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Die Erfindung betrifft einen Magnetscheider, bei dem die trockene Trennung bedingt magneti- sierbarer Körner von schwach- oder nicht magnetisierbaren Körnern durch gleichzeitige Wirkung zentrifugaler, durch einen rotierenden Drehteller hervorgerufener Massenkräfte und radial nach innen gerichteter magnetischer Kräfte hervorgerufen wird, wobei die als Korngemisch örtlich konzentriert aufgegebenen Körner an verschiedenen, durch ihre Suszeptibilität bestimmten Orten ausgetragen werden.
Magnetscheider mit drehbaren aktiven Teilen, in oder an denen die Trennung des aufgege- benen Korngemisches erfolgt, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Vor allem nasse
Magnetscheider stehen in Form von Karussell-, aber auch von Walzenscheidern zur Verfügung.
Die Abtrennung der bedingt magnetisierbaren Gemischfraktion erfolgt dabei durch Haften derselben an ferromagnetischen Primär- oder Sekundärpolstrukturen entgegen der Schwerkraft und entgegen
Strömungskräften im Fluid. Zentrifugalkräfte sind - wenn überhaupt wirksam - von untergeordne- ter Bedeutung.
Im Feinkornbereich gewinnen trockene Magnetscheideprozesse zunehmend an Bedeutung.
Hiefür werden derzeit bevorzugt-abgesehen von Laboranalysengeräten - schnellaufende Walzen- scheider eingesetzt, bei denen Zentrifugalkräfte im Zusammenwirken mit der Schwerkraft unterschied- liche Abwurfwinkel von schwachmagnetisierbaren Körnern und den an der Walzenoberfläche durch magnetische Kräfte anhaftenden bedingt magnetisierbaren Körnern verursachen. Wegen der hohen
Magnetfelder und Feldgradienten, die bei den besonders interessierenden Gemischen mit kleinen
Suszeptibilitäten erforderlich sind, können nur kleine Luftspalte zwischen Walze und Pol zugelassen werden. Daher können nur dünne Schichten und klassierte Korngemische aufgegeben werden, was den Massendurchsatz stark begrenzt und hohe Klassierkosten mit sich bringt.
Die Selektivität derartiger Scheider, d. h. das Vermögen Körner wenig unterschiedlicher Suszeptibilitäten voneinander zu unterscheiden, ist wegen der notwendigerweise katadynamischen Form des magnetischen Kraftfel- des mässig.
Zur Erzielung hoher Trennschärfe und grosser Massendurchsätze sind möglichst hohe Kräfte trennwirksam einzusetzen. Dies lässt sich grundsätzlich in Zentrifugalkraftmagnetscheidern errei- chen, in denen die magnetischen Kräfte, die auf bedingt magnetisierbare Körner wirken und durch mindestens zwei achsengleich angeordnete, kreisförmige Stromschleifen hervorgerufen werden, den zentrifugalen Massenkräften entgegenwirken, welche durch die Umlaufbewegung der Körner zwischen den Stromschleifen entstehen. Schwach magnetisierbare Körner werden vom Magnetfeld nur unwesentlich beeinflusst, so dass ihre Bewegung vorwiegend durch die Massenkräfte bestimmt wird. Die wirkenden Zentrifugalkräfte und auch die magnetischen Kräfte können durchaus ein Vielfaches der Schwerkraft erreichen.
Die grundsätzliche Wirkungsweise derartiger Zentrifugalkraftmagnetscheider ist in der AT-PS Nr. 377202 beschrieben. Trenntechnisch ist hiebei von Bedeutung, dass die magnetischen Flusslinien überwiegend senkrecht zu den magnetischen Kräften auf die Körner und damit auch zu deren Bewegungsrichtung stehen. Derartige magnetische Kraftfelder, die im einfachsten Fall in radialer Richtung anadynamisch wirken, sind mittels gleichsinnig stromdurchflossener Stromschleifen bzw. Kreisspulen erzielbar ; sie lassen sich allerdings auch mit Hilfe von rotationssymmetrisch ausgebildeten ferromagnetischen Polen erzielen, wobei dann die erregenden Spulen und Rückschlussjoche keineswegs unbedingt rotationssymmetrisch ausgeführt werden müssen.
Die mit ferromagnetischen Polen erzielbaren Krafthöhen und Trennvolumina sind jedoch durch die Eisensättigung sehr begrenzt und beschränken deren Verwendung bevorzugt auf mittelmagnetische Gemische.
In der AT-PS Nr. 377202 sind allerdings keine näheren Angaben über Art und Weise der Gemischaufgabe sowie über den Austrag der getrennten Anteile enthalten. Sie bilden den Gegenstand der Erfindung.
Eine erfindungsgemässe Ausführung des Zentrifugalkraftmagnetscheiders mit Drehteller ist in Fig. l im Aufriss und in Fig. 2 im Grundriss ersichtlich. Zur Einleitung der die zentrifugalen Massenkräfte bewirkenden Umlaufbewegungen der bedingt magnetisierbaren Körner allenfalls im Aufgabegemisch vorhandener mittelmagnetisierbarer Körner --2-- und der schwachmagnetisierbaren Körner --3-- die alle örtlich konzentriert mittels einer Aufgabevorrichtung --4-- auf den Drehteller --5-- aufgegeben werden, dient dessen Rotation in Zusammenwirken mit Reibungs-
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kräften. Ohne Magnetfeldeinwirkung würden die Körner --1, 2, 3-- eine relativ zum Drehteller --5-- verlaufende tangential - radiale Mischbewegung ausführen. Die schwachmagnetisierbaren
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--3-- werden dadurchkönnen.
Infolge des von den Kreisspulen --7-- hervorgerufenen, nach aussen wirkenden Magnetfeldes, das eine Art radialen, zur Rotationsachse hin gerichteten magnetischen Kraftwall bedingt, werden bedingt magnetisierbare Körner genügend hoher Suszeptibilität--1--im stabilen Gleichgewicht zwischen zentrifugalen Massenkräften und magnetischen Kräften als mit dem Drehteller --5-mitrotierender Kornring --8-- festgehalten. Derartige Gleichgewichte sind nur mit anadynamischen, oder auch isodynamischen Magnetkraftfeldern, nicht aber mit sonst für Magnetscheider üblichen katadynamischen Magnetfeldern erzielbar, und in weiten Grenzen von der Korngrösse unabhängig, was z. B. die Aufgabe unklassierten Gemisches erlaubt.
Der Kornring --8-- muss mittels einer geeigneten Austragsvorrichtung--9-rechtzeitig, d. h. jedenfalls vor Erreichen des Bereiches der Aufgabe --4--, abgezogen werden. Hiezu können beispielsweise Abstreifbleche dienen. Als sehr wirksam hat sich die örtlich konzentrierte Absaugung mittels Saugrüssel erwiesen, der mit mässigem Unterdruck beaufschlagt wird.
Für mittelmagnetisierbare Körner --2-- ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Höhe des magnetischen Kraftwalles nicht ausreichend um einen Gleichgewichtszustand zu erzwingen.
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wird. Daher werden die mittelmagnetisierbaren Körner --2-- als getrennter Kornhaufen --10-vom Drehteller --5-- abgeschleudert und fallen in Drehrichtung gesehen nach dem Kornhaufen --6-der schwachmagnetisierbaren Körner --3-- an. Zumindest bei nicht zu hohen Durchsätzen, d. h. genügend dünnen Kornschichten, kann sogar eine Auffächerung des Kornhaufens --10-- nach Höhe der Suszeptibilität erreicht werden.
In Sonderfällen kann auch lediglich eine Trennung in bedingt magnetisierbare Körner-l- und schwachmagnetisierbare Körner --3-- erfolgen, ohne dass mittelmagnetisierbare Körner --2-- getrennt aufgefangen werden. Die gewünschte Suszeptibilitätsgrenze, oberhalb der Körner als Kornring--8--festgehalten werden, kann durch Höhe der Erregung der Kreisspulen --7-- und Drehzahl des Drehtellers --5-- eingestellt werden.
Anderseits kann aber auch lediglich eine Trennung zwischen mittelmagnetisierbaren Körnern --2-- und schwachmagnetisierbaren Körnern --3-- als getrennt ausgetragene Kornhäufen --6, 10-- erfolgen. Auch dies lässt sich durch Höhe der
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in Relation zu der Höhe des Magnetkraftfeldes und der Drehzahl gesehen werden.
Verfeinerungen des geschilderten Trennablaufes sind möglich. So kann es zur Erhöhung des Durchsatzes zweckmässig sein, den Austrag der bedingt magnetisierbaren Körner --1-- möglichst bald nach der Aufgabe zu bewirken, so dass eine weitere oder sogar mehrere Aufgabevorrichtungen --4-- eingerichtet werden können, die dann eine gleiche Anzahl von Kornhäufen --6, 10-- bzw. von Austragsvorrichtungen --9-- mit sich bringen.
Auch kann es von Vorteil sein, allfällige magnetische Agglomerationen, die wegen des Einschlusses schwachmagnetisierbarer Körner --3-- selektive und möglichst vollständige Trennung vereiteln können, während des Trennvorganges aufzubrechen. Dies kann z. B. über mechanische Vibration des Drehtellers --5-- eingeleitet werden ; auch magnetische Vibrationen z. B. infolge oberwellenbehafteten Stromflusses durch die Kreisspulen --7-- oder auch infolge ferromagnetischer Polsegmente, die die magnetische Kreissymmetrie in der Trennzone stören, können hiezu dienen.
Aber auch der Form des magnetischen Kraftwalles wird besonders im Fall der Trennung mittelmagnetisierbarer Körner --2--, grosse Bedeutung zukommen. Anadynamische Kraftfelder, die bereits gute Trennschärfen ergeben, sind zwar mit einfach geformten Kreisspulen --7--, z. B. kreisförmigen oder rechteckförmigen Querschnittes, leicht realisierbar. Isodynamische Kraftfelder, wie sie bei extrem hohen Trennschärfen erfordernden schwierigen Trennaufgaben bevorzugt
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anzuwenden sein werden, lassen sich nur mit grösserem Aufwand erzielen.
Schliesslich lassen sich auch ferromagnetische Pole, die im Luftspaltbereich der Trennzone rotationssymmetrisch ausgebildet sein müssen, sofern nicht bewusst überlagerte Störungen zur Agglomerationsaufbrechung eingebaut werden, zur Hervorrufung der gewünschten Magnetfelder mit Flusslinien senkrecht zur magnetischen Kraftwirkung heranziehen.
Schliesslich sind für die Ausgestaltung des Drehtellers --5-- verschiedene Ausführungen möglich. So könnte dieser etwa mit einer mitrotierenden Randeinfassung versehen werden, an der sich die schwachmagnetisierbaren Körner --3-- und allenfalls mittelmagnetisierbaren Kör- ner-2-- sammeln ; ihr Abzug wäre wieder durch geeignete Abstreifbleche oder Saugrüssel, die keinesfalls in den Bereich des mitrotierenden Kornringes-8-hineinreichen dürfen, zu bewerk- stelligen.
Soll der zwischen den Kreisspulen --7-- verfügbare Trennraum axial möglichst vollständig benutzt werden, so erscheint eine Anordnung zweckmässig, bei der die Trennzone nach unten vom Drehteller --5--, nach oben jedoch von einer Ringplatte --11-- begrenzt wird. Diese Ringplat- te --11-- kann fest mit dem Drehteller --5-- verbunden sein und mit diesem zusammen rotieren, sie kann aber auch stillstehend angeordnet oder mit anderer Umlaufgeschwindigkeit versehen sein, was hinsichtlich Agglomerationsaufbrechen von Vorteil ist. Schliesslich könnte der Trennraum axial durch mehrfache Anordnungen von Drehtellern --5-- bzw. Ringplatten --11-- unterteilt werden, um gegebenenfalls Dünnschichttrennungen anzunähern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Trockener Zentrifugalkraftmagnetscheider mit Drehteller in einem im wesentlichen rotations- symmetrischen, nach aussen wirkenden magnetischen Kraftfeld, wobei die Flusslinien überwiegend senkrecht zu den zur Rotationsachse hin gerichteten magnetischen Kräften liegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufgabe des aus bedingt magnetisierbaren Körnern (1) und schwachmagnetisierbaren Körnern (3) bestehenden Gemisches auf den Drehteller (5) an mindestens einer Stelle mittels einer Aufgabevorrichtung (4) örtlich konzentriert erfolgt und die schwachmagnetisierbaren Körner (3) unmittelbar danach infolge Zentrifugalkraftwirkung nach aussen wandern, wogegen die bedingt magnetisierbaren Körner (1) als mitrotierender Kornring (8)
durch das magnetische Kraftfeld im Gleichgewicht festgehalten und schliesslich mittels einer Austragsvorrichtung (9) örtlich konzentriert abgezogen werden.