de calefacción central de la figura 1;

La figura 11 es una vista en perspectiva de una tapa para acoplar una caja del núcleo magnético de la figura 7 al puerto de la figura 10.

Con referencia a la figura 1, un edificio 100 comprende un sistema de calefacción central 101 que suele incluir tuberías metálicas o de plástico 104 que sirven para interconectar una pluralidad de radiadores 102 situados en diferentes habitaciones a una caldera central 103. La caldera 103 suele ser una caldera de gas, electricidad o petróleo y funciona para calentar un fluido de calefacción central, típicamente agua, para su posterior circulación a través de las tuberías 104 y los radiadores 102.

El sistema 101 comprende además un dispositivo de filtración magnética 105 situado muy cerca de la caldera 103 y conectado en el conducto de flujo de fluido de la tubería 104 de manera que el fluido de calefacción central fluye a través del dispositivo 105 inmediatamente antes de volver a entrar en la caldera 103 para su recalentamiento y posterior retorno a los radiadores 102.

En referencia a la figura 2, el dispositivo de filtración 105 comprende una caja 200 que alberga componentes internos como un núcleo magnético ilustrado con referencia a las figuras 3 a 8. El dispositivo 105 está conectado en comunicación de fluido con la tubería 104 por medio de conexiones adecuadas 201. Las válvulas de control manual 202 se colocan en los puntos de conexión anteriores y posteriores del dispositivo de filtrado 105 dentro del circuito de fluido 104, para permitir el aislamiento del fluido del dispositivo 105 de la red 101.

Con referencia a la figura 3, el filtro 105 comprende la caja 200, una tapa 300 y un puerto de conexión 301. En el puerto 301 se forma una salida de flujo de fluido 314 que está alineada sustancialmente coaxialmente con una entrada de flujo de fluido 315. El puerto 301 está acoplado en comunicación de fluido con la tapa 300 que tiene una entrada de fluido 312 acoplada en comunicación de fluido a la entrada 315 del puerto 301 y una salida de fluido 311 acoplada en comunicación de fluido a la salida 314 del puerto 301. En la unión entre la tapa 300 y el puerto 301 se proporciona un collarín roscado 316 para permitir que la tapa 300 sea desmontable del puerto 301. Una pluralidad de juntas tóricas 327 se proporciona en la unión entre el puerto 301 y la tapa 300 para proporcionar un sello hermético al fluido.

La caja 200 está acoplada en comunicación de fluido con la tapa 300 en un extremo opuesto con respecto al puerto 301. La caja 200 comprende una entrada de fluido 312 y una salida de fluido 311 acoplada a la respectiva entrada 312 y salida 313 de la tapa 300. La caja 200 es sustancialmente cilíndrica y comprende una región de extremo inferior curvada o en forma de plato 306. Un elemento de fijación del collarín 317 está proporcionado sustancialmente en un primer extremo 322 de albergar 200 y sirve a sujetar de forma liberable la caja 200 a la tapa 300. Un sello estanco al fluido en la unión con la tapa 300 es proporcionado por juntas tóricas adecuadas 327. El interior hueco de la caja 200 se divide espacialmente en una primera cámara alargada 308 y una segunda cámara alargada 309, ambas cámaras 308, 309 se extienden internamente por la longitud de la caja alargada 200 desde el primer extremo (entrada y salida superior) hasta el segundo extremo (curvado inferior) 306.

Un núcleo magnético alargado 302 se extiende longitudinal y sustancialmente en el centro de la caja 200 desde el primer extremo 322 hasta el segundo extremo 306. El núcleo magnético 302 comprende un tubo alargado 303 que alberga cuerpos magnéticos 304 dispuestos circunferencialmente alrededor de una columna central 319.

La primera cámara 308 está alineada sustancialmente paralela a la segunda cámara 309, con ambas cámaras 308 y 309 divididas y aisladas de comunicación de fluido, excepto por un pasaje de comunicación 320 que se extiende entre un segundo extremo 321 de la primera cámara 308 y un segundo extremo 323 de la segunda cámara 309. Una brida de separación 305 está colocada en la interfaz entre el extremo de la primera cámara 321, el extremo de la segunda cámara 323 y el paso 320. La brida 305 se extiende radialmente hacia fuera del núcleo central 302 y está alineada sustancialmente perpendicular a un eje central del núcleo alargado 302. La brida 305 está así orientada sustancialmente perpendicular a la dirección general del flujo de fluido a través de la primera cámara 308, y posteriormente la segunda cámara 309 entre la entrada 310 y la salida 311.

Se forma una abertura de drenaje 325 en la región inferior curvada o en forma de plato 306. Un grifo de drenaje 307 está parcialmente alojado dentro de la abertura 325 y proporciona un control manual del drenaje de fluido de la caja 200 y en particular de las cámaras 308, 309. La abertura 325 está limitada internamente por las paredes 318 que se extienden hacia el interior de las paredes de la caja en dirección al núcleo magnético 302. Entre las paredes opuestas 318 se crea un pozo 308 para proporcionar un conducto de drenaje de las cámaras 308, 309. Las paredes 318 también crean canales 326 en la región interna muy inferior del pasaje 320. Los canales 326 proporcionan zonas de atrapamiento para contaminantes no magnéticamente susceptible que de otra manera podrían bloquear la abertura de drenaje 325 cuando el fluido se drena de las cámaras 308, 309 mediante el accionamiento del grifo 307. Con referencia las figuras 4 a 6, el núcleo magnético 302 se forma como un conjunto modular en el que se pueden separar varios componentes entre sí para permitir una limpieza conveniente del dispositivo 105 y, en particular, la eliminación de los contaminantes magnéticamente susceptibles y no susceptibles atrapados dentro de la caja 200. El tubo alargado 303 se extiende a lo largo de todo el núcleo 302. Una tapa 406 está fijada de forma desmontable a un primer extremo del tubo 303 mediante el tornillo desmontable 405, de manera que el núcleo magnético 302 puede ser retirado del tubo 303 mediante la retirada de la tapa 406 y el tomillo 405. Un ala alargada sustancialmente plana 404 se extiende radialmente hacia afuera del tubo 303 diametralmente opuesto a una segunda ala alargada sustancialmente plana 404 que también se extiende radialmente hacia afuera del tubo 303. Ambas alas 404, definen colectivamente una partición alargada que es efectiva para dividir la cavidad interna de la caja 200 en la primera cámara 308 y la segunda cámara 309. Por consiguiente, el diámetro combinado del tubo 303 y la distancia radial por la que las alas 404 se extienden desde el tubo 303 es aproximadamente igual a un diámetro interno de la caja 200.

La brida de separación 305 está situada hacia un extremo inferior del tubo 303 y las alas 408 y comprende una configuración sustancialmente de disco que tiene un perfil transversal sustancialmente circular cuando se observa en planta. En consecuencia, el extremo inferior 408 se coloca en el segundo (inferior) extremo 306 de la caja 200 con un segundo extremo superior 407 del tubo y el conjunto de alas 303, 408 se coloca en el primer (superior) extremo 322 de la caja 200. La brida 305, cuando se observa en planta, se divide en una primera mitad 402 y una segunda mitad 403. La primera mitad 402 está destinada a ser colocada en el segundo extremo 321 de la cámara 308 y la segunda mitad 403 está destinada a ser colocada en el segundo extremo 323 de la cámara 309. La primera mitad 402 se divide a su vez en dos regiones de apertura relativamente grandes 401 que se extiende desde un perímetro exterior de la brida 305 radialmente hacia adentro hasta la superficie exterior del tubo alargado 303. La segunda mitad 403 comprende una cincha 601 que se extiende desde el perímetro exterior hasta la superficie externa del tubo 303. La cincha 601 comprende una pluralidad de aperturas de flujo 400. Una malla o tamiz 500 se sujeta de forma desmontable en la posición de la cincha 601 y comprende un calibre que es mucho más pequeño que el diámetro de las aberturas 400. La cincha 601 y el tamiz 500 se extienden sobre todo el segmento de la segunda mitad 403 definido por el perímetro de la brida 305, el tubo 303 y las alas 404. Cuando se aprecia en planta, la brida 305 se divide en la primera y segunda mitad 402, 403 por el tubo 303 y las alas 404.

Con referencia a las figuras 7 y 8, el núcleo magnético alargado 302 comprende una pluralidad de columnas magnéticas alargadas distribuidas alrededor de la columna central interna 319. En particular, una primera columna magnética 703 está formada por tres imanes de polaridad sur 705 colocados de extremo a extremo y que se extienden a lo largo de la longitud del núcleo 302 entre un primer extremo 700 y un segundo extremo 701. Una segunda columna magnética 704 está formada por tres imanes de polaridad norte 706 también dispuestos de extremo a extremo entre el primer extremo 700 y el segundo extremo 701. Un espacio 707 está provisto entre las columnas 703, 704. Otra columna 703 de polaridad sur y la columna 704 de polaridad norte están dispuestas alrededor de la columna central 319 para proporcionar cuatro columnas de imanes que tienen una distribución nortesur-norte-sur circunferencialmente alrededor de la columna interior 319. Una pluralidad de juntas tóricas 702 se proporcionan hacia el primer extremo 700 del núcleo 302 para asegurar que las columnas magnéticas 703, 704 se mantengan en aislamiento de tipo fluido de las cámaras 308, 309 y el paso 320.

Con referencia a la figura 9, la distribución de la polaridad alterna de las columnas magnéticas 703, 704 en el núcleo 302 crea un circuito de campo magnético deseado dentro de la caja 200 y en particular en las cámaras 308, 309. En particular, cuatro lóbulos alargados 904 de relativa alta intensidad de campo magnético se crean a lo largo del núcleo 302 dentro de la caja 200. Dos lóbulos 904 están divididos por las alas 404 que se extienden radialmente y que, en parte, definen la primera y segunda cámaras 308, 309. Además de los lóbulos de alta intensidad de campo 904 que se extienden desde el tubo alargado de extensión central 303 hasta la superficie de la pared interior 901 de la caja 200, se crean los correspondientes canales de intensidad de campo magnético relativamente bajos 902, 903 que se extienden entre los lóbulos 904. Los canales 902, 903 se extienden longitudinalmente a través de la caja 200 desde el primer extremo 322 (en la entrada 310 y la salida 311) de las cámaras 308, 309 hacen los respectivos segundos extremos 321, 323.

En uso, y cuando el fluido fluye a través del dispositivo 105, los lóbulos 904 de alta intensidad de campo magnético atrapan el contaminante magnéticamente susceptible que fluye a través de las cámaras 308 y 309 entre la entrada 310 y la salida 311 por el paso 320. Cualquier material magnéticamente susceptible que fluya dentro de los canales 902, 903 migrará a los lóbulos 904 de alta intensidad de campo magnético. En consecuencia, se crea un perfil uniforme de acumulación de contaminantes dentro de cada cámara 308, 309 en el núcleo central 302. La distribución de la polaridad de las columnas magnéticas 703, 704 dentro de la caja 200 asegura que el flujo de fluido continúe en y además del punto de saturación completo del contaminante debido a la creación de los canales de flujo de fluido 902, 903. Además, el contaminante no magnéticamente susceptible es capturado por la brida de separación 305 y en particular el tamiz 500 y la malla 601. Las partículas no ferrosas son capturadas y retenidas en el pasaje 320 en el canal 326. Además, se ha observado que el contaminante no magnéticamente susceptible también es capturado en las regiones externas de los lóbulos de atrapamiento del contaminante 904 a medida que las partículas ferrosas se acumulan para crear un laberinto enmarañado o una red porosa.

La saturación de los contaminantes puede vigilarse mediante uno o varios sensores e indicadores de saturación situados en el dispositivo 105 y, en particular, en la caja 200. Tales sensores incluyen dispositivos basados en émbolos magnéticos u otros sensores electrónicos, mecánicos o magnéticos sensibles a la fuerza del campo magnético generado por el núcleo 302.

Con referencia a las figuras 10 y 11, el puerto 301 comprende una región de fijación 1002 para la conexión de fijación y liberación a la tapa 300 que también comprende una región de fijación correspondiente 1105. El puerto 301 comprende además un puero de salida de la caja 1000 y un puero de entrada de la caja 1001 conectables en comunicación de fluido con una entrada 312 y una salida 313 correspondientes de la tapa 300. Los conductos de dirección 1103 y 1104 están configurados para dirigir el flujo de fluido a través de la tapa 300 entre el lado de puerto de entrada y salida 312, 313 el lado de entrada y salida de la caja1101, 1102.caja De acuerdo con la implementación específica, el flujo de fluido a través de la tapa 300 se desvía sustancialmente a 90° a través de los conductos direccionales 1103, 1104.

Según la implementación específica, un volumen de la primera cámara 308 es aproximadamente igual a un volumen de la segunda cámara 309, de manera que las alas de separación 404 sean diametralmente opuestas en el núcleo 302. Además, una intensidad de campo magnético creada por las cuatro columnas 703, 704, es sustancialmente igual, de tal manera que un volumen aproximado de los lóbulos de intensidad de campo magnético relativamente alto 904 son sustancialmente iguales.

De acuerdo con otras implementaciones específicas, las alas de la partición 404 pueden ser desplazadas de una ubicación central a las cámaras de partición 308, 309 para tener diferentes volúmenes internos. En consecuencia, las velocidades del flujo de fluido a través de las cámaras 308, 309 pueden ser diferentes como resultado de una diferencia en los volúmenes internos y, en particular, el tamaño de la sección transversal de cada cámara en una dirección perpendicular a la longitud axial de la caja 200. Según una aplicación específica, un volumen de la primera cámara 308 puede ser mayor que el de la segunda cámara 309, de modo que la velocidad del flujo de fluido a través de la primera cámara 308 es más lenta que la correspondiente velocidad de flujo a través de la segunda cámara 309.

Además, cuando el volumen de la cámara 308 es mayor que el volumen de la cámara 309, una columna de imanes de polaridad sur 703 y una columna de imanes de polaridad norte 704 orientados dentro de la primera cámara 308 pueden configurarse para crear una intensidad de campo magnético más débil en relación con las correspondientes columnas magnéticas 703, 704 dentro de la segunda cámara 309. Alternativamente, los volúmenes relativos de las cámaras 308 y 309 y las intensidades de campo magnético creadas por las columnas 703, 704 dentro de las respectivas cámaras 308, 309 pueden ser opuestos a los descritos anteriormente. En particular, los volúmenes respectivos de las cámaras 308, 309 y las intensidades de campo magnético creadas por las columnas 703, 704 pueden configurarse para optimizar específicamente la velocidad de flujo a través de las cámaras 308, 309. Esta optimización incluye la consideración del efecto gravitatorio sobre el fluido que fluye en dirección descendente, a través de la cámara 308 por los canales de flujo de fluido 902, y en dirección ascendente inversa, a través de la cámara 309 por los canales de flujo de fluido 903.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de filtración magnética 2. (105) para separar el material contaminante de un fluido, el dispositivo comprende:

una caja (200) para proporcionar la contención de un fluido que fluye a través del dispositivo, la caja (200) tiene una entrada de fluido (310) y una salida de fluido (311);

un núcleo magnético alargado (302);

una primera cámara alargada (308) dentro de la caja (200), estando la primera cámara (308) en comunicación de fluido con la entrada (310) hacia un primer extremo (322) para permitir que el fluido entre en la primera cámara (308);

una segunda cámara alargada (309) dentro de la caja (200), estando la segunda cámara (309) en comunicación con el fluido de salida (311) hacia un primer extremo (322) para permitir que el fluido salga de la segunda cámara (309);

un paso (320) que se extiende entre y conecta la primera y segunda cámaras alargadas (308, 309) en comunicación de fluido interna hacia sus respectivos segundos extremos (321, 323), de tal manera que el fluido es dirijido a fluir desde la entrada (310) pasando por toda la longitud del núcleo magnético (302) en una primera dirección a través del paso (320), pasando por toda la longitud del núcleo magnético (302) en una segunda dirección opuesta a la primera dirección hacia la salida (313);

en el que se crea un campo magnético generado por el núcleo magnético (302) en la trayectoria del flujo de fluido en la primera y segunda cámaras (308, 309) para atrapar el material contaminante dentro de la caja (200) mientras fluye entre la entrada (310) y la salida (311);

caracterizado porque:

el núcleo magnético (302) tiene una pluralidad de columnas de imanes (703, 704) que se extienden a lo largo de la longitud del núcleo magnético (302), al menos una columna con polaridad norte que se extiende a lo largo de la longitud de la columna y al menos una columna con polaridad sur que se extiende a lo largo de la longitud de la columna, en la que las columnas con polaridad norte y sur (704, 703) están dispuestas longitudinalmente alrededor de un eje longitudinal del núcleo magnético (302) en polaridad norte y sur alternadas; y

el dispositivo de filtración magnética que comprende además una brida separadora (305) situada en la interfaz entre el paso (320) y los respectivos segundos extremos (321, 323) de la primera cámara (308) y la segunda cámara (309), la brida (305) se extiende radialmente hacia fuera del núcleo magnético central (302) y está alineada sustancialmente perpendicular al eje longitudinal del núcleo magnético (302), de modo que la brida (305) se orienta así sustancialmente perpendicular a la dirección general del flujo de fluido a través de la primera cámara (308) y la segunda cámara (309); y

una malla o tamiz (500) montada en la brida de separación (305) en la interfaz del segundo extremo (323) de la segunda cámara (309) para capturar y retener el material contaminante no magnéticamente susceptible en el paso (320) mientras el fluido fluye a través del paso (320) desde el segundo extremo (321) de la primera cámara (308) hasta el segundo extremo (323) de la segunda cámara (309).

2. El dispositivo según la reivindicación 1, que comprende al menos cuatro columnas de imanes, al menos dos columnas con polaridad norte y al menos dos columnas con polaridad sur, estando las columnas dispuestas longitudinalmente alrededor del eje longitudinal del núcleo magnético (302) en polaridad norte y sur alternadas.

3. El dispositivo según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un tubo alargado (303) para alojar el núcleo magnético (302).

4. El dispositivo según la reivindicación 3, que comprende además un tabique para dividir la caja (200) en la primera y la segunda cámara (308, 309), extendiéndose el tabique longitudinalmente alrededor del núcleo magnético (302).

5. El dispositivo según la reivindicación 4, en el que la brida de separación (305) comprende una pluralidad de aperturas (400) situadas en la interfaz con la segunda cámara (309).

6. El dispositivo según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un grifo de drenaje (307) en la caja (200) para permitir el drenaje del fluido de la caja (200).

7. El dispositivo según la reivindicación 4, en el que la partición comprende una primera ala (404) que se extiende radialmente hacia fuera del núcleo magnético (302) y una segunda ala (404) que se extiende radialmente hacia fuera del núcleo magnético (302), la primera y la segunda ala (404) se extienden sustancialmente según la longitud del núcleo magnético (302) para, en parte, definir la primera y la segunda cámara (308, 309) dentro de la caja (200).

8. El dispositivo según la reivindicación 7, en el que la primera y la segunda cámara (308, 309) se definen por la superficie interna encarada de la caja (200), el tubo alargado (303) y la primera y la segunda ala (404).

9. El dispositivo según cualquier reivindicación anterior, en el que la primera y la segunda cámara (308, 309) comprenden un volumen sustancialmente igual.

10. El dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que un volumen de la primera cámara (308) es mayor que un volumen de la segunda (309), de manera que una velocidad de flujo de fluido en la primera cámara (308) es menor que una velocidad de flujo de fluido en la segunda cámara (309).

11. El dispositivo según cualquier reivindicación anterior, que comprende además un puerto conector (301) que tiene:

un puerto de entrada de fluido (315) para recibir el fluido de un sistema de flujo de fluido externo;

un puerto de entrada de la caja (312) para proporcionar una comunicación de fluido entre el puerto de entrada de fluido (315) y la entrada (310) de la caja (200);

un puerto de salida de fluido (314) para permitir que el fluido fluya desde el dispositivo al sistema de fluido externo; y

un puerto de salida de la caja (313) para proporcionar una comunicación de fluido entre el puerto de salida de fluido (314) y la salida (311) de la caja (200).

12. El dispositivo según la reivindicación 11, que comprende además una tapa (300) fijada de manera desmontable a la caja (200), la tapa (300) comprende:

un primer canal de dirección en comunicación de fluido con la entrada de fluido (310) de la caja (200) y el puerto de entrada de la caja (312) del puerto del conector (301); y

un segundo canal de dirección en comunicación de fluido con la salida de fluido (311) de la caja (200) y el puerto de salida de fluido (314) del puerto conector (301).

13. El dispositivo según cualquier reivindicación anterior, comprende además un indicador de saturación de contaminantes configurado para responder a una cantidad de contaminante magnéticamente susceptible atrapado dentro de la caja (200) por el núcleo magnético (302).