DE970911C

DE970911C - Verfahren und Vorrichtung zur Fortbewegung und/oder Sortierung von magnetisierbarem Gut

Info

Publication number: DE970911C
Application number: DENDAT970911D
Authority: DE
Inventors: iBensberg-Wulshof M'ax iBaermann (Bez. Köln)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-07-27
Publication date: 1958-10-30
Also published as: US2858021A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1958

B8387 VIIib

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fortbewegung und/oder Sortierung von magnetisierbarem Gut oder solches Gut enthaltenden Gegenständen, z. B. Eisenteilen, Eisenerzen, sowie zum Abscheiden von magnetisierbaren Stoffen aus pulverförmigen, flüssigen oder gasförmigen Medien.

Die Anwendung von Dauermagneten zum Halten von oder zum Festhalten an Gegenständen aus ferromagnetischen Stoffen ist bekannt. Man hat auch schon vorgeschlagen, mittels transportabler Magnete, wie z. B. Hubmagnete, Gegenstände von einem Platz zum anderen zu befördern. Bekannt ist ferner die Anwendung von aus Magneten zusammengesetzten Trommeln zum Abscheiden von ferromagnetischen Teilchen aus Flüssigkeiten, wie

z. B. zum Reinigen von öl. Schließlich benutzt man auch schon mitDauermagneten ausgerüstete Magnettrommeln zum Scheiden von ferromagnetische Bestandteile enthaltenden Stoffen, wie insbesondere auch von Eisenerzen. Bei all diesen bekannten Anwendungsgebieten haften die magnetisierbaren Teilchen fest an dem Magnetsystem, welches seinerseits auf mechanischem Wege bewegt werden muß, um eine Lageveränderung der magnetisierbaren Teilchen herbeizuführen. Aus dieser Arbeitsweise ergibt sich ferner, daß der Transport absatzweise vor sich gehen muß, sofern man nicht die Magnete in eine Trommel oder endlose Kette einbaut. Aber auch bei dieser kontinuierlich arbeitenden Vorrichtung mittels endloser Ketten, Bänder oder

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Trommeln bleibt die Lage des magnetisierbaren Stoffes zum Magnet selbst stets unverändert, solange das Magnetfeld aufrechterhalten ist. Erst nach Abschalten des Magnetfeldes oder durch mechanisch eingebaute Hindernisse löst sich der ferromagnetische Stoff vom Magnet.

Es sind ferner Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen eine Vielzahl von Magnetpolen in einer Ebene angeordnet ist, welche mittels mehrphasigen ίο Wechselstromes erregt werden. Auf diese Weise entsteht an der durch die Pole gebildeten Fläche ein in seiner Feldstärke wechselndes, über die gesamte, aus den Polen gebildete Oberfläche der Einrichtung fortwanderndes Magnetfeld, das ferromagnetische Teile über die Vorrichtung magnetisch hinwegwandern läßt. Derartige Einrichtungen unterliegen natürlich in ihrer Anwendung den gleichen Beschränkungen wie alle anderen elektromagnetisch erregten Geräte ähnlicher Bauart, d. h. ao sie bedürfen einer durchaus nicht immer verfügbaren Stromquelle und sind bei Ausfall der Stromversorgung nicht betriebsbereit. Am schwierigsten jedoch ist es, die Wandergeschwindigkeit des Feldes bei derartigen Einrichtungen der Masse und den 2$ magnetischen Eigenschaften des zu fördernden Gutes anzupassen, da hierzu ein in der Frequenz veränderbarer Wechselstrom erforderlich ist. Es wird also oftmals sogar nicht einmal möglich sein, mit der üblichen Frequenz von 50 Hz derartige Vorrichtungen zu betreiben.

Demgegenüber besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß durch stetige oder absatzweise Lagenänderung, wie z. B. Drehung, von vorteilhaft mehr als zweipoligen Dauermagneten relativ zu Polschuhen ferromagnetischer Leitstücke, die unter Einfügung von unmagnetischen Abstandsstücken einen geschichteten Körper bilden, die Polschuhe der einzelnen Leitstücke zeitlich nacheinander von den Polen der Dauermagnete erregt werden und somit an der Haftfläche der Leitstücke eine laufende Feldstärkenänderung bewirkt wird, so daß über die Haftflächen aller Leitstücke ein an sich bekanntes, vorzugsweise sinusförmiges Magnetfeld wandert.

Im Gegensatz zu allen bekannten Verfahren und Einrichtungen, bei denen Dauermagnete verwendet werden, wird also hier die Fortbewegung des f erromagnetischen Gutes nicht mehr durch die Bewegung des Magnetsystems selbst, sondern durch Veränderung der Feldstärke benachbarter Pole des Systems herbeigeführt, wie dies bei elektromagnetischen Scheidern bereits bekannt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß über die Oberfläche des zweckmäßig aus vielen Polschuhen zusammengesetzten Magnetsystems in seiner Längsrichtung ein Maximum der Feldstärke von Polschuh zu Polschuh fortwandert und in seinem Bereich das magnetische Gut mitnimmt. Die Wanderungsgeschwindigkeit kann dabei, im Gegensatz zu dem bekannten elekirischen Verfahren, der Größe und Art des magnetischen Gutes angepaßt und durch die Drehzahl des Antriebes für die Einrichtung in einfachster Weise beeinflußt werden. Bei dieser Art der Fortbewegung oder Sortierung wird also nur der in dem System befindliche Dauermagnet bewegt. Diese Bewegung besteht vorzugsweise in einer Drehung, durch welche der Magnet in verschieden wirksame Lagen gegenüber den zugehörigen Polschuhen gebracht werden kann und durch die die Feldstärke entsprechend jeweils anschwillt und abnimmt.

Bei diesem Verfahren kann erfindungsgemäß mit gleichbleibender Polarität gearbeitet werden, derart, daß entweder immer ein Nord- oder ein Südpol als Arbeitspol wirksam wird; es kann aber auch gemäß der Erfindung ein in der Polarität wechselndes, wanderndes Magnetfeld erzeugt werden.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäß der Erfindung darin, daß mit Polschuhen versehene Ringe oder Scheiben aus magnetischem Werkstoff mit Ringen oder Scheiben aus einem unmagnetischen Werkstoff abwechselnd zu einem zylindrischen, prismatischen oder sonstwie gestalteten, einen drehbar gelagerten, walzenförmigen, quer zur Achse magnetisieren Dauermagnet umschließenden Hohlkörper derart aufeinandergeschichtet sind, daß je zwei durch eine Schicht aus unmagnetischem Werkstoff getrennte Ringe aus magnetischem Werkstoff mit ihren um i8o°/p (p = Polpaarzahl) versetzten Polschuhen Polschuhpaare bilden, wobei diese Polschuhpaare in bezug auf ihre magnetische Achse in gleichem Drehsinn fortschreitend von Paar zu Paar um einen gewissen Winkel gegeneinander versetzt sind. Durch diese Versetzung der Polschuhpaare gegeneinander entstehen bei Drehung des walzenförmigen Magnets zwischen benachbarten Polschuhpaaren verschieden starke Felder, die in bezug auf Intensität und Polarität etwa nach einer Sinuskurve verlaufen und die mit der Drehung des Magnets längs der Haftfläche des Magnetsystems in einer Richtung fortwandern und hierbei das magnetische Gut mitnehmen.

Anstatt je zwei mit Polschuhen versehene magnetisierbare Ringe zu einem Polschuhpaar zusammenzufassen, kann in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens auch so vorgegangen werden, daß die mit Polschuhen versehenen Ringe aus magnetischem Werkstoff mit Ringen aus einem unmagnetischen Werkstoff abwechselnd zu einem zylindrischen oder prismatischen, einen drehbar gelagerten, walzenförmigen, quer zur Achse magnetisierten Dauermagnet umschließenden Hohlkörper derart aufgeschichtet sind, daß die Polschuhe, in gleichem Drehsinn fortschreitend, von Ring zu Ring um einen Winkel gegeneinander versetzt sind. Bei dieser Anordnung ändert sich die Feldstärke mit der Drehung des Magnets von Polschuh zu Polschuh, so daß auch hier ein wellenförmiges Ansteigen und Abschwellen der Feldstärke eintritt.

Je nach Art des Verwendungszweckes kann aber auch die Vorrichtung magnetisch so aufgebaut werden, daß die Polschuhe der Ringe aus magnetisch weichem Werkstoff, einzeln oder paarweise um i8o°/p versetzt, geradlinig übereinanderstehen und mit unmagnetischen Zwischenstücken zu einem

zylindrischen oder prismatischen Hohlkörper zusammengeschichtet sind, in dessen Hohlraum ein quer zur Achse magnetisierter Dauermagnet drehbar angeordnet ist, dessen wirksame Polflächen in gleicher Richtung gegeneinander versetzt sind bzw. spiralförmig verlaufen. Auch durch diese Maßnahme erzielt man an der Oberfläche der Körper ein wanderndes Magnetfeld, weil die Polfläche des zu drehenden permanenten Magnets spiralförmig ίο verläuft und andererseits die Polschuhe der magnetisch weichen Ringe in Achsrichtung gerade übereinanderstehen.

Anstatt das wandernde Magnetfeld an dem äußeren Mantel des Hohlkörpers zu erzeugen, kann man dieses Wanderfeld auch an der Innenfläche erzeugen, indem außen mit Polschühen versehene Ringe aus magnetisch weichem Werkstoff von einem ringförmigen Dauermagnet mit ausgeprägten Polen umschlossen werden, wobei die an der ao Außenseite befindlichen Polschuhe der magnetisierbaren Ringe jeweils um einen Winkel im gleichen Drehsinn gegeneinander versetzt sind.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so abgeän- »5 dert, daß die Polschuhe von Ringen aus magnetisch weichem Werkstoff, einzeln oder paarweise um i8o°/p versetzt, geradlinig übereinanderstehen und mit unmagnetischen Zwischenstücken zu einem zylindrischen oder prismatischen Hohlkörper zusammengeschichtet sind, wobei der Außenmantel von einem drehbaren, konzentrisch angeordneten, quer zur Achse magnetisierten Dauermagnet umschlossen ist, dessen wirksame Polflächen in gleicher Drehrichtung um einen Winkel gegeneinander versetzt sind bzw. spiralförmig verlaufen.

Die Verschiebungen der Polschuhe bzw. der Magnete gegeneinander erfolgen zweckmäßig um kleine Winkel in der Größenordnung von etwa 5 bis 15⁰. Bei einer Verschiebung von io° würde somit nach achtzehn Ringen oder Polpaaren ein voller Umlauf erzielt sein. Je nach der Größe der Verschiebung und der Länge des Magnetsystems ergeben sich ein oder mehrere Umläufe bzw. Anstiege und Abschwellungen der Feldstärke auf eine volle Umdrehung des Magnets.

Bei einer anderen zweckmäßigen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei welcher mehrere in Reihe neben- oder hintereinander angeordnete, an sich bekannte Magnetsysteme mit aus der Arbeitsstellung in eine Kurzschlußstellung umschaltbaren Dauermagneten und eine Haftfläche bildenden Haltepolen Verwendung finden, werden gemäß der Erfindung die Bewegungsantriebe der einzelnen, vorzugsweise als Rotationskörper ausgebildeten, quer zur Achse magnetisierten Dauermagnete in ihrer Stellung derart gegeneinander verschoben bzw. verdreht, daß bei fortschreitender Lageveränderung der Magnete gegenüber den Polen der Haftfläche eine von Pol zu Pol gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig ab- bzw. zunehmende Feldstärke auftritt. Auch durch diese Maßnahme kann, insbesondere unter Verwendung von walzenförmigen Magneten, die in ihrer Bewegungsphase jeweils um einen Winkel gegeneinander verschoben sind bzw. vor- oder nacheilen, ein wanderndes Magnetfeld erzeugt werden, innerhalb dessen Maximum der magnetisierbare Werkstoff oder Gegenstand entsprechend der Wandergeschwindigkeit des Feldes mitgenommen wird. Diese Mitnahme erfolgt nicht nur unter Überwindung der Reibungskräfte, sondern auch der Schwerkraft, so daß die ferromagnetischen Stoffe sowohl transportiert als auch in eine höhere Lage gebracht werden können.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht, und zwar zeigt

Abb. ι eine Ansicht auf einen Teil einer Transportvorrichtung mit zweipoligen Magneten, die aus einer größeren Anzahl von aufeinandergeschichteten Ringen mit unmagnetischen Zwischenstücken gebildet ist,

Abb. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch die Transportvorrichtung nach der Linie a-a der Abb. 1 bei herausgenommenem zweipoligem Magnet,

Abb. 3 eine Ansicht auf die Haftfläche einer Transportvorrichtung, von oben gesehen,

Abb. 4 ein Diagramm der Größe der Anziehungskräfte über den Polen der Transportvorrichtung nach Abb. 3 in einem bestimmten Zeitpunkt,

Abb. 5 die Vorderansicht auf ein Polpaar einer Transportvorrichtung mit vierpoligem Magnet,

Abb. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der Transportvorrichtung bei herausgenommenem Magnet,

Abb. 7 eine perspektivische Ansicht eines walzenförmigen, zweipoligen Dauermagnetkörpers mit spiralförmig verlaufenden Polflächen.

Die Transportvorrichtung (vgl. Abb. 1 und 2) ist aus den Weicheisenringen 1 und den abwechselnd dazwischengelegten unmagnetischen Ringen 2 zu einem zylindrischen Körper aufeinandergeschichtet, der durch nicht dargestellte, mit Lagern versehene Deckelstücke verschlossen ist. Diese Weicheisenringe besitzen jeweils einen Polschuh 3, so daß zwei solche Ringe mit einander gegenüberliegenden Polschuhen zusammen mit dem drehbar darin gelagerten zweipoligen, stabförmigen und quer zur Achse magnetisierten Dauermagnet 4 einen magnetischen Kreis bilden, wobei der eine Ring z. B. nordmagnetisch und der durch eine unmagnetische Scheibe 2 davon getrennte Nachbarring südmagnetisch ist. Die Ringe sind nun über die ganze Länge der Vorrichtung mit ihren Polschuhen jeweils in gleichem Drehsinn um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt, so daß bei Drehung des Magnets jeweils die nächstfolgenden Ringe der Reihe nach den Magnetpolen des Dauermagnets gegenüberstehen und in dieser Lage ein Maximum an Anziehungskraft aufweisen, welches mit der Drehung des Dauermagnets über die Polflächen bzw. Haftflächen der Weicheisenringe weiterwandert. Dieser Verlauf der Größe der Anziehungskraft ist ungefähr durch die sinusförmige Kurve 5 der Abb. 4 für eine Transportvorrichtung gemäß Abb. 3 dargestellt. Hierbei sind die verschiedenen

Anziehungskräfte der Pole in einer bestimmten Stellung des Magnets durch Ordinaten über der Polplatte dargestellt. Bei Drehung des Magnets in Pfeilrichtung werden die Anziehungskräfte so verändert, daß die Maxima der Sinuskurve ebenfalls in Pfeilrichtung weiterwandern. Anstatt den Dauermagnet zweipolig auszuführen, kann vorteilhaft auch ein vierpoliges Magnetsystem Verwendung finden (vgl. Abb. 5), wobei dann jeder Ring 6 zwei gegenüberliegende Polschuhe 7 besitzt, vor denen der vierpolige Dauermagnet 8 vorbeibewegt wird. Durch diese Anordnung wird eine größere Gleichmäßigkeit im Verlauf der Änderung der Anziehungskräfte erzielt.

Die Verteilung der Polschuhe 9, 10, 11, 12 und 13 im Innern eines aus magnetischen und unmagnetischen Ringen 14, 15 zusammengesetzten Polkörpers ist besonders deutlich aus der perspektivischen Ansicht der Abb. 6 zu erkennen. Bei einer

zo Ausführungsform, wie sie im Anspruch 6 gekennzeichnet ist, würden dagegen die Polansätze an der Außenseite der magnetisch weichen Ringe an entsprechender Stelle analog angebracht sein. Diese Anordnung ist dann von einem ring- oder rohras förmigen Dauermagnet mit ausgeprägten Polen umgeben, durch dessen Drehung hier das Wanderfeld im Innern entsteht.

Die den Gegenstand des Anspruchs 5 betreffende Ausführungsform des Dauermagnets ist in Abb. 7 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Aus der Darstellung ist der spiralförmige Verlauf der Polflächen bei einem zweipoligen Magnet ersichtlich. In gleicher Weise sind die Pole versetzt im Innern des rohrförmigen Magnets, wie er im Anspruch 7 gekennzeichnet ist. Die spiralig ausgebildeten Dauermagnetkörper, ob deren Pole innen oder außen liegen, finden Anwendung bei den Vorrichtungen, bei denen die Polschuhe der Weicheisenringe geradlinig parallel zur Achse angeordnet sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Fortbewegung und/oder Sortierung von magnetisierbarem Gut oder solches enthaltenden Gegenständen sowie zum Abscheiden von magnetisierbaren Stoffen aus pulverförmigen, flüssigen oder gasförmigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß durch stetige oder absatzweise Lagenänderung, wie z. B. Drehung, von vorteilhaft mehr als zweipoligen Dauermagneten relativ zu Polschuhen ferromagnetischer Leitstücke, die unter Einfügung von unmagnetischen Abstandsstücken einen geschichteten Körper bilden, die Polschuhe der einzelnen Leitstücke zeitlich nacheinander von den Polen der Dauermagnete erregt werden und somit an der Haftfläche der Leitstücke eine laufende Feldstärkenänderung bewirkt wird, so daß über die Haftflächen aller Leitstücke ein an sich bekanntes, vorzugsweise sinusförmiges Magnetfeld wandert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Polarität wechselndes wanderndes Magnetfeld erzeugt wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit Polschuhen versehene Ringe aus magnetischem Werkstoff mit Ringen aus einem unmagnetischen Werkstoff abwechselnd zu einem zylindrischen oder prismatischen, einen drehbar gelagerten, walzenförmigen, quer zur Achse magnetisierten Dauermagnet umschließenden Hohlkörper derart aufeinandergeschichtet sind, daß je zwei durch eine Schicht aus unmagnetischem Werkstoff getrennte Ringe aus magnetischem Werkstoff mit ihren um 18o°/p (ρ = Polpaarzahl) versetzten Polschuhen Polschuhpaare bilden, wobei diese Polschuhpaare in bezug auf ihre magnetische Achse in gleichem Drehsinn fortschreitend von Paar zu Paar um einen Winkel gegeneinander versetzt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe in gleichem Drehsinn fortschreitend von Ring zu Ring einzeln um einen Winkel gegeneinander versetzt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe der Ringe, einzeln oder paarweise um i8o°//> versetzt, geradlinig übereinanderstehen und die wirksamen Polflächen des von dem aus den Ringen gebildeten Hohlkörper umschlossenen Dauermagnets in gleicher Richtung gegeneinander versetzt sind bzw. spiralförmig verlaufen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der quer zur Achse magnetisierte, drehbar gelagerte Dauermagnet ringförmige Gestalt hat und den aus Ringen aufgeschichteten Hohlkörper umschließt, wobei die an der Außenseite befindlichen Polschuhe der magnetisierbaren Ringe jeweils um einen Winkel im gleichen Drehsinn gegeneinander versetzt sind, so daß das Wanderfeld im Innern des Hohlkörpers entsteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe der magnetisierbaren Ringe, einzeln oder paarweise no um i8o°/p versetzt, geradlinig übereinanderstehen, wobei die Polflächen des den aus den Ringen gebildeten Hohlkörper umschließenden Dauermagnets in gleicher Drehrichtung um einen Winkel gegeneinander versetzt sind bzw. spiralförmig verlaufen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Versetzung der Polschuhe oder Magnete auf die ganze Magnetsystemlänge eine oder mehrere Umdrehungen ergibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, unter Verwendung von mehreren in Reihe nebeneinander oder hintereinander angeordneten Dauermagnetsystemen mit aus der Arbeitsstellung in eine Kurzschlußstellung umschaltbaren Dauer-

magneten, deren zugehörige Haltepole eine Haftfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsantriebe der einzelnen, vorzugsweise als Rotationskörper ausgebildeten, quer zur Achse magnetisierten Dauermagnete in ihrer Stellung derart gegeneinander verschoben bzw. verdreht sind, daß bei fortschreitender Lageveränderung der Magnete gegenüber den Polen der Haftfläche eine von Pol zu Pol gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig ab- bzw. zunehmende Feldstärke auftritt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 743893, 243318; schweizerische Patentschrift Nr. 180 170.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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