DE19535397A1

DE19535397A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von bei Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozessen anfallenden Gemischen aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln

Info

Publication number: DE19535397A1
Application number: DE19535397A
Authority: DE
Inventors: Hannes Domann
Original assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Current assignee: GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date: 1995-09-23
Filing date: 1995-09-23
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2015-09-24
Also published as: DE19535397C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von bei Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozessen von Werkstücken mit unter Druck befindlichem Wasser und aus Partikeln bestehendem Abrasivmittel anfallenden Gemi schen aus Abrasivmittel und anfallenden Abriebpartikeln des Werkstücks, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Es ist seit langem bekannt, Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozesse von Werkstücken oder beliebigen anderen Substraten mit unter Druck befindlichem Wasser durchzuführen, wobei dem Wasser aus Partikeln bestehen des Abrasivmittel zugeführt wird. Am Ende des Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozesses fallen Gemische aus eben diesem Abrasivmittel und Abriebpartikeln des Werkstücks bzw. des Substrats an. Derartige Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozesse, im folgenden kurz nur Bearbeitungsprozesse genannt, finden Anwendung bei Natursteinen wie Granit, Marmor, Sandsteinen, Gläsern und Keramiken und auch bei Kunststoffen sowie metal lischen Werkstücken bzw. Substraten einschließlich ihrer Legierungen. Allgemein gilt für einen derartigen Bear beitungsprozeß, daß der Werkstoff des Werkstücks mittels eines Mikrozerspanungsprozesses abgetragen wird. Natur gemäß liegt regelmäßig die Härte des Abrasivmittels über der Härte des zu bearbeitenden Werkstoffs.

Bei diesem Mikrozerspanungsprozeß und bei dem Beschleu nigungsprozeß in der Schneiddüse einer Vorrichtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens wird ein Teil der das Abrasivmittel bildenden Partikel zertrümmert. An sich besitzen die Trümmerstücke der Abrasivmittel partikel scharfe Bruchkanten und können wiederholt am Bearbeitungsprozeß teilnehmen, wenn die Partikelmasse größer als eine festlegbare Mindestpartikelmasse ist und ein Rückführsystem vorhanden ist.

Zu kleine Abrasivmittelpartikel und in aller Regel die Abriebpartikel des dem Bearbeitungsvorgang unterworfenen Werkstücks können an sich keine Schneid- bzw. Trennlei stung erbringen und müssen bei steigender Konzentration aus einem Gemischkreislauf entfernt werden.

Aus der EP-A-0 502 461 ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln einem Trocknungsprozeß unterworfen wird und dann in einer sogenannten Windsichtstrecke in mehrere Fraktionen aufgespalten wird.

Aus der DE-OS 43 03 868 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Trennung des Abrasivmittels aus einer Suspension mittels eines Hydrozyklons vorgenommen wird, wobei die gröbere Fraktion überwiegend schneidfähiges Abrasiv mittel enthält, während die Feinfraktion, bestehend aus Abrasivmitteltrümmern und Abriebpartikeln, durch Depo nierung entsorgt wird.

Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß diese eine Trennung des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln unter dem Gesichtspunkt der Wiederver wertbarkeit der Gemischbestandteile, d. h. unter ökono mischen Gesichtspunkten, nicht durchführen, wobei auch der ökologische Gesichtspunkt, nämlich ein anzustreben der Wegfall von Deponiergut, dort an sich keine Rolle spielt. Da aber grundsätzlich, wie eingangs dargelegt, das Abrasivmittel ohne weiteres mehrfach verwertbar ist und die Abriebpartikel teilweise aus sehr wertvollen oder toxischen Werkstoffen bestehen, ist die bisherige Handhabung derartiger Gemische in Form einer Deponierung unter ökonomischen und auch ökologischen Gesichtspunkten äußerst nachteilig.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vor richtung zur Ausführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen, mit denen auf einfache Weise eine hocheffi ziente Trennung der beim Bearbeitungsprozeß anfallenden Gemische aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln in ihre Bestandteile auf einfache Weise möglich ist.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das Abrasivmittel wenigstens teilweise ferromagnetische Eigenschaften aufweist, wobei das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln zur Trennung in Abrasivmittel und Abriebpartikeln durch ein Magnetfeld geführt wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt im wesentlichen darin, daß durch die Kombination aus wenigstens teilweise gute ferromagnetische Eigenschaften aufweisendem Abrasivmittel bzw. Abrasivmittelpartikeln durch die Durchleitung des Gemisches aus derartigem Abrasivmittel sowie den Abriebpartikeln durch das Magnetfeld eine selektive Abtrennung des Abrasivmittels von nicht magnetisierbaren Abriebpartikeln ermöglicht wird. Versuche haben ergeben, daß schon bei einmaliger Durchleitung durch eine derartige Verfahrensanordnung eine sehr effektive Trennung des Abrasivmittels von den Abriebpartikeln möglich ist.

Es ist zwar nicht in jedem Falle nötig, aber doch vor teilhaft, das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpar tikeln zur Durchleitung durch das Magnetfeld, in dem die selektive Trennung in die Gemischbestandteile erfolgt, mit einem Fluid zu versetzen, beispielsweise Wasser.

Bei der Auswahl des ferromagnetische Eigenschaften aufweisenden Abrasivmittels wird vorteilhafterweise derart vorgegangen, daß die magnetische Remanenz der Partikel des Abrasivmittels so gewählt wird, daß sich diese nach dem Durchlaufen durch das Magnetfeld nicht aneinander anziehend beeinflussen, so daß es nicht zu einer Klumpenbildung bzw. Verklebung der Partikel des Abrasivmittels im Zuge des Trennvorganges und nachfol gend kommt.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Partikel des Abrasivmittels im wesentlichen die Minerale der Gruppe der Eisenoxyde zu verwenden oder aber vorzugsweise Partikel als Abrasivmittel zu wählen, die im wesentlichen durch synthetisch herstellbare Misch- Eisensilikate gebildet werden. Bei der letzteren Parti kelgruppe ist eine gezielte Einstellbarkeit der Magne tisierbarkeit möglich, wobei neben einem inerten Ver halten gegenüber Wasser, d. h. keine Rostinfektion mit nachfolgender Verklebung der Partikel, einige dieser Stoffe auch ein hohes spezifisches Gewicht besitzen, das die Abtrennbarkeit gegenüber leichterem zu bearbeitenden Werkstoff, beispielsweise Werkstücken bzw. Substraten aus Al-Mg sowie Al-Ti, verbessert.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist die erfin dungsgemäße Vorrichtung durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes gekennzeichnet, durch das das Gemisch aus wenigstens teilweise ferromagnetischer Eigenschaften aufweisendem Abrasivmittel und Abriebpar tikeln zur Aufspaltung in einen Abrasivmittelteilstrom und einen Abriebpartikelteilstrom leitbar ist.

Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß hiermit tatsächlich eine selek tive Trennung des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln möglich ist, mit der Folge, daß das getrennte Abrasivmittel in den normalen Bearbeitungs kreislauf zurückgeführt werden kann, wohingegen die Abriebpartikel gesammelt und einer Wiederverwertung, beispielsweise zur Herstellung der entsprechenden zu bearbeitenden Werkstücke, zugeführt werden können.

Wird die Vorrichtung beispielsweise kontinuierlich betrieben, kann es vorteilhafterweise ausreichen, die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes durch wenig stens einen Permanentmagneten zu bilden. Dabei verläuft das Magnetfeld des Permanentmagneten im wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Gemisches, wobei die geometrische Ausgestaltung der eigentlichen Trenn zone im Bereich des Magnetfeldes sowie die rein kon struktive Ausgestaltung des Magneten und der Trennzone sich nach festlegbaren Parametern wie Durchsatz, Druck differenz, Korngröße und Korngrößenverteilung sowie der Masse der Partikel des Abrasivmittels sowie der Abrieb partikel richtet, und wobei die Stärke des Magnetfeldes ebenfalls dem gewünschten Trenngrad und der magnetischen Permeabilität der eingesetzten Abrasivmittelpartikel angepaßt werden kann.

Für diese Fälle eignet sich vorzugsweise als Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ein Elektromagnet, bei dem die Feldstärke in Abhängigkeit der vorgenannten gewünschten einzuhaltenden Parameter eingestellt werden kann. Vorzugsweise kann der Elektromagnet nicht nur in der Betriebsweise einer konstanten Erregung betrieben werden, vielmehr ist es auch möglich, den Elektro magneten in getaktetem Betrieb zu betreiben. Dadurch werden beispielsweise magnetisch bedingte Ablagerungen in den Randbereich der eigentlichen Trennzone verhin dert.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung ein erstes rohrförmiges Leitelement auf, das wenigstens die Ein richtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes durchquert und in dem der Strom des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln geführt wird. Dieses erste rohrförmige Leitelement, das beispielsweise einen kreisförmigen oder auch eckigen Querschnitt haben kann, verhindert, daß das zu trennenden Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpar tikeln unmittelbar in Kontakt mit den Polschuhen bzw. den Polen der Einrichtung zu Erzeugung eines Magnet feldes gelangt, wobei ebenfalls durch das rohrförmige Leitelement eine Strömungsrichtung des Gemisches auf einfache Weise vorgebbar ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung ist dem Strom des Gemisches aus Abrasiv mittel und Abriebpartikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes unmittelbar nachfolgend eine Diffusoreinrichtung vorge sehen, mit dem die Strömungsgeschwindigkeit der Teil ströme, die aus der Trennzone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes heraustreten, in bezug auf ihre Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt werden können. Die magnetisierbaren Partikel des Abrasivmittels driften in der Trennzone auf den Wandbereich zu und bewegen sich somit auch im Diffusorbereich im Bereich der Wand, wohingegen die nichtmagnetischen Abriebpar tikel in der Kernzone der Strömung verbleiben.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Strom des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebparti keln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit Abstand nachfolgend ein zweites Leitelement, das ebenfalls rohrförmig ausgebil det sein kann, vorgesehen, über das die in der Kernzone der Gemischströmung verbleibende Menge der Abriebparti kel aus der Vorrichtung ausgetragen werden.

Bei einer noch vorteilhafter weiteren anderen Ausfüh rungsform der Vorrichtung ist dem Strom des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Ma gnetfeldes nachfolgend wenigstens ein Drosselelement vorgesehen, mit dem jeweils der Teilstrom aus Abrasiv mittel oder Abriebpartikeln oder bei mehreren Drossel elementen sowohl der Teilstrom aus Abrasivmittel als auch der Teilstrom aus Abriebpartikeln gesondert optimal eingestellt werden kann bzw. können.

Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung, bei der die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes durch einen Elektromagneten realisiert wird, kann es vorteilhaft sein, im Strom des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln im wesentlichen im Bereich des Magnet feldes wenigstens einen Sensor zur Erfassung der magne tischen Feldstärke und/oder wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches vorzusehen, so daß damit auch eine getaktete Steuerung des Magnetfeldes zur weiteren Verhinderung von Ablage rungen im Wandbereich der Trennzone möglich ist, wobei der Sensor zur Erfassung der Feldstärke in Kombination mit dem Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindig keit des Gemisches bzw. der Teilströme des Gemisches zur Optimierung der jeweils auszubildenden Feldstärke herangezogen werden kann.

Grundsätzlich kann die Vorrichtung auf beliebige Art ausgerichtet betrieben werden, es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, die Vorrichtung in Bezug auf die Richtung des Verlaufes der Strömung senkrecht auszurichten, da dadurch die Gravitation zur Unterstüt zung der Trenneffektivität der Vorrichtung herangezogen werden kann.

Grundsätzlich wird, wie eingangs dargestellt, ein sehr hoher Grad an Trennwirkung mit einer Vorrichtung gemäß den vorangehend beschriebenen Möglichkeiten des Aufbaus der Vorrichtung einschließlich der vorangehend be schriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen erreicht. Um jedoch bei bestimmten Einsatzfällen die Effektivität der Trennung der Vorrichtung noch zu verbessern, ist vorteilhafterweise dem Strom des Gemisches aus Abrasiv mittel und Abriebpartikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes nachfolgend wenigstens eine weiter Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes vorgesehen, d. h. quasi eine kaskadenförmige Aneinanderreihung von Vorrichtungen gleichen Aufbaus, wie vorangehend beschrieben.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß das zu trennende Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln im we sentlichen orthogonal zu einer mit ihren Durchtritts öffnungen für das Gemisch senkrecht hintereinander angeordneten Mehrzahl von Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes zuführbar ist, wobei die Einrichtung von der Einmündung des Gemisches in diese aus nachein ander erregt wird, und zwar nach Art eines Linearmotors. Dabei ist die Vorrichtung vorteilhafterweise so ausge staltet, daß die Zuführung des zu trennenden Gemisches zur Vorrichtung horizontal oder tangential erfolgt, wobei die Mehrzahl der hintereinander angeordneten Einrichtungen zur Erzeugung des Magnetfeldes in der Mehrzahl vertikal angeordnet sind, so daß die ferro magnetischen Abrasivmittelpartikel in die Bereiche der Einrichtungen zur Erzeugung der Magnetfelder hereinge zogen werden und dort durch den Einfluß der nacheinander erregten Magnetfelder transportiert werden, wohingegen die nichtferromagnetischen Abriebpartikel durch den Einfluß der Gravitation in vertikaler Richtung von der Einmündung weggezogen werden und gesammelt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nach folgenden schematischen Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 im Schnitt eine erste Grundausführungsform der Vorrichtung, bei der durch die Trennzone, die durch die Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes gebildet wird, ein rohrförmiges Leitelement hindurch verläuft, in der das zu trennende Gemisch geführt wird,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt, bei der zwei Einrichtungen zur Erzeu gung eines Magnetfeldes hintereinander ange ordnet sind, und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung, bei der eine Mehrzahl von Einrichtungen zur Erzeugung von Magnetfeldern hintereinander angeordnet sind, die nach Art eines Linearmo tors von der Einmündung des Gemisches in die Einrichtungen zur Erzeugung der Magnetfelder aus nacheinander zur Trennung und Förderung der ferromagnetischen Abrasivmittelpartikel erregt werden.

Es wird zunächst Bezug genommen auf die Darstellung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 zur Ausführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 1 ist der Grundaufbau der Vorrichtung 10 dargestellt, der sinngemäß auch für den Grundaufbau der Vorrichtungen gemäß den Fig. 2 und 3 gilt, die Weiterbildungen des Grundaufbaus dar stellen.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einer ersten Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Magnetfeldes 15, wobei hier Elemente wie Spulen und dergleichen weggelassen worden sind für den Fall, daß es sich bei der Einrichtung 14 nicht um eine Permanentmagneten sondern um einen Elektromagneten 18 handelt. Für das Verständnis des Grundaufbaus der Vorrichtung 10 ist es zunächst unerheblich, ob die Einrichtung 14 durch einen Elektromagneten 18 oder einen Permanentmagneten gebildet wird. Die Einrichtung 14 umfaßt eine Durchtrittsöffnung 22, die im wesentlichen orthogonal zu den Feldlinien 15 vorgesehen ist. In der Durchtrittsöffnung 22 ist ein erstes im wesentlichen rohrförmiges Leitelement 20 vorgesehen, in dem das aus Abrasivmittel 12 und Abrieb partikel 13 bestehende Gemisch 11 hindurchgeführt wird, um dem Einfluß des Magnetfeldes 15 ausgesetzt zu sein, was weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Das erste rohrförmige Leitelement 20 ist bei der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 1 nach dem Austritt aus der Ein richtung 14 konisch erweitert, wobei im Bereich der größten Erweiterung ein zweites Leitelement 200, das ebenfalls rohrförmig ausgebildet sein kann, vorgesehen ist, und dessen Funktion im Zusammenhang mit der Be schreibung der Trennung des Gemisches 11 mittels der Vorrichtung 10 beschrieben wird.

Das zu trennende Gemisch 11, vergleiche den unteren Pfeil in Fig. 1, besteht aus Abrasivmittel 12 und den davon abzutrennenden Abriebpartikeln 13, wobei das Gemisch 11 insgesamt in einem flüssigen Medium 19 gebunden bzw. in diesem eingebettet sein kann, was symbolisch durch die geschweifte Klammer 19 dargestellt ist. Das Abrasivmittel 12 besteht aus solchen Abrasiv mittelpartikeln, die wenigsten teilweise ferromagneti sche Eigenschaften aufweisen und beispielsweise durch Partikel aus Mineralen der Gruppe der Eisenoxyde gebil det werden können, oder aber auch durch synthetisch herstellbare Misch-Eisensilikate.

Im Bereich der Ausbildung des Magnetfeldes 15 können hier nicht gesondert dargestellte Sensoreinrichtungen zur Erfassung der magnetischen Feldstärke der Einrich tung 14 vorgesehen sein und nicht dargestellte Sensoren zur Erfassung der Geschwindigkeit des Gemisches 11 beim Durchtritt durch den eigentlichen Trennbereich des Gemisches 11 im Magnetfeld 15 der Einrichtung 14. Diese Sensoren können zur Steuerung der Größe des Magnetfeldes 15 bzw. zur getakteten Steuerung des Magnetfeldes 15 und zu Überwachungs- und Regelungszwecken eingesetzt werden ebenso wie der Sensor zur Erfassung der Geschwindigkeit der das Gemisch 11 bildenden Partikel. Ein Diffusor oder mehrere Diffusoren, die hier im einzelnen nicht darge stellt sind, können zur Einstellung der Geschwindigkeit der nach dem Austritt aus der Einrichtung 14 sich bildenden Abrasivmittelteilströme 16 und der Abriebpar tikelteilströme 17 des ursprünglichen Gemisches 11 vorgesehen sein, um die Geschwindigkeit der Teilströme einzustellen, wodurch noch eine weitere Trennwirkung in die anzustrebenden Teilströme erreicht wird.

Das zu trennende Gemisch 11 aus Abrasivmittel 12 und Abriebpartikeln 13 sowie ggf. dem zusätzlichen flüssigen Trägermedium 19 wird mittels hier nicht dargestellter Pumpen dem ersten Leitelement 20 zugeführt und gelangt in Strömungsrichtung nachfolgend in den Bereich der magnetischen Feldlinien bzw. des Magnetfeldes 15 der ersten Einrichtung 14 zur Erzeugung dieses Magnetfeldes. Da die das Abrasivmittel 12 bildenden Abrasivmittel partikel definitionsgemäß ferromagnetische Eigenschaften haben, werden eben diese Partikel des Abrasivmittels 12 durch die Feldlinien 15 der Einrichtung 14 derart beeinflußt, daß sie in Richtung der Wandungen des Leitelements 20 driften, und zwar infolge der mittels des Magnetfeldes hervorgerufenen Kräfte, wohingegen die Abriebpartikel 13 als magnetisch neutrale Partikel unbeeinflußt bleiben und im wesentlichen in Strömungs richtung die Einrichtung 14 durchqueren, d. h. in der Kernzone der Strömung verbleiben. Nach dem Austritt aus der Einrichtung 14 haben sich somit zwei Teilströme gebildet, und zwar der erste Abrasivmittelteilstrom 16, der sich aufgrund der magnetischen Beeinflussung im Randbereich des Leitelements 20 ausbildet und der Abrasivmittelteilstrom 17, der im Kernbereich des Stromes verbleibt, wobei durch das zusätzliche zweite Leitelement 20, das geeignet ausgebildet ist, eine nochmalige Erhöhung der Separierung beider Teilströme 16, 17 bewirkt wird.

Abhängig von der Größe der Partikel des Abrasivmittels 14 und der Größe der Abriebpartikel 13 sowie in Abhän gigkeit von deren Masse kann die Vorrichtung 10 mit senkrechter Ausrichtung des Leitelementes 20 von oben nach unten oder umgekehrt oder unter einem beliebigen Winkel betrieben werden. Im Falle einer Ausbildung der Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Magnetfeldes 15 in mehrpoliger Form kann die geometrische Ausgestaltung des eigentlichen Trennraumes 22 auch rotationssymmetrisch gewählt werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich grundsätzlich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß in Strömungsrichtung des zu trennenden Gemisches 11 innerhalb der Vorrichtung ein anschließen des weiteres rohrförmiges Element 200 angeordnet ist und in Strömungsrichtung des Gemisches 11 der ersten Ein richtung 14 zur Erzeugung eines Magnetfeldes 15 eine weitere Einrichtung 140 zur Erzeugung eines weiteren Magnetfeldes 150 mit Abstand voneinander angeordnet ist. Das zweite Leitelement 200, das ebenso wie das erste Leitelement 20 rohrförmig ausgebildet ist und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen kann, weist einen strömungstoten Raum 201 auf, der parallel zum ersten Leitelement 20, bezogen auf die Darstellung von fig. 2, nach unten verlängert ausgebildet ist und sich unmit telbar an den Ort der ersten Einrichtung 14 zur Erzeu gung eines ersten Magnetfeldes 15 anschließt.

Auf gleiche Weise, wie in Fig. 1 dargestellt, wird wie derum das zu trennende Gemisch 11 in das erste Leitele ment 20 geführt und unterliegt dann nach Eintritt in den eigentlichen Trennbereich, gebildet durch die erste Einrichtung 11 zur Erzeugung eines ersten Magnetfeldes 15, dessen magnetischer Trennwirkung. Die erste Ein richtung 14 erzeugt bestimmungsgemäß ein starkes inho mogenes Magnetfeld, was bewirkt, daß sich die ferromag netischen Partikel des Abrasivmittels 12 in Richtung der Wandung des zweiten Leitelements 20 bewegen. Sie verlas sen somit die Hauptströmrichtung des Gemisches 11, d. h. den Kern dieser Strömung, und gelangen in den Einflußbe reich der zweiten Einrichtung 14 zur Erzeugung des zweiten Magnetfeldes 150, das im Bereich der äußeren Begrenzung des zweiten Leitelements 200, das, wie gesagt, rohrförmig ausgebildet sein kann, aufgebaut wird. Die Abriebpartikel 13, die magnetisch neutral sind, werden mit der aufwärts gerichteten Hauptströmung, ggf. unterstützt durch das Medium 19, nach oben aus der Vorrichtung 10 ausgetragen und geeignet aufgefangen. Die ferromagnetischen Partikel des Abrasivmittels 12 gelan gen in den strömungsfreien Raum 201 und fallen unter dem Einfluß der Gravitation nach unten und werden geeignet von der Vorrichtung 10 weggeführt.

Die beiden Einrichtungen 14, 140 zur Erzeugung eines Magnetfeldes 15, 150 können kontinuierlich oder im Taktbetrieb betrieben werden, wobei es auch möglich ist, die eine Einrichtung 14, 140 im Taktbetrieb zu betrei ben, hingegen die andere Einrichtung 14, 140 kontinu ierlich, um einen optimalen Transport der Partikel der Teilströme 16, 17 zu gewährleisten. Um die Driftbewegung der magnetischen Teilchen im Bereich der ersten Magnet einrichtung optimal zu gestalten, wird die Einrichtung vorteilhafterweise durch eine magnetische Abschirmung in Richtung des Strömungstotraumes ausgestaltet. Auch hier können nicht dargestellte geeignete Drosselorgane zur Einstellung der beiden Teilströme 16, 17 vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 wird das zu trennende Gemisch 11, anders als bei den Vorrichtungen 10 gemäß Fig. 1 und 2, über ein T-förmig ausgebildetes rohrförmiges Leitelement 20 zugeführt, wobei die beiden oberen Schenkel 201, 202 des T-förmigen Leitelements 20 in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Gemäß Fig. 3 ist die dort dargestellte Vorrichtung 10 derart angeordnet, daß der eine Schenkel 201 des Leit elements 20 vertikal nach unten verlaufend ausgebildet ist, wohingegen der andere Schenkel 202 zunächst verti kal nach oben verlaufend und dann abgebogen ausgebildet ist.

Um den Bereich der Einmündung 23 des Leitelements 20 herum in den Bereich, an dem die beiden Schenkel 201, 202 aneinanderstoßen, sind eine Mehrzahl von Einrich tungen 141 bis 141 _n zur Erzeugung einer entsprechenden Zahl von Magnetfeldern 151 bis 151 _n angeordnet, die nach Art eines Linearmotors von der Einmündung 23 des Ge misches 11 in die eigentliche Trennzone an nacheinander erregt werden, so daß einerseits eine Trennung des Gemisches 11 in die ferromagnetischen Abrasivmittelpartikel stattfindet und eine Kraft infolge der nacheinander erregten Magnetfelder 151 bis 151 _n ausgeübt wird, die die ferromagnetischen Abrasivmittel partikel 12 längs der Einrichtungen 141 bis 141 _n über den Stutzen 202 aus der Vorrichtung 10 herausführen. Die nichtmagnetischen Abriebpartikel 13 verlassen infolge des Einflusses der Gravitation auf diese Partikel die Vorrichtung 10 über den vertikal nach unten verlaufenden Stutzen 201 entsprechend der durch den Pfeil 13 darge stellten Richtung.

Auch bei der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 können hier nicht dargestellte Drosselorgane vorgesehen werden, wie sie im Zusammenhang mit den Ausgestaltungen der Vor richtungen 10 gemäß Fig. 1 und 2 beschrieben worden sind, so daß insofern darauf Bezug genommen wird.

Alle Teile und Elemente der Vorrichtung 10, was insbe sondere für die Leitelemente 20, 200, 201 und 202 gilt, werden vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Werkstoff wie Kunststoff oder korrosionsbeständigen Metallen ausgebildet werden. Bereiche der Vorrichtung 10, in denen eine erhöhte Abrasivwirkung im Zuge der erfin dungsgemäßen Trennung des Gemisches 11 in seine Teil ströme bzw. gemeinhin in seine unterschiedlichen Parti kel erwartet wird, können mit elastomeren Werkstoffen, beispielsweise Gummi und/oder Kunststoff beschichtet werden.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung
11 Gemisch
12 Abrasivmittel/Abrasivmittelgemisch
13 Abriebpartikel
14 erste Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes
140 zweite Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes
141 weitere Einrichtungen zur Erzeugung von Magnetfel dern
142 magnetische Abschirmung
15 Magnetfeld/Feldlinien
150 Magnetfeld/Feldlinien
16 Abrasivmittelteilstrom
17 Abriebpartikelteilstrom
18 Elektromagnet
19 flüssiges Medium
20 erstes Leitelement
200 zweites Leitelement
201 strömungsfreier Raum (Schenkel)
202 Schenkel
21 Strömungsrichtung des Gemisches
22 Durchtrittsöffnung in der Einrichtung bzw. zwischen den Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes
23 Einmündung

Claims

1. Verfahren zum Trennen von bei Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozessen von Werkstücken mit unter Druck befindlichem Wasser und aus Partikeln bestehendem Abrasivmittel anfallenden Gemischen aus Abrasivmittel und anfallenden Abriebpartikeln des Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrasivmittel wenigstens teil weise ferromagnetische Eigenschaften aufweist, wobei das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln zur Trennung in Abrasivmittel und Abriebpartikel durch ein Magnetfeld geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln zum Durchtritt durch das Magnetfeld mit einem Fluid versetzt wird.

3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Remanenz der Partikel des Abrasivmittels derart wählbar ist, daß sich diese nach dem Durchlaufen durch das Magnetfeld nicht untereinander anziehend beeinflussen.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel des Abrasivmittels im wesentlichen durch die Minerale der Gruppe der Eisenoxyde gebildet werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel des Abrasivmittels im wesentlichen durch synthetisch her stellbare Misch-Eisensilikate gebildet werden.

6. Vorrichtung zum Trennen von bei Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozessen von Werkstücken mit unter Druck befindlichem Wasser und aus Partikeln bestehendem Abrasivmittel anfallenden Gemischen aus Abrasivmittel und anfallenden Abriebpartikeln des Werkstücks zur Ausführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15), durch das das Gemisch aus wenigstens teilweise ferromagnetischer Eigenschaften aufweisendem Abrasivmittel (12) und Abriebpartikeln (13) zur Aufspaltung in einen Abrasiv mittelteilstrom (16) und einen Abriebpartikelteilstrom (17) leitbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnet feldes (15) durch wenigstens einen Permanentmagneten gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnet feldes (15) durch wenigstens einen Elektromagneten (18) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (18) getaktet betrieben wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluid (19) vorgesehen ist, in dem das Gemisch (11) aus Abrasiv mittel (12) und Abriebpartikeln (13) zum Durchtritt durch die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnet feldes (15) eingebettet ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes rohr förmiges Leitelement (20) vorgesehen ist, das wenigstens eine Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15) durchquert und in dem der Strom des Gemisches (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebpartikeln (13) geführt wird.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strom des Gemisches (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebparti keln (13) nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15) unmittelbar nachfolgend eine Diffusoreinrichtung vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strom des Gemisches (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebparti keln (13) nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15) mit Abstand nachfolgend ein zweites Leitelement (200) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strom des Gemisches (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebparti keln (13) nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15) nachfolgend wenigstens ein Drosselelement vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Strom des Ge misches aus Abrasivmittel (12) und Abriebpartikeln (13) im wesentlichen im Bereich des Magnetfeldes (15) wenig stens ein Sensor zur Erfassung der magnetischen Feld stärke und/oder wenigstens ein Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches (11) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese in bezug auf die Richtung (21) des Verlaufes der Strömung senkrecht angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strom des Gemisches (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebparti keln (13) nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung (14) zur Erzeugung des Magnetfeldes (15) nachfolgend wenigstens eine weitere Einrichtung (140) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (150) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zu trennende Gemisch (11) aus Abrasivmittel (12) und Abriebpartikeln (13) im wesentlichen orthogonal zu einer mit ihren Durchtrittsöffnungen (22) für das Gemisch senkrecht hintereinander angeordneten Mehrzahl von Einrichtungen (141-141 _n) zu Erzeugung eines Magnetfeldes (151-151 _n) zuführbar ist, wobei die Einrichtungen (141-141 _n) von der Einmündung (23) des Gemisches in diese aus nachein ander erregt werden.