DE3744167A1 - Magnetscheider - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetscheider, insbesondere einen Starkfeldmagnetscheider, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Magnetscheider dieser Art ist vorbekannt aus der DE-OS 29 01 753. Bei diesem Magnetscheider weisen die mit Abstand zueinander angeordneten plattenartigen Körper seiner Matrix in Bewegungs­ bzw. Durchflußrichtung sowie auch quer dazu verlaufende, sich nach außen hin verjüngende schienenartige Vorsprünge auf. Die so gebildeten Längsrillen weisen einen gleichen Abstand voneinander auf, was aber auch bevorzugt für die Querrillen gilt, so daß sich zwischen den Rillen eine Vielzahl von Pyramiden mit jeweils einer Spitze und vier Seitenkanten ausbildet. Die Spitzen dieser Pyramiden liegen dabei beidseitig des gebildeten Spaltes einander gegenüber. Obwohl bei diesem Magnetscheider eine größere Anzahl von Keilpolspitzen (Singularitäten) ausgebildet werden, an denen große magnetische Kräfte wirken, ist der Abscheidegrad für kleine, schwach paramagnetische Partikel noch unbefriedigend, weil zu viele dieser Partikel nicht in den Bereich der großen Magnetkräfte gelangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetscheider der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Abscheidegrad weiter vergrößert wird. Dies wird erreicht mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des neuen Magnetscheiders werden bei praktisch gleichem Durchflußquerschnitt wesentlich mehr abzuscheidende Partikel in den Bereich der Keilpolspitzen mit großen Magnetkräften geführt und dementsprechend der Abscheidegrad verbessert. Dies wird dadurch erreicht, daß das Stoffgemisch durch die Profilierung quer zur Bewegungsrichtung eine Zick- Zack-Bewegung ausführt und dabei beim Überströmen der vorstehenden Keilpolspitzen immer wieder in die Bereiche hoher Magnetkräfte gelangt. Außerdem können bei dieser Anordnung sich die einander gegenüberliegenden Spitzen nicht gegenseitig blockieren.

Diese Vorteile werden erreicht, ohne das höhere Anforderungen an die Fertigung der Matrix gestellt werden. Auch die Abreinigung durch Spülung ist bei der neuen Matrix nicht erschwert.

Ein Magnetscheider, der bereits eine Matrix aufweist, bei der sich nach außen hin verjüngende schienenartige Vorsprünge gegeneinander versetzt gegenüberliegend angeordnet sind, ist vorbekannt aus der FR-PS 23 71 235. Hierbei verlaufen die schienenartigen Vorsprünge jedoch nicht quer zur Bewegungsrichtung des Stoffgemisches, sondern parallel dazu, so daß sich in Bezug auf die Strömung und ausbildenden Kräfteverhältnisse eine ganz andere Verfahrensweise ergibt. Ferner ist aus der DE-OS 25 32 493 ein Magnetscheider bekannt geworden, bei dem ebenfalls im Spaltbereich sich nach außen hin verjüngende schienenartige Vorsprünge einander gegenüberliegen und dabei von einem Stoffgemisch auch annähernd quer zur Richtung ihrer Anordnung von einem Stoffgemisch durchströmt werden, jedoch nicht gegeneinander versetzt angeordnet sind. Außerdem besteht ein wesentlicher Unterschied dieses bekannten Scheiders zu den üblichen Magnetscheidern darin, daß das Stoffgemisch die Matrizen nicht von oben nach unten, sondern - durch einen Trog geführt - in waagerechter oder schräg nach unten geneigter Richtung durchströmt. Durch diese Verfahrensweise können sich im unteren Bereich der Matrizen die durch Schwerkraft dorthin gelangenden Trübeteilchen leicht stauen und Verstopfungen verursachen.

Die erfindungsgemäßen Matrizen lassen sich praktisch in allen bekannten Ring- oder Karussellmagnetscheidern einsetzen, die ein ringförmiges und zumindest oben offenes Gehäuse aufweisen, das um eine senkrechte Achse drehbar angeordnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen bzw. zeigt

Fig. 1 bis 5 je ein Ausführungsbeispiel verschieden gestalteter Matrizen im Schnitt quer zu den Spalten,

Fig. 6 und 7 eine Matrix mit einer Spüleinrichtung in Draufsicht und im senkrechten Schnitt,

Fig. 8 eine Abdichtung der Seitenwände eines Induktionskörperringes im Bereich einer Magnetspule in Draufsicht,

Fig. 9 den Aufbau des Abdichtungsbandes beim Ausführungsbeipiel nach Fig. 8 im horizontalen Schnitt,

Fig. 10 und 11 klappbare Seitenwände eines Induktionskörperringes im hochgeklappten und heruntergeklappten Zustand im senkrechten Schnitt,

Fig. 12 und 13 eine Einrichtung zur abstandsveränderbaren Anordnung der Platten einer Matrix in verschiedenen Abständen in Draufsicht,

Fig. 14 eine Platte nach Fig. 12 ausschnittsweise in Stirnansicht und

Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie XV-XV in Fig. 14.

Die Fig. 1 und 2 zeigen je eine Matrize, die aus mit jeweils schienenartigen Vorsprüngen 1 versehenen Platten gebildet ist. Die schienenartigen Vorsprünge 1 sind so ausgebildet, daß jeweils an der Plattenoberfläche im Querschnitt ein Sägezahnprofil entsteht, und so angeordnet, daß die Vorsprünge 1 an den Platten jeweils mit gleichem Abstand voneinander und die in den durch die Platten gebildeten Spalten 2 einander gegenüberliegenden Vorsprünge jeweils um einen halben Abstand gegeneinander versetzt sind. Die Keilpolspitzen darstellenden Vorsprünge 1 und die zwischen ihnen gebildeten Rillen 3 erstrecken sich jeweils quer zur Bewegungsrichtung des Stoffgemisches, die von oben nach unten entsprechend den eingezeichneten Pfeilen verläuft. Die Matrix nach Fig. 1 weist zwei End-Platten 4, die nur an einer Seite profiliert sind, und zwei beidseitig profilierte Zwischenplatten 5 auf. Die Platten 4 und 5 sind als Induktionskörper aus ferromagnetischem Material hergestellt.

Während beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die Spalte 2 eine gleichbleibende Weite aufweisen, verengen sich die Spalte 2′ beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in der Bewegungsrichtung des Stoffgemisches von oben nach unten. Die Platten, wobei es sich um zwei End-Platten 4′ und um eine Zwischen-Platte 5′ handelt, erweitern sich im Maße der Spaltverengung - bezogen auf den dargestellten Längsschnitt - in gleichem Maße von oben nach unten. Bei dieser Ausführungsform wird die Abscheidung vergleichmäßigt und dementsprechend der Abscheidegrad verbessert.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise den Bereich des Spaltes eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Matrix, bei der die äußeren Keilspitzen des Sägezahnprofils etwa zur Hälfte der Höhe der Vorsprünge abgetragen sind, so daß die so gebildeten Vorsprünge 6 im Schnitt Trapezform aufweisen. Die Rillen 3 zwischen den Vorsprüngen weisen wieder wie bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 Dreiecks- bzw. Keil-Form auf. Hierdurch wird die Fernwirkung der Magnetkräfte erhöht, was wieder eine Verbesserung des Abscheidungsgrades zur Folge hat.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Sägezahnprofil entsprechend Fig. 1 ausgebildet ist, wobei die Rillen etwa um die halbe Rillentiefe mit einem nichtmagnetischen Werkstoff 7 ausgefüllt sind. Hierdurch wird ebenfalls die Abscheidequalität verbessert.

Der untere Teil der Matrix des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht dem Beispiel nach Fig. 1, während im oberen Bereich dieser Matrix, der etwa die halbe Höhe ausmacht, Längsrillen 8 angeordnet sind, die in der Bewegungsrichtung des Stoffgemisches verlaufen. Diese Ausbildung eignet sich, ähnlich wie die Ausbildung nach Fig. 2 besonders für die Abscheidung von Stoffen mit breiten Suszeptibilitätsspektren. Weitere Varianten und Kombinationen der beschriebenen und darstellten Ausführungsbeispiele sind entsprechend den Anforderungen des Einzelfalles durch Versuche leicht zu ermitteln und einfach herzustellen.

Die in Fig. 6 und 7 dargestellte Spüleinrichtung umfaßt einen Düsenkörper 10, der eine Flachdüse 11 aufweist, die von außen gegen die auf einem Trägerkörper 12 angeordnete Matrix mit ihren Platten 5 gerichtet ist. Beim Abreinigen ist die sich in senkrechter Richtung nahezu über die ganze Höhe der Platten 5 erstreckende Flachdüse zur Mitte eines der zwischen den Platten 5 gebildeten Spalte 2 gerichtet. Die durch das Spülmedium, z.B. Wasser, abgespülten magnetischen Teilchen gelangen durch eine Öffnung 13 im Trägerkörper 12 in eine Auffangvorrichtung 14, die sie in ein nicht dargestelltes Sammelbecken weiterleitet. Das Abreinigen der Induktionskörper-Platten erfolgt in üblicher Weise, nachdem diese den Bereich der Magnetspule verlassen haben. Der Trägerkörper 12 kann wie bei den bekannten Karussellscheidern ringförmig als sog. Induktions-Körperring ausgebildet sein. Dadurch, daß die Rillen 1 bzw. Vorsprünge 3 in Richtung der Strömungsrichtung des Spülmediums verlaufen, ist eine einfache und wirkungsvolle Abreinigung der Platten ermöglicht.

Fig. 8 zeigt eine das magnetische Feld erzeugende geschlossene Spule 15, durch deren Inneres der ringförmige Trägerkörper 12 geführt ist. Die auf dem Trägerkörper 12 angeordneten Matrizen werden im Bereich der Spule 15 zu beiden Seiten mittels jeweils eines in horizontaler Richtung umlaufenden flexiblen Bandes 16 abgedichtet, so daß das zu behandelnde Stoffgemisch, die sog. Arbeitstrübe, nicht seitlich aus den Spalten der Matrizen austreten kann. Die beiden jeweils durch Umlenkrollen 17, die senkrechte Achsen aufweisen, geführten und aus Gummi hergestellten flexiblen endlosen Bänder 16 weisen eingearbeitete ferromagnetische Stäbe 18 auf, die sich jeweils über die Breite jedes Bandes 16 in senkrechter Richtung erstrecken und bewirken, daß das flexible Band jeweils an die Matrix angezogen wird. Dadurch wird sowohl eine vollständige Abdichtung als auch eine Bewegung des Bandes mit dem umlaufenden Trägerkörper 12 bzw. den darauf angeordneten Matrizen erzielt (Fig. 9).

Eine seitliche Abdichtung der Matrizen kann vorzugsweise auch durch abklappbare Seitenwände 19 bewirkt werden, wie sie in Fig. 10 und 11 dargestellt sind. Da die einzelnen Matrizen auf dem ringförmigen Trägerkörper 12 segmentartig angeordnet sind, und zwischen den einzelnen Matrizen ein abdichtender Abstandskörper vorgesehen ist, können die beiden Außenseiten der Matrizen durch die ebenen abklappbaren Seitenwände 19 ohne Schwierigkeiten abgedichtet werden. Das Abklappen der Seitenwände 19 entsprechend Fig. 11 erfolgt, sobald diese den Bereich des Magnetfeldes verlassen, um auf die Weise einen freien Zugang zu den Arbeitsspalten durch den oder die seitlich angestellten Düsenkörper zu schaffen.

Fig. 12 bis 15 zeigen ein Ausführungsbeipsiel einer abstandsveränderbaren Anordnung der Platten 5 einer Matrix. Die Platten 5 weisen beidendig an ihrer oberen Kante jeweils hakenartige seitliche Vorsprünge 20 auf, die bezüglich der Tiefe angepaßte Nuten 21 benachbarter Platten 5 so übergreifen, daß dadurch ein bestimmter Betrag einer Abstandverstellung begrenzt wird. Um die Abstandsverstellung aber nicht dadurch zusätzlich zu begrenzen, daß die Vorsprünge 20 an die übernächste Matrix 5 jeweils anstoßen, weist diese in diesem Bereich jeweils eine Nut 22 auf, die ein Durchtreten des Vorsprungs 20 durch die betreffende Platte zuläßt. Die gleiche Ausbildung kann auch an den unteren Kanten der Platten vorgesehen sein. Die Abstandsbegrenzung kann aber auch durch flexible Distanz-Einstellelemente und feste Distanzkörper gebildet werden, die ggf. zusammenwirken.

Die Abstandsveränderung der Platten dient dazu, die Spalte zwischen den Platten zur Erleichterung des Abreinigens zu vergrößern. Sie ist vor allem dann von Vorteil, wenn ein Spülen von der Seite, wie nach Fig. 6 und 7 vorgesehen, nicht möglich oder nicht zweckmäßig ist. Sie bietet aber selbstverständlich auch bei der seitlichen Abreinigung Vorteile. Eine Erweiterung der Spalte bis zum Fünffachen liegt im Bereich der Zweckmäßigkeit.

Die Abstandsverstellung wird durch das Magnetfeld der Spule selbsttätig bewirkt, und zwar dadurch, daß die magnetischen Kräfte des Streufeldes der Spule auf die ferromagnetischen Platten eine starke Kraft ausüben, die tangential zum ringförmigen Trägerkörper 12 und zum Inneren der Spule hin gerichtet ist. Dadurch werden im Inneren der Spule die Platten zusammengezogen und beim Verlassen des Magnetfeldes durch die dort entgegengesetzte Kraftrichtung wieder auseinandergedrückt.

Das Verhältnis der Breite zur Höhe der Induktionskörper-Platten liegt etwa zwischen 1 und 3, vorzugsweise zwischen 1 und 2. Die Spaltweiten können nach den verschiedenen Anwendungsfällen ausgewählt werden. Die engste Spaltweite sollte nicht kleiner als die Höhe der Vorsprünge, und die größte Spaltweite nicht größer als die doppelte Höhe der Vorsprünge sein, wobei der lichte Abstand zwischen den Keilpolspitzen in Betracht kommt. Die Keilpolspitzen können dabei auch abgeflacht oder abgerundet sein.

Claims (15)

1. Magnetscheider, insbesondere Starkfeldmagnetscheider, der mindestens eine aus mehreren plattenartigen, mit Abstand voneinander angeordneten ferromagnetischen Körpern bestehende Matrix aufweist, in der ein zu behandelndes feinkörniges Stoffgemisch im wesentlichen von oben nach unten durch die zwischen den Platten gebildeten Spalte durch ein magnetisches Feld bewegbar ist, wobei die Platten sich nach außen hin verjüngende schienenartige Vorsprünge aufweisen, die die Spalte zu beiden Seiten begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartigen Vorsprünge (1, 6) zumindest im unteren Spaltbereich wenigstens annähernd quer zur Bewegungsrichtung des Stoffgemisches verlaufen, und dabei die im Spalt einander gegenüberliegenden Vorsprünge (1) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schienenartigen Vorsprünge (1, 6) jeweils um einen halben Abstand gegeneinander versetzt angeordnet sind.

3. Magnetscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (1, 6) an den Platten (4, 4′, 5, 5′) jeweils im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind.

4. Magnetscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (1) so ausgebildet sind, daß an der Plattenoberfläche im Querschnitt ein Sägezahnprofil entsteht.

5. Magnetscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Keilspitzen des Sägezahnprofils bis zur Hälfte der Vorsprungshöhe abgetragen sind.

6. Magnetscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Keilspitzen abgerundet sind.

7. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der zwischen den Vorsprüngen (1) gebildeten Rillen (3) höchstens bis zur halben Rillentiefe mit einem nicht magnetischen Werkstoff (7) ausgefüllt sind.

8. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge im oberen Bereich der Platten in Bewegungsrichtung des Stoffgemisches verlaufen.

9. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil der Spalte (2′) in Bewegungsrichtung des Stoffgemisches verengt.

10. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (5, 5′) abstandsveränderbar angeordnet sind.

11. Magnetscheider nach Anspruch 1Ü, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Platten um den Faktor 1,5 bis 5 vergrößerbar ist.

12. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spüleinrichtung (Düsenkörper 10) so angeordnet ist, daß die Strömungsrichtung des Spülmediums quer zur Bewegungsrichtung des Stoffgemisches verläuft.

13. Magnetscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen in oder auf einem ringförmigen zumindest oben offenen und um eine senkrechte Achse drehbaren Trägerkörper (12) angeordnet sind.

14. Magnetscheider nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (12) mit unterteilten, abklappbaren Seitenwänden (19) versehen ist.

15. Magnetscheider nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen im Bereich der das magnetische Feld erzeugenden Spule(n) beidseitig seitlich mittels eines umlaufenden flexiblen Bandes (16) abdichtbar sind.