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VERFAHREN ZUR DOSIERUNG VON SCHÜTTGÜTERN
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UND ATBEITSORGAN FÜR EINE ENTSPRECHENDE DOSIERVORRICHTUNG Die Erfindung
betrifft Verfahren zur Dosierung von Scaüttgütern und Dosiervorrichtungen.
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Die Dosierung von Schüttgütern findet in vielen technologischen Prozessen
verschiedener Industriezweige weite verschiedener Verwendung. Der Ablauf;technologischer
Prozesse erfordert unterschiedliche Intensität der Materialzuführung und unterschiedliche
Dosiergenauigkeit. letztere hängt von Qualitätsmekmalen der Produktion, von der
Beshchaffbarkeit un2 dem Preis des Ausgangsmaterials u.a. ab.
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Dosierer werden unter verschiedensten Bedingungen verwendet; in kalten
und feuchten Räumen, in Räumen mit hoher Temperatur und hoher Abgas- und Staubkonzentrazion,
auf freien Flächen usw. Die zu dosierende Schüttgütter können neben Eigenschaften,
die auf die Technologie des Dosierprozesses Einfluß nehmen, auch noch veschiedene
Eigenschaften
besitzen, die die konstruktive Lösung des bosierers
beeinflussen. Sowohl dieser Umstand, als auch die ständig wachsenden Anforderungen
an die Dosiergenauigkeit erfordern die Erarbeitung neuor Dooiermethoden und ontoprochender
Dooiervorricbtungen.
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Bekannt sind eine Dosiermethode far Schüttgüter, die darin besteht.
dass der Austrittswiderstand des Materials geändert wird bei gleichzeitiger Vibration,
und eine entsprechende Dosiervorrichtung (siehe US-Ps 3661302). enthält Die erwähnte
Vorrichtung /; ein Arbeitsorgan, das eine Betriebskammer mit einer Regulierklappe
enthält, durch die das Material hindurchfliesst. Die Kammer ist von einer elektro
magnetischen Spule un:gebcn. Die Klappe hat die Form einer Scheibe und stellt einen
Dauermagneten dar.
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Wenn die elektromagnetische Spule an ein Wechselstromnetz angeschlossen
wird. beginnt die Scheite unter Einfluss des elektromagnetischen Wechselfeldes zu
vibrieren, die schaften Fließeigen/ des Schtlttgutes ändern sich und es beginnt,
durch den Schlitz zwischen der Klappe und den Wänden der Betriebskammer auszufliessen.
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Dieser Dosierer hat Jedoch den wesentlichen Nachteil, dass es äusserst
schwierig ist, ihn auf eine bestimmte Kapazität einzustellen. Ausserdem ist seine
Kapazität gering, und er ist nicht verwendbar für leicht fließende Materialien,
da der Schlitz der Austrittsöffnung der Betriebskammer nicht gen-Rgend dicht verschl
ießbar ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen
und zuverlässigen Dosierverfahrens für Schüttgüter
und eines Arbaitsorgans
einer entsprechenden Dosiervorrichtung.
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Diese Aufgabe wird in der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
dass in dem Dosierverfahren für Schüttgütter mittels Änderung des Austrittswiderstandes
des Materials bei gleichzeitiger Vibrationseinwirkung auf das material entsprechend
der Erfindung der Austrittswiderstand des Materials bei gleichzeitiger Tibrationseinwirkung
auf das =3-terial mit Hilfe einer Vielzahl kinematisch nicht mit ein ander verbundener
magnetisierter Teilchen aus eine: hartmagnetischen Werkstoff, die sich im magnetische3
Bechaelfeld bewegen, reguliert wird.
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In dem Arbaitsorgan der Dosiervorrichtung, das eine Betriabskammer
mit einer Regulierklappe, durch die das Schüttgut hindurchfliesst, und einen Erzeuger
eines magneist tischen Wechselfeldes enthält,/entsprechender der Erfindug die Regulierklappe
ein Tragsieb , auf dem sich eine Schicht kinematisch nicht miteinander verbundener
magnetisierter Teilchen aus einem hartmagnetischen Werkstoff befindet, und der Erzeuger
des magnetischen Wechselfeldes ist in der Nähe der erwähnten Schicht magnetisierter
Teilchen angeordnet.
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Zur Intensivierung des Dosierprozesses werden die Senge und die Abmessungen
der magnetisierten Teilchen entsprechend den Eigenschaften des zu dosierenden Schüttgutes
gewählt.
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Zur Senkung des Energieverbrauches far den Dosierprozess wird die
Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes entsprechend
den Eigenschaften
des zu dosierenden SchUttgutes festgelegt.
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Die Optimierung des Dosierprozesses wird dadurch erreicht, dass die
Bewegungsintensität der erwähnten magnet4-sierten Teilchen entweder durch Veränderung
der Stärke des magnetischen Wechselfeldes, in dem sich die Teilchen befinden, oder
durch Veränderung der Frequenz des gleichen magnetischen Wechsel feldes reguliert
wird.
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Bei Bedarf wird die Feldstärke oder die Frequenz des magnetischen
Wechselfeldes periodisch geändert.
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Konstruktiv kann der Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes sowohl
ausserhalb als auch in der Betriebskammer angeordnet sein.
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Zur Steuerung des Dosierprozesses wird der Erzeuger des magnetischen
Wechselfeldes entweder eo aufgestellt, dass er sich entlang der Bewegungsrichtung
des Schüttgutes bewegen kann, oder er wird mit einem Regulator der magnetischen
Feldstärke oder mit einem Regulator der Frequenz des Feldes verbunden. Unn kann
den Dosierprozess entweder durch jeden einzelnen dieser Faktoren oder durch zwei
beliebige oder durch alle drei Faktoren gemeinsam steuern.
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Um die Konstruktion zu vereinfachen, kann eine von Wechselstrom gespeiste
elektromagnetische Spule als Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes verwendet werden.
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Zur Verringerung der Abmessungen kenn die elektro:agnetische Spule
die Betriebakammer in der Nähe der Schicht der magnetisierten Teilchen umgeben.
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Um die Erwärmung zu verringern, kann die Wicklung der elektromagnetischen
Spule in einzelne, koaxizl oder übereinander entlang der Achse der Eetriebska=er
gelegene Sektionen unterteilt werden.
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Zur Erhöhung der Dosergenauigkeit kann der Innenraum der elektromagnetischen
Spule die Form eines Kegels aufweisen, der mit der Grundfläche der Bewegungarichtung
des Schüttgutes entgegen/gerichtet ist.
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Um den Verschleiss der Teilchen aus hartmagnetischem um eine Werkstoff
und Verunreinigung des Dosiermaterials zu verringern, können die Teilchen mit einer
Schutzhülle z.B. aus einer Polymer umgeben werden.
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Ein Teil der magnetisierten Teilchen kann mit Schäften versehen sein,
die länger sind als die Breite der Ka=:ier.
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An dem Tragsieb können entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttgutes
Stäbe starr befestigt sein.
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Um die Austrittsöffnung bei Arbeitsunterbrechung des Dosierers besser
verschliessen zu können, kann das Sieb der Betriebskammer aus ferromagnetischem
Material angefertigt werden.
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Um eine rationellere Verteilung der Kraftlinien des elektromagnetischen
Feldes in der Betriebskammer zu errechen kann die Spule mit einem Magnetleiter ausgerüstet
sein.
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Zur Erhöhung der Kapazitätsauslastung des Volumens der Betriebskammer
kann das Sieb die Form eines Zylinders aufweisen Nachstehend wird das Prinzip der
Erfindung an konkreten Ausführungsbeispiel
/en des Dosierverfahrens
für Schüttguter und entsprechender Doriervorrichtung unter Bezug auf die Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine <schematisch im Längsschnitt> erfindungseinem
gemasse Dosiervorrichtung für Schütt güter mit / Erzeuger eines magnetischen Wechselfeldes
in Form einer von '.eckselstrom gespeisten elektromagnetischen Spule
Fig. 2 eine erfindungsgemässe Vorrichtung, in der der Erzeuger des magnetischen
Wechselfeldes ausserhalb der Betriebskammer aufgestellt ist; Fig. 3 eine efindungsgemässe
Vorrichtung, in der der Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes in der Betriebskammer
aufgestellt ist; Fig. 4 eine erfindungsge:ässe Vorrichtung, in der der Erzeuger
des magnetischen Wechselfeldes die Form einer von Wechselstrom gespeisten elektromagnetischen
Spule hat, die die Betriebskammer von aussen umgibt; Fig. 5 eine erfindungsgemässe
Vorrichtung. in der der Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes verschiebbar entlang
der Besegungerlchtung des Schüttgutes ist; Fig. 6 eine Speiseschaltung der erfindungsgemässen
Vorrichtung, in der der Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes über einen Spannungaregler
des elektrischen Stromes gespeist wird; Fig. 7 eine Speiseschaltung der erfindungsgemassen
Vorrichtung, in der der Erzeuger des magnetischen Wechselfeldes
Uber
einen Frequenzregler des Wecheelstromee gespeist wird; Fig. 8 eine elektromagnetische,
in koaxial gelesene Sektionen unterteilte Spule, entsprechend der Erfindung; Fig.
9 eine elektromagnetische, in übereinander gelegene Sektionen unterteilte Spule,
entsprechend der Erfindung; Fig. 10 den Innenraum der elektromagnetischen Spule
in Form eines Kegels, enteprechend der Erfindung; Fig. 11 Teilchen aus hartmagnetischem
Werkstoff mit einer Schutzhülle, entsprechend der Erfindung; Fig. 12 magnetisierte
Teilchen mit Schäften, entsprechend der Erfindung; Fig . 13 ein Arbeiteorgan der
erfindungsgemässen Vorrichtung, in der entgegen der Bewegungsrichtung des Schüttgutes
em Sieb starr Stäbe befestigt sind; Fig. 14ein Arbaitsorgan der erfindungsgemässen
Vorrichtung, in der die elektromagnetische Spule einen Magnetleiter aufweist; Fig.
15 ein Arbeit sorgen der erfindungsgemässen Vorrichtung, in der das Sieb die Form
eines Zylinders aufweist.
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Das erfindungsgemässen Dosierverfahren für Schüttgüter wird im folgenden
an Hand einer Funktionsbeschreibung der Vorrichtung näher erläutert.
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Die erfindungsgemasse in Fiq. 1 dargestellte Vorrichtung enthält
einen Bunker 1, in dessen unterem Teil das mit einem Erzeuger 3 des magnetischen
Wechselfeldes ers verbundene Arbeitsorgan 2 des Dos ier/ aufgestellt ist.'
Das
Arbeitsorgan 2 besteht aus einer Betriebskammer 4, die im unteren Teil von einem
Tragsieb 5 abgeschlossen wird, auf dem sich eine Schicht 6 ferromagnetischer Teilchen
aus hartmagnetischem Werkstoff befindet. Das System der Encrgloversorgung des Erzeugers
3 des magnetischen Wechselfeldes beinhaltet eine Energiequelle 7, einen Spannungsregler
8 (Abb. 6) des magnetischen Wechselfelden und/oder einen Frequenzregler 9 (Abb.
7).
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Zum Zwecke der Regulierung der Dosierung und/oder der Konstanthaltung
des Durchflusses des Schüttgutes bei periodischen Abweichungen der Parameter des
3chüttates oder der magnetisierten Teilchen kann man die Feldstärke und/oder die
Frequenz des magnetischen Wechselfeldes periodisch ändern.
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Der Erzeuger 3 des magnetischen Wechselfeldes kann ausserhalb der
Betriebskammer 4 (Abb. 2) oder in der Betriebskammer 4 (Abb. 3) angeordnet sein.
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Am einfachsten ist die Konstrktion des Erzeugers 3 des magnetischen
Wechselfeldes in Form einer elektromagnetischen, wechselstromgespeisten Solenoidspule,
die die Betriebskammer von aussen umfasst (Abb. 4). Zur Regulierung der Bewegungsintensität
der ferromagnetischen Teilchen in der Betriebskpmmer 4 kann die Solenoidspule 80
anqeordnet ihrer werden, dass die Möglichkeit / Verschiebung entlang der Bewegungsrichtung
des Schüttgutes besteht (Abb. 5).
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Zur Verbesserung der Kühlung der elektromagnetischen Solenoidspule
kann sie in einzelne ringförmige Sektionen unterteilt werden, die entweder koaxial
(Abb. 8) oder übereinander
(Abb. 9) mit einem Zwischenraum angeordnet
sind.
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Die Ausführung des inneren Hohlraumes 3 der elektromagnetischen Spule
in Fo= eines Kegels (Abb. 10), der mit seiner Grundfläche der Bewegungsrichtung
des Schüttgutes entzegen gerichtet ist, gewährleistet eine bessere 3earbeitung der
wandle der Betreibskammer 4 durch die ferrom8gnetischen Teilchen und verbessert
den Durchfluss des Schüttgutes durch die Kammer. Dabei müssen die Wände der Betriebskammer
4 nicht unbedingt die gleiche Form wie der innere Hohlraum der elektromagnetischen
Spule haben. Das gleiche Resultat wird erreicht, wenn ein Teil der ferromagnetischen
Teilchen 6 mit Schäften 10 (Abb. 12) versehen ist, die länger sind als die Breite
der Betriebskammer 4, oder wenn an- 5 ob 5 (Abb. 13) starr Stäbe 11 befestigt sind
, die der Bewegungsrichtung des Schüttgutes entgegen gerichtet sind (Abb. 13).
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Zur Konzentrierung der Kraftlinien des agnetischen Wechselfeldes an
bestimmten Stellen der Betriebskammer 4 kann die elektromagnetische Spule mit einem
fessomagnetischem Magnetleiter 12 ausgerüstet sein (Abb. 14). Die elektromagnetische
Spule kann an den zylindrischen Teil der Betriebskammer anliegen, der ebenso wie
der Boden aus einem Sieb hergestellt vorgesehen ist sein kann, wobei ein zwischenraum
/, was die Kapazität der Vorrichtung erhöht (Abb. 15).
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Zum schnelleren Verschluss der Vorrichtung beimAbschalten kann das
Tragsieb 5 der Betriebskammer aus ferromagnetischem Material angefertigt werden.
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Die Grundlage der Erfindung bildet die bekannte Erschneidung
der
Bewegung einer Masse von Teilchen, die Dauermagneten darstellen, in einem megnetischen
Wechselfeld. Diese Erscheinung ist den US-Patenten Nr.32119318.
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Nr. 3423880 und Nr. 3439899 und in analogen Patenten anderer Länder
beschrieben.
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Diese Erscheinung besteht in folgendem: Wenn man einen Dauermagneten
von willkürlicher Form in ein äusseres magnetisches Dauerfeld bringt und dabei die
Achse des Magneten nicht parallel zu den magnetischen Feldlinien liegt, wirkt auf
den Magneten ein Drehmoment ein, das bestrebt ist, den Magneten so zu drehen, dass
seine Achse mit dar Richtung der magnetischen Feldlinien übereinstimmt. Die Drehung
des Magneten erfolgt in Richtung der fUr die Vereinigung ungleichnamiger Pole des
Magnetfeldes und des Dauermagneten kürzesten Entfernnng. Wenn sich das magnetfeld
im Raum bewegt, folgt der Magnet körper oder einige Magnetkörper dem welt.
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Wenn eine Vielzahl Magnet körper mit honer Koerzitivkraft (diese
Körper können aus Bariumhexaferrit, Mangan--Aluminium-Legierungen u.a. hergestellt
werden) in ein magnetisches Wechselfeld gerät, beginnen die Körper mit der Frequenz
des Magnetfeldes zu schwingen. Dadurch geraten die Magnetkörper in verschiedene
mechanische Bewegung. Sie können vibrieren, rotieren, aneinander/schlagen bei gleichzeitiger
Vibration oder Rotation usw.
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Der Bewegungscharakter der Körper und folglich die Geschwindigkeit
und Qualität des Bewegungsprozesses hängt von der Feldstärke des äusseren Magnetfeldes,
von den
Magnetkennwerten der Körper (Induktion und Koerzitivkraft),
von der Frequenz des Feldes, der Anzahl der Körper in der Betriebskammer und von
physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes usw. ab.
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Die Vorrichtung funktioniert in folgender Weise: Unter Einfluss der
Schwenkraft gelangt das Schüttgut aus den Bunker 1 zum Arbeitsorgan 2 und in den
Raum über der Schicht 6 der sich auf dem Tragsieb 5 befindenden ferromagnetischen
Teilchen. Sobald das System der Energieversorgung des Erzeugers des magnetischen
Wechselfeldes, der die Betriebskammer umgibt, z.3. an ein Wechseldtromnetz mit Industriefresquenz
angeschlossen wird, werden die magnetisierten Teilchen unter Einwirkung der Feldlinien
des magnetischen Wechselfeldes erregt und beginnen eine chaotische Bewegung.
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Dabei vergrössert sich der Porenraum der Schicht der Teilchen, letztere
reissen sich los von dem Sieb, verteilen sich in einem erheblichen Raum der Betriebskammer
4 in der Masse fähig des Schüttgutes und erhöhen dessen Fliess / keit. Die geringe
Dichte der Schicht 6 der sich bewegenden magnetisierten - - - -. . . -. . fähig
-. . Teilchen auf dem Sieb 5 und die erhöhte Fliess / keit des Schüttgutes tragen
dazu bei, dass das Schüttgut in die Austrittsöffnung fällt und mit geringem Widerstand
durch diese hindurch/strömt. Durch Anderung der Spannung des Wechselstromes kann
man die Fliessbarkeit der magnetisierten Teilchen ändern, indem man den Porenraum
der Teilchenachicht und die Intensität der Einwirkung der Teilchen auf das Schüttgut
reguliert, d.h. man kann die Kapazität der Vorrichtung ändern.
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Die Vielzahl der Schüttgüter, die Vielfalt ihrer physikalisch-mechanischen
Eigenschaften erfordern für einen optimalen Prozessablauf die richtige Auswahl der
Menge und der Grösse der ferromagnetischen Teilchen und der Parameter des Wechselstromes
in Abhangigkeit von den Eigenschaften des zu dosierenden Schüttgutes.
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Die Grösse der ferromagnetischen Teilchen und ihre magnetischen Eigenschaften
sind ihrerseits mit den Parametern des äusseren Magnetfeldes verbunden, z.B. mit
der Frequenz in umgekehrter Proportionalität - Je grösser die Teilchen um 30 niedriger
muss die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes sein. Darum legt man in der Regel
für jedes Material die Grösse und die enge der ferromagnetischen Teilchen und die
ihnen entsprechende Frequenz des äusseren Magnetfeldes fest und reguliert die Kapazität
der Vorrichtung durch Veränderung der Feldstärke.
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Die erwähnten Vorrichtungen sind einfach in der Konstruktion und
Bedienung, kompakt, erfordern keine Reparaturen und erhöhen die Qualität des Schüttgutes,
da das Schüttgut beim Durchgang durch die Betriebskammer von den magnetisierten
Teilchen bearbeitet und dadurch desagregiert wird. Vorrangige Verbreitung finden
die erwähnten Vorrichtungen in kontinuierli nuierl ichen chen oder diskonti/ Prozessen
mit feindispersen, pulverförmi gen Materialien.
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L e e r s e i t e