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Matrixring-Magnetscheider
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Die Erfindung betrifft einen Matrixring-Magnetscheider entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein Matrixring-Magnetscheider der im Oberbegriff des Anspruches 1
vorausgesetzten Art ist beispielsweise durch "Erzmetall", Band 32 (1979), S.321-324,
bekannt. Er zeichnet sich gegenüber dem Jones-Plattenscheider vor allem durch den
Wegfall eines die Spulen tragenden äußeren Magnetjoches und damit durch eine wesentliche
Verringerung von Baugröße und Gewicht aus.
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Die bisher bekannte Matrixring-Magnetscheider arbeiten im Naßbetrieb.
Die Induktionskörper werden hierbei entweder durch vertikal angeordnete, mit Polschneiden
versehene Platten, durch Siebgewebelagen oder durch fadenförmiges, filzartig verdichtetes
ferromagnetisches Material (komprimierte Stahlwolle) gebildet.
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Alle bekannten Ausführungen sind jedoch mit gewissen Nachteilen behaftet.
Matrixring-Magnetscheider mit Platten als Induktionskörpern funktionieren im Trockenbetrieb
nicht, wie ein gehende Versuche zeigten. Der Grund hierfür dürfte vor allem in dem
zu hohen Strömungswiderstand liegen, den plattenförmige Induktionskörper dem Durchgang
des Gutes entgegensetzen.
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Den gleichen Nachteil weisen auch Matrixring-Magnet-
scheider
auf, deren Matrix aus Siebgewebelagen, Streckmetall oder Stahlwolle besteht. Diese
Ausführungen sind darüber hinaus mit dem weiteren Nachteil behaftet, daß sie sich
nur sehr schwer säubern lassen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser
Nachteile einen Matrixring-Magnetscheider der im Oberbegriff des Anspruches 1 vorausgesetzten
Art so auszubilden, daß eine trockene Arbeitsweise möglich ist, auch eine Sorierung
schwachmagnetischer Stoffe durchgeführt werden kann, hohe Durchsatzraten erzielt
werden und eine leichte Reinigung der Induktionskörper möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal
des Anspruches 1 gelöst.
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Werden die Induktionskörper durch radial mit Abstand voneinander angeordnete
Stäbe gebildet, so ergibt sich hierdurch - bei gleichen Feldstärkeverhältnissen
- ein wesentlich geringerer Strömunoswiderstand als bei Verwendung von Platten als
Induktionskörpern. Wie Versuche zeigten, läßt sich bei Verwendung radial angeordneter,
stabförmiger Induktionskörper auch eine Arbeitsweise im trockenen Betrieb erreichen,
ohne daß Verstopfungen der zwischen den Stäben vorhandenen Spalte durch das Gut
auftreten.
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Zweckmäßig verringert sich dabei die Größe der zwischen benachbarten
Stäben derselben Reihe vorhandenen Spalte von oben nach unten (d.h. in Durchgangsrichtung).
Auf diese Weise beginnt die Magnetscheidung im oberen Bereich des Matrixringes mit
geringer Feldstärke (große Spalte), so daß im oberen Bereich der Matrix die stärker
magnetischen Teilchen abgeschieden werden. Im unteren Bereich der Matrix, wo die
Feldstärke höher ist, hat sich die Vorabscheidung der stärker magnetischen Teilchen
bereits vollzogen. Man erreicht auf diese Weise bei einem Aufgabegut mit breit gefächerter
Suszeptibilität eine mehrstufige Magnetscheidung, bei der eine Brückenbildung (durch
eine zu hohe Feldstärke an einer Stelle, an der noch stärker magnetische Teilchen
vorhanden sind) vermieden wird.
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Ein weiterer Effekt der erfindungsgemäß als Induktionskörper vorgesehenen
Stäbe besteht darin, daß die zunächst seitlich an den Stäben anhaftenden magnetischen
Partikel durch die mechanische Beanspruchung durch das vorbeiströmende Gut zum unteren
Umfangsteil des Stabes geschoben werden. Dort ist die Feldstärke geringer als an
der Seite, was einer Brückenbildung ebenfalls entgegenwirkt.
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Werden die untereinander angeordneten Stäbe in der erläuterten Weise
gegeneinander auf Lücke versetzt, so ergeben sich in gewissem Sinne ähnliche Verhältnisse
wie bei einer Kugelschüttung, da das Gut bei seinem Weg von oben nach unten durch
die Kanäle
zwischen den Stäben erneut auf Stäbe auftrifft, so daß
magnetische Teilchen wiederholt Gelegenheit haben, sich an einem Stab anzulagern.
Auf der anderen Seite wird bei Verwendung von Stäben als Induktionskörpern der wesentliche
Nachteil einer Kugelschüttung, nämlich die Schwierigkeit der Reinigung, vermieden.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
und werden im Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen Fig.1 eine (teilweise abgebrochene) Aufsicht
auf einen im Trockenbetrieb arbeitenden erfindungsgeäßen Matrixring-Magnetscheider,
Fig.2 eine Seitenansicht der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile
des Magnetscheiders gemäß Fig.1, Fig.3 eine Aufsicht auf ein Teilstück des Matrixringes
(in vergrößertem Maßstab), Fig.4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles IV der Fig.3.
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Der dargestellte Matrixring-Magnetscheider enthält einen Matrixring
1, der um eine vertikale Achse 2 drehbar ist. Dieser Matrixring 1 besteht im wesent-Lichen
aus zwei Seitenwänden 3, 4 aus nicht magnetischem Material, zwischen denen eine
Vielzahl von radial mit Abstand voneinander angeordneten Stäben 5 vorgesehen sind.
Diese Stäbe 5 bestehen aus weichmagnetischem Werkstoff und bilden die Induktionskörper
des Matrixringes 1. Sie sind - wie insbesondere Fig.4 zeigt - in mehreren Reihen
untereinander derart angeordnet, daß die in benachbarten Reihen vorgesehenen Stäbe
5 gegeneinander auf Lücke versetzt sind. Die Größe der zwischen benachbarten Stäben
derselben Reihe vorhandenen Spalte verringert sich dabei von oben nach unten (vgl.
Fig.4).
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Stäbe 5 als Rundstäbe
ausgebildet und besitzen einen Durchmesser zwischen 2 und 8 mm, vorzugsweise zwischen
3 und 5 mm.
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Der Matrixring 1 weist ferner in Abständen voneinander radial angeordnete,
keilförmige Zwischenwände 6 aus weichmagnetischem Werkstoff auf, durch die einzelne
Gruppen von Stäben 5 abgegrenzt werden.
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Der Matrixring 1 ist über seinen gesamten Umfang gleichartig ausgebildet.
An seiner Ober- und Unterseite ist er offen.
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Es ist weiterhin wenigstens eine Solenoidspule 7 vorgesehen, die den
Matrixring an einer Stelle des Umfanges umschließt und in einem Teilbereich des
Matrixringes ein Magnetfeld erzeugt, das im wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft
und in Fig.2 schematisch durch einen Flußpfeil 8 angedeutet ist.
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Bei einer praktischen Ausführung werden zweckmäßig zwei diametral
einander gegenüberliegende Solenoidspulen 7 vorgesehen.
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Der Matrixring 1 ist wenigstens im Bereich der (noch zu erläuternden)
Aufgabe des Gutes und der (gleichfalls noch zu beschreibenden) Abführung der magnetischen
und unmagnetischen Bestandteile gekapselt. Das die Kapselung darstellende Gehäuse
ist in Fig.2 mit dem Bezugszeichen 9 versehen.
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Innerhalb des durch das Gehäuse 9 gekapselten Bereiches ist wenigstens
eine Aufgabekammer 10 zur pneumatischen Zuführung des Gutes, eine Spülkammer 11
zur pneumatischen Abführung der unmagnetischen Bestandteile und eine Abreinigungskammer
12 zur pneumatischen Abführung der magnetischen Bestandteile vorgesehen. Die Aufgabekammer
10 und die Spülkammer 11 liegen dabei innerhalb des durch die Solenoidspule 7 erzeugten
Magnetfeldes, während die Abreinigungskammer 12 im wesentlichen außerhalb des Maqnetfeldes
angeordnet ist (der Rückschluß des voii der Solenoidspule 7 erzeugten Magnetfeldes
erfolgt über das im einzelnen nicht veranschaulichte Gehäuse dieser Spule).
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Es ist weiterhin ein Gebläse 13 vorhanden, das in den drei Kammern
11, 12, 13 einen Unterdruck erzeugt. Das Gebläse 13 steht über ein zur Drucksteigerung
dienendes weiteres Gebläse 14 mit einem Windkessel 15 in Verbindung.
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In die Aufgabekammer 10 mündet ein Ansaugrohr 16 ein, das mit einer
Gutaufgabevorrichtung 17 in Verbindung steht.
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In der Spülkammer 11 ist ein Düsensystem 18 vorgesehen, das den Matrixring
1 im Bereich dieser Spülkammer 11 mit Luftstrahlen geringen Druckes beaufschlagt.
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In der Abreinigungskammer 12 ist ein Düsensystem 19 vorhanden, das
den Matrixring 1 mit Luftstrahlen hohen Druckes beaufschlagt.
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Unterhalb der Kammern 11, 12, 13 sind Absaugetrichter 20, 21, 22 vorgesehen,
die zu Abscheidern 23, 24, 25 führen. Diese Abscheider stehen über Entstaubungsfilter
26, 27, 28 mit dem Gebläse 13 in Verbindung.
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Das in die Aufgabekammer 10 mündende Ansaugrohr 16 ist mit einem Drosselschieber
29 versehen. Die Spülkammer 11 und die Abreinigungskammer 12 enthalten außer den
bereits erwähnten Düsensystemen 18, 19 noch je einen zusätzlichen Lufteintritt 30
bzw. 31, der mit einem Drosselschieber 32 bzw.
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33 versehen ist. Weiterhin sind Drosselschieber 34,
35
bzw. 36 in den drei Luftleitungen vorgesehen, die von den Abscheidern 23, 24, 25
zu den Entstaubungsfiltern 26, 27, 28 führen.
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Die Funktion des erfindungsgemäßen Matrixring-Magnetscheiders ist
wie folgt: Das Gebläse 13 erzeugt in den durch die Zwischenwände 37 voneinander
abgegrenzten Kammern 10, 11, 12 einen Unterdruck. Die Gutaufgabevorrichtung 17 dosiert
das fein vermahlene Aufgabegut in das Ansaugrohr 16, so daß es vom Luftstrom in
den Matrixring 1 gerissen wird. Die magnetischen Teilchen haften hierbei an den
die Induktionskörper bildenden Stäben 5 an, während die unmagnetischen Teilchen
mit dem Luftstrom in den Absaugtrichter 20 gelangen. Im Abscheider 23 fallen demgemäß
die unmagnetischen Teilchen aus (in Fig.2 mit UM bezeichnet).
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Bei der Weiterdrehung des Matrixringes 1 in Richtung des Pfeiles 38
gelangt die in der Aufgabekammer 10 mit Gut beaufschlagte Zelle des Matrixringes
1 in die Spülkammer 11, in der durch das Düsensystem 18 Luftstrahlen geringen Druckes
durch den Matrixring 1 geblasen werden. Dabei werden die noch in der Matrix verbliebenen
unmagnetischen Teilchen nach unten in den Absaugtrichter 21 geblasen. Das im Abscheider
24 abgeschiedene Produkt ist als Mittelprodukt (MP) bezeichnet.
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Schließlich gelangt der betrachtete Teil des Matrixrinqes 1 in die
Abreinigungskammer 12, die
sich außerhalb des von der Solenoidspule
7 erzeugten Magnetfeldes befindet. Hier werden durch das Düsensystem 19 starke Luftstrahlen
durch die Matrix geblasen, so daß die magnetischen Teilchen nach unten in den Absaugtrichter
22 gelangen. Das im Abscheider 25 ausfallende magnetische Produkt ist in Fig.2 mit
M bezeichnet.
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Die mittels der Düsensysteme 18 und 19 in die Spülkammer 11 bzw. die
Abreinigungskammer 12 geblasene Luftmenge ist kleiner als die über die Absaugtrichter
20, 21, 22 abgesaugte Luftmenge. Es ist daher ein zusätzlicher Lufteintritt erforderlich.
Zu diesem Zweck werden die Drosselschieberpaare 29 und 34, 32 und 35 sowie 33 und
36 derart aufeinander abgestimmt, daß sich in allen drei Kammern ein annähernd gleicher
Luftdruck ergibt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich Staubverschleppungen
mittels überströmender Luft an den nicht dichten Zwischenwänden 37 ergeben. Die
Düsensysteme 18 und 19 sind dabei erst dann wirksam, wenn ein Druckgefälle vorhanden
ist, wenn also durch das Gebläse 13 ein Unterdruck in der betreffenden Kammer erzeugt
wird, in den die Düsen hineinblasen. Da die abgesaugte Luftmenge größer ist als
die von den Düsen eingebrachte, ergibt sich kein Druckanstieg. Die zusätzliche Luftzuführung
über die Drosselschieber 29, 32 und 33 hat die Bedeutung, durch Zugabe einer gewissen
Luftmenge ein bestimmtes Druckniveau zu halten.
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Die Luft wird über die Gebläse 13 und 14 im Kreislauf gefördert. Im
Windkessel 15 herrscht ein erhöhter Druck. Von hier aus werden die verschiedenen
Lufteintritte mit der erforderlichen Luftmenge versorgt. Ein anfallender Luftüberschuß
wird vom Windkessel abgeblasen.
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Vorstehend wurde die Erfindung im Zusammenhang mit einem trocken arbeitenden
Matrixring-Magnetscheider erläutert, da die erfindungsgemäß als Stäbe ausgebildeten
Induktionskörper - im Unterschied zu den bisher bekannten Induktionskörpern -auch
eine trockene Arbeitsweise ermöglichen. Es sei jedoch hervorgehoben, daß ein Matrixring-Magnetscheider
mit stabförmigen Induktionskörpern auch als im Naßbetrieb arbeitender Magnetscheider
ausgebildet werden kann. In diesem Falle ist der Magnetscheider mit allen üblichen
für den Naßprozeß erforderlichen Nebenaggregaten, wie Rinnen, Düsen usw., zu versehen.