JP6220624B2 - 回転ドラム型磁気分離装置 - Google Patents
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前記磁石層は、前記内筒の半径方向を磁極方向とし該半径方向外側にN極が向いた複数の第一の磁石と、各該第一の磁石間に配置され該内筒の半径方向を磁極方向とし該半径方向内側にN極が向いた複数の第二の磁石と、該第一の磁石と該第二の磁石との間に配置され該内筒の周方向を磁極方向とし該周方向の一方側かつ該第一の磁石側にN極が向いた複数の第三の磁石と、該第一の磁石と該第二の磁石との間に配置され該内筒の周方向を磁極方向とし該周方向の他方側かつ該第一の磁石側にN極が向いた複数の第四の磁石と、が該内筒の周方向にハルバッハ配列で並ぶことにより形成されており、
前記第一の磁石と前記第二の磁石とが互いに周方向で同じ幅HAをもち、前記第三の磁石と前記第四の磁石とが互いに周方向で同じ幅HBをもち、前記各第三の磁石と前記各第四の磁石の周方向の幅HBに対する、前記各第一の磁石と前記各第二の磁石の周方向の幅HAの比率(HA/HB)は、0.8以上であることを特徴とする。
式(1)は、他の成分で表現することもできる。磁石層からの距離がxである部位での磁束密度をBとするとき、磁束密度の勾配はdB/dxで表される。そして、磁石の体積磁化率をχ、透磁率をμ0としたとき、以下の関係がある。
式(2)において、磁場に関する項は、B・(dB/dx)である。B・(dB/dx)は、一般に磁場積と称されている。
このように、直径15μmの加工粉を捕集するためには、例えば、磁場積22.2T2/m以上の磁場が必要とされる。回転ドラムと壁面との間の液体流路において、磁場積22.2T2/m以上の磁場を発生させることで、加工粉の捕集率を高くすることができる。
(6)前記第一の磁石、前記第二の磁石、前記第三の磁石及び前記第四の磁石における径方向の長さRはいずれも同じであり、前記径方向の長さR、前記周方向の幅HA及び前記周方向の幅HBは、R:HA:HB=1:1:1の関係にあることが好ましい。
けられている。絞りローラ7は、所定の押圧で回転ドラム4の外周面に当接している。回転ドラム4の外周面に磁着したクーラント中の切削屑Wは、回転ドラム4の回転に伴って回転ドラム4の頂上部に向けて搬送される。そして、回転ドラム4の外周面に磁着した切削屑Wが回転ドラム4と絞りローラ7との間を通過することにより、切削屑Wに含まれている液分が絞り取られる。
本実施形態は、第一実施形態における磁石層5を磁石層5Kに変更した実施形態である。図6に本実施形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の回転ドラムの内部構造の要部を拡大して説明する断面図を示す。本実施形態において第一実施形態と同様の構成部品については同一の符号を付してある。図6に示す回転ドラム4及び内筒6の構成については、第一実施形態において説明したとおりであるため、説明を省略し、以下、磁石層5Kの構成について詳述する。
本発明の回転ドラム型磁気分離装置は、上述した第一及び第二実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができることは言うまでもない。
図4に示した第一実施形態のハルバッハ配列の磁石層5をもつ回転ドラム型磁気分離装置について、回転ドラム4と対面する底板3近傍での磁場積を求めた。磁場積を求めるにあたって、第一、第二の磁石51、52の周方向の幅を変化させた。
<参考例1>
本参考例においては、図8に示すように、磁石層5Wを構成する各磁石がハルバッハ配列で配列している点は、第一実施形態と同様である。第一、第二の磁石51W、52Wの周方向の幅HAが0.2Lであり、径方向の長さRAが0.4Lである。第三、第四の磁石53W、54Wの周方向の幅HBは0.8Lであり、径方向の長さRBはLである。第一、第二の磁石51W、52Wの径方向外側には、第三、第四の磁石53W、54Wの間に、SPCCで構成されているヨーク55Wが挟設されている。その他は、第一実施形態と同様である。
第一実施形態の回転ドラム型磁気分離装置の磁石層5において、第一、第二、第三、第四の磁石51、52、53、54の周方向の幅HA、HBはいずれもLとし、径方向の長さRはいずれもLとして、これを実施例1とした。
この実施例1と、図8に示す参考例1について、底板の近傍での磁場積を、図9に示した。
<比較例1>
図15に示した通常配列の磁石層5Vをもつ磁気分離装置を比較例1とした。
実施例1及び比較例1の磁気分離装置を用いて、使用後のクーラントから機械加工粉を除去した。図10に示すように、機械加工粉を除去したクーラントを用いて、被加工品89を回転させて、砥石8により研削加工を行った。被加工品89は略円柱形状の鋼材であり、図略の回転台に回転可能に支持させた。回転する被加工品89の周面は、2カ所でシュー85、86に支持され、他の箇所で回転する砥石8により研削加工される。被加工品89の軸中心xは、被加工品89の回転中心yと適宜オフセットした位置にあり、被加工品89が回転すると、シュー85、86側に吸い込み力が働く。被加工品89がシュー85、86に押し付けられることで、シュー85、86によって被加工品89が保持される。研削加工される被加工品89の周面は、連続的にクーラントが供給されて、研削点を冷却している。砥石8の内周面8aは回転保持具84で保持されている。
また、実施例1と、図15に示す比較例1の磁気分離装置で、使用後のクーラントから切削屑を捕集した。捕集された切削屑のうち、材質:SUJ2(高炭素クロム軸受鋼鋼材)、所定の粒子径の切削屑の捕集率を調査した。所定の粒子径の切削屑の捕集率は、クーラント中に存在する所定の粒子径の切削屑全体を100%としたときに、該切削屑のうちの捕集された該切削屑の割合(百分率)である。その結果を図13に示した。
また、実施例1及び比較例1の磁気分離装置を用いて、使用後のクーラントから機械加工粉を除去して、クーラントを再生した。再生したクーラントを用いて、図10に示すように、被加工品の研削加工を行った。1日当たりの使用時間を16時間としたときの1ヶ月使用後のシューマーク発生回数を記録した。その結果を図14に示した。比較例1では、6個のシューマークが発生した。これに対して、実施例1では、シューマークは発生しなかった。
4 … 回転ドラム 5、5K … 磁石層
51、51K … 第一の磁石 52、52K … 第二の磁石
53、53K … 第三の磁石 54、54K … 第四の磁石
6 … 内筒
C … 中心軸 E … 回転ドラム型磁気分離装置
N … N極 S … S極
W … 切削屑(磁性体)
Claims (6)
- 内部に液体を溜めうる液溜め部を有する本体と、該液溜め部に溜められた液体に少なくとも一部を浸漬させ前記液溜め部の壁面との間に所定の間隔を隔てて回転可能に配置された非磁性材料からなる回転ドラムと、複数の磁石よりなる磁石層が外周面に形成され該回転ドラムの内部に配置された内筒とを備え、該回転ドラムの外周面と接触する液体中に含まれる磁性体を、該磁石層の磁力を用いて該液体中から分離回収する回転ドラム型磁気分離装置であって、
前記磁石層は、前記内筒の半径方向を磁極方向とし該半径方向外側にN極が向いた複数の第一の磁石と、各該第一の磁石間に配置され該内筒の半径方向を磁極方向とし該半径方向内側にN極が向いた複数の第二の磁石と、該第一の磁石と該第二の磁石との間に配置され該内筒の周方向を磁極方向とし該周方向の一方側かつ該第一の磁石側にN極が向いた複数の第三の磁石と、該第一の磁石と該第二の磁石との間に配置され該内筒の周方向を磁極方向とし該周方向の他方側かつ該第一の磁石側にN極が向いた複数の第四の磁石と、が該内筒の周方向にハルバッハ配列で並ぶことにより形成されており、
前記第一の磁石と前記第二の磁石とが互いに周方向で同じ幅HAをもち、前記第三の磁石と前記第四の磁石とが互いに周方向で同じ幅HBをもち、前記各第三の磁石と前記各第四の磁石の周方向の幅HBに対する、前記各第一の磁石と前記各第二の磁石の周方向の幅HAの比率(HA/HB)は、0.8以上であることを特徴とする回転ドラム型磁気分離装置。 - 前記第一の磁石と前記第二の磁石と前記第三の磁石と前記第四の磁石とにおける前記内筒の径方向の長さは、互いに同じである請求項1に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
- 前記第一の磁石、前記第二の磁石の径方向の長さに対する、前記第一の磁石、前記第二の磁石の周方向の幅の比率が1である請求項1又は2に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
- 前記第三の磁石、前記第四の磁石の径方向の長さに対する、前記第三の磁石、前記第四の磁石の周方向の幅の比率が1である請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
- 前記第一の磁石、前記第二の磁石、前記第三の磁石及び前記第四の磁石の各形状は同一である請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
- 前記第一の磁石、前記第二の磁石、前記第三の磁石及び前記第四の磁石における径方向の長さRはいずれも同じであり、前記径方向の長さR、前記周方向の幅HA及び前記周方向の幅HBは、R:HA:HB=1:1:1の関係にある請求項1に記載の回転ドラム型磁気分離装置。
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