SE463603B - Magnetseparator - Google Patents

Description

463 603 z i riktningen“f'i = - n ¶'i, varvid n är ett positivt tal och Ti är den vinkel som bildas genom förbindning av det i:te mag- netblockets tyngdpunkt med magnetseparatorns axel och en godtycklig, men fix radiesektor, varvid 'fí räknas i samma vridningsriktning och utgående från samma vinkelnolläge som Ya och avståndet mellan två intilliggande tyngdpunkter av blocken, uttryckt såsom sektorvinkel, är mindre än n / 2(n + 1).

Fördelaktiga vidareutvecklingar beskrivs i underkraven. Läran enligt uppfinningen gäller för alla magnetblock som är cirkel- ringartat anordnade kring trummagnetseparatorns axel, varvid n är ett godtyckligt positivt tal, företrädesvis ett heltal, sålänge som magnetblocken ej är fördelade över hela omkretsen; för det senare fallet gäller inskränkningen att n måste vara heltaligt. I en modifiering av uppfinningen är magnetiserings- riktningen för alla magnetblocken lika i inbyggt tillstånd; formellt skulle detta fall kunna betraktas som n = o.

Eftersom om möjligt inga krafter skall verka i magnetseparatorns axiella riktning, förenklas fältstyrkebeskrivningen till en plan konfiguration vinkelrätt mot separatorns axel. I det följande avses alltid endast magnetfältkomponenter i ett sådant plan.

Med radius vektor avses en godtycklig riktning (vinkelrät mot trummagnetseparatorns axel). Exemplifierad med en klocka kan den exempelvis jämföras med timvisaren i läget klockan 12. Om denna i sig godtyckliga radius vektor en gång har fastlagts, hänför sig vinkeln ïï och vinkeln Tï för varje i alltid till denna radius vektor i samma vridningsriktning (antingen medurs eller moturs) och med utgångspunkt från samma nolläge (exempelvis klockan 12).

Vid bestämningen av vinkeln.¶& utgår man från det i:te blockets tyngdpunkt; detta är meningsfullt eftersom magnetblocken magnetiseras så homogent som möjligt och ändå har en stark radiell symmetri. Därvid är ej trumdiametern av betydelse, utan endast riktningen till tyngdpunkten. Radien till varje tyngdpunkt s 463 603 av blocket i bör företrädesvis vara lika. Även när villkoret \|" i = - n 'f i ej är helt uppfyllt och vinkeln Yi exempelvis med 3 - 5° vid enskilda block avviker från börläget, så har det visat sig att fältfördelningen i ytterrummet av magnetseparatorn enligt uppfinningen trots detta är väsentligt bättre än vid de kända anordningarna.

Vid magnetiseringen av det izte blocket måste det naturligtvis vara noggrant känt hur detta block byggs in i magnetseparatorn.

För övrigt är riktningen “Yi oberoende av hur stort själva magnetblocket är, om ett intilliggande magnetblock anligger eller om avstånd förekommer mellan magnetblocken, hur mycket magnetiskt material som ingår i ett block, hur brett (sek- toriellt) eller långt (radiellt) det är, vilket naturligtvis påverkar avmagnetiseringen av detta block och måste beaktas vid uppbyggnad av en magnetseparator. Men trots dessa anpassnings- möjligheter till det önskade poltalet eller materialets remanens och andra magnetseparatorkaraktäristika måste magnetiseringen av magnetblocket i princip ske enligt ovan nämnda villkor h=-fl?r Redan framställningsskäl för de enskilda magnetblocken talar för utföringsformer med högre synunetri. I allmänhet är det gynnsamt att göra magnetblocken lika stora; tvärsnittet kan därvid företrädesvis vara rektangulärt, trapetsformat eller utgöra ett sektoriellt utsnitt av en cirkelring. Den radiella utsträckningen av ett magnetblock påverkar den maximala fältstyr- kan,d vilken är högre ju fler magnetmaterial som förekommer i lämplig form. Även av ekonomiska skäl väljer man endast sällan den magnetiskt bästa, men samtidigt dyraste lösningen. Sålunda är det exempelvis gynnsamt att utföra magnetblocken som sektorer fram till magnetseparatoraxeln. Förbättringen, som leder till den sektoriella utfyllnaden av magnetseparatorns innerrum, uppvägs dock ej av merkostnaden för magnetmaterialet i förhål- lande till ett magnetblock, som är utfört endast som ett utsnitt av en mer eller mindre bred cirkelring. 465 6 G '5 Ofta är det ej heller erforderligt att magnetblocken stöter mot varandra. Visserligen blir magnetfältet svagare om det förekommer 4 avstånd mellan magnetblocken i omkretsriktningen, men ofta kan trots detta ett tillräckligt starkt fält erhållas och redan den därigenom möj liggjorda inbesparingen av magnetmaterial leder till en ekonomisk fördel i förhållande till kända magnetsepara- torer utan sådana mellanrum. Luckorna mellan blocken bör (såsom sektorvinkel respektive cirkelringyta) om möjligt ej överskrida % av ett magnetblock.

Med valet av n och den sektoriella utsträckningen av magnetsyste- met fastlägges poltalet. 0m1nagnetblocken är likformigt fördelade runt hela omkretsen, måste n vara ett heltal; man erhåller N 2(n 4- 1) poler (nord- netblocken över en sektor a, så förekommer a / l80(n + 1) poler, och sydpoler). Sträcker sig mag- varvid i beroende av valet av a ej nödvändigtvis poler behöver ligga vid magnetblockens kanter.

Regeln att'+'i = - n4P 1 låter sig uppfyllas för varje trumradie och för varje gods som skall separeras, eftersom vid fastläggande av fältgradienten visserligen en försvagning av magnetfältet på grund av den oundvikliga avmagnetiseringen måste tas med i beräkningen, men fältstyrkan trots detta uppnår det ännu högsta möjliga värdet. Även vid fastläggandet av talet imax, d.v.s. antalet magnetblock (vid ett önskat poltal) föreligger en frihetsgrad, ju större talet imax är, desto likformigare blir fältet i magnetseparatorns ytterrum. Magnetiseringen av mag- netblocken fastlägges dock återigen genom ovan nämnda formel och skall ej ytterligare förbättras. Bredden av ett magnetblock bör företrädesvis ej vara större än n / 2(n + 1) (såsom sektor- vinkel). Med avseende på en kvadrant av' magnetseparatorn föredrages ett område för imax på från 4 till 8. För n föredrages ett område mellan 3 och 5.

Vid kända magnetseparatorer är de enskilda magnetblocken fästade på ett underlag av mjukjärn, vilket även skall åstadkomma att fältet från trummans inre trycks mera utåt. Vid magnetseparatorn enligt uppfinningen förekommer ändå knappt några fältlinjer i s 465 605 magnetseparatorns inre, men det är dock även här lämpligt att montera magnetblocken på en ring av mjukjärn, i synnerhet om mellanrum är anordnade mellan blocken, eftersom monteringen därigenom förenklas.

Två typer av anordnande av magnetblocken är särskilt att föredraga: Den sektoriella anordningen över en sektor med en vinkel a, företrädesvis mellan 70 och l60°, samt den ringformiga anordningen. Den första av de nämnda konfigurationerna används vid "klassiska" trummagnetseparatorer, vid vilka en roterande trumma roterar kring ett stationärt magnetsystem, varvid olika varianter för matning och avtagning är kända. Den andra typen, "helringsmagnetisering", kan exempelvis användas vid bandmatare, vid vilka ett band löper över trumman och en sorteringsverkan svarande mot matningsgodsets magnetiserbarhet uppnås vid avkastningen. Här måste n vara heltaligt.

Ett specialfall av den enligt uppfinningen önskade fältfördel- ningen uppnås i det fall att magnetiseringsriktningen för magnetblocken ( i inbyggt tillstånd) är likadan. Det är därvid ej avgörande om magnetsystemet är fördelat över hela trummans omkrets eller endast fyller ut ett sektoriellt område. Det bör totalt omfatta en sektorbredd pà åtminstone n / 2. Därvid finns endast vardera en noggrant motstående nord- och sydpol. Detta specialfall av magnetiseringen kan man formellt tillordna n=0.

Uppfinningen visas i ritningen och beskrivs exemplifierande närmare nedan. I ritningen visar: figur 1 10 sektoriellt anordnade magnetblock med ri = 4 och utan mellanrum; figur 2 10 sektoriellt anordnade magnetblock med n = 3,5 och utan mellanrum; figur 3 en fördubbling av antalet magnetblock utan mellanrum vid samma poltal som i figur 1; 46 ON CI! i. 6 figur 4 flödestätheten över omkretsvinkeln vid konfigurationen enligt figurerna 1 och 3; figur 5 10 sektoriellt anordnade magnetblock med mellanrum vid samma poltal som i figurerna 1 eller 3; figur 6 fältfördelningen vid 10 magnetblock med n = 4 (5 poler) och utan inre mjukjärnsunderlag; figur 7 fältfördelningen som i figur 6, men med inre mjuk- j ärnsunderlag; figur 8 24 anordnade magnetblock med n = 3 (8 poler) utan mellanrum samt på en hel cirkel; och figur 9 fältfördelningen vid samma magnetiseringsriktning av alla magnetblocken (n = o).

I alla exemplen löses syftemålet under de givna betingelserna (poltal och typ av magnetmaterial, mängd), nämligen att så långt som fysikaliskt möjligt förskjuta fältet in i ytterrummet. 2, 3, 5, inom ett sektoriellt område på a = Vid figurerna 1, 6 och 7 skall fem poler förekomma 1500.

Figur 1 visar hur det izte magnetblocket skall magnetiseras (den kraftigt inritade pilen), varvid riktningen Yi naturligtvis refererar till det inbyggda tillståndet. vinkelrätt mot ritnin- gens plan bör fältet om möjligt ej ha några komponenter. Såsom vilken till att börja med en gång är fritt Valbar, men till vilken sedan alla vinklar skall referera, har radius vektor, här antagits läget klockan 12. Den positiva riktningen räknas här medurs.

En pannan möjlig magnetisering enligt uppfinningen av de tio magnetblocken fördelade pá en vinkel a. på 1500 visas i figur 2.

Här fastlades n till 3,5, ej heltaligt. detta magnetsystem föreligger ingen så utpräglad pol såsom i d.v. s . På randen av figur 1; även fältgradienterna är annorlunda än i figur 1; med 7 óßš den angivna magnetiseringen uppnås trots detta den under dessa betingelser bäst lämpade fältfördelningen.

För samma vinkelområde och vid samma poltal (n = 4) såsom i figur 1, fördubblades antalet magnetblock i figur 3.

Genom fördubbling av (de i enlighet med uppfinningen magnetise- rade) blocken i figur 3 i förhållande till figur 1 utjämnas den radiella fältfördelningen, vilken visas i figur 4. Magnetsyste- mets avstånd från axeln är därvid utan betydelse. För en jämförelse erfordras endast att två magnetblock vid en konfigu- ration enligt figur 3 består av lika mycket magnetmaterial som ett block enligt figur 1 och att blockens geometri är jämförbar.

Om 10 magnetblock med xx = 4 anordnas med inbördes mellanrum såsom i figur 5, så är fältfördelningen i princip likadan som i figurerna l och 3; endast den maximala fältstyrkan och homogeni- teten är lägre. På grund av den höga fältstyrkan i ytterrummet är dock en sådan magnetseparator i sin verkan helt jämförbar med kända magnetseparatorer, för vilkas magnetsystem väsentligt mera magnetmaterial använts. I praktiken bör mellanrummen vara mindre än' magnetblocken, företrädesvis bör vinkeln av ett "fritt" område uppgå till högst 30 % av vinkeln av ett mag- netblock.

Fältet för en magnetblockanordning enligt figur 1 är beräknat i figur 6. Man igenkänner tre nord- och två sydpoler i ytterom- rådet. Trummans innerrum är närapå fältfritt.

Om samma magnetblock som i. figur J. sätts fast på ett mjuk- järnsunderlag, uppkommer ej längre någon väsentlig förbättring av fältlinjerna (figur 7). En sådan anbringning föredrages enbart av framställningsskäl.

Om magnetblocken vid en magnetseparator fördelas över trummans hela omkrets, så måste n vara heltaligt. I figur 8 är 24 magnetblock likformigt fördelade anordnade över hela omkretsen utan mellanrum; vid ett n = 3 erhålles 8 poler. Vid en magnet- 693 s separator med ett sådant magnetsystem löper ett matningsband över två avlänkningsrullar, varvid den ena avlänkningsrullen innehåller det medroterande systemet och anordningar för upptagning av de olika magnetiserade delarna är anordnade under dessa rullar.

Av uppfinningen omfattas även ett gränsfall med två poler; man kan karaktärisera detta med värdet xx = 0. Varje block i av magnetseparatorn har därvid samma magnetiseringsriktning (med avseende på en fast rumsriktning). Varje enskilt block i är därvid olika magnetiserat i beroende av dess enskilda läge i magnetseparatorn.

I figur 9 visas den beräknade fältfördelningen för två “rör- halvskal". På liknande sätt som i figurerna 5 och 6 avviker det faktiska flödesförloppet från "börförloppet" enligt den tjocka inritade pilen på grund av avmagnetiseringen. Oberoende av om magnetsystemet består av två rörhalvskal eller exempelvis av åtta enligt uppfinningen magnetiserade "röråttondelsskal", uppnås alltid den önskade effekten: en maximal fältfördelning i ytterområdet vid praktiskt taget fältfritt innerrum. .n .

Claims (13)

9 4-63 603 PATENTKRAV

1. Magnetseparator, innehållande i en trumma homogent och vinkelrätt mot magnetseparatorns axel magnetiserade magnetblock, k ä n n e t e c k n a d av att blocken är oirkelringartat anordnade med avseende på magnetseparatorns axel, det i:te magnetblocket är magnetiserat i riktningen *ff i = - n *f i, varvid n är ett positivt tal och TE är den vinkel, som bildas genom förbindning av det i:te magnetblockets tyngdpunkt med magnetseparatorns axel och en godtycklig, men fix radius vektor; “Fi skall räknas i samma vridningsriktning och utgående från samma vinkelnolläge som'fi och avståndet mellan tvá intilliggande tyngdpunkter av blocken, uttryckt såsom sektorvinkel, är mindre än n / 2(n + 1).

2. Magnetseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocken är lika stora.

3. Magnetseparator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att magnetblocken i tvärsnitt har formen av ett sektoriellt avsnitt av en cirkelring.

4. Magnetseparator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att magnetblocken har ett trapetsformigt tvärsnitt.

5. Magnetseparator enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a d av att magnetblockets sektorbredd, uttryckt såsom sektorvinkel, är mindre än n / 2(n + 1).

6. Magnetseparator enligt krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocken utan mellanrum är anordnade på en cirkelring.

7. Magnetseparator enligt krav 1 - 5, k ä n n e t e c k n a d av att de enskilda magnetblocken är anordnade på en cirkelring med ett inbördes mellanrum, varvid mellanrummets bredd företrä- desvis bör vara mindre än hälften av ett magnetblock. 6GB 10

8. Magnetseparator enligt krav 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocken är anordnade pá ett mjukjärnsunderlag.

9. Magnetseparator enligt krav 1 - 8, k ä n n e t e c k n a d av att alla magnetblocken är anordnade inom en sektor, och att sektorvinkeln (a) för alla magnetblocken ligger mellan 60 och 2400, företrädesvis mellan 90 och 160°.

10. Magnetseparator enligt krav 1 - 7, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocken är likformigt fördelade över en cirkels hela omkrets och att talet n är heltaligt.

11. Magnetseparator enligt krav 1 - 10, m o d i f i e r a d genom att magnetiseringsriktningen för alla magnetblocken i inbyggt tillstànd är likadan, och att magnetsystemet totalt omfattar en sektorbredd på åtminstone n / 2.

12. Magnetseparator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocken är fördelade över en cirkels hela omkrets.

13. Magnetseparator enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att magnetblocket (magnetblocken) är fördelat (fördelade) över åtminstone en kvadrant av en cirkel.