DE2143634A1

DE2143634A1 - Ventil fur den Durchfluß von Materia hen in Form teilweise magnetischer Teil c hen

Info

Publication number: DE2143634A1
Application number: DE19712143634
Authority: DE
Inventors: Harvey van G Mishawaka Ind Fossen (V St A) P
Original assignee: Wheelabrator Corp
Current assignee: Wheelabrator Corp
Priority date: 1970-09-03
Filing date: 1971-08-31
Publication date: 1972-03-09
Also published as: BE772182A; CA942278A; JPS5032122B1; DE2143634B2; ZA715844B; FR2112938A5; AU447079B2; US3626964A; GB1308087A; AU3277271A; CH535908A; BR7105877D0

Description

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Telefon 56 17 62

THE WHEELABRATOR CORPORATION, Mishawaka / USA

Ventil für den Durchfluss von Materialien in Form teilweise.

magnetischer Teilchen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil für den Durchfluss von Materialien in Form von Teilchen mit mindestens einem Anteil an magnetischen Teilchen, dessen Ventilgehäuse mit seiner Innenwandung einen Durchflusskanal bildet und welches einen Bauteil mit einem Permanentmagneten zum Anziehen der Teilchen und damit zum Verhindern der Teilchen am Durchfluss und eine elektrische Spule aufweist, wobei die elektrische Spule dem Magnet benachbart und zur Beeinflussung der Wirkung des Magneten auf die Teilchen beliebig stark erregbar ist.

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In verschiedenen Gebieten besteht die Notwendigkeit, Materialien in Teilchenform zu transportieren. Hierbei ist es je nach den gegebenen Umständen erwünscht, die Menge des transportierten Materiales zu regulieren, wozu,ähnlich wie bei Flüssigkeiten, Ventile verwendet werden können. Indessen zeigen feste Teilchen eine stärkere Verstopfungsneigung oder anderweitige Stö-, rungen beim Ventilbetrieb, so dass hieraus hohe Unterhaltsund Ersatzteilkosten resultieren. Diese Probleme treten insbesondere dort auf, wo die Teilchen eine schleifende Wirkung ausüben .

* Es ist ein Ventil für den Durchfluss teilchenförmiger, teilweise magnetischer Materialien, bekannt (US-Patent 3 406 704). Bei dieser Ausführungsform treten Schwierigkeiten in Bezug auf das Anfahren mit einer sehr kleinen Durchflussmenge und die Aenderungep der Durchflussmenge auf. Das Anfahren mit sehr kleinen Durchflussmengen ist deshalb so schwierig, weil die Erregung der Spule bewirkt, dass der Materialdurchfluss gleichmassig rings um den ganzen Durchgang erfolgt. Ebenso bewirken Aenderungen in der Spannung der Spule eher plötzliche Durchflussänderungen anstatt solche mit sanftem Uebergang.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventil zu ) schaffen, welches die Nachteile der bekannten Ausführungsform nicht aufweist, sondern mit welchem das Anfahren mit sehr geringen Durchflussmengen und auch sanfte Aenderungen im Durchfluss erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch ein Ventil der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei welchem der Bauteil einen Einsatz im Durchflusskanal des Ventilgehäuses bildet, und der Zwischenraum zwischen der Aussenwandung des Einsatzes und der Innenwandung des Ventilgehäuses sich zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert ändert.

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Dadurch erreicht man, dass eine Zone geringer magnetischer Flussdichte besteht, in welcher der Durchfluss des Materiales zuerst beginnt, wenn Spannung angelegt wird, und sich mit zunehmender Spannung von dort ausbreitet.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise dargestellt und anschliessend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ventils, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt des Ventiles nach Fig. 1 nach der Linie Il-II m Fig. 1,

Fig.3 eine Ansicht auf das Ventil nach Fig. 1 aus Richtung III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Querschnitt des Ventiles nach Fig. 1 nach der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 einen Querschnitt des Ventiles nach Fig. 1 nach der Linie V-V in Fig. 1, und

Fig. 6 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ventiles.

In den Zeichnungen ist mit 10 ein Ventil dargestellt, das beispielsweise in einer Strahlanlage verwendet werden kann, wobei Strahlmittel auf der Eintrittsseite 12 des Ventiles zugeführt wird und auf der Austrittsseite 14 wieder austritt. In einem Anwendungsfalle können die Ventile für die Beaufschlagung von Zentrifugalrädern verwendet werden. In diesem Falle wird das Ventil in Verbindung mit dem Radgehäuse angeordnet und die Zentrifugalschaufeln nehmen Schleifmittel auf, das aus der Austrittsseite 14 des Ventiles austritt, und schleudern das Strahlmittel auf die zu reinigenden Werkstücke.

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Das Ventil weist ein Ventilgehäuse mit einem Paar Aussenteilen 16, 18 und einem dazwischenliegenden zylindrischen Teil 17 auf.

Die Teile 16, 18 weisen Flansche 20 mit Ausnehmungen 22 auf, damit die Teile in richtiger Lage montiert werden können. Die Teile 16, 18 weisen zudem Vorsprünge 24 auf, die zur Aufnahme von Schraubenbolzen 2 8 verwendet werden, um das gesamte Gehäuse zusammenzuhalten.

Auf der Innenseite des Teiles 16 sind Stege 30 angeordnet, die mit einer konisch geformten Haube 32 aus einem Teil bestehen. Die Enden der Stege 30 sind so bearbeitet, dass sie mit der geneigten Innenfläche 34 des Teiles 16 zusammenpassen. Eine in ähnlicher Weise konisch geformte Haube 36 weist Stege 38 auf und ist in der Nähe der Austrittsseite des Teiles 18 angeordnet .

Zwischen den Hauben 32, 36 ist ein Bauteil aus einem Magnet und einer Spule gelagert. Dieser Bauteil weist auch Polstücke 40, 42 auf, welche mit der betreffenden Haube in geeigneter Weise verklebt oder befestigt sein können. Permanentmagnete 46 in Scheibenform sind zwischen den Polstücken 40, 42 in geschichteter Anordnung eingesetzt. Eine elektrische Spule, vorzugsweise in der Form einer länglichen Drahtspule, ist um die Magnete und Polstücke gewunden,um eine zylindrische Partie 48 zu formen. Der Ringkanal 50 ermöglicht den Durchfluss des Materiales.

In einem der Stege 30 ist eine Bohrung 52 angeordnet, welche mit einer Bohrung 54 im Teil 16 in Verbindung steht. Ein Durchgang 56 erstreckt sich von der Bohrung 52 zu einem Durchgang 58 im Polstück 40. Diese Anordnung ermöglicht das Zuführen der elektrischen Kabel 60 zur Spule 48. Beide Kabel können durch den beschriebenen Durchgang geführt werden, doch kann auch ein zweiter Durchgang in ähnlicher Weise xn einem anderen Steg angebracht werden.

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Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Vertikalachse des aus den Polstücken 40, 42, den Permanentmagneten 46 und der Spule 48 bestehenden Einsatzes ausmittig zur Achse des aus den Teilen 16, 17, 18 gebildeten Ventilgehäuses angeordnet. Dementsprechend ändert sich der Zwischenraum zwischen der Innenwandung 62 des zylindrischen Teils 16 und der Aussenwandung des Bauteiles von einem Maximalwert 64 zu einem Minimalwert 66.

Im Betrieb tritt Material auf der Eintrittsseite 12 ein und geht durch den Durchflusskanal 50. Wenn das Ventil auf freien Durchfluss der Teilchen eingestellt ist, ist die elektrische Spule in einem solchen Masse erregt, wie es notwendig ist, um den Einfluss der Permanentmagnete 46 aufzuheben, womit ein freier Durchfluss der Teilchen erreicht wird.

Soll der Durchfluss der Teilchen verlangsamt werden, wird die Erregung der Spule um den notwendigen Betrag geändert, damit eine Verringerung der Durchflussmenge eintritt. Weiter kann der Durchfluss der Teilchen durch Ausserstromsetzen der elektrischen Spule abgestoppt werden, vorausgesetzt, dass Permanentmagnete mit der notwendigen Stärke verwendet werden? denn in bestimmten Anwendungen ist das vollständige Abstoppen des Durchflusses nicht unbedingt notwendig.

Der ungleichförmige Zwischenraum zwischen der Innenwandung des Ventilgehäuses und der Aussenwandung des als Einsatz verwendeten, aus den Permanentmagneten, der Spule und den Polstücken bestehenden Bauteiles ergibt eine ideale Anordnung zur Regelung des Materialdurchflusses durch das Ventil. Die Regelung ist deshalb möglich, weil die magnetische Flussdichte im Bereich des Maximalwertes 64 des Zwischenraumes am schwächsten ist. Wird die Spule erregt, wird ein Zustand erreicht, bei welchem der Materialdurchfluss in der begrenzten Zone des Maximalwertes 64 beginnt. Auf diese Weise kann ein sehr kleiner Durchfluss von Materialteilchen in dieser Zone erreicht werden.

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Zweckmässig wird Gleichstrom für die Erregung der Spule benützt, und wird diese Spannung erhöht, wxrd auch die magnetische Flussdichte in den der Zone mit dem Maximalwert 64 benachbarten Zonen vermindert. Entsprechend erfolgt der Materialdurchfluss in stetig wachsenden Teilen des Ventlles. Gegebenenfalls kann die Spannung so weit erhöht werden, bis der volle Durchgang durch das Ventil verwirklicht ist.

Die Funktion des Ventiles wird auch dadurch erhöht, wenn die äusseren Teile 16, 18 und die Hauben 32, 36 aus nicht magnetischem Material hergestellt werden. Der Zwischenraum zwischen diesen Teilen und den Hauben ist ungleichförmig, wenn er längs einer Vertikallinie gemessen wird. Es wurde festgestellt, dass bei Verwendung von magnetischem Material zur Herstellung dieser Teile der Betrieb des Magneten und der Spule einen magnetischen Einfluss in diesen Zonen schafft. Wegen des ungleichförmigen Zwischenraumes variieren diese Einflüsse so weit, dass eine Rückwirkung auf den Ventilbetrieb möglich ist. Bei Verwendung von nicht magnetischem Material für diese Teile konnten diese Einflüsse ausgeschaltet werden.

Fig. 6 zeigt eine Ventilkonstruktion 70, welche einen Einsatz 72 mit den Polstücken etc. aufweist, welcher innerhalb eines zylindrischen Teiles 74 gelagert ist. Dieser Einsatz unterscheidet sich gegenüber den vorstehend beschriebenen Einsätzen in der Weise, dass er im Querschnitt einen Nocken oder Vorsprung zeigt. Auch mit dieser Ausführung ändert sich der Spalt zwischen dem Einsatz und dem zylindrischen Teil konstant um die Polstücke. Wird eine solche Spaltänderung vorgesehen, können dieselben Betriebscharakteristiken erreicht werden. Für eine solche Ausfuhrungsform beträgt der Maximal- und Minimalwert des Zwischenraumes rund 22 mm bzw. rund 19 mm.

Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungen ist es mit dem beschriebenen Ventil möglich, eine stetig wachsende Zone für den Materialdurchfluss freizugeben, bis der vollständige

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Materialdurchfluss erreicht ist. Damit erhält man ein Mittel zum Einstellen des Materialdurchflusses über und unter dem Einstellwert, der durch die Grosse der Anziehung der magnetischen Teilchen gegeben ist. Das beschriebene Ventil kann in Verbindung mit Materialien verwendet werden, bei denen nur ein bestimmter Teil der Teilchen durch magnetische Kräfte angezogen wird.

Das Ventil funktioniert auch, wenn der grössere Teil des Materiales nicht magnetisch und nur der kleinere Teil magnetisch ist. In einem solchen Anwendungsfall wird das Ansprechen auf Aenderungen im magnetischen Feld etwas langsamer erfolgen. Wenn beispielsweise eine Mischung von 40 Volumen-% magnetischer Stahlschrott und 60 Volumen-% Sand durch das Ventil bei vollem Durchfluss durchgeht, kann die Spule teilweise ausser Strom gesetzt werden, so dass die Permanentmagnete die magnetischen Teilchen in der Mischung anziehen und damit die Oeffnung des Ventiles verringern, wodurch eine Verminderung sowohl des magnetischen als auch des nicht magnetischen Materiales durch das Ventil erfolgt. Wenn die Spule vollständig ausser Strom gesetzt wird, werden noch mehr magnetische Teilchen von den Permanentmagneten angezogen, wodurch momentan Sand durch das Ventil läuft. Da mehr und mehr ankommende magnetische Teilchen schnell vom Magnet angezogen werden, tritt ein fast augenblicklicher Abschluss des gesamten Durchflusskanales im Ventil durch die magnetischen Teilchen ein, wodurch auch der Durchfluss der nicht magnetischen Teilchen durch das Ventil verhindert wird.

Wie bereits erwähnt, kann das Ventil in Verbindung mit einer Schleuderstrahlanlage oder auch für andere Zwecke verwendet werden. Bezüglich der zu verwendenden Materialien wird auf die erwähnte US-Patentschrift 3 406 70 4 verwiesen. Beispielsweise werden 7 Permanentmagneten mit rund 60 mm Durchmesser aus "Indox 5" und voll magnetisiert aufeinandergelegt. Die Gesamtlänge der Schicht betrug rund 6 3,5 mm, wobei der maximale Luftspalt 64 zwischen den Magneten und dem Gehäuse 17 etwa

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27 mm und der minimale Luftspalt rund 20,6 mm betrug. Eine elektrische Spule aus Kupferdraht (No. 23 gauge ML) mit einem Epoxy-Harzüberzug, um Temperaturen bis etwa 181 C widerstehen zu können, ist den Magneten zugeordnet. Die Kabel sind im Minimum etwa 310 mm lang und bestehen aus einem Teflon-isolierten Draht. Die Leistung der Spule ist 175 Watt plus minus 10 % mit einem Spulenwiderstand von 45 Ohm.

Der Maximalwert 64 wird zweckmässig 1,1 bis 2-mal grosser als der Minimalwert 66 gewählt. Zusätzlich zur Anordnung, bei welcher die Achse des Einsatzes nur ausmittig zur Achse des Ventilgehäuses angeordnet ist, gibt es noch andere Ausführungsmöglichkeiten. So könnten die beiden Achsen zusammenfallen; dementsprechend müsste dann der innere Durchmesser des Ventilgehäuses exzentrisch bearbeitet werden. Auch könnten die Polstücke ausmittig angeordnet werden, während die Achse des Magnetes und der Spule mit der Achse des Ventilgehäuses zusammenfallen kann.

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Claims

Patentansprüche

Ventil für den Durchfluss von Materialien in Form von Teilchen mit mindestens einem Anteil an magnetischen Teilchen, dessen Ventilgehäuse mit seiner Innenwandung einen Durchflusskanal bildet und welches einen Bauteil mit einem Permanentmagneten zum Anziehen der Teilchen und damit zur Verhinderung der Teilchen am Durchfluss und eine elektrische Spule aufweist, welche dem Magnet benachbart und zur Beeinflussung der Wirkung des Magneten auf die Teilchen beliebig stark erregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteil (40, 42, 46, 48) einen Einsatz im Durchflusskanal (50) des Ventilgehäuses (16, 17, 18) bildet und der Zwischenraum zwischen Aussenwandung des Einsatzes und der Innenwandung (62) des Ventilgehäuses sich zwischen einem Minimalwert (66) und einem Maximalwert (64) ändert.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum stetig von seinem Minimalwert auf einen Maximalwert zunimmt.

3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusskanal (50) und der Einsatz (40, 42, 46, 48) Kreisquerschnitt aufweisen, wobei die Achse des Durchflusskanales zur Achse des Einsatzes versetzt ist.

4. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (16, 17, 18) zylindrisch ist und die Achse des Einsatzes und die Achse des Gehäuses zusammenfallen, wobei der Innendurchmesser des Gehäuses zu diesen Achsen exzentrisch ist.

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5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert (6 4) des Zwischenraumes 1,1 bxs 2-mal grosser als der Minimalwert (6 6) ist.

6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

der Einsatz einen nockenförmigen Querschnitt des Einsatzes (72) aufweist.

7. Ventil nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass aussen auf Polstücken (40, 42) Hauben (32, 36) mit Stegen (30, 38) angeordnet sind, welche an der Innenwandung (34) des Ventilgehäuses befestigt sind und aus nicht magnetischem Material bestehen.

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