DE19535397C2

DE19535397C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von bei Schneid-, Trenn- oder Bearbeitungsprozessen anfallenden Gemischen aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln

Info

Publication number: DE19535397C2
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: 2001-02-01
Anticipated expiration: 2015-09-24
Also published as: DE19535397A1

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 502 461 A1 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 43 03 868 A1 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.

Aus der DE 40 32 367 A1 ist ein Verfahren zur Aufarbei tung von Strahlrückständen bekannt, mit dem die Rückge winnung von Strahlmitteln angestrebt wird und als Strahlmittel Stahlkugeln und Stahlschrott in feinkör niger Form verwendet wird, der magnetische Eigenschaften aufweist. Es bestehen Bedenken, daß die dort verwendeten Abrasivmittel beispielsweise für Mikrozerspanungspro zesse überhaupt geeignet sind.

Ein weiteres Verfahren zur Trennung magnetischer Parti kel innerhalb eines Erzes ist aus der DE-OS 21 59 525 bekannt, bei dem das Erz zu kleinen Partikeln vermahlen und dann pneumatisch oder hydraulisch durch eine Zone gefördert wird, in der ein magnetisches Feld herrscht. In dem magnetischen Feld werden die stärker magnetischen Partikel von den weniger stark magnetischen oder auch unmagnetischen räumlich getrennt. Das dort erwähnte Trägermedium in Form von Wasser dient lediglich dazu, als ein "Vehikel" für das Erzmaterial zu dienen, so daß das Erz durch Schwerkraft zugeführt und/oder durch eine festgesetzte Zone gepumpt werden kann, und zwar in einer stromartigen Weise.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrich tung 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 durch das Verfahren gemäß der Erfindung 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 mit den folgenden Merkmalen:
das Abrasivmittel ist mineralischen Ursprungs und weist wenigstens teilweise ferromagnetische Eigenschaften auf,
das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebparti keln wird zur Trennung in Abrasivmittel und Abriebpartikel durch ein Magnetfeld geführt, und
die magnetische Remanenz der Partikel des Abrasivmittels wird derart gewählt, daß sich diese nach dem Durchlaufen durch das Magentfeld nicht untereinander anziehend beeinflussen.

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. Dadurch, daß die magne tische Remanenz der Partikel des Abrasivmittels so gewählt wird, daß sich diese nach dem Durchlaufen durch das Magnetfeld nicht aneinander anziehend beeinflussen, wird vorteilhafterweise erreicht, daß es nicht zu einer Klumpenbildung bzw. Verklebung der Partikel des Abrasiv mittels im Zuge des Trennvorganges und nachfolgend kommt.

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.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Partikel des Abrasivmittels im wesentlichen die Minerale der Gruppe der Eisenoxyde zu verwenden oder aber vorzugs weise 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 Magneti sierbarkeit möglich, wobei neben einem inerten Verhalten gegenüber Wasser, d. h. keine Rostinfektion mit nachfol gender 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 ferromagnetische Eigenschaften aufweisendem Abrasivmittel und Abriebpar tikeln zur Aufspaltung in einen Abrasivmittelteilstrom und einen Abriebpartikelteilstrom leitbar ist, wobei die Geschwindigkeit des Abrasivmittelteilstroms und/oder des Abriebpartikelteilstroms mittels wenigstens eines Diffusors und/oder wenigstens eines Drosselelementes einstellbar ist.

Der Vorteil einer derartigen Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß hiermit tatsächlich eine selekti ve Trennung des Gemisches aus Abrasivmittel und Ab riebpartikeln möglich ist, mit der Folge, daß das ge trennte Abrasivmittel in den normalen Bearbeitungs kreislauf zurückgeführt werden kann, wohingegen die Abriebpartikel gesammelt und einer Wiederverwer tung, beispielsweise zur Herstellung der entsprechen den zu bearbeitenden Werkstücke, zugeführt werden können.

Wird die Vorrichtung beispielsweise kontinuierlich betrieben, kann es vorteilhafterweise ausreichen, die Einrichtung zur Erzeugung des Magnetfeldes durch we nigstens einen Permanentmagneten zu bilden. Dabei verläuft das Magnetfeld des Permanentmagneten im wesentlichen orthogonal zur Bewegungsrichtung des Gemisches, wobei die geometrische Ausgestaltung der eigentlichen Trennzone im Bereich des Magnetfeldes sowie die rein konstruktive Ausgestaltung des Magne ten und der Trennzone sich nach festlegbaren Parame tern wie Durchsatz, Druckdifferenz, Korngröße und Korngrößenverteilung sowie der Masse der Partikel des Abrasivmittels sowie der Abriebpartikel richtet, und wobei die Stärke des Magnetfeldes ebenfalls dem ge wünschten Trenngrad und der magnetischen Permeabi lität der eingesetzten Abrasivmittelpartikel angepaßt werden kann.

Für diese Fälle eignet sich vorzugsweise als Einrich tung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ein Elektroma gnet, bei dem die Feldstärke in Abhängigkeit der vorge nannten gewünschten einzuhaltenden Parameter einge stellt werden kann. Vorzugsweise kann der Elektroma gnet nicht nur in der Betriebsweise einer konstanten Erregung betrieben werden, vielmehr ist es auch mög lich, den Elektromagneten in getaktetem Betrieb zu be treiben. Dadurch werden beispielsweise magnetisch be dingte Ablagerungen in den Randbereich der eigentli chen Trennzone verhindert.

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 rohrför mige Leitelement, das beispielsweise einen kreisförmi gen oder auch eckigen Querschnitt haben kann, verhin dert, daß das zu trennenden Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln unmittelbar in Kontakt mit den Polschuhen bzw. den Polen der Einrichtung zu Erzeu gung eines Magnetfeldes 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 Magnetfel des unmittelbar nachfolgend eine Diffusoreinrichtung vorgesehen, mit dem die Strömungsgeschwindigkeit der Teilströme, die aus der Trennzone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes heraustreten, in bezug auf ihre Strömungsgeschwindigkeit herabgesetzt wer den können. Die magnetisierbaren Partikel des Abrasiv mittels driften in der Trennzone auf den Wandbereich zu und bewegen sich somit auch im Diffusorbereich im Bereich der Wand, wohingegen die nichtmagnetischen Abriebpartikel in der Kernzone der Strömung verblei ben.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist dem Strom des Gemisches aus Abrasivmittel und Abriebpar tikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit Abstand nach folgend ein zweites Leitelement, das ebenfalls rohrför mig ausgebildet sein kann, vorgesehen, über das die in der Kernzone der Gemischströmung verbleibende Menge der Abriebpartikel aus der Vorrichtung ausge tragen werden.

Bei einer noch vorteilhafter weiteren anderen Aus führungsform der Vorrichtung ist dem Strom des Gemi sches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes nachfolgend wenigstens ein Dros selelement vorgesehen, mit dem jeweils der Teilstrom aus Abrasivmittel oder Abriebpartikeln oder bei mehre ren Drosselelementen sowohl der Teilstrom aus Abra sivmittel als auch der Teilstrom aus Abriebpartikeln ge sondert 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 Abrasiv mittel und Abriebpartikeln im wesentlichen im Bereich des Magnetfeldes wenigstens einen Sensor zur Erfas sung der magnetischen Feldstärke und/oder wenigstens einen Sensor zur Erfassung der Strömungsgeschwindig keit des Gemisches vorzusehen, so daß damit auch eine getaktete Steuerung des Magnetfeldes zur weiteren Verhinderung von Ablagerungen im Wandbereich der Trennzone möglich ist, wobei der Sensor zur Erfassung der Feldstärke in Kombination mit dem Sensor zur Er fassung der Strömungsgeschwindigkeit 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 aus zurichten, da dadurch die Gravitation zur Unterstüt zung der Trenneffektivität der Vorrichtung herangezo gen werden kann.

Grundsätzlich wird, wie eingangs dargestellt, ein sehr hoher Grad an Trennwirkung mit einer Vorrichtung ge mäß den vorangehend beschriebenen Möglichkeiten des Aufbaus der Vorrichtung einschließlich der voran gehend beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen erreicht. Um jedoch bei bestimmten Einsatzfällen die Effektivität der Trennung der Vorrichtung noch zu ver bessern, ist vorteilhafterweise dem Strom des Gemi sches aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln nach dem Austritt aus der Zone der Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes nachfolgend wenigstens eine weiter Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes vorge sehen, d. h. quasi eine kaskadenförmige Aneinanderrei hung von Vorrichtungen gleichen Aufbaus, wie voran gehend beschrieben.

Schließlich ist es vorteilhaft, daß das zu trennende Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebpartikeln im we sentlichen orthogonal zu einer mit ihren Durchtrittsöff nungen für das Gemisch senkrecht hintereinander ange ordneten Mehrzahl von Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes zuführbar ist, wobei die Einrichtung von der Einmündung des Gemisches in diese aus nach einander erregt wird, und zwar nach Art eines Linear motors. Dabei ist die Vorrichtung vorteilhafterweise so ausgestaltet, daß die Zuführung des zu trennenden Ge misches zur Vorrichtung horizontal oder tangential er folgt, wobei die Mehrzahl der hintereinander angeord neten 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 herein gezogen werden und dort durch den Einfluß der nach einander erregten Magnetfelder transportiert werden, wohingegen die nichtferromagnetischen Abriebpartikel durch den Einfluß der Gravitation in vertikaler Rich tung von der Einmündung weggezogen werden und ge sammelt werden.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrie ben. Darin zeigen:

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

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt, bei der zwei Einrichtungen zur Erzeugung eines Magnetfeldes hintereinander angeordnet 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 Linearmotors von der Einmündung des Gemisches in die Einrichtungen zur Erzeugung der Ma gnetfelder aus nacheinander zur Trennung und Förde rung der ferromagnetischen Abrasivmittelpartikel er regt werden.

Es wird zunächst Bezug genommen auf die Darstel lung der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 1 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 1 ist der Grundaufbau der Vorrichtung 10 dargestellt, der sinn gemäß auch für den Grundaufbau der Vorrichtungen gemäß den Fig. 2 und 3 gilt, die Weiterbildungen des Grundaufbaus darstellen.

Die Vorrichtung 10 besteht im wesentlichen aus einer ersten Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Magnetfel des 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 Durch trittsöffnung 22, die im wesentlichen orthogonal zu den Feldlinien 15 vorgesehen ist. In der Durchtrittsöffnung 22 ist ein erstes im wesentlichen rohrförmiges Leitele ment 20 vorgesehen, in dem das aus Abrasivmittel 12 und Abriebpartikel 13 bestehende Gemisch 11 hin durchgeführt wird, um dem Einfluß des Magnetfeldes 15 ausgesetzt zu sein, was weiter unten im einzelnen be schrieben wird. Das erste rohrförmige Leitelement 20 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nach dem Austritt aus der Einrichtung 14 konisch erweitert, wobei im Bereich der größten Erweiterung ein zweites Leitele ment 200, das ebenfalls rohrförmig ausgebildet sein kann, vorgesehen ist, und dessen Funktion im Zusam menhang mit der Beschreibung der Trennung des Ge misches 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 darge stellt ist. Das Abrasivmittel 12 besteht aus solchen Abra sivmittelpartikeln, die wenigsten teilweise ferromagne tische Eigenschaften aufweisen und beispielsweise durch Partikel aus Mineralen der Gruppe der Eisenoxy de gebildet werden können, oder aber auch durch syn thetisch herstellbare Misch-Eisensilikate.

Im Bereich der Ausbildung des Magnetfeldes 15 kön nen hier nicht gesondert dargestellte Sensoreinrichtun gen zur Erfassung der magnetischen Feldstärke der Ein richtung 14 vorgesehen sein und nicht dargestellte Sen soren zur Erfassung der Geschwindigkeit des Gemi sches 11 beim Durchtritt durch den eigentlichen Trenn bereich des Gemisches 11 im Magnetfeld 15 der Einrich tung 14. Diese Sensoren können zur Steuerung der Grö ße des Magnetfeldes 15 bzw. zur getakteten Steuerung des Magnetfeldes 15 und zu Überwachungs- und Rege lungszwecken eingesetzt werden ebenso wie der Sensor zur Erfassung der Geschwindigkeit der das Gemisch 11 bildenden Partikel. Ein Diffusor oder mehrere Diffuso ren, die hier im einzelnen nicht dargestellt sind, können zur Einstellung der Geschwindigkeit der nach dem Aus tritt aus der Einrichtung 14 sich bildenden Abrasivmit telteilströme 16 und der Abriebpartikelteilströme 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 dar gestellter Pumpen dem ersten Leitelement 20 zugeführt und gelangt in Strömungsrichtung nachfolgend in den Bereich der magnetischen Feldlinien bzw. des Magnet feldes 15 der ersten Einrichtung 14 zur Erzeugung die ses Magnetfeldes. Da die das Abrasivmittel 12 bildenden Abrasivmittelpartikel definitionsgemäß ferromagneti sche Eigenschaften haben, werden eben diese Partikel des Abrasivmittels 12 durch die Feldlinien 15 der Ein richtung 14 derart beeinflußt, daß sie in Richtung der Wandungen des Leitelements 20 driften, und zwar infol ge der mittels des Magnetfeldes hervorgerufenen Kräf te, wohingegen die Abriebpartikel 13 als magnetisch neutrale Partikel unbeeinflußt bleiben und im wesentli chen in Strömungsrichtung die Einrichtung 14 durch queren, 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 Ab rasivmittelteilstrom 16, der sich aufgrund der magne tischen 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 ausge bildet ist, eine nochmalige Erhöhung der Separierung beider Teilströme 16, 17 bewirkt wird.

Abhängig von der Größe der Partikel des Abrasiv mittels 14 und der Größe der Abriebpartikel 13 sowie in Abhängigkeit von deren Masse kann die Vorrichtung 10 mit senkrechter Ausrichtung des Leitelementes 20 von oben nach unten oder umgekehrt oder unter einem be liebigen Winkel betrieben werden. Im Falle einer Aus bildung der Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Ma gnetfeldes 15 in mehrpoliger Form kann die geometri sche 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 anschließendes weiteres rohrförmiges Element 200 an geordnet ist und in Strömungsrichtung des Gemisches 11 der ersten Einrichtung 14 zur Erzeugung eines Ma gnetfeldes 15 eine weitere Einrichtung 140 zur Erzeu gung eines weiteren Magnetfeldes 150 mit Abstand von einander angeordnet ist. Das zweite Leitelement 200, das ebenso wie das erste Leitelement 20 rohrförmig ausgebildet ist und einen kreisförmigen Querschnitt auf weisen kann, weist einen strömungstoten Raum 201 auf, der parallel zum ersten Leitelement 20, bezogen auf die Darstellung von fig. 2, nach unten verlängert ausgebil det ist und sich unmittelbar an den Ort der ersten Ein richtung 14 zur Erzeugung 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 Ein richtung 11 zur Erzeugung eines ersten Magnetfeldes 15, dessen magnetischer Trennwirkung. Die erste Ein richtung 14 erzeugt bestimmungsgemäß ein starkes in homogenes Magnetfeld, was bewirkt, daß sich die ferro magnetischen Partikel des Abrasivmittels 12 in Rich tung der Wandung des zweiten Leitelements 20 bewe gen. Sie verlassen somit die Hauptströmrichtung des Gemisches 11, d. h. den Kern dieser Strömung, und ge langen in den Einflußbereich der zweiten Einrichtung 14 zur Erzeugung des zweiten Magnetfeldes 150, das im Bereich der äußeren Begrenzung des zweiten Leitele ments 200, das, wie gesagt, rohrförmig ausgebildet sein kann, aufgebaut wird. Die Abriebpartikel 13, die magne tisch neutral sind, werden mit der aufwärts gerichteten Hauptströmung, ggf. unterstützt durch das Medium 19, nach oben aus der Vorrichtung 10 ausgetragen und ge eignet aufgefangen. Die ferromagnetischen Partikel des Abrasivmittels 12 gelangen 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 kontinuier lich, um einen optimalen Transport der Partikel der Teil ströme 16, 17 zu gewährleisten. Um die Driftbewegung der magnetischen Teilchen im Bereich der ersten Ma gneteinrichtung optimal zu gestalten, wird die Einrich tung vorteilhafterweise durch eine magnetische Ab schirmung in Richtung des Strömungstotraumes ausge staltet. 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 zu geführt, wobei die beiden oberen Schenkel 201, 202 des T-förmigen Leitelements 20 in entgegengesetzter Rich tung verlaufen. Gemäß Fig. 3 ist die dort dargestellte Vorrichtung 10 derart angeordnet, daß der eine Schen kel 201 des Leitelements 20 vertikal nach unten verlau fend ausgebildet ist, wohingegen der andere Schenkel 202 zunächst vertikal 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 Ein richtungen 141 bis 141 _n zur Erzeugung einer entspre chenden Zahl von Magnetfeldern 151 bis 151 _n angeord net, die nach Art eines Linearmotors von der Einmün dung 23 des Gemisches 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 Abrasivmit telpartikel 12 längs der Einrichtungen 141 bis 141 _n über den Stutzen 202 aus der Vorrichtung 10 herausführen. Die nichtmagnetischen Abriebpartikel 13 verlassen in folge des Einflusses der Gravitation auf diese Partikel die Vorrichtung 10 über den vertikal nach unten verlau fenden Stutzen 201 entsprechend der durch den Pfeil 13 dargestellten Richtung.

Auch bei der Vorrichtung 10 gemäß Fig. 3 können hier nicht dargestellte Drosselorgane vorgesehen wer den, wie sie im Zusammenhang mit den Ausgestaltun gen der Vorrichtungen 10 gemäß Fig. 1 und 2 beschrie ben worden sind, so daß insofern darauf Bezug genom men wird.

Alle Teile und Elemente der Vorrichtung 10, was ins besondere 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 erfindungsgemäßen Trennung des Gemisches 11 in sei ne Teilströme bzw. gemeinhin in seine unterschiedlichen Partikel erwartet wird, können mit elastomeren Werk stoffen, beispielsweise Gummi und/oder Kunststoff be schichtet werden.

Bezugszeichenliste

10

Vorrichtung

11

Gemisch

12

Abrasivmittel/Abrasivmittelgemisch

13

Abriebpartikel

14

erste Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes

140

zweite Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfel des

141

weitere Einrichtungen zur Erzeugung von Magnet feldern

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 mit den folgenden Merkmalen:
das Abrasivmittel ist mineralischen Ursprungs und weist wenigstens teilweise ferromagnetische Eigenschaften auf,
das Gemisch aus Abrasivmittel und Abriebparti keln wird zur Trennung in Abrasivmittel und Abriebpartikel durch ein Magnetfeld geführt, und
die magnetische Remanenz der Partikel des Abrasivmittels wird derart gewählt, daß sich diese nach dem Durchlaufen durch das Magentfeld nicht untereinander anziehend beeinflussen.

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 Partikel des Abrasiv mittels im wesentlichen durch die Minerale der Gruppe der Eisenoxyde gebildet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel des Abrasivmittels im wesentlichen durch synthetisch her stellbare Misch-Eisensilikate gebildet werden.

5. 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 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnetfeldes (15), durch das das Gemisch aus wenigstens teilweise ferromagnetische Eigenschaften aufweisendem Abrasivmittel (12) und Abriebpartikeln (13) zur Aufspaltung in einen Abrasiv mittelteilstrom (16) und einen Abriebpartikelteilstrom (17) leitbar ist, wobei die Geschwindigkeit des Abrasiv mittelteilstroms (16) und/oder des Abriebpartikelteil stroms (17) mittels wenigstens eines Diffusors und/oder wenigstens eines Drosselelementes einstellbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnet feldes (15) durch wenigstens einen Permanentmagneten gebildet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Erzeugung eines Magnet feldes (15) durch wenigstens einen Elektromagneten (18) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (18) getaktet betrieben wird.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, 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.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, 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.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Strom des Gemisches (11) aus Abrasvimittel (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.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 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) mit Abstand nachfolgend ein zweites Leitelement (200) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 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) nachfolgend wenigstens das eine Drosselelement vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 13, 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.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (10) in bezug auf die Richtung (21) des Verlaufes der Strö mung senkrecht angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 15, 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.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 16, 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.