WO2019193045A1 - Vorrichtung und verfahren zum bearbeiten von materialien - Google Patents

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WO2019193045A1
WO2019193045A1 PCT/EP2019/058393 EP2019058393W WO2019193045A1 WO 2019193045 A1 WO2019193045 A1 WO 2019193045A1 EP 2019058393 W EP2019058393 W EP 2019058393W WO 2019193045 A1 WO2019193045 A1 WO 2019193045A1
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WO
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chamber
systems
electromagnetic
magnet
material processing
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PCT/EP2019/058393
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Wilczek
Bernd Halbedel
Oleg Kazak
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ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/005—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls the charge being turned over by magnetic forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/45—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers
    • B01F33/451—Magnetic mixers; Mixers with magnetically driven stirrers wherein the mixture is directly exposed to an electromagnetic field without use of a stirrer, e.g. for material comprising ferromagnetic particles or for molten metal

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for processing materials, in particular mineral materials.
  • electromechanical processing devices are used, for example. From DE 41 13 490 Al such an electromechanical machining device is known.
  • the device 100 comprises a chamber 101 for receiving the material to be shredded.
  • the chamber has the shape of a hollow cylinder with an annular cross section and is formed between two cylindrical coaxial tubes 102, 103.
  • the outer tube 102 has a larger cross-section than the inner tube 103 and is circumferentially surrounded by a first electromagnetic excitation system 104 on the radially outwardly facing surface.
  • the inner tube 103 is surrounded at the radially inwardly facing surface by a second electromagnetic exciter system 105.
  • the electromagnetic exciter systems 104, 105 each comprise a laminated core of individual sheets with exciter windings.
  • the excitation windings are fed by a three-phase network, so that they generate a time-varying electromagnetic field, which passes through the chamber in the radial direction and tangential along the sheet metal pacts, in particular along the cross section of the chamber 101.
  • the tubes 102, 103 are made of a non-ferromagnetic material.
  • the chamber 101 has an inlet not shown in Fig. 1 for introducing material to be crushed and an outlet for discharging crushed material.
  • Within the chamber 101 a plurality of freely movable, magnetic working bodies is provided.
  • the material to be processed is conducted via the inlet into the chamber 101, wherein within the chamber 101, the working bodies move along the electromagnetic field, in particular chaotically on endless tracks with a mean time constant speed.
  • the material to be processed is introduced from below into the chamber 101 and flows in the axial direction through the chamber.
  • the material to be processed is deflected by the working body in the circumferential direction of the chamber and thus moves approximately spirally in the axial and in the circumferential direction.
  • the contact of the material to be processed with the workpieces produces a shear, pressure, impact and / or impact stress, which provides for comminution, disagglomeration, dispersion or mixing of the material.
  • the processed material is discharged from the chamber via the outlet.
  • a disadvantage of the device described is that the working body, for example, gravitationally exit in the axial direction down from the chamber or accumulate in the lower region of the chamber and movement of the working body is difficult or prevented. This reduces efficient material handling, particularly at the bottom of the chamber, and also provides for uneven machining of the material within the chamber.
  • a device for processing materials, in particular mineral materials, comprises two electromagnetic excitation systems for respectively generating an electromagnetic field and a chamber arranged between the electromagnetic exciter systems for receiving material to be processed, wherein the chamber is arranged such that within the Chamber by means of the electromagnetic excitation systems an electromagnetic field having in the chamber preferably radial and azimuthal Fluß Whygradienten, can be generated, wherein the chamber is at least partially surrounded by a magnetic system for generating an additional magnetic field within the chamber, preferably the axially directed into the chamber flux density gradients.
  • the device is used for processing material, preferably crushing, deagglomerating, dispersing and mixing of bulk material, in particular mineral materials such as limestone, cement clinker, cementitious materials, slag, or ores.
  • the chamber arranged between the electromagnetic excitation systems has two cylindrical, coaxial tubes which bound the chamber.
  • the tubes are preferably made of non-ferromagnetic materials such as austenitic stainless steel (eg 1.4301, 1.4404, 1.4429, 1.4435, 1.4567) and / or ceramic (eg Al 2 O 3 , stabilized Zr0 2 , SiC, Si 3 N 4 ) and / or high-strength plastic (eg PA 12, PTFE, PEEK, PUR) formed.
  • the chambers are annular gaps, each surrounded by two electromagnetic exciter systems, wherein an electromagnetic exciter system is disposed on the radially inward side of the chamber and an electromagnetic excitation system on the radially outwardly facing chamber.
  • the electromagnetic exciter systems are preferably annular and arranged concentrically with each other and the chamber.
  • a plurality of ferromagnetic working bodies for machining the material is preferably arranged freely movable.
  • the working bodies are for example spherical or have a circular or elliptical cross section.
  • the working bodies are in particular made of a ferromagnetic material with a high wear resistance compared to the material to be processed.
  • Each of the electromagnetic excitation systems surrounding the chamber preferably has in each case a plurality of excitation units, each of which comprises a plurality of windings, in particular of interconnected individual coils.
  • An excitation unit is preferably a metal core, in particular a laminated laminated core (composed of individual sheets), which has a plurality of grooves, wherein in each groove a one or more coils are mounted.
  • the exciter systems of a material processing system have the same number of exciter units.
  • the excitation systems are preferably arranged stationary and preferably each formed annular.
  • the magnet system is preferably designed to generate a temporally and spatially varying magnetic field.
  • the magnet system is another electromagnetic exciter system, in addition to the two electromagnetic exciter systems surrounding the chamber.
  • the magnet system preferably generates a magnetic field that has a magnetic force pointing in the axial direction of the chamber.
  • the chamber is preferably circumferentially completely surrounded by the magnet system, wherein the magnet system, for example, against the chamber, in particular the outer wall of the chamber rests.
  • the magnet system is arranged in the axial direction next to the outer electromagnetic exciter system.
  • a magnet system in addition to the electromagnetic excitation systems allows the application of a further magnetic force to the working body, so that leakage of the working body from the chamber prevented and preferably a uniform, in particular axial distribution of the working body is achieved in the chamber.
  • the magnet system comprises a cylindrical coil, in particular a solenoid, which is arranged coaxially with the chamber.
  • the solenoid lies against the outer wall of the chamber and encloses the chamber circumferentially.
  • the solenoid is preferably connected to a frequency-variable current source.
  • the magnet system preferably consists exclusively of the cylindrical coil and has no metal core.
  • a cylindrical coil disposed coaxially around the chamber generates a magnetic field within the chamber that applies a magnetic force to the working bodies extending in the axial direction of the chamber such that the working bodies are moved by the magnetic system in the axial direction of the chamber.
  • the cylindrical coil has at least one turn.
  • the magnet system has a plurality of turns, for example two, three, four or five turns. It is also conceivable that the magnet system has exactly one turn.
  • the chamber is surrounded by a plurality of magnetic systems according to another embodiment.
  • the chamber is circumferentially enclosed by two, four or five magnet systems.
  • the magnet systems are preferably arranged in the axial direction of the chamber to each other in particular evenly spaced.
  • a A plurality of magnet systems allow the application of an axially directed magnetic force to the working bodies within the chamber, preferably over the entire extent of the chamber.
  • the magnet system is disposed at a portion of an inlet for introducing material to be processed and / or at a portion of an outlet for discharging material from the chamber.
  • the chamber has an inlet or outlet at the axially outwardly facing end portions, the inlet being preferably at the lower end of the chamber and the inlet at the upper end of the chamber.
  • both the inlet and the outlet of the chamber each have a magnetic system.
  • a magnet system at the inlet and / or outlet allows the working bodies to be selectively directed in the region of the inlet and / or outlet so as to prevent leakage from the chamber and facilitate entry of the material into the chamber or in the case of working bodies Chamber, a controlled escape of the working body for adjusting the degree of filling or change of the working body in the chamber is possible.
  • a plurality of magnet systems spaced apart in the axial direction are arranged along the extension of the chamber according to a further embodiment.
  • the magnet systems are uniformly spaced from each other. As a result, a particularly uniform distribution of the working body is achieved within the chamber.
  • At least two of the magnet systems are designed and arranged such that they generate mutually oppositely oriented magnetic fields.
  • a magnet system disposed at an inlet in the chamber and a magnet system disposed at an outlet have opposite magnetic fields, the magnetic fields each having a magnetic force pointing inward in the axial direction in the chamber. This prevents leakage of the working bodies from the chamber through the inlet and the outlet.
  • the magnet system is designed and arranged such that it generates a magnetic field which generates a magnetic force pointing inward in the chamber in the axial direction.
  • the magnet system is arranged at least partially in at least one of the electromagnetic exciter systems.
  • the magnet system is arranged in the metal core, preferably in recesses in the metal core of the chamber side, in particular pointing radially outward arranged electromagnetic excitation system, which are preferably formed as azimuthal grooves on the inner surface of this excitation system.
  • the magnet system is preferably electrically insulated from the metal core of the electromagnetic excitation system so that the magnetic field generated by the magnet system does not enter the metal core of the electromagnetic exciter system and vice versa and preferably has different electrical potentials.
  • the magnet system encloses the electromagnetic excitation systems according to another embodiment.
  • the magnet system is disposed around and attached to the outer electromagnetic exciter system.
  • the magnet system is attached to the ends of the metal core of the external exciter system.
  • the device comprises according to a further embodiment, a plurality of magnetic systems, which are arranged coaxially with each other and to the chamber.
  • the magnetic systems are designed such that they generate a magnetic field which exerts on the working body in the axial direction of the chamber inwardly facing magnetic force.
  • the two electromagnetic excitation systems and the chamber disposed therebetween form a first material processing system, the apparatus having a second material processing system disposed concentrically with the first material processing system.
  • the second material processing system preferably comprises the same elements as the first material processing system and comprises two electromagnetic excitation systems for respectively generating an electromagnetic field and a chamber disposed between the electromagnetic excitation systems for receiving material to be processed, the chamber being arranged such that within the chamber By means of the electromagnetic excitation systems an electromagnetic field can be generated.
  • the device for processing material therefore comprises a first and a second chamber, as well as four electromagnetic exciter systems.
  • the first and second material processing systems are preferably arranged in one plane.
  • the material handling systems are interconnected such that material is transportable from the first material handling system to the second material handling system.
  • the concentric arrangement of a second material processing system to the first material processing system allows a particularly space-saving and compact Increasing the material throughput and the working volume of the device for processing material.
  • the device has a third
  • Material processing system is arranged.
  • the third material processing system preferably has the same elements as the first and the second material processing system and comprises two electromagnetic exciter systems for respectively generating an electromagnetic field and a chamber arranged between the electromagnetic excitation systems for receiving material to be processed, the chamber being arranged such that within the chamber by means of the electromagnetic excitation systems an electromagnetic field can be generated.
  • a device with three material processing systems therefore has six electromagnetic exciter systems and three chambers arranged between each two electromagnetic excitation systems for receiving material.
  • the material processing systems are rectangular, square or polygonal or preferably rotationally symmetrical.
  • the electromagnetic exciter systems of a material processing system are designed and arranged such that they generate an electromagnetic field only in the chamber of the respective material processing system.
  • the electromagnetic excitation systems of the first material processing system generate an electromagnetic field exclusively in the chamber of the first material processing system.
  • the material processing systems each have an inlet for introducing material and an outlet for discharging material from the respective chamber, respectively.
  • the material processing systems are arranged, for example, in series or parallel to each other and form a device for processing material with a significantly larger processing volume, wherein the outer diameter of the device remains unchanged.
  • the material processing systems are preferably annular, wherein the second material processing system is surrounded by the first material processing system.
  • the second material processing system is preferably completely enclosed by the first material processing system.
  • the material processing systems abut each other, wherein the outer and the inner electromagnetic excitation system of two adjacent material processing systems, for example, firmly connected to each other or even formed in one piece.
  • the electromagnetic excitation systems are arranged and designed such that they generate an electromagnetic field in the chamber, which extends for example at least partially or completely in the circumferential direction of the chamber and partially in the radial direction through the chamber.
  • the electromagnetic exciter systems of a material processing system are preferably each connected to a frequency-variable current source, wherein the number of phases of the current sources corresponds to the number of strands of the exciter windings of the electromagnetic exciter systems.
  • the excitation windings are to be executed with a strand and phase number of three.
  • the electromagnetic exciter systems of a material processing system each have the same number of poles.
  • the electromagnetic exciter systems of the first material processing system have, according to one embodiment, a higher number of poles than the electromagnetic exciter systems of the second material processing system.
  • the electromagnetic excitation systems of the second material processing system preferably have a higher number of poles than the electromagnetic exciter systems of the third material processing system.
  • the electromagnetic excitation system pairs have, viewed from the inside outwards, in particular in each case a number of poles of 4, 8 or 16.
  • the electromagnetic excitation systems of the first outermost material processing system have a number of poles (2p) of 16, the electromagnetic excitation systems of the second, radially inward of the first material processing system having a number of poles of 8 and the electromagnetic excitation systems of the third innermost material processing system having a number of poles of 4.
  • the material processing systems are arranged parallel to each other in the transport direction of the material to be processed.
  • Each material processing system preferably has an inlet for introducing material into the respective chamber of the material processing system.
  • a parallel arrangement of the material processing systems to each other allows an increase in the working volume and thus a higher Material throughput through the device for processing materials.
  • each of the chambers has a bottom formed of an air-permeable material so that air can flow through the bottom into the chamber, but the material to be processed and the working bodies can not leave the chamber through the bottom.
  • the chamber of the first material processing system has a smaller width than the chamber of the second material processing system.
  • a wider chamber of the second material processing system allows the volume of the chamber of the second material processing system to be adapted to the volume of the chamber of the first material processing system.
  • the chamber of the second material processing system has a smaller width than the chamber of the third material processing system. Preferred widths of the chambers are in the range 10 to 100 mm.
  • the material processing systems have a common outlet for discharging the material from the device.
  • Each of the chambers is connected, for example, to a respective outlet duct, which is tapered in the direction of the outlet.
  • the chambers are in fluid communication with each other so that material from at least one of the chambers can be transported to another one of the chambers.
  • the chambers are arranged in series with one another in the flow direction of the material.
  • Each material processing system has at least one magnet system.
  • each material processing system comprises a plurality of magnetic systems.
  • the magnet systems of the respective material processing systems are preferably arranged in the material processing systems as described above.
  • the invention further comprises a method for operating a device for processing materials, in particular mineral materials, comprising generating an electromagnetic field in a chamber for receiving material to be processed, wherein the chamber is arranged between two electromagnetic excitation systems and the electromagnetic field by means of electromagnetic exciter systems is generated, and generating a further electromagnetic field within the chamber by means of a magnetic system surrounding the chamber at least partially.
  • the magnetic field is formed by means of the magnet system such that the magnetic force points inwardly on the working bodies within the chamber in the axial direction.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an apparatus for processing, in particular crushing, deagglomerating, dispersing and mixing of bulk material in a sectional view according to the prior art.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an apparatus for processing
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an apparatus for processing
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an apparatus for processing
  • FIG. 5 shows a section of a schematic representation of a chamber for a device for processing materials in a longitudinal sectional representation according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • 6 shows a detail of a schematic illustration of a device for processing materials in a cross-sectional representation according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows a detail of a schematic illustration of a device for processing materials in a longitudinal sectional view according to a further exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a device 10 for processing material with a chamber 12 for receiving material to be processed.
  • the chamber 12 is formed in a hollow cylindrical shape with an annular cross section and is bounded by two concentric cylindrical tubes 14, 16.
  • the radially outer tube 14 of the chamber 12 has a larger diameter than the inner tube 16, wherein a first electromagnetic excitation system 18 is disposed circumferentially around the radially outwardly facing surface of the outer tube 14.
  • the tubes 14, 16 are formed of a non-ferromagnetic material, such as non-magnetizable stainless steel.
  • a second electromagnetic excitation system 20 is arranged circumferentially.
  • the electromagnetic excitation systems 18, 20 are arranged coaxially with each other and, for example, rotationally symmetrical.
  • the electromagnetic exciter system 18, 20 preferably lies directly against the respective tube 14, 16.
  • the electromagnetic excitation systems 18, 20 preferably have the same number of poles of, for example, sixteen and are arranged opposite each other, so that the chamber 12 is formed between the exciter systems 18, 20.
  • the exciter systems 18, 20 are arranged and configured to generate an electromagnetic field within the chamber 12.
  • the electromagnetic field is, in particular, a temporally and / or locally changing electromagnetic field.
  • the electromagnetic field extends at least partially in the circumferential direction and at least partially in the radial direction within the chamber 12.
  • the chamber 12 and the chamber 12 surrounding the electromagnetic exciter systems 18, 20 together form a material processing system 22, which is preferably formed in a hollow cylinder.
  • a cooling device 40 is arranged by way of example, which preferably cools the electromagnetic exciter systems.
  • the cooling device 40 is arranged coaxially with the material processing system 22 and arranged in particular on the inside of the second electromagnetic excitation system 20 fitting.
  • the electromagnetic excitation systems 18, 20 each include, for example, a plurality of excitation units, each formed of metal cores 24, 26, in particular laminated laminated cores with exciter windings 28, 30.
  • the excitation windings 28, 30 are preferably formed of interconnected coils whose coil sides are distributed in grooves in the metal cores 24, 26 are arranged.
  • the excitation windings 28, 30 generate a 16-pole magnetic field.
  • a minimum number of slots of, for example, 48 is realized in the associated metal cores 24, 26 in the case of a three-phase power supply. If higher hole and / or strand numbers are used, corresponding multiples of the minimum number of slots are required since:
  • N 2p - m - q
  • the metal cores 24, 26 of the first and second exciter system 18, 20 have, for example, 192 slots each.
  • the metal sheets for the production of the metal cores 24, 26 are preferably segmented from the diameter of 0.5 m of the first (outer) electromagnetic excitation system 18 in consideration of the pole pitches, then put together and finally equipped with the excitation windings (28, 30).
  • a plurality of working bodies is arranged, which are freely movable within the chamber 12 and made of a wear-resistant, hard magnetic material, such as formed from strontium hexaferrite.
  • the working bodies are preferably spherical.
  • the size of the working bodies within a chamber 12 is preferably about the same or may vary.
  • the degree of filling of the chamber 12 with working bodies and the size of the working body is preferably chosen depending on the material to be processed and the type of processing.
  • the device 10 shown in FIG. 2 furthermore has a magnet system 32.
  • the magnet system 32 is arranged, for example, below the first and the second electromagnetic exciter system 18, 20 and, for example, fastened thereto.
  • the lower, bottom-side region of the chamber 12 is enclosed by the magnet system 32.
  • the magnet system 32 is, for example, a solenoid, in particular a solenoid, which has two windings which are arranged coaxially around the chamber 12.
  • the inner diameter of the magnet system 32, in particular of the cylindrical coil is for example approximately equal to the outer diameter of the excitation winding 28, so that the magnet system 32 is arranged around the excitation windings 28 of the first electromagnetic exciter system 18 and preferably bears against it.
  • the magnet system 32 is attached to the axially downwardly facing side of the sheet metal core 24 of the first electromagnetic exciter system 18.
  • the magnet system 32 of the embodiment of FIG. 2 is formed from a current-carrying ironless coil of two turns.
  • the magnetic system 32 is flowed through by alternating current, so that a temporally and spatially changing magnetic field 39 is generated.
  • the magnetic field 39 generated by means of the magnetic system 32 has a magnetic force acting on the working bodies, pointing in the direction of the magnetic vector gradients of the magnetic field.
  • the magnet system 32 is in particular arranged and designed such that the magnetic force points at least partially in the axial direction of the chamber 12 inwards, in particular upwards against the gravitational force.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device 10 for processing material, which substantially corresponds to the device 10 described with reference to FIG. 2, with the difference that the device 10 of FIG. 3 has a first and a second magnet system 32, 34 having.
  • Each of the magnet systems 33, 34 of FIG. 3 has one turn of a cylindrical coil, which are arranged coaxially with one another and with respect to the chamber 12.
  • the magnet systems 32, 34 have the same diameter and, for example, are of identical design overall.
  • the first magnet system 33 has the same position in the device 10 as the magnet system 32 in the embodiment of FIG. 2.
  • the second magnet system 34 is opposite the first magnet system 33 on the axially upwardly facing surface of the sheet metal laminate 24 of the first electromagnetic excitation system 18 is attached.
  • the two magnet systems 33, 34 preferably have mutually opposite magnetic fields, wherein the magnetic field of the first magnet system
  • the second magnet system 34 is preferably arranged and formed such that the magnetic force points at least partially in the axial direction of the chamber 12 inwards.
  • the second magnet system 34 is preferably traversed by current in opposite direction to the first magnet system 33, so that the magnetic fields formed by the magnetic systems 33, 34 are oppositely aligned.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device 10 for material processing, which substantially corresponds to the device 10 of FIGS. 2 and 3.
  • five magnet systems 35, 36, 37, 38, 42 are provided which each have one turn of a cylindrical coil and are arranged coaxially with one another and with the chamber 12.
  • the magnet system 35, 36, 37, 38, 42 in the axial direction along the extension of the chamber 12 spaced from each other, in particular uniformly spaced from each other.
  • the magnet systems 35, 36, 37, 38, 42 are each arranged in a groove azimuthally along the inner circumference of the metal core 24 of the first outer electromagnetic exciter system 18.
  • the magnet systems 35, 36, 37, 38, 42 are preferably arranged on the side of the metal core 24 of the outer electromagnetic excitation system 18 pointing inwards in the direction of the chamber.
  • the electromagnetic exciter system shown in FIG. 4 has plates 26 which project further inward in the radial direction into the chamber 12, so that a plurality of, in particular, azimuthal grooves are formed and the arrangement of a magnet system 35, 36, 37, 38, 42 in each case a groove is possible.
  • the lowermost magnet system 35 is disposed at the lower end of the chamber 12, and preferably the metal core 24, about the chamber 12 and configured to form the magnetic field as described with reference to FIGS.
  • the uppermost magnet system 36 is disposed at the upper end of, preferably, the metal core around the chamber 12 and configured to form the magnetic field as described with reference to FIGS. 2 and 3 and an axially inward, downward, magnetic force on the work body applies.
  • the middle magnet systems 37, 38, 42 arranged between the upper and the lower magnet system 35, 36 have, for example, a magnetic field which has an axially upward magnetic force on the working bodies.
  • the lower magnet system 35 and the middle magnet systems 37, 38, 42 are traversed by current in the same direction, so that the magnetic field generated by these magnet systems 35, 37, 38, 40 applies a magnetic force to the working body located in the chamber 12 in the same direction .
  • Magnetic devices 35, 37, 36, 38, 42 to provide a mutually different number of turns, so that the magnetic field strength of the magnetic devices 35, 36, 37, 38, 42 varies from each other.
  • at least one magnetic device has a number of current-flowing turns, which is different from the number of turns of at least one other magnetic device 35, 36, 37, 38, 42.
  • the device 10 of FIG. 4 it is also conceivable for the device 10 of FIG. 4 to be designed with a different number of magnet systems.
  • the device 10 four magnet systems 35, 36, 37, 38, which are also equally spaced apart and wherein the lower three magnet systems 35, 38, 37 are fed with three-phase current, so that within the chamber 12, a traveling field.
  • the speed of the traveling field acts on the arranged within the chamber 12 working body with an at least partially or completely in the axial direction inwardly facing force, so that the working bodies are passed into the interior of the chamber 12.
  • the upper magnet system 36 is operated, for example, with alternating current and forms a magnetic field, as described with reference to FIGS.
  • the three-phase magnet systems 35, 37, 38 prevent the working bodies from escaping from the chamber 12 with the axially inwardly directed force and allow for a preferably even distribution of the working bodies in the axial direction within the chamber 12 so as to optimally process the material is reached.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a device 10, which substantially corresponds to the device described with reference to FIGS. 2, 3 and 4, and wherein the electromagnetic excitation systems are not shown for the sake of simplicity.
  • the apparatus 10 shown in FIG. 5 there are shown five magnet systems 60, 62, 64, 66, 68 which generate a magnetic field as described with reference to FIG.
  • the magnet systems 60, 62, 64, 66, 68 are disposed on the outer tube 14 of the chamber 12, preferably secured thereto electrically isolated and protrude radially into the chamber 12.
  • the outer tube 14 of the chamber 12 in the chamber 12 protruding projections, in each of which a magnet system 60, 62, 64, 66, 68 is arranged.
  • the magnet systems 60, 62, 64, 66, 68 are preferably arranged circumferentially around the outer tube 14 so that they pass through the Pipe wall 14 are separated from the chamber 12. As a result, a stress of the magnet systems 60, 62, 64, 66, 68 is avoided by the material to be machined and the working body and prevents wear.
  • the described embodiments of the devices 10 preferably have an outlet disposed above the chamber 12 for discharging the material from the device 10. Following the outlet, the material-air mixture, for example, a separator, such as a cyclone supplied to separate the material from the air flow. Not sufficiently processed material is preferably supplied to the device 10 again.
  • a separator such as a cyclone supplied to separate the material from the air flow. Not sufficiently processed material is preferably supplied to the device 10 again.
  • the chamber 12 has, for example, a bottom at the lower end of the chamber 12, through which the ambient air flows.
  • the bottom is preferably formed of a porous material or a fabric, so that the floor can be traversed by air, but the material to be processed can not leave the device through the floor.
  • material to be processed for example, from a material reservoir, is transported into the chamber 12 by means of a conveying device.
  • the material flows through the entering from below into the chamber 12 air flow in the axial direction of the chamber 12.
  • the material is deflected by moving within the chamber 12 working body, for example in the circumferential direction, axial and / or radial direction of the chamber 12 and therefore preferably moves substantially helically towards the outlet.
  • the working bodies comprise a magnetic material and are detected by means of the temporally and / or spatially changing electromagnetic field generated by the electromagnetic excitation system 18, 20 and the magnetic systems 32 and / or 33 and / or 34 and / or 35 and / or 36 and / or 37 and / or 38 and / or 42 and / or 36 and / or 60 and / or 62 and / or 64 and / or 66 and / or 68 and / or 70 is moved within the chamber 12.
  • the movement of the working bodies within the chamber 12 is particularly chaotic and is preferably different at each location within the chamber 12. This results firstly from the temporally and / or locally changing electromagnetic field, the collisions with other work bodies and the position of the Working body within the chamber.
  • the working bodies collide with the material to be processed and thus ensure comminution, deagglomeration, dispersion and / or mixing of the material.
  • the working bodies are held within the chamber 12 by the force resulting from the electromagnetic field and do not leave them in the direction of the outlet or the inlet.
  • the force resulting from the electromagnetic field is greater than the force of gravity, the magnetic forces of attraction between the working bodies and the force exerted by the air pressure on the working bodies, so that the working bodies remain within the chamber 12.
  • the magnet systems 32, 34, 36, 38, 42 create a magnetic field substantially in the axial direction inside the chamber 12 and thus prevent leakage of the working bodies at the lower or upper end of the chamber 12.
  • the exit at the lower end of the chamber 12 primarily generated by the gravitational force, wherein the leakage from the upper end by the drag force of the air flowing through the chamber material flow is generated.
  • the magnetic fields generated by the magnet systems 32, 34, 36, 38, 42 are oriented such that the magnetic force acting on the working bodies is opposite to the gravitational force at the lower end of the chamber 12 and to the drag force of the material flow at the upper end of the chamber.
  • FIG. 6 and 7 show another embodiment of the apparatus for processing material with a first material processing system 22, which is substantially the
  • Material processing system 22 corresponds to the figures described above.
  • Coaxial with the first material processing system 22 is a second one
  • the material processing system 44 has the same components as the first material processing system 22 and is circumferentially surrounded by the first material processing system 22.
  • the apparatus includes a second chamber 50 and third and fourth electromagnetic excitation systems 46, 48 associated with the second material processing system 44.
  • the chamber 50 is formed between and bounded by two coaxial cylindrical tubes.
  • the third electromagnetic excitation system 46 is arranged circumferentially.
  • the fourth electromagnetic excitation system 48 is arranged.
  • the electromagnetic excitation systems 46, 48 are arranged coaxially with each other and, for example, rotationally symmetrical.
  • the third electromagnetic excitation system 46 preferably abuts the outer tube of the second chamber 50 directly with the radially inward-pointing side. With the radially outward-facing side, the third electromagnetic exciter system 46 abuts the second electromagnetic excitation system 20 of the first material processing system 22.
  • the third and the fourth electromagnetic excitation system 46, 48 are arranged and configured such that they generate an electromagnetic field in the second chamber 50, which extends for example at least partially in the circumferential direction of the second chamber 50 and partially in the radial direction through the second chamber 50.
  • the first and the second electromagnetic exciter system 18, 20 and the third and the fourth electromagnetic excitation system 46 and 48 preferably each have the same number of poles, but the number of poles of the exciter systems 18, 20 is greater than the number of poles of the excitation systems 46, 48, and they are arranged opposite each other.
  • the apparatus 10 includes a third chamber 58 and fifth and sixth electromagnetic excitation systems 54, 56 associated with the third material processing system 52.
  • the chamber 58 is formed between and bounded by two coaxial cylindrical tubes.
  • the fifth electromagnetic exciter system 54 is arranged circumferentially.
  • the sixth electromagnetic excitation system 56 is arranged circumferentially.
  • the electromagnetic excitation systems 54, 56 are arranged coaxially with each other and, for example, rotationally symmetrical.
  • the fifth electromagnetic excitation system 54 preferably abuts the outer tube of the third chamber 58 directly with the radially inward facing side. With the radially outward-facing side, the fifth electromagnetic exciter system 54 abuts the fourth electromagnetic exciter system 48 of the second material processing system 44.
  • the fifth and sixth electromagnetic excitation systems 54, 56 are arranged and configured to be in the third chamber 58 generate an electromagnetic field that extends, for example, at least partially in the circumferential direction of the third chamber 58 and partially in the radial direction through the third chamber 58.
  • the fifth and sixth electromagnetic excitation systems 54, 56 preferably have the same number of poles, but smaller than the number of poles of the excitation systems 46, 48 of the second material processing system 44, and are arranged opposite one another.
  • the width of the chambers 12, 50, 58 is different, for example.
  • the first chamber 12 has the largest diameter of the three chambers 12, 50, 58, wherein the third, innermost chamber 58 has the smallest diameter.
  • the chambers 12, 50, 58 have, for example, different widths.
  • the first chamber 12 preferably has a smaller width than the second and third chambers 50, 58, wherein the third chamber 58 has a greater width than the first and second chambers 12, 50.
  • the width of the chambers 12, 50, 58 about 10 - 100 mm, in particular 15 - 60mm, most preferably 20 - 50mm.
  • the chambers 12, 50, 58 have, in particular, a width which prevents a homogeneous formation of the magnetic field within the chamber and allows a complete penetration of the magnetic field through the chambers 12, 50, 58.
  • the working bodies within the chambers 12, 50, 58 are, for example, spherically shaped and have a diameter of about 1 to 5 mm, preferably 2 to 3 mm for a feed size of the material to be processed of ⁇ 1 mm and a target size of the machined material of ⁇ 100 pm up.
  • the size of the working bodies of different chambers 12, 50, 58 may vary.
  • the degree of filling of the chambers 12, 50, 58 with working bodies and the size of the working body is preferably selected depending on the material to be processed and the type of processing.
  • the metal cores 24, 26 extend with the respective excitation windings 28, 30 in the axial direction of the chambers 12, 50, 58, preferably in the axial direction from the beginning of the chamber to the end of the chamber.
  • the excitation windings 28, 30 are fed by a three-phase network, for example, so that they generate a temporally and spatially changing electromagnetic field which passes through the chamber 12, 50, 58 in the radial direction and tangentially along the exciter units, in particular along the cross section of the chamber 12, 50, 58 runs.
  • the in the electromagnetic chambers formed 12, 50, 58 a constant
  • Orbital speed u 0 (synchronous speed). It results from the frequency f of the currents in the field windings and their pole pair number p of the field windings. The following applies:
  • the electromagnetic excitation systems 18, 20, 46, 48, 54, 56 each have a number of poles (2p) of 16 or 8.
  • the electromagnetic exciter systems 18, 20 surrounding the first, outer chamber 12 have a larger number of poles than the electromagnetic excitation systems 46, 48, 54, 56 surrounding the inner chambers 50, 58.
  • the electromagnetic excitation systems 54 surrounding the third, innermost chamber 58, 56 have the lowest number of poles of the electromagnetic exciter systems 18, 20, 46, 48, 54, 56.
  • the electromagnetic exciter systems 18, 20 surrounding the first chamber 12 have a pole number (2p) of 16, wherein the electromagnetic exciter systems 46, 48 surrounding the second chamber 50 have a pole number of 8 and the electromagnetic exciter systems 54, 356 surrounding the third chamber 58 have a number of poles of 4.
  • the electromagnetic exciter systems 20, 46 arranged between the first and the second chambers 12, 50 are preferably firmly connected to one another.
  • the electromagnetic exciter systems 20, 46 have a common metal core.
  • the excitation windings of the electromagnetic exciter systems 20, 46 are arranged on this one metal core, in particular laminated core, formed from individual sheets.
  • a metal core of the electromagnetic exciter systems 20, 46 preferably has, on the side facing the first chamber 12, a plurality of slots in which field windings are arranged, the number of their poles and strings being the number of poles and strings of the opposing, first electromagnetic field system 18 equivalent.
  • the electromagnetic exciter systems 48, 54 arranged between the second chamber 50 and the third chamber 58 are constructed in accordance with the electromagnetic excitation systems 20, 46 described above and connected to one another.
  • FIG. 6 and 7 the arrangement of the magnet systems 70, 72 of the embodiment of the apparatus of FIG. 4 is additionally shown, wherein only at the ends of the outer metal cores of the material processing systems 22, 44, 52 are arranged below and above magnetic systems by way of example and these the For simplicity, each have only a reference numeral.
  • the magnet systems 70 are arranged by way of example according to the embodiment of FIG. 3 in the respective material processing systems 22, 44, 52.
  • Material processing system 22, 44, 52 comprises two magnetic systems 70 and 72 which generate in the respective chamber 12, 50, 58 a magnetic field, which in the axial direction of the chamber 12, 50, 58 inwardly facing magnetic force on the working body within the respective chamber 12, 50, 58 and in particular that the respective chamber passes through the respective metal cores of the opposite excitation system 20, 48, 56 closes.
  • the magnet systems 70, 72 may also be arranged according to the embodiments of FIGS.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralischen Materialien, aufweisend zwei elektromagnetische Erregersysteme (18, 20; 46, 48, 54, 56) zum jeweiligen Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes und eine zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen (18, 20; 46, 48, 54, 56) angeordnete Kammer (12, 50, 58) zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer (12, 50, 58) derart angeordnet ist, dass innerhalb der Kammer (12, 50, 58) mittels der elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20; 46, 48, 54, 56) ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist, wobei die Kammer (12, 50, 58) zumindest teilweise von einem Magnetsystem (32-38, 42; 60 - 72) zum Erzeugen eines zusätzlichen Magnetfeldes innerhalb der Kammer (12, 50, 58) umgeben ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralischen Materialien, aufweisend Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in einer Kammer (12, 50, 58) zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer (12, 50, 58) zwischen zwei elektromagnetischen Erregersystemen (18, 20; 46, 48, 54, 56) angeordnet ist und das elektromagnetische Feld mittels der elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20, 46, 48, 54, 56) erzeugt wird, und Erzeugen eines weiteren elektromagnetischen Feldes innerhalb der Kammer (12, 50, 58) mittels eines die Kammer (12, 50, 58) zumindest teilweise umgebenden Magnetsystems (32- 38, 42; 60 - 72).

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Materialien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralische Materialien.
Zur Bearbeitung von Materialien, insbesondere zum Zerkleinern, Desagglomerieren, Dispergieren und Mischen von Schüttgut, insbesondere mineralische Materialien, werden beispielsweise elektromechanische Bearbeitungsvorrichtungen verwendet. Aus der DE 41 13 490 Al ist eine solche elektromechanische Bearbeitungsvorrichtung bekannt.
Fig. 1 zeigt ebenfalls eine bekannte Vorrichtung 100 zum Zerkleinern, Desagglomerieren, Dispergieren und Mischen von Schüttgut, insbesondere mineralische Materialien gemäß dem Stand der Technik. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Kammer 101 zur Aufnahme des zu zerkleinernden Materials. Die Kammer weist die Gestalt eines Hohlzylinders mit einem ringförmigen Querschnitt auf und ist zwischen zwei zylinderförmigen, koaxialen Rohren 102, 103 ausgebildet. Das äußere Rohr 102 weist einen größeren Querschnitt als das innere Rohr 103 auf und ist an der radial nach außen weisenden Fläche umfangsmäßig von einem ersten elektromagnetischen Erregersystem 104 umgeben. Das innere Rohr 103 ist an der radial nach innen weisenden Fläche von einem zweiten elektromagnetischen Erregersystem 105 umgeben. Die elektromagnetischen Erregersysteme 104, 105 umfassen jeweils ein Blechpaket, aus Einzelblechen mit Erregerwicklungen. Die Erregerwicklungen werden von einem Drehstromnetz gespeist, sodass diese ein sich zeitlich änderndes elektromagnetisches Feld erzeugen, das die Kammer in radialer Richtung durchsetzt und entlang der Blechpakte tangential, insbesondere entlang des Querschnitts der Kammer 101 verläuft. Die Rohre 102, 103 bestehen aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff. Die Kammer 101 weist einen in Fig. 1 nicht dargestellten Einlass zum Einlassen von zu zerkleinerndem Material und einen Auslass zum Auslassen von zerkleinertem Material auf. Innerhalb der Kammer 101 ist eine Mehrzahl von freibeweglichen, magnetischen Arbeitskörpern vorgesehen.
Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird das zu bearbeitende Material über den Einlass in die Kammer 101 geleitet, wobei sich innerhalb der Kammer 101 die Arbeitskörper entlang des elektromagnetischen Feldes, insbesondere chaotisch auf endlosen Bahnen mit im zeitlichen Mittel konstanter Geschwindigkeit, bewegen. Das zu bearbeitende Material wird von unten in die Kammer 101 eingeführt und strömt in axialer Richtung durch die Kammer. Dabei wird das zu bearbeitende Material mittels der Arbeitskörper in Umfangsrichtung der Kammer abgelenkt und bewegt sich somit in etwa spiralförmig in axialer und in umfangsmäßiger Richtung. Der Kontakt des zu bearbeitenden Materials mit den Arbeitskörpern erzeugt eine Scher-, Druck-, Prall- und/ oder Schlagbeanspruchung, die für eine Zerkleinerung, Desagglomeration, Dispersion oder ein Mischen des Materials sorgt. An dem oberen Bereich der Kammer 101 wird das bearbeitete Material über den Auslass aus der Kammer abgeführt.
Nachteilig bei der beschriebenen Vorrichtung ist, dass die Arbeitskörper beispielsweise schwerkraftbedingt in axialer Richtung nach unten aus der Kammer austreten oder sich im unteren Bereich der Kammer anlagern und eine Bewegung der Arbeitskörper erschwert oder verhindert wird. Dies verringert, insbesondere im unteren Bereich der Kammer eine effiziente Materialbearbeitung und sorgt außerdem für eine ungleichmäßige Bearbeitung des Materials innerhalb der Kammer.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Material, vorzugsweise Zerkleinern, Desagglomerieren, Dispergieren und Mischen von Schüttgut, insbesondere mineralische Materialien, anzugeben, die eine gleichmäßige Verteilung der Arbeitskörper innerhalb der Kammer ermöglicht und so eine effizientere Bearbeitung des Materials erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 und mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralischen Materialien, umfasst nach einem ersten Aspekt zwei elektromagnetische Erregersysteme zum jeweiligen Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes und eine zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen angeordnete Kammer zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer derart angeordnet ist, dass innerhalb der Kammer mittels der elektromagnetischen Erregersysteme ein elektromagnetisches Feld, das in der Kammer vorzugsweise radiale und azimutale Flussdichtegradienten aufweist, erzeugbar ist, wobei die Kammer zumindest teilweise von einem Magnetsystem zum Erzeugen eines zusätzlichen Magnetfeldes innerhalb der Kammer umgeben ist, das vorzugsweise axial in die Kammer hineingerichtete Flussdichte-gradienten aufweist. Vorzugsweise dient die Vorrichtung zur Bearbeitung von Material, vorzugsweise Zerkleinern, Desagglomerieren, Dispergieren und Mischen von Schüttgut, insbesondere mineralische Materialien, wie Kalkstein, Zementklinker, zementhaltige Stoffe, Schlacke, oder auch Erze.
Die zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen angeordnete Kammer weist insbesondere zwei zylinderförmige, koaxiale Rohre auf, die die Kammer begrenzen. Die Rohre sind vorzugsweise aus nicht-ferromagnetischen Materialien, wie austenitischer Edelstahl (z.B. 1.4301, 1.4404, 1.4429, 1.4435, 1.4567) und/oder Keramik (z.B. Al203, stabilisiertes Zr02, SiC, Si3N4) und/ oder hochfester Kunststoff (z.B. PA 12, PTFE, PEEK, PUR) ausgebildet. Die Kammern sind Ringspalte, die jeweils von zwei elektromagnetischen Erregersystemen umgeben sind, wobei ein elektromagnetisches Erregersystem an der radial nach innen weisenden Seite der Kammer und ein elektromagnetisches Erregersystem an der radial nach außen weisenden Kammer angeordnet ist. Die elektromagnetischen Erregersysteme sind vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet und konzentrisch zueinander und der Kammer angeordnet.
Innerhalb der Kammer ist vorzugsweise eine Mehrzahl von ferromagnetischen Arbeitskörpern zur Bearbeitung des Materials freibeweglich angeordnet. Die Arbeitskörper sind beispielsweise kugelförmig ausgebildet oder besitzen einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt. Die Arbeitskörper sind insbesondere aus einem ferromagnetischen Material mit einer hohen Verschleißfestigkeit verglichen mit dem zu bearbeitendem Material ausgebildet. Vorzugsweise sind die Arbeitskörper aus einem hartmagnetischen Material mit einer Koerzitivfeldstärke von mindestens 100 kA/m und einer Remanenz von mindestens 100 mT, wie beispielsweise MeFel20i9 mit Me= Sr, Ba, Ca und/ oder Seltenerdematerialien aus den Stoffsystemen Nb-Fe-B, Pr-Fe-B oder Sm-Co und/ oder AINiCo-Werkstoff und/ oder FeCrCo, PtCo und MnAIC- Legierungen ausgebildet und weisen eine Größe von etwa 0, Ibis 10 mm auf, deren Gattierung vorzugsweise auf die Aufgabe- und Zielgröße des zu bearbeitenden Materials abgestimmt ist.
Jedes der die Kammer umgebenden elektromagnetischen Erregersysteme weist vorzugsweise jeweils eine Mehrzahl von Erregereinheiten auf, die jeweils eine Mehrzahl von Wicklungen, insbesondere aus zusammengeschalteten Einzelspulen, umfassen. Bei einer Erregereinheit handelt es sich vorzugsweise um einen Metallkern, insbesondere ein laminiertes Blechpaket (aus Einzelblechen zusammengesetzt), das eine Mehrzahl von Nuten aufweist, wobei in jeder Nut eine ein oder mehrere Spulen angebracht sind. Beispielsweise weisen die Erregersysteme eines Materialbearbeitungssystems die gleiche Anzahl von Erregereinheiten auf. Die Erregersysteme sind vorzugsweise stationär angeordnet und vorzugsweise jeweils kreisringförmig ausgebildet. Das Magnetsystem ist vorzugsweise zum Erzeugen eines zeitlich und örtlich variierenden Magnetfeldes ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Magnetsystem um ein weiteres elektromagnetisches Erregersystem, zusätzlich zu den zwei die Kammer umgebenden elektromagnetischen Erregersystemen. Das Magnetsystem erzeugt vorzugsweise ein Magnetfeld, dass eine in axialer Richtung der Kammer weisende Magnetkraft aufweist. Die Kammer ist vorzugsweise umfangsmäßig vollständig von dem Magnetsystem umgeben, wobei das Magnetsystem beispielsweise an der Kammer, insbesondere der äußeren Wand der Kammer, anliegt. Beispielsweise ist das Magnetsystem in axialer Richtung neben dem äußeren elektromagnetischen Erregersystem angeordnet.
Ein Magnetsystem zusätzlich zu den elektromagnetischen Erregersystemen ermöglicht das Aufbringen einer weiteren Magnetkraft auf die Arbeitskörper, sodass ein Austreten der Arbeitskörper aus der Kammer verhindert und vorzugsweise eine gleichmäßige insbesondere axiale Verteilung der Arbeitskörper in der Kammer erreicht wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst das Magnetsystem eine Zylinderspule, insbesondere ein Solenoid, die koaxial zu der Kammer angeordnet ist. Insbesondere liegt die Zylinderspule an der Außenwand der Kammer an und umschließt die Kammer umfangsmäßig. Die Zylinderspule ist vorzugsweise mit einer frequenzvariablen Stromquelle verbunden. Das Magnetsystem besteht vorzugsweise ausschließlich aus der Zylinderspule und weist keinen Metallkern auf. Eine koaxial um die Kammer herum angeordnete Zylinderspule erzeugt ein Magnetfeld innerhalb der Kammer, dass eine Magnetkraft auf die Arbeitskörper aufbringt, die in axialer Richtung der Kammer verläuft, sodass die Arbeitskörper mittels des Magnetsystems in axialer Richtung der Kammer bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Zylinderspule zumindest eine Windung auf. Vorzugsweise weist das Magnetsystem eine Mehrzahl von Windungen, beispielsweise zwei, drei, vier oder fünf Windungen auf. Es ist ebenfalls denkbar, dass das Magnetsystem genau eine Windung aufweist.
Die Kammer ist gemäß einer weiteren Ausführungsform von einer Mehrzahl von Magnetsystemen umgeben. Vorzugsweise ist die Kammer von zwei, vier oder fünf Magnetsystemen umfangsmäßig umschlossen. Die Magnetsysteme sind vorzugsweise in axialer Richtung der Kammer zueinander insbesondere gleichmäßig beabstandet angeordnet. Eine Mehrzahl von Magnetsystemen ermöglicht das Aufbringen einer in axialer Richtung weisenden Magnetkraft auf die Arbeitskörper innerhalb der Kammer vorzugsweise über die gesamte Erstreckung der Kammer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Magnetsystem an einem Bereich eines Einlasses zum Einlassen von zu bearbeitendem Material und/ oder an einem Bereich eines Auslasses zum Auslassen von Material aus der Kammer angeordnet. Vorzugsweise weist die Kammer an den axial nach außen weisenden Endbereichen einen Einlass oder einen Auslass auf, wobei der Einlass vorzugsweise an dem unteren Ende der Kammer und der Einlass an dem oberen Ende der Kammer ist. Insbesondere weist sowohl der Einlass als auch der Auslass der Kammer jeweils ein Magnetsystem auf. Ein Magnetsystem an dem Einlass und/ oder dem Auslass ermöglicht ein gezieltes Leiten der Arbeitskörper in dem Bereich des Einlasses und/ oder des Auslasses, sodass ein Austreten aus der Kammer verhindert wird und ein Einlassen des Materials in die Kammer erleichtert wird oder bei mit Arbeitskörpern befüllter Kammer, ein kontrolliertes Austreten der Arbeitskörper zum Einstellen des Füllgrades bzw. Wechsel der Arbeitskörper in der Kammer möglich wird.
Eine Mehrzahl von in axialer Richtung zueinander beabstandeten Magnetsystemen ist gemäß einer weiteren Ausführungsform entlang der Erstreckung der Kammer angeordnet. Vorzugsweise sind die Magnetsysteme gleichmäßig zueinander beabstandet. Dadurch wird eine insbesondere gleichmäßige Verteilung der Arbeitskörper innerhalb der Kammer erreicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zumindest zwei der Magnetsysteme derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie einander entgegengesetzt ausgerichtete Magnetfelder erzeugen. Vorzugsweise weisen ein an einem Einlass in die Kammer angeordnetes Magnetsystem und ein an einem Auslass angeordnetes Magnetsystem entgegengesetzte Magnetfelder auf, wobei die Magnetfelder jeweils eine in axialer Richtung einwärts in die Kammer weisende Magnetkraft aufwiesen. Dadurch wird ein Austritt der Arbeitskörper aus der Kammer durch den Einlass und den Auslass verhindert. Das Magnetsystem ist gemäß einer weiteren Ausführungsform derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es ein Magnetfeld erzeugt, das eine in der Kammer in axialer Richtung nach innen weisende Magnetkraft erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Magnetsystem zumindest teilweise in zumindest einem der elektromagnetischen Erregersysteme angeordnet. Insbesondere ist das Magnetsystem in dem Metallkern, vorzugsweise in Aussparungen in dem Metallkern des insbesondere an der radial nach außen weisenden Kammerseite angeordneten elektromagnetischen Erregersystems angeordnet, die vorzugsweise als azimutale Nuten an der Innenfläche dieses Erregersystems ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise der Verrichtung. Das Magnetsystem ist vorzugsweise gegen den Metallkern des elektromagnetischen Erregersystems elektrisch isoliert, sodass das von dem Magnetsystem erzeugte Magnetfeld nicht in den Metallkern des elektromagnetischen Erregersystems gelangt und umgekehrt und vorzugsweise unterschiedliche elektrische Potentiale besitzt.
Das Magnetsystem umschließt gemäß einer weiteren Ausführungsform die elektromagnetischen Erregersysteme. Vorzugsweise ist das Magnetsystem um das äußere elektromagnetische Erregersystem angeordnet und an diesem angebracht. Insbesondere ist das Magnetsystem an den Enden des Metallkerns des äußeren Erregersystems angebracht.
Die Vorrichtung weist gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Mehrzahl von Magnetsystemen auf, die koaxial zueinander und zu der Kammer angeordnet sind. Vorzugswiese sind die Magnetsysteme derart ausgebildet, dass sie eine Magnetfeld erzeugen, das auf die Arbeitskörper eine in axialer Richtung der Kammer nach innen weisende Magnetkraft ausübt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die zwei elektromagnetischen Erregersysteme und die zwischen diesen angeordnete Kammer ein erstes Materialbearbeitungssystem, wobei die Vorrichtung ein zweites Materialbearbeitungssystem aufweist, das konzentrisch zu dem ersten Materialbearbeitungssystem angeordnet ist.
Das zweite Materialbearbeitungssystem weist vorzugsweise die gleichen Elemente wie das erste Materialbearbeitungssystem auf und umfasst zwei elektromagnetische Erregersysteme zum jeweiligen Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes und eine zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen angeordnete Kammer zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer derart angeordnet ist, dass innerhalb der Kammer mittels der elektromagnetischen Erregersysteme ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist. Die Vorrichtung zum Bearbeiten von Material umfasst daher eine erste und eine zweite Kammer, sowie vier elektromagnetische Erregersysteme. Das erste und das zweite Materialbearbeitungssystem sind vorzugsweise in einer Ebene angeordnet. Insbesondere sind die Materialbearbeitungssysteme derart miteinander verbunden, dass Material von dem ersten Materialbearbeitungssystem in das zweite Materialbearbeitungssystem transportierbar ist.
Die konzentrische Anordnung eines zweiten Materialbearbeitungssystems zu dem ersten Materialbearbeitungssystem ermöglicht eine insbesondere platzsparende und kompakte Vergrößerung des Materialdurchsatzes und des Arbeitsvolumens der Vorrichtung zur Bearbeitung von Material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ein drittes
Materialbearbeitungssystem auf, das konzentrisch zu dem ersten und dem zweiten
Materialbearbeitungssystem angeordnet ist.
Das dritte Materialbearbeitungssystem weist vorzugsweise die gleichen Elemente wie das erste und das zweite Materialbearbeitungssystem auf und umfasst zwei elektromagnetische Erregersysteme zum jeweiligen Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes und eine zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen angeordnete Kammer zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer derart angeordnet ist, dass innerhalb der Kammer mittels der elektromagnetischen Erregersysteme ein elektromagnetisches Feld erzeugbar ist. Eine Vorrichtung mit drei Materialbearbeitungssystemen weist daher sechs elektromagnetische Erregersysteme und drei zwischen jeweils zwei elektromagnetischen Erregersystemen angeordnete Kammern zur Aufnahme von Material auf. Beispielsweise sind die Materialbearbeitungssysteme rechteckig, quadratisch oder als Vieleck oder vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet.
Vorzugsweise sind die elektromagnetischen Erregersysteme eines Materialbearbeitungssystems derart ausgebildet und angeordnet, dass sie lediglich in der Kammer des jeweiligen Materialbearbeitungssystems ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Insbesondere erzeugen die elektromagnetischen Erregersysteme des ersten Materialbearbeitungssystems ausschließlich in der Kammer des ersten Materialbearbeitungssystems ein elektromagnetisches Feld. Insbesondere weisen die Materialbearbeitungssysteme jeweils einen Einlass zum Einlassen von Material und jeweils einen Auslass zum Auslassen von Material aus der jeweiligen Kammer auf.
Die Materialbearbeitungssysteme werden beispielsweise in Reihe oder parallel zueinander angeordnet und bilden eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Material mit einem deutlich größeren Bearbeitungsvolumen, wobei der äußere Durchmesser der Vorrichtung unverändert bleibt.
Die Materialbearbeitungssysteme sind vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet, wobei das zweite Materialbearbeitungssystem von dem ersten Materialbearbeitungssystem umgeben ist. Beispielsweise ist das dritte Materialbearbeitungssystem von dem ersten und dem zweiten Materialbearbeitungssystem umgeben. Das zweite Materialbearbeitungssystem ist vorzugsweise vollständig von dem ersten Materialbearbeitungssystem umschlossen. Beispielsweise liegen die Materialbearbeitungssysteme aneinander an, wobei das äußere und das innere elektromagnetische Erregersystem zweier aneinander liegender Materialbearbeitungssysteme miteinander beispielsweise fest verbunden oder sogar einstückig ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die elektromagnetischen Erregersysteme derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in der Kammer ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das beispielsweise zumindest bereichsweise oder vollständig in Umfangsrichtung der Kammer und bereichsweise in radialer Richtung durch die Kammer verläuft.
Die elektromagnetischen Erregersysteme eines Materialbearbeitungssystems sind vorzugsweise jeweils mit einer frequenzvariablen Stromquelle verbunden, wobei die Phasenzahl der Stromquellen der Anzahl der Stränge der Erregerwicklungen der elektromagnetischen Erregersysteme entspricht. Vorzugsweise sind die Erregerwicklungen mit einer Strang- und Phasenzahl von drei auszuführen.
Insbesondere weisen die elektromagnetischen Erregersysteme eines Materialbearbeitungssystems jeweils die gleiche Polzahl auf. Die elektromagnetischen Erregersysteme des ersten Materialbearbeitungssystems weisen gemäß einer weisen Ausführungsform eine höhere Polzahl auf als die elektromagnetischen Erregersysteme des zweiten Materialbearbeitungssystems. Die elektromagnetischen Erregersysteme des zweiten Materialbearbeitungssystems weisen vorzugsweise eine höhere Polzahl auf als die elektromagnetischen Erregersysteme des dritten Materialbearbeitungssystems. Die elektromagnetischen Erregersystempaare weisen von innen nach außen betrachtet insbesondere jeweils eine Polzahl von 4, 8 oder 16 auf. Vorzugsweise weisen die elektromagnetischen Erregersysteme des ersten, äußersten Materialbearbeitungssystems eine Polzahl (2p) von 16 auf, wobei die elektromagnetischen Erregersysteme des zweiten, radial einwärts des ersten Materialbearbeitungssystems eine Polzahl von 8 und die elektromagnetischen Erregersysteme des dritten, innersten Materialbearbeitungssystems eine Polzahl von 4 aufweisen.
Vorzugsweise sind die Materialbearbeitungssysteme in Transportrichtung des zu bearbeitenden Materials parallel zueinander angeordnet sind. Jedes Materialbearbeitungssystem weist vorzugsweise einen Einlass zum Einlassen von Material in die jeweilige Kammer des Materialbearbeitungssystems auf. Eine parallele Anordnung der Materialbearbeitungssysteme zueinander ermöglicht eine Vergrößerung des Arbeitsvolumens und somit einen höheren Materialdurchsatz durch die Vorrichtung zur Bearbeitung von Materialien. Vorzugsweise weist jede der Kammern einen Boden auf, der aus einem luftdurchlässigen Material ausgebildet ist, sodass Luft durch den Boden in die Kammer strömen kann, aber das zu bearbeitende Material und die Arbeitskörper nicht durch den Boden die Kammer verlassen kann.
Die Kammer des ersten Materialbearbeitungssystems weist beispielsweise eine geringere Breite als die Kammer des zweiten Materialbearbeitungssystems auf. Insbesondere bei zueinander in Reihe geschalteten Kammern ermöglicht eine breitere Kammer des zweiten Materialbearbeitungssystems eine Anpassung des Volumens der Kammer des zweiten Materialbearbeitungssystems an das Volumen der Kammer des ersten Materialbearbeitungssystems. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kammer des zweiten Materialbearbeitungssystems eine geringere Breite als die Kammer des dritten Materialbearbeitungssystems auf. Bevorzugte Breiten der Kammern liegen im Bereich 10 bis 100 mm. Insbesondere weisen die Materialbearbeitungssysteme einen gemeinsamen Auslass zum Auslassen des Materials aus der Vorrichtung auf. Jeder der Kammern ist beispielsweise mit einer jeweiligen Auslassleitung verbunden, die in Richtung des Auslasses konisch zulaufend ausgebildet ist.
Die Kammern stehen insbesondere miteinander in Fluidverbindung, sodass Material von zumindest einer der Kammern in eine andere der Kammern transportierbar ist. Insbesondere sind die Kammern zueinander in Strömungsrichtung des Materials in Reihe angeordnet.
Jedes Materialbearbeitungssystem weist zumindest ein Magnetsystem auf. Vorzugsweise weist jedes Materialbearbeitungssystem eine Mehrzahl von Magnetsystemen auf. Die Magnetsysteme der jeweiligen Materialbearbeitungssysteme sind in den Materialbearbeitungssystemen vorzugsweise wie voran beschrieben angeordnet.
Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralischen Materialien, aufweisend Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in einer Kammer zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer zwischen zwei elektromagnetischen Erregersystemen angeordnet ist und das elektromagnetische Feld mittels der elektromagnetischen Erregersysteme erzeugt wird, und Erzeugen eines weiteren elektromagnetischen Feldes innerhalb der Kammer mittels eines die Kammer zumindest teilweise umgebenden Magnetsystems. io
Die mit Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Ausgestaltungen und Vorteile treffen in verfahrensmäßiger Entsprechung auch auf das Verfahren zum Bearbeiten von Materialien zu.
Gemäß einer Ausführungsform wird das magnetische Feld mittels des Magnetsystems derart ausgebildet, dass die Magnetkraft auf die Arbeitskörper innerhalb der Kammer in axialer Richtung nach innen weist.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten, insbesondere Zerkleinern, Desagglomerieren, Dispergieren und Mischen von Schüttgut in einer Schnittansicht gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten von
Materialien in einer Längsschnittdarstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten von
Materialien in einer Längsschnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten von
Materialien in einer Längsschnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer Kammer für eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Materialien in einer Längsschnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Materialien in einer Querschnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt einer schematischen Darstellung einer Vorrichtung zum Bearbeiten von Materialien in einer Längsschnittdarstellung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Material mit einer Kammer 12 zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material. Die Kammer 12 ist hohlzylinderförmig mit einem kreisringförmigen Querschnitt ausgebildet und wird von zwei konzentrischen zylinderförmigen Rohren 14, 16 begrenzt. Das radial äußere Rohr 14 der Kammer 12 weist einen größeren Durchmesser als das innere Rohr 16 auf, wobei um die radial nach außen weisende Fläche des äußeren Rohrs 14 umfangsmäßig ein erstes elektromagnetisches Erregersystem 18 angeordnet ist. Die Rohre 14, 16 sind aus einem nicht ferromagnetischen Material, wie beispielsweise nicht magnetisierbarer Edelstahl, ausgebildet. Um die radial nach innen weisende Fläche des inneren Rohres 16 ist umfangsmäßig ein zweites elektromagnetisches Erregersystem 20 angeordnet. Die elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 sind koaxial zueinander angeordnet und beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Das elektromagnetische Erregersystem 18, 20 liegt vorzugsweise unmittelbar an dem jeweiligen Rohr 14, 16 an. Die elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 weisen vorzugsweise die gleiche Polzahl von beispielsweise sechzehn auf und sind gegenüberliegend angeordnet, sodass die Kammer 12 zwischen den Erregersystemen 18, 20 ausgebildet ist. Die Erregersystem 18, 20 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass sie innerhalb der Kammer 12 ein elektromagnetisches Feld erzeugen. Bei dem elektromagnetischen Feld handelt es sich insbesondere um ein sich zeitlich und/ oder örtlich änderndes elektromagnetisches Feld. Vorzugsweise verläuft das elektromagnetische Feld zumindest teilweise in Umfangsrichtung und zumindest teilweise in radialer Richtung innerhalb der Kammer 12. Die Kammer 12 und die die Kammer 12 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 bilden zusammen ein Materialbearbeitungssystem 22, das vorzugsweise hohlzylinderförmig ausgebildet ist.
Innerhalb des Materialbearbeitungssystems 22 ist beispielhaft eine Kühleinrichtung 40 angeordnet, die vorzugsweise die elektromagnetischen Erregersysteme kühlt. Die Kühleinrichtung 40 ist koaxial zu dem Materialbearbeitungssystem 22 angeordnet und insbesondere an der Innenseite des zweiten elektromagnetischen Erregersystems 20 anliegend angeordnet.
Die elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 umfassen beispielsweise jeweils eine Mehrzahl von Erregereinheiten, die jeweils aus Metallkernen 24, 26, insbesondere laminierten Blechpaketen mit Erregerwicklungen 28, 30 gebildet sind. Die Erregerwicklungen 28, 30 sind vorzugsweise aus zusammengeschalteten Spulen ausgebildet, deren Spulenseiten in Nuten verteilt in den Metallkernen 24, 26 angeordnet sind. Beispielhaft erzeugen in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Erregerwicklungen 28, 30 ein 16-poliges Magnetfeld. Dazu ist in den dazugehörigen Metallkernen 24, 26 bei dreiphasiger Stromeinspeisung eine minimale Nutzahl von beispielsweise 48 realisiert. Bei Verwendung höherer Loch- und/oder Strangzahlen sind entsprechende Vielfache der minimalen Nutzahl erforderlich, da gilt:
N = 2p - m - q ,
wobei 2p die Polzahl, m die Phasen-/ bzw. Strangzahl und q die Lochzahl der Erregerwicklungen bezeichnen. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird das beispielsweise 16-polige Magnetfeld des ersten und zweiten Erregersystems 18, 20 mit dreisträngigen Erregerwicklungen 28, 30 mit je einer Lochzahl von q=4 erzeugt. Dazu besitzen die Metallkerne 24, 26 des ersten und zweiten Erregersystems 18, 20 beispielhaft je 192 Nuten.
Die Bleche für die Herstellung der Metallkerne 24, 26 sind insbesondere ab Durchmesser von 0,5 m des ersten (äußeren) elektromagnetischen Erregersystems 18 unter Beachtung der Polteilungen vorzugsweise segmentiert anzufertigen, dann zusammenzufügen und abschließend mit den Erregerwicklungen (28, 30) auszustatten.
Innerhalb der Kammer 12 ist eine Mehrzahl von Arbeitskörpern angeordnet, die innerhalb der Kammer 12 frei beweglich sind und aus einem verschleißfesten, hartmagnetischen Material, wie beispielsweise aus Strontiumhexaferrit ausgebildet sind. Die Arbeitskörper sind vorzugsweise kugelförmig ausgebildet. Die Größe der Arbeitskörper innerhalb einer Kammer 12 ist vorzugsweise in etwa gleich oder kann variieren. Der Füllgrad der Kammer 12 mit Arbeitskörpern und die Größe der Arbeitskörper wird vorzugsweise in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Materials und der Art der Bearbeitung gewählt.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung 10 weist des Weiteren ein Magnetsystem 32 auf. Das Magnetsystem 32 ist beispielhaft unterhalb des ersten und des zweiten elektromagnetischen Erregersystems 18, 20 angeordnet und beispielsweise an diesen befestigt. Der untere, bodenseitige Bereich der Kammer 12 ist von dem Magnetsystem 32 umschlossen. Das Magnetsystem 32 ist beispielsweise eine Zylinderspule, insbesondere ein Solenoid, die zwei Windungen aufweist, welche koaxial um die Kammer 12 angeordnet sind. Der innere Durchmesser des Magnetsystems 32, insbesondere der Zylinderspule, ist beispielhaft in etwa gleich dem äußeren Durchmesser der Erregerwicklung 28, sodass das Magnetsystem 32 um die Erregerwicklungen 28 des ersten elektromagnetischen Erregersystem 18 herum angeordnet ist und an diesem vorzugsweise anliegt. Beispielhaft ist das Magnetsystem 32 an der in axialer Richtung nach unten weisenden Seite des Blechs des Blechpakets 24 des ersten elektromagnetischen Erregersystems 18 angebracht. Das Magnetsystem 32 des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ist aus einer stromdurchflossenen eisenlosen Spule aus zwei Windungen gebildet. Vorzugsweise wird das Magnetsystem 32 mit Wechselstrom durchströmt, sodass ein sich zeitlich und örtlich änderndes Magnetfeld 39 erzeugt wird. Das mittels des Magnetsystems 32 erzeugte Magnetfeld 39 weist eine auf die Arbeitskörper wirkende Magnetkraft auf, die in Richtung der magnetischen Vektorgradienten des Magnetfeldes weist. Das Magnetsystem 32 ist insbesondere derart angeordnet und ausgebildet, dass die Magnetkraft zumindest teilweise in axialer Richtung der Kammer 12 nach innen, insbesondere nach oben entgegen der Gravitationskraft, weist. Vorzugsweise weist die Magnetkraft in das Innere der Kammer 12, sodass die Arbeitskörper mit einer Magnetkraft beaufschlagt werden, die in das Innere der Kammer 12 weist.
Fig. 3 weist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Material, die im Wesentlichen der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung 10 entspricht mit dem Unterschied, dass die Vorrichtung 10 der Fig. 3 ein ersten und ein zweites Magnetsystem 32, 34 aufweist. Jedes der Magnetsysteme 33, 34 der Fig. 3 weist jeweils eine Windung einer Zylinderspule auf, die koaxial zueinander und zu der Kammer 12 angeordnet sind. Die Magnetsysteme 32, 34 weisen den gleichen Durchmesser auf und sind beispielsweise insgesamt identisch ausgebildet. Das erste Magnetsystem 33 weist die gleiche Position in der Vorrichtung 10 auf, wie das Magnetsystem 32 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Das zweite Magnetsystem 34 ist gegenüberliegend des ersten Magnetsystems 33 an der in axialer Richtung nach oben weisenden Fläche des Blechs des Blechpakets 24 des ersten elektromagnetischen Erregersystems 18 angebracht. Die beiden Magnetsysteme 33, 34 weisen vorzugsweise einander entgegengesetzte Magnetfelder auf, wobei das Magnetfeld des ersten Magnetsystems
33 dem mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Magnetfeld 32 entspricht. Das zweite Magnetsystem
34 ist vorzugsweise derart angeordnet und ausgebildet, dass die Magnetkraft zumindest teilweise in axialer Richtung der Kammer 12 nach Innen weist. Vorzugsweise weist die Magnetkraft in das Innere der Kammer 12, sodass die Arbeitskörper mit einer Magnetkraft beaufschlagt werden, die in das Innere der Kammer 12 weist. Das zweite Magnetsystem 34 wird vorzugsweise in zu dem ersten Magnetsystem 33 entgegengesetzter Richtung mit Strom durchflossen, sodass die mittels der Magnetsysteme 33, 34 ausgebildeten Magnetfelder entgegensetzt ausgerichtet sind.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zur Materialbearbeitung, die im Wesentlichen der Vorrichtung 10 der Fig. 2 und 3 entspricht. Im Unterschied zu der Fig. 2 und 3 sind fünf Magnetsysteme 35, 36, 37, 38, 42 vorgesehen, die jeweils eine Windung einer Zylinderspule aufweisen und koaxial zueinander und der Kammer 12 angeordnet sind. Beispielhaft sind die Magnetsystem 35, 36, 37, 38, 42 in axialer Richtung entlang der Erstreckung der Kammer 12 zueinander beabstandet, insbesondere gleichmäßig zueinander beabstandet angebracht. Vorzugsweise sind die Magnetsysteme 35, 36, 37, 38, 42 jeweils in einer Nut azimutal entlang des inneren Umfanges des Metallkerns 24 des ersten, äußeren elektromagnetischen Erregersystems 18 angeordnet. Vorzugsweise sind die Magnetsysteme 35, 36, 37, 38, 42 an der nach Innen in Richtung der Kammer weisenden Seite des Metallkerns 24 des äußeren elektromagnetischen Erregersystems 18 angeordnet. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 und 3 dargestellten elektromagnetischen Erregersystem 18, weist das in Fig. 4 dargestellte elektromagnetische Erregersystem Bleche 26 auf, die in radialer Richtung nach innen weiter in die Kammer 12 hineinragen, sodass die Ausbildung einer Mehrzahl von insbesondere azimutalen Nuten und die Anordnung einer Magnetsystems 35, 36, 37, 38, 42 in jeweils einer Nut möglich ist. Das unterste Magnetsystem 35 ist am unteren Ende der Kammer 12 und vorzugsweise des Metallkerns 24 um die Kammer 12 herum angeordnet und derart ausgebildet, dass das Magnetfeld, wie mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben ausgebildet ist und eine in axialer Richtung einwärts weisende Magnetkraft auf die Arbeitskörper aufbringt. Das oberste Magnetsystem 36 ist am oberen Ende der vorzugsweise des Metallkerns um die Kammer 12 herum angeordnet und derart ausgebildet, dass das Magnetfeld, wie mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben ausgebildet ist und eine in axialer Richtung einwärts, nach unten, weisende Magnetkraft auf die Arbeitskörper aufbringt. Die zwischen dem oberen und dem unteren Magnetsystem 35, 36 angeordneten mittleren Magnetsysteme 37, 38, 42 weisen beispielhaft ein Magnetfeld auf, das eine in axialer Richtung nach oben weisende Magnetkraft auf die Arbeitskörper aufweist. Vorzugsweise werden das untere Magnetsystem 35 und die mittleren Magnetsysteme 37, 38, 42 in gleicher Richtung von Strom durchflossen, sodass das von diesen Magnetsystemen 35, 37, 38, 40 erzeugte Magnetfeld eine Magnetkraft auf die in der Kammer 12 befindlichen Arbeitskörper in gleicher Richtung aufbringt. Es ist ebenfalls denkbar, die Magneteinrichtungen 35, 37, 36, 38, 42 mit einer voneinander unterschiedlichen Anzahl von Windungen auszustatten, sodass die Magnetfeldstärke der Magneteinrichtungen 35, 36, 37, 38, 42 voneinander variiert. Beispielsweise weist zumindest eine Magneteinrichtung eine Anzahl von stromduchflossenen Windungen auf, die sich von der Anzahl der Windungen zumindest einer anderen Magneteinrichtung 35, 36 37, 38, 42 unterscheidet.
Es ist ebenfalls denkbar, dass die Vorrichtung 10 der Fig. 4 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Magnetsystemen auszuführen. Beispielsweise weist die Vorrichtung 10 vier Magnetsysteme 35, 36, 37, 38 auf, die ebenfalls gleichmäßig zueinander beabstandet sind und wobei die unteren drei Magnetsysteme 35, 38, 37 mit Drehstrom gespeist werden, sodass innerhalb der Kammer 12 ein Wanderfeld entsteht. Die Geschwindigkeit des Wanderfeldes beaufschlagt die innerhalb der Kammer 12 angeordneten Arbeitskörper mit einer zumindest teilweise oder vollständig in axialer Richtung nach innen weisenden Kraft, sodass die Arbeitskörper in das Innere der Kammer 12 geleitet werden. Das obere Magnetsystem 36 wird beispielsweise mit Wechselstrom betrieben und bildet ein Magnetfeld, wie mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben ausgebildet ist, eine in axialer Richtung einwärts, nach unten, weisende Magnetkraft auf die Arbeitskörper aufbringt und somit ein Austritt von Arbeitskörpern aus der Kammer 12 verhindert. Die mit Drehstrom betriebenen Magnetsysteme 35, 37, 38verhindern mit der in axialer Richtung nach innen weisenden Kraft ein Austreten der Arbeitskörper aus der Kammer 12 und ermöglichen eine vorzugsweise gleichmäßige, Verteilung der Arbeitskörper in axialer Richtung innerhalb der Kammer 12, sodass eine optimale Bearbeitung des Materials erreicht wird.
Weitere vorzugweisen Anzahlen der Magnetsysteme in Fig. 4 zur Ausbildung von axialen Magnetkräften auf Arbeitskörper in der Kammer 12 sind beispielsweise identisch der Phasenzahl oder ganzzahlige Vielfache des an die Magnetsysteme angeschlossenen mehrphasigen Strom- oder Spannungssysteme.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10, die im Wesentlichen der mit Bezug auf Fig. 2, 3 und 4 beschriebenen Vorrichtung entspricht und wobei die elektromagnetischen Erregersysteme der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. In der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung 10 sind fünf Magnetsysteme 60, 62, 64, 66, 68 dargestellt, die ein wie mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenes Magnetfeld erzeugen. Die Magnetsysteme 60, 62, 64, 66, 68 sind auf dem äußeren Rohr 14 der Kammer 12 angeordnet, hieran vorzugsweise elektrisch isoliert befestigt und ragen radial in die Kammer 12 hinein. Beispielsweise hat das äußere Rohr 14 der Kammer 12 in die Kammer 12 hineinragende Vorsprünge, in denen jeweils ein Magnetsystem 60, 62, 64, 66, 68 angeordnet ist. Die Magnetsysteme 60, 62, 64, 66, 68 sind vorzugsweise umfangsmäßig um das äußere Rohr 14 herum angeordnet, sodass sie durch die Rohrwand 14 von der Kammer 12 getrennt sind. Dadurch wird eine Beanspruchung der Magnetsysteme 60, 62, 64, 66, 68 durch das zu bearbeitende Material und die Arbeitskörper vermieden und ein Verschleiß verhindert.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Vorrichtungen 10 weisen vorzugsweise einen oberhalb der Kammer 12 angeordneten Auslass zum Auslassen des Materials aus der Vorrichtung 10 auf. Im Anschluss an den Auslass wird das Material-Luftgemisch beispielwiese eine Trenneinrichtung, wie einem Zyklon zugeführt, um das Material von dem Luftstrom zu trennen. Noch nicht ausreichend bearbeitetes Material wird der Vorrichtung 10 vorzugsweise erneut zugeführt.
Unterhalb der Kammer 12 ist ein oder mehrere Einlässe zum Einlassen eines Luftstroms angeordnet. Beispielsweise wird an dem Auslass ein Unterdrück erzeugt, sodass Umgebungsluft durch die den Einlass in die Kammer 12 eingesogen wird. Es ist ebenfalls denkbar unterhalb der Kammer 12 ein oder mehrere Gebläse vorzusehen, mittels welcher die Luft durch die Kammer 12 geblasen wird. Die Kammer 12 weist beispielswiese einen Boden am unteren Ende der Kammer 12 auf, durch welchen die Umgebungsluft strömt. Der Boden ist vorzugsweise aus einem porösen Material oder einem Gewebe ausgebildet, sodass der Boden mit Luft durchströmbar ist, das zu bearbeitende Material aber nicht durch den Boden die Vorrichtung verlassen kann.
Im Betrieb der Vorrichtung 10 wird zu bearbeitendes Material aus beispielsweise einem Materialspeicher mittels einer Fördereinrichtung in die Kammer 12 transportiert. In der Kammer 12 strömt das Material durch den von unten in die Kammer 12 eintretenden Luftstrom in axialer Richtung der Kammer 12. Gleichzeitig wird das Material durch sich innerhalb der Kammer 12 bewegende Arbeitskörper beispielsweise in Umfangsrichtung, axialer und/ oder radialer Richtung der Kammer 12 abgelenkt und bewegt sich daher vorzugsweise im Wesentlichen spiralförmig in Richtung des Auslasses. Die Arbeitskörper weisen ein magnetisches Material auf und werden mittels des sich zeitlich und/oder örtlich ändernden elektromagnetischen Feldes, das von den elektromagnetischen Erregersystem 18, 20 und den Magnetsystemen 32 und/ oder 33 und/ oder 34 und/ oder 35 und/ oder 36 und/ oder 37 und/ oder 38 und/ oder 42 und/ oder 36 und/ oder 60 und/ oder 62 und/ oder 64 und/ oder 66 und/ oder 68 und/ oder 70 erzeugt wird, innerhalb der Kammer 12 bewegt. Die Bewegung der Arbeitskörper innerhalb der Kammer 12 erfolgt insbesondere chaotisch und ist vorzugsweise an jedem Ort innerhalb der Kammer 12 verschieden. Dies resultiert zum einen aus dem sich zeitlich und/ oder örtlich ändernden elektromagnetischen Feld, dem Zusammenstößen mit anderen Arbeitskörpern und der Lage des Arbeitskörpers innerhalb der Kammer. Die Arbeitskörper prallen mit dem zu bearbeitenden Material zusammen und sorgen somit für eine Zerkleinerung, Desagglomeration, Dispersion und/ oder ein Mischen des Materials. Die Arbeitskörper werden durch die aus dem elektromagnetischen Feld resultierende Kraft innerhalb der Kammer 12 gehalten und verlassen diese nicht in Richtung des Auslasses oder des Einlasses. Vorzugsweise ist die aus dem elektromagnetischen Feld resultierende Kraft größer als die Schwerkraft, die magnetischen Anziehungskräfte zwischen den Arbeitskörpern und die durch den Luftdruck auf die Arbeitskörper ausgeübte Kraft, sodass die Arbeitskörper innerhalb der Kammer 12 verbleiben.
Die Magnetsysteme 32, 34, 36, 38, 42 erzeugen ein im Wesentlichen in axialer Richtung ins Innere der Kammer 12 weisendes Magnetfeld und verhindern somit ein Austreten der Arbeitskörper am unteren oder oberen Ende der Kammer 12. Das Austreten am unteren Ende der Kammer 12 wird hauptsächlich durch die Gravitationskraft erzeugt, wobei das Austreten aus dem oberen Ende durch die Schleppkraft der durch die Kammer strömenden Luft- Materialströmung erzeugt wird. Die mittels der Magnetsysteme 32, 34, 36, 38, 42 erzeugten Magnetfelder sind derart ausgerichtet, dass die auf die Arbeitskörper wirkende Magnetkraft der am unteren Ende der Kammer 12 der Gravitationskraft und am oberen Ende der Kammer der Schleppkraft des Materialstroms entgegengesetzt ist.
Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Bearbeitung von Material mit einem ersten Materialbearbeitungssystem 22, das im Wesentlichen dem
Materialbearbeitungssystem 22 der voran beschriebenen Figuren entspricht.
Koaxial zu dem ersten Materialbearbeitungssystem 22 ist ein zweites
Materialbearbeitungssystem 44 angeordnet, das einen geringeren Durchmesser aufweist als das erste Materialbearbeitungssystem 22. Das zweite Materialbearbeitungssystem 44 weist die gleichen Komponenten wie das erste Materialbearbeitungssystem 22 auf und ist umfangsmäßig von dem ersten Materialbearbeitungssystem 22 umgeben. Die Vorrichtung weist eine zweite Kammer 50 und ein drittes und ein viertes elektromagnetisches Erregersystem 46, 48 auf, die dem zweiten Materialbearbeitungssystem 44 zugeordnet sind. Wie mit Bezug auf das erste Materialbearbeitungssystem 22 beschrieben, ist auch in dem zweiten Materialbearbeitungssystem 44 die Kammer 50 zwischen zwei koaxialen zylinderförmige Rohren ausgebildet und von diesem umgrenzt. Um die radial nach außen weisende Fläche des äußeren Rohrs ist umfangsmäßig das dritte elektromagnetische Erregersystem 46 angeordnet. Um die radial nach innen weisende Fläche des inneren Rohres ist umfangsmäßig das vierte elektromagnetische Erregersystem 48 angeordnet. Die elektromagnetischen Erregersysteme 46, 48 sind koaxial zueinander angeordnet und beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Das dritte elektromagnetische Erregersystem 46 liegt vorzugsweise unmittelbar mit der radial nach innen weisenden Seite an dem äußeren Rohr der zweiten Kammer 50 an. Mit der radial nach außen weisenden Seite liegt das dritte elektromagnetische Erregersystem 46 an dem zweiten elektromagnetischen Erregersystem 20 des ersten Materialbearbeitungssystem 22 an. Das dritte und das vierte elektromagnetische Erregersystem 46, 48 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in der zweiten Kammer 50 ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das beispielsweise zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung der zweiten Kammer 50 und bereichsweise in radialer Richtung durch die zweite Kammer 50 verläuft. Das erste und das zweite elektromagnetische Erregersystem 18, 20 und das dritte und das vierte elektromagnetische Erregersystem 46 und 48 weisen vorzugsweise jeweils die gleichen Polzahlen auf, wobei aber die Polzahl der Erregersystemen 18, 20 größer als die Polzahl der Erregersysteme 46, 48 ist, und sie gegenüberliegend angeordnet sind.
Koaxial zu dem ersten und dem zweiten Materialbearbeitungssystem 22, 44 ist ein drittes Materialbearbeitungssystem 52 angeordnet, das einen geringeren Durchmesser aufweist als das erste und das zweite Materialbearbeitungssystem 22, 44. Das dritte Materialbearbeitungssystem 52 weist die gleichen Komponenten wie das erste und das zweite Materialbearbeitungssystem 22, 44 auf und ist umfangsmäßig von dem zweiten Materialbearbeitungssystem 44 umgeben. Die Vorrichtung 10 weist eine dritte Kammer 58 und ein fünftes und ein sechstes elektromagnetisches Erregersystem 54, 56 auf, die dem dritten Materialbearbeitungssystem 52 zugeordnet sind. Wie mit Bezug auf das erste und das zweite Materialbearbeitungssystem 22, 44 beschrieben, ist auch in dem dritten Materialbearbeitungssystem 52 die Kammer 58 zwischen zwei koaxialen zylinderförmige Rohren ausgebildet und von diesem umgrenzt. Um die radial nach außen weisende Fläche des äußeren Rohrs ist umfangsmäßig das fünfte elektromagnetische Erregersystem 54 angeordnet. Um die radial nach innen weisende Fläche des inneren Rohres ist umfangsmäßig das sechste elektromagnetische Erregersystem 56 angeordnet. Die elektromagnetischen Erregersysteme 54, 56 sind koaxial zueinander angeordnet und beispielsweise rotationssymmetrisch ausgebildet. Das fünfte elektromagnetische Erregersystem 54 liegt vorzugsweise unmittelbar mit der radial nach innen weisenden Seite an dem äußeren Rohr der dritten Kammer 58 an. Mit der radial nach außen weisenden Seite liegt das fünfte elektromagnetische Erregersystem 54 an dem vierten elektromagnetischen Erregersystem 48 des zweiten Materialbearbeitungssystem 44 an. Das fünfte und das sechste elektromagnetische Erregersystem 54, 56 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in der dritten Kammer 58 ein elektromagnetisches Feld erzeugen, das beispielsweise zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung der dritten Kammer 58 und bereichsweise in radialer Richtung durch die dritten Kammer 58 verläuft. Das fünfte und das sechste elektromagnetische Erregersystem 54, 56 weisen vorzugsweise die gleiche Polzahl auf, die aber kleiner als die Polzahl der Erregersysteme 46, 48 des zweiten Materialbearbeitungssystem 44 sind, und sind gegenüberliegend angeordnet.
Die Breite der Kammern 12, 50, 58 ist beispielsweise unterschiedlich. Die erste Kammer 12 weist den größten Durchmesser der drei Kammern 12, 50, 58 auf, wobei die dritte, innerste Kammer 58 den geringsten Durchmesser aufweist. Um eine gleichmäßige Materialbehandlung mit einer über die Kammern 12, 50, 58 in etwa gleichen Verweildauer des Materials innerhalb der Kammern 12, 50, 58 zu gewährleisten, weisen die Kammern 12, 50, 58 beispielsweise unterschiedliche Breiten auf. Die erste Kammer 12 weist vorzugsweise eine geringere Breite auf als die zweite und dritte Kammer 50, 58, wobei die dritte Kammer 58 eine größere Breite aufweist, als die erste und zweite Kammer 12, 50. Vorzugsweise ist die Breite der Kammern 12, 50, 58 etwa 10 - 100 mm, insbesondere 15 - 60mm, höchstvorzugsweise 20 - 50mm. Die Kammern 12, 50, 58 weisen insbesondere eine Breite auf, die eine homogene Ausbildung des Magnetfeldes innerhalb der Kammer verhindern und ein vollständiges Durchdringen des Magnetfelds durch die Kammern 12, 50, 58 ermöglicht. Die Arbeitskörper innerhalb der Kammern 12, 50, 58 sind beispielsweise kugelförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser von etwa 1 bis 5 mm, vorzugsweise 2 bis 3 mm für eine Aufgabegröße des zu bearbeitenden Materials von < 1 mm und eine Zielgröße des bearbeiteten Materials von < 100 pm auf. Die Größe der Arbeitskörper unterschiedlicher Kammern 12, 50, 58 kann variieren. Der Füllgrad der Kammern 12, 50, 58 mit Arbeitskörpern und die Größe der Arbeitskörper wird vorzugsweise in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Materials und der Art der Bearbeitung gewählt.
Insbesondere erstrecken sich die Metallkerne 24, 26 mit den jeweiligen Erregerwicklungen 28, 30 in axialer Richtung der Kammern 12, 50, 58, vorzugsweise in axialer Richtung von Kammeranfang bis Kammerende. Die Erregerwicklungen 28, 30 werden beispielsweise von einem Drehstromnetz gespeist, sodass diese ein sich zeitlich und örtlich änderndes elektromagnetisches Feld erzeugen, das die Kammer 12, 50, 58 in radialer Richtung durchsetzt und entlang der Erregereinheiten tangential, insbesondere entlang des Querschnitts der Kammer 12, 50, 58 verläuft. Ein möglicher Verlauf der Feldlinien der elektromagnetischen Felder zu einen Zeitpunkt (z.B. t=0) ist in Fig. 6 mit unterbrochenen Linien dargestellt. Vorzugsweise weist das in den Kammern 12, 50, 58 ausgebildete elektromagnetische Feld eine konstante
Umlaufgeschwindigkeit u0 (Synchrongeschwindigkeit) auf. Sie ergibt sich aus der Frequenz f der Ströme in den Erregerwicklungen und deren Polpaarzahl p der Erregerwicklungen. Es gilt:
Figure imgf000022_0001
Die elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20, 46, 48, 54, 56 weisen insbesondere jeweils eine Polzahl (2p) von 16 oder 8 auf. Insbesondere weisen die die erste, äußere Kammer 12 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 eine größere Polzahl auf als die die inneren Kammern 50, 58 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 46, 48, 54, 56. Die die dritte, innerste Kammer 58 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 54, 56 weisen die geringste Polzahl der elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20, 46, 48, 54, 56 auf. Vorzugsweise weisen die die erste Kammer 12 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 18, 20 eine Polzahl (2p) von 16 auf, wobei die die zweite Kammer 50 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 46, 48 eine Polzahl von 8 und die die dritte Kammer 58 umgebenen elektromagnetischen Erregersysteme 54, 356 eine Polzahl von 4 aufweisen.
Die zwischen der ersten und der zweiten Kammer 12, 50 angeordneten elektromagnetischen Erregersysteme 20, 46 sind vorzugsweise fest miteinander verbunden. Insbesondere weisen die elektromagnetischen Erregersysteme 20, 46 einen gemeinsamen Metallkern, auf. Vorzugsweise sind die Erregerwicklungen der elektromagnetischen Erregersysteme 20, 46 auf diesen einen Metallkern, insbesondere Blechpaket, ausgebildet aus Einzelblechen, angeordnet. Ein Metallkern der elektromagnetischen Erregersysteme 20, 46 weist vorzugsweise auf der der ersten Kammer 12 zugewandten Seite eine Mehrzahl von Nuten auf, in denen Erregerwicklungen angeordnet sind, wobei die Anzahl ihrer Pole und Stränge der Anzahl der Pole und Stränge des gegenüberliegenden, ersten elektromagnetischen Erregersystem 18 entspricht. An der der zweiten Kammer 50 zugewandten Seite des Metallkerns sind eine Mehrzahl von Nuten, in denen Erregerwicklungen angeordnet, wobei die Anzahl ihrer Pole und Stränge der Anzahl der Pole und Stränge des gegenüberliegenden, vierten elektromagnetischen Erregersystems 46 entspricht. Die zwischen der zweiten Kammer 50 und der dritten Kammer 58 angeordneten elektromagnetischen Erregersysteme 48, 54 sind entsprechend der voran beschriebenen elektromagnetischen Erregersysteme 20, 46 aufgebaut und miteinander verbunden.
Es ist ebenfalls denkbar, die Kammern 12, 50, 58 nicht wie in der Fig. 6 und 7 parallel zueinander anzuordnen, sondern die Kammern 12, 50, 58 in Reihe zueinander zu schalten, sodass das zu bearbeitende Material beispielsweise zuerst die erste Kammer 12, dann die zweite Kammer 50 und dann die dritte Kammer 58 durchströmt oder umgekehrt. Bei einer solchen Reihenschaltung der Kammern 12, 50, 58 ist beispielsweise die erste, äußere Kammer 12 mit einem Unterdrück beaufschlagt, sodass das zu bereitenden Material in die innere, dritte Kammer 58 eingelassen und durch die Kammern 50, 58 in die erste Kammer 12 gesogen wird.
In Fig. 6 und 7 ist zusätzlich die Anordnung der Magnetsysteme 70, 72 des Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß Fig. 4 dargestellt, wobei nur an den Enden der äußeren Metallkernen der Materialbearbeitungssysteme 22, 44, 52 unten und oben Magnetsysteme beispielhaft angeordnet sind und diese der Einfachheit halber jeweils lediglich ein Bezugszeichen haben. Die Magnetsysteme 70 sind beispielhaft entsprechend des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 in den jeweiligen Materialbearbeitungssystemen 22, 44, 52 angeordnet. Jedes
Materialbearbeitungssystem 22, 44, 52 weist zwei Magnetsysteme 70 und 72 auf, die in der jeweiligen Kammer 12, 50, 58 ein Magnetfeld erzeugen, das eine in axialer Richtung der Kammer 12, 50, 58 einwärts weisende Magnetkraft auf die Arbeitskörper innerhalb der jeweiligen Kammer 12, 50, 58 ausübt und insbesondere das sich die jeweilige Kammer durchsetzend über die jeweiligen Metallkerne der gegenüberliegenden Erregersystem 20, 48, 56 schließt. Die Magnetsysteme 70, 72 können auch entsprechend der Ausführungsbeispiele der Fig. 1, 3, 4 oder 5 in dem Materialbearbeitungssystemen 22, 44, 52 der Vorrichtung 10 angeordnet sein und entsprechend der gewählten Anzahl über die axiale Ausdehnung der Kammern 12, 50, 58 mit teilweise einphasigem und teilweise mehrphasigem Wechselstrom betrieben werden, um in den Kammern 12, 50, 58 sich zeitlich und örtlich ändernde Magnetfelder mit vorrangig axialen Flussdichtegradienten auszubilden, die wie beschrieben axiale magnetische Rückhalte- und Verteilungskräfte in den Kammern 12, 50, 58 auf die ferromagnetischen Arbeitskörper bewirken .
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung zum Bearbeiten von Material
12 erste Kammer
14 äußeres Rohr der ersten Kammer
16 inneres Rohr der ersten Kammer
18 erstes elektromagnetisches Erregersystem
20 zweites elektromagnetisches Erregersystem
22 erstes Materialbearbeitungssystem
24 Metallkern/ Blechpaket
26 Metallkern /Blechpaket
28 Erregerwicklungen
30 Erregerwicklungen
31 Magnetfeld des Magnetsystems 32
32 Magnetsystem
33 Magnetsystem
34 Magnetsystem
35 Magnetsystem
36 Magnetsystem
37 Magnetsystem
38 Magnetsystem
40 Kühleinrichtung
42 Magnetsystem
44 zweites Materialbearbeitungssystem
46 drittes elektromagnetisches Erregersystem
48 viertes elektromagnetisches Erregersystem
50 zweite Kammer
52 drittes Materialbearbeitungssystem
54 fünftes elektromagnetisches Erregersystem
56 sechstes elektromagnetisches Erregersystem
58 dritte Kammer
60 Magnetsystem
62 Magnetsystem
64 Magnetsystem
66 Magnetsystem
68 Magnetsystem
70 Magnetsystem
72 Magnetsystem
100 Vorrichtung zum Zerkleinern gemäß dem Stand der Technik
101 Kammer
102 Außenrohr
103 Innenrohr
104 erstes elektromagnetisches Erregersystem
105 zweites elektromagnetisches Erregersystem

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Materialien, insbesondere mineralischen
Materialien, aufweisend
zwei elektromagnetische Erregersysteme (18, 20; 46, 48, 54, 56) zum jeweiligen Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes und
eine zwischen den elektromagnetischen Erregersystemen (18, 20; 46, 48, 54, 56) angeordnete Kammer (12, 50, 58) zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer (12, 50, 58) derart angeordnet ist, dass innerhalb der Kammer (12, 50, 58) mittels der elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20; 46, 48, 54, 56) ein
elektromagnetisches Feld erzeugbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (12, 50, 58) zumindest teilweise von einem Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) zum Erzeugen eines zusätzlichen Magnetfeldes innerhalb der Kammer (12, 50, 58) umgeben ist.
2. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) eine Zylinderspule, insbesondere ein Solenoid, umfasst, die koaxial zu der Kammer (12, 50, 58) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Zylinderspule zumindest eine Windung aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kammer (12, 50, 58) von einer Mehrzahl von Magnetsystemen (32- 38, 42; 60 - 72) umgeben ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) an einem Bereich eines Einlasses zum Einlassen von zu bearbeitendem Material und/ oder das Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) an einem Bereich eines Auslasses zum Auslassen von Material aus der Kammer (12, 50, 58) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von in axialer Richtung zueinander beabstandeten Magnetsystemen (32- 38, 42; 60 - 72) entlang der Erstreckung der Kammer (12, 50, 58) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei zumindest zwei der Magnetsysteme (32- 38, 42; 60 - 72) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie einander entgegengesetzt ausgerichtete Magnetfelder erzeugen.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es ein Magnetfeld erzeugt, das eine in der Kammer (12, 50, 58) in axialer Richtung nach innen weisende
Magnetkraft erzeugt.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetsystem (32- 38, 42; 70-72) zumindest teilweise in zumindest einem der äußeren elektromagnetischen Erregersysteme (18; 46, 54,) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Magnetsystem (32- 38, 42; 70 - 72) die elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20; 46, 48, 54, 56) umschließt.
11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine Mehrzahl von Magnetsystemen (32- 38, 42; 60 - 72) aufweist, die koaxial zueinander und zu der Kammer (12, 50, 58) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20) und die Kammer (12) ein erstes Materialbearbeitungssystem (22) bilden und die Vorrichtung (10) ein zweites Materialbearbeitungssystem (44) aufweist, das konzentrisch zu dem ersten Materialbearbeitungssystem (22) angeordnet ist.
13. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung (10) ein drittes
Materialbearbeitungssystem (52) aufweist, das konzentrisch zu dem ersten und dem zweiten Materialbearbeitungssystem (22, 44) angeordnet ist.
14. Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei jedes Materialbearbeitungssystem (22, 44,
52) zumindest ein Magnetsystem (32- 38, 42; 60 - 72) aufweist.
15. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Materialien,
insbesondere mineralischen Materialien, aufweisend
Erzeugen eines elektromagnetischen Feldes in einer Kammer (12, 50, 58) zur Aufnahme von zu bearbeitendem Material, wobei die Kammer (12, 50, 58) zwischen zwei elektromagnetischen Erregersystemen (18, 20; 46, 48, 54, 56) angeordnet ist und das elektromagnetische Feld mittels der elektromagnetischen Erregersysteme (18, 20s46, 48, 54, 56) erzeugt wird, und
Erzeugen eines weiteren elektromagnetischen Feldes innerhalb der Kammer (12, 50, 58) mittels eines die Kammer (12, 50, 58) zumindest teilweise umgebenden Magnetsystems (32- 38, 42; 60 - 72).
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das magnetische Feld mittels des Magnetsystems (32- 38, 42; 60 - 72) derart ausgebildet wird, dass die Magnetkraft innerhalb der Kammer (12, 50, 58) in axialer Richtung nach innen weist.
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