DE4203446C2 - Einrichtung zum Abscheiden von ferromagnetischen Teilchen aus einer von diesen zu reinigenden Suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Einrichtung ist aus DE-AS 11 89 031 bekanntgeworden. Dabei handelt es sich um einen Trommel-Magnetabscheider zur Reinigung von Flüssigkeiten mit zwei waagrechten, zueinander achsparallelen Magnettrommeln, zwischen denen sich ein Fördermittel zur Übergabe der magnetisierten Teilchen von der ersten zur zweiten Trommel befindet. Ein Abzweigkanal zum Abzug der ferromagnetischen Teilchen kommt - in Drehrichtung gesehen - an erster Stelle.

Bei dieser Vorrichtung ist nachteilig, daß nicht mit der notwendigen Sicherheit jedes auch von der betreffenden Trommel entfernte magnetische Teilchen eingefangen wird. Der Rückschluß des Magnetflusses erfolgt hierbei nämlich zwischen zwei durch ein Joch miteinander verbundenen Polen. Deshalb verbleiben manche Teilchen in der Rotationsströmung und gelangen nicht in das Magnetfeld.

Eine Einrichtung ist bekannt geworden aus DE 25 28 713 A1. Diese Einrichtung benutzt die Strömungs­ kräfte der Suspension, um die ferromagnetischen Bestand­ teile einem oberen von zwei parallelen, an einen Strömungskanal angeschlossenen Abzugskanälen zuzuführen, der die ferromagneti­ schen Bestandteile zur Abtrennung von dem Hauptteil der Suspen­ sion aufnehmen soll. Der Strömungskanal ist dabei schräg nach unten geneigt, und die Magnetelemente sind mit abwechselnder Polarität dem oberen Bereich des Kanalquerschnitts zugeordnet. Bei einer Variante wird die obere Begrenzungswand des Strö­ mungskanals von einem stetig fortschreitenden, in einer Schlau­ fe geführten Band gebildet, mit dem Zweck, die magnetischen Be­ standteile an dem Band anhaftend am Magnetsystem entlang dem Abzugskanal für die ferromagnetischen Bestandteile zuzuführen.

Andererseits ist aus der DE 26 55 139 C2 eine Einrichtung be­ kannt, bei welcher einzelne Aufnahmekammern für die Suspension auf einem Umfangskreis angeordnet sind, wobei gewissen Berei­ chen dieses Umfangskreises Magnetelemente zugeordnet sind, um die ferromagnetischen Teile an senkrechten, von den Kammern um­ faßten Platten festzuhalten und in dem nicht von den Magnet­ elementen beaufschlagten Bereichen aus den Kammern heraus fallen zu lassen und sie einem dort angeordneten Auslaß zuzuleiten. Dies ist ein etwas umständliches Verfahren, da praktisch intermittierend die Suspension den Kammern zugeführt wird. Man kann natürlich durch eine unterhalb der Kammern angeordnete Auffangrinne an den Kammern vorbeigelaufene Suspension auffan­ gen, so daß man im Grunde keine intermittierende Zuführung der­ selben zu den Kammern braucht. Hier besteht jedoch der Nach­ teil, daß zwischen den zwecks besserer Haftung mit riffelförmi­ ger Oberfläche ausgebildeten Platten nur ein verhältnismäßig geringer Spalt besteht, so daß es zu einem Einklemmen oder Festsetzen von zu großen ferromagnetischen Teilen kommen kann. Die einzelnen Platten sind dabei als ferromagnetische Körper ausgebildet, die an einem Hohlkörper aus magnetisch indifferen­ tem Material (amagnetisch, paramagnetisch) gehalten sind. Diese Einrichtung eignet sich daher hauptsächlich auch für das Entei­ sen von mineralischen Suspensionen, um das verwertbare Metall von der sogenannten Berge zu trennen. Dabei wird im allgemeinen eine pulverige Form der erzhaltigen Masse hergestellt, so daß es nur relativ feine ferromagnetische Teile gibt. Diese Ein­ richtung ist für die Abscheidung größerer als Verunreinigungen anzusehender ferromagnetischer Teile in sonstigen Suspensionen, z. B. Altpapiersuspensionen, ungeeignet.

Auch dieser Magnetabscheider hat den Nachteil, daß sehr viele Eisenteilchen nicht in den Bereich des Strömungskanales der hohen Feldstärke und somit nicht in den Abzugsbereich für die ferromagnetischen Teile gelangt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Magnetscheider anzuge­ ben, der die Abtrennung relativ großer (kleiner als etwa 10 cm bzw. 3 × 4 × 10 cm) ferromagnetischer Teile aus Suspensionen mit Sicherheit erlaubt, wobei nur ein relativ geringer Aufwand für die Einrichtung nötig sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs angegebe­ nen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, von de­ nen

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Einrichtung,

Fig. 2 einen entsprechenden Axialschnitt,

Fig. 3 und 5 jeweils Axialschnitte weiterer Ausführungs­ formen und

Fig. 4 eine Seitenansicht zu Fig. 3 darstellen.

Der mit 2 bezeichnete Umfangskanal wird radial innen durch eine Wand 3 in Form eines Zylindersektors oder vollständigen Zylin­ ders und radial außen durch eine entsprechende Wand oder ein magnetisches Rückschlußteil 8 für die Polstücke 4 begrenzt. Der Einlaßkanal 9 für die Suspension ist in einem unteren Quadran­ ten und der Abzweigkanal 7 für die gereinigte Suspension und kurz darauf in Drehrichtung der Polstücke 4 nachfolgend der Ab­ zweigkanal 5 für die mit den ferromagnetischen Teilen angereicherte Fraktion der Suspension in dem benachbarten, unteren Quadranten angeordnet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine in Umfangsrichtung des Strömungskanals 2 an diesem be­ festigte Spule 10 für die Polstücke über einen Zwischenring 14 aus gut wärmeleitendem Material an dem Kanal 2 befestigt und somit ruhend ausgebildet ist, um keine Schleifringe für die Stromzuführung vorsehen zu müssen.

Allerdings ist es natürlich auch möglich, den Polstücken 4 mit wechselnder Polarität eigene Spulen zuzuordnen und den Strom über Schleifringe den Zuleitungen zuzuführen.

Bei der hier dargestellten Bauweise ergibt sich das praktische Erfordernis, die Polstücke 4 zweiteilig auszuführen, bestehend aus den Teilen 4′ und 4′′, wobei die Teile 4′′ jeweils an dem zu­ gehörigen Teil 4′ festgeschraubt sind, um die gesamte Einrich­ tung, also Stator und Rotor 1 montieren zu können. Die Pol­ stücke sind gehalten an einem zentralen Tragring 13, an welchem Wellenstümpfe 16 und 17 befestigt sind, um den Rotor 1 zu la­ gern.

Die Polstücke 4′′ können auch an einem Ring 13′ befestigt - oder mit diesem aus einem Stück gefertigt - sein, der dann am Ring 13 mittels der angedeuteten Schrauben zu befestigen ist.

In Fig. 1 ist noch strichpunktiert angedeutet, daß der Zufuhr­ kanal 9′ für die Suspension auch näher an den Abzweigkanälen 5 und 7 angeordnet sein kann, um den Umfangsbereich für die Ab­ scheidung der ferromagnetischen Teile noch mehr auszunutzen. Dementsprechend ist dann auch das magnetische Rückschlußstück 8 über den zusätzlichen Umfangsbereich zu verlängern.

Es sind dazu Füße 18 angedeutet, um die Maschine auf dem Fun­ dament (siehe Vertikale V) aufzustellen.

In dem Bereich, wo das magnetische Rückschlußstück nicht vor­ handen ist, verringern sich die magnetischen Anziehungskräfte der Polstücke, jedoch nicht so stark, daß die an ihnen anhaf­ tenden ferromagnetischen Teile sich loslösen würden. Dies wird bewirkt durch ein Weicheisenstück 12 im Bereich des Abzweigka­ nals 5 für die ferromagnetischen Teile, das einen magnetischen Kurzschluß bewirkt. Damit die magnetischen Teile ungehindert durch den Abzweigkanal 5 abfließen können, ist es günstig, wenn der Abstand der Polstücke voneinander radial außen mindestens 5 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm, beträgt. Dadurch kann auch die Suspension aufgrund ihrer Strömungsgeschwindigkeit die fer­ romagnetischen Teile zum Auslaß hin transportieren.

Die radial innere Wand 3 des Strömungskanals 2 wird vorzugswei­ se aus amagnetischem Material, wie z. B. austenitischer Stahl oder Kunststoff hergestellt. Der Ring 14 aus gut wärmeleitendem Material wird vorzugsweise aus Metall, also wie üblich Alumi­ nium oder Kupfer hergestellt; jedoch darf er nicht durchgehend sein, sondern muß wenigstens an einer Stelle in Axialrichtung geschlitzt sein, damit beim Ausschalten der Wicklung sich nicht ein zu hoher Stromstoß aufbaut. Weiterhin soll die Anordnung als Drossel zur Stromglättung benutzt werden. Man kann diesen Ring auch mit der Kanalwand 3 integriert ausbilden und wie bei 14′ strichpunktiert angedeutet mit einer größeren Oberfläche im Kanal 2 ausbilden.

Eine strömungsmäßig und konstruktiv sehr günstige Variante ist in Fig. 3 dargestellt, bei welcher zwei parallele Strömungska­ näle 2′ und 2′′ vorgesehen werden, die umlaufend und praktisch symmetrisch in bezug auf die Achsrichtung angeordnet sind. Zwi­ schen den Kanälen befindet sich dann die Wicklung 10′. Dann ist im Bereich dieser Wicklung eine Aussparung - hier etwa halb­ kreisförmig ausgebildet - der Polstücke 24 (siehe auch Axialan­ sicht Fig. 4) vorgesehen, damit ein günstiger Flußverlauf erreicht wird. Es ist angedeutet, daß die Kanäle möglichst mit runden Ecken einschließlich ihrer hier in dem magnetischen Rückschlußjoch 8′ vorgesehenen Teile ausgebildet sind. Diese Anordnung hat natürlich den großen Vorteil, daß hier - wie üb­ lich - eine einfache Montage von Stator und Rotor möglich ist. Die Polstücke 24 sind hier durch nachträgliches Ausfräsen an einem zentralen Rotationskörper hergestellt, der seitlich durch Wellenstümpfe 26 und 27 gehalten ist. Die Kanalwände im Bereich der Wicklung 10′ müßten natürlich möglichst dünn ausgeführt werden, damit ein günstiger Wärmeübergang zur Suspension be­ steht. Man hat vorzugsweise zwei getrennte Einlässe - einen für jeden Strömungskanal 2′ bzw. 2′′ - und wird also die Suspension jeweils von einer Pumpe her über eine eigene Rohrleitung jedem Strömungskanal zuführen. Im Auslaßbereich könnte man sich eine Verbindung der beiden Kanäle vorstellen. Ein gesonderter Küh­ lungsring ist hierbei nicht notwendig. Man kann eventuell in dem Rückschlußjoch 8′ einen Kühlkanal 28 - wie strichpunktiert angedeutet - vorsehen, der von Kühlwasser durchströmt wird.

In Fig. 5 ist noch eine Anordnung im Axialschnitt mit zwei pa­ rallelen Strömungskanälen 32, 33 skizziert, bei welcher die Wicklung 10 wie im Falle von Fig. 1 eingebaut ist. Man hätte dann hier einen gut wärmeleitenden Ring 14′′, welcher auch zen­ tral einen Kühlkanal 36 aufweisen könnte. Dieser Ring wäre na­ türlich im Bereich des Ein- und Auslasses der Kanäle ohnehin unterbrochen - würde also keinen vollständigen Ring darstel­ len -, so daß auch in diesem Falle keine Kurzschlußwicklung se­ kundärer Art gebildet würde.

Der Rotor besteht in diesem Falle aus zwei Teilen mit einer ra­ dialen Trennfuge, die durch große Schraubenbolzen 38 zusammen­ gehalten werden. Auch hier würden die Polelemente 24′ und 24′′ - wie in Fig. 4 dargestellt - durch nachträgliches Ausfräsen von Rotationsteilen gebildet werden. Die beiden Teile des Rotors würden eine gute Zentrierung erhalten müssen - wie darge­ stellt - und feingedrehte Stirnflächen in ihrem Verbindungsbe­ reich erhalten. Im ganzen konstruktiv einfacher ist jedoch die Ausbildung nach Fig. 3.

Vorzugsweise beträgt die Höhe der Kanäle zwischen 40 und 180 mm und ihre Breite zwischen 40 und 250 cm. (Der Bereich der klei­ neren Werte mehr bei (mindestens) zwei parallelen Kanälen.) Man wird relativ geringe Umfangsgeschwindigkeiten der Polelemente zwischen 0,01 und 1 m/s anstreben. Die Konsistenz der zu behan­ delnden Suspension liegt zwischen 2,5 und 4,5%. Die Strömungs­ geschwindigkeit der Suspension kann in den meisten Fällen we­ sentlich größer als die maximale Umfangsgeschwindigkeit der Polelemente - natürlich radial außen - sein und zwischen 1 und 10 m/s betragen.

Die Spule wird mit Gleichstrom gespeist, so daß Wirbelströme in den massiven Eisenelementen bzw. Kanalwänden nicht entstehen. Man müßte eventuell, um Durchgangslöcher für Befestigungsschrau­ ben zu erhalten, die Spule in zwei Teilen mit einem gegenseiti­ gen axialen Abstand wickeln, so daß die Befestigungsschrauben etwa durch die Mitte des Spulenquerschnitts hindurchgeführt werden könnten.

Claims (7)

1. Einrichtung zum Abscheiden von ferromagnetischen Teilchen aus einer von diesen zu reinigenden Suspen­ sion, bei welcher ein Magnetfeld mindestens einen in einem relativ flachen Kanal (2, 2′, 2′′; 32, 33) geführten Strom der Suspension durchsetzt, wobei der mindestens eine Kanal (2, 2′, 2′′, 32, 33) bogenför­ mig geführt ist und radial innen von einer als Zylin­ dersektor oder Zylinder ausgebildeten Wand (3, 3′) begrenzt ist, wobei rotierende Polstücke (4, 4′, 4′′, 24, 24′, 24′′) eines Rotors (1) vorgesehen sind, deren radiale Außenflächen einen sehr geringen Abstand zu der radial inneren Kanalwand (3) und einen größeren, gegenseitigen Abstand (in Umfangsrichtung) voneinander haben, dadurch gekennzeichnet, daß in Drehrichtung des Rotors (1) ein Abzweigkanal (7) zum Abzug einer Gut­ stoff-Fraktion und nachfolgend ein Abzweigkanal (5) zum Abzug einer stark mit den ferromagnetischen Teilen verunreinigten Fraktion am Ende des bogenförmigen Kanals (2, 2′, 2′′, 32, 34) vorgesehen sind, daß der bogenförmige Kanal (2) radial außen eine mit entspre­ chendem Bogen ausgebildete magnetische Rückschlußmasse (8) für die magnetischen Feldlinien aufweist bzw. von dieser begrenzt ist, die nur in dem zwischen dem Zufuhrkanal (9) für die Suspension und dem Abzweigka­ nal (7) für den Gutstoff befindlichen Umfangsbereich vorgesehen ist und daß eine elektrische Umfanswicklung (10) für die Polstücke (4, 4′, 4′′, 24, 24′, 24′′) in Umfangsrichtung des bogenförmigen Kanals (2, 2′, 2′′, 32, 33) an diesem vorgesehen ist, wobei die Polstücke als Polkernstücke dienen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der bogenförmige Kanal (2) radial außen eine mit entsprechendem Boden ausgebilde­ te magnetische Rückschlußmasse (8) für die magne­ tischen Feldlinien aufweist bzw. von dieser be­ grenzt ist, die nur in dem zwischen dem Zufuhrka­ nal (9) für die Suspension und dem Abzweigkanal (7) für den Gutstoff befindlichen Umfangsbereich vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Umfangs­ wicklung (10) für die Polstücke (4) in Umfangsrich­ tung des bogenförmigen Kanals (2) an diesem vor­ gesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bogenförmige Kanal (2) mit zumindest bereichsweise in Strö­ mungsrichtung abnehmender Weite (Höhe) ausge­ bildet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Kanäle (2′, 2′′) und eine dazwischen angeordneten, in Um­ fangsrichtung umlaufende Wicklung (10′) des Sta­ tors vorgesehen sind und daß die Rotorpolstücke (24) gegenüber der Wicklung (10′) jeweils eine gro­ ße Aussparung (19) aufweisen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele bogen­ förmige Kanäle vorgesehen sind, zwischen denen ein mindestens einmal geschlitzter Ring (14′′) aus gut wärmeleitendem Material angeordnet ist, der zentral einen Kühlkanal (36) aufweisen kann und daß der Rotor mit den Polstücken (24′, 24′′) in Achsrichtung in zwei Teilen ausgebildet ist, die mit­ einander verschraubt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Suspensionskanal (2′, 2′′) jeweils einen Abfuhrkanal für Gutstoff für die mit den ferromagnetischen Teilen belastete Fraktion aufweist.