DE1608262C - - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Magnetscheider zur Aufbereitung magnetischer Stoffe, insbesondere für die Trennung von stark magnetischen Teilen, mit beliebig, etwa walzen-, U-, E-förmig oder ähnlich ausgestaltetem offenem Magnetkreis und mindestens einer Erregerwicklung, bestehend aus einer oder mehreren Spulen. Gegenstand des Hauptpatents ist, daß nur ein Teil dieser Erregerwicklung wie üblich aus isolierten, nichtferromägnetischen Leitern besteht, während der restliche Teil aus isolierten, ferromagnetischen Leitern ausgeführt und derart im Wickelraum des Magnetscheiders angeordnet ist, daß er zwar eine Verstärkung des Eisenquerschnitts von mindestens einem Teil des Magnetkreises, wie Pole, Magnetkern oder Magnetjoch, jedoch keine magnetische Brücke zwischen zwei magnetischen Gegenpolen bildet und gemeinsam mit dem unmagnetischen Teil der Erregerwicklung vom Erregerstrom durchflossen ist. Man erreicht auf diese Weise eine beachtliche Verbesserung der magnetischen Eigenschaften von Magnetscheidern der im Hauptpatent behandelten Art und damit letzten Endes, bei vorgegebener Baugröße, eine Verbesserung der Abscheidekraft. Der Lehre des Hauptpatents liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, Erregerströme durch ferromagnetische Leiter zu führen, um dadurch die magnetischen Eigenschaften eines Magnetscheiders zu verbessern.

Ein Nachteil dieser Magnetscheider besteht darin, daß der Magnetkreis aus ferromagnetischem Material kein magnetisches Potential erzeugt und eine bestimmte Anzahl von. Magnetpolen bildet, die erst durch die Zuordnung entsprechender Erregerwicklungen zu magnetisch aktiven Elementen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetscheider zu schaffen, bei dem der Magnetkreis ein magnetisches Potential erzeugt, welches das von der Erregerwicklung erzeugte magnetische Potential hauptsächlich in den ferromagnetischen Polflächen verstärkend überlagert, so daß die Erzeugung eines stärkeren Magnetfeldes mit großem Gradienten, ohne Erhöhung der aufgenommenen elektrischen Leistung der Erregerwicklung oder Vergrößerung des Gerätevolumens, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außer der Erregerwicklung auch der Magnetkern, die Magnetjoche und/oder Pole sowie Polplatten als isolierte, ferromagnetische Leiter ausgebildet und an eine Erregerspannung angeschlossen sind.

Erfindungsgemäß also werden wie im Hauptpatent Erregerströme durch ferromagnetische Leiter geführt, jedoch sind dazu nicht Teile der Erregerwicklung aus ferromagnetischen Leitern aufgebaut, sondern umgekehrt Teile des Magnetkreises als ferromagnetische Leiter ausgebildet und von mindestens einem Teil des Erregerstroms zusätzlich durchflossen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einerseits einen Teil der Erregerwicklung aus isolierten ferromagnetischen Leitern aufzubauen und dadurch den Magnetkreis querschnittsmäßig zu vergrößern, andererseits einen Teil des Magnetkreises als isolierte ferromagnetische Leiter auszubilden und zusätzlich von mindestens einem Teil des Erregerstroms durchfließen zu lassen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis zumindest bereichsweise (z. B. Pole, Joch oder Polplatten) in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern aufgebaut ist.

Weiterhin ist zur Lösung der vorbezeichneten Aufgabe erfindungsgemäß vorgesehen, daß der offene Magnetkreis durch zumindest ein zusätzliches Jochstück unter Bildung von einem oder mehreren Luftspalten geschlossen ist. Dieser Vorschlag der Erfindung zeichnet sich durch besonders hohe Abscheidekraft aus.

Eine weitere Variante ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei offene Magnetkreise, gegebenenfalls unter ίο Zwischenschaltung von Polstücken oder Walzen, gegeneinandergeschaltet sind und zwischen sich einen oder mehrere Luftspalte für den Gutdurchgang bilden. Bei diesen Ausführungsformen besteht weiterhin die Möglichkeit, das zusätzliche Jochstück bzw. die zusätzlichen Joch-, Polstücke und Walzen ebenfalls ganz oder teilweise aus isolierten, ferromagnetischen Leitern aufzubauen und an eine Erregerspannung anzuschließen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind ao vor allem darin zu sehen, daß bei einem erfindungsgemäßen Magnetscheider ohne Vergrößerung des Gesamtvolumens die Abscheidekraft ganz beachtlich vergrößert ist. Durch eine Kombination der Lehre des Hauptpatents und den erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich die Abscheidekraft unter Beibehaltung eines vorgegebenen Gesamtvolumens noch weiter vergrößern.

Einzelheiten und beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen beschrieben, wobei gleichzeitig aufgezeigt wird, daß die isolierten ferromagnetischen Leiter in verschiedenster Weise aufgebaut werden können. Es zeigt

F i g. 1 in einer Ansicht — teilweise aufgeschnitten — den grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Magnetscheiders in Form einer ortsfesten Scheidewalze mit umlaufender Trommel,

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach Fig. 1,

F i g. 3 einen senkrechten Halbschnitt durch einen erfindungsgemäßen Magnetscheider mit E-förmigem Magnetkreis,

F i g. 3 a eine grafische Darstellung zur Erläuterung des durch die Erfindung erreichten Effekts, ,

Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetscheiders mit U-förmigem Magnetkreis,

F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes nach F i g. 4, .

F i g. 6 und 7 schematische Darstellungen von er- · findungsgemäßen Magnetscheidern, wobei in Fig. 6 ein solcher Magnetscheider mit zwei U-förmigen Magnetkreisen und in F i g. 7 ein Magnetscheider mit U-förmigem Magnetkreis und einem zusätzlichen Jochstück gezeigt ist,

F i g. 8 und 9 schematische Darstellungen weiterer Bauarten von erfindungsgemäßen Magnetscheidern, wobei in Fig. 8 ein solcher Magnetscheider mit einem U-förmigen Magnetkreis und einer Walze und in F i g. 9 ein Magnetscheider mit zwei U-förmigen Magnetkreisen und zwei Walzen gezeigt ist,

Fig. 10 und 11 Ausführungsformen von erfin- > dungsgemäßen Walzen und Polstücke zur Bildung J des Arbeitsspaltes in Magnetscheidern nach F i g. 8 '_; und 9, wobei in F i g. 10 eine solche rotierende Walze · und in Fig. 11 eine ortsfeste Walze mit einer um- ; laufenden Trommel gezeigt ist,

F i g. 12 und 13 in Sprengdarstellungen Teile von zwei in besonderer Weise gestalteten Wicklungen mit ■

ferromagnetische!! Leitern, wobei in F i g. 12 Teile der Walze nach Fig. 10 und Hund in Fig. 13 Teile des Polstücks nach Fig. 11 gezeigt sind,

F i g. 14 und 15 Teilschnitte eines Magnetkreises mit ferromagnetischen Leitern, unter Angabe der bevorzugten Feldrichtung,

F i g. 16 in Sprengdarstellung Teile eines in besonderer Weise gestalteten Magnetkreises mit ferromagnetischen Leitern,

Fig. 17 und 18 zwei andere Ausführungsformen des Gegenstandes nach F i g. 14 und 15.

Bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sind für gleiche oder gleichartige Konstruktionsteile weitgehend gleiche .Bezugszeichen verwendet worden.

Die F i g. 1 und 2 zeigen Ausführungsformen erfindungsgemäßer Magnetscheider, bei denen der Magnetkreis und die Erregerwicklung in Form einer ortsfesten Scheidewalze ausgeführt sind. Als Tragkonstruktion der Magnetsysteme dient ein dünnwandiges Stahlrohr 1, welches mit exzentrisch angeordneten Lagerzapfen 2, la mit einer Querbohrung versehen ist. Ein dünnwandiges Isolierrohr 3 und Isolierscheiben 9,9 a trennen die Tragkonstruktion und die induzierten Teile des Magnetkreises von den ferromagnetischen Leitern. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetscheiders ist ein Merkmal der Erfindung verwirklicht, wonach der Magnetkreis zumindest bereichsweise in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern aufgebaut ist. Der Magnetkern 5 ist in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen Leitern aufgebaut. Wicklungen 6 aus dem gleichen Material bilden zusammen mit den Scheiben 4 aus Stahlblech die Pole des walzenförmigen Magnetkreises. Die ferromagnetischen Leiter 5 und 6 werden von einem Strom durchflossen, der kleiner ist als der Strom, der die Erregerwicklungen 7, 8 durchfließt. Hierdurch wird eine günstigere Verteilung des magnetischen Potentials an der Walzenoberfläche erreicht. Die einem jeden Polpaar zugeordnete Erregerwicklung besteht nach der Lehre des Hauptpatents aus einem Teil 7 aus ferromagnetischen Leitern, der den Pol 4, 6 verstärkt, und einem Teil 8 aus nichtferromagnetischen Leitern.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von der nach F i g. 1 dadurch, daß der Magnetkreis insgesamt aus isolierten, ferromagnetischen Leitern aufgebaut ist, die den gesamten Querschnitt des Magnetkerns 5 und der Pole 6 a bilden.

Mit Hilfe der Flanschstücke 10, 10 a werden die einzelnen Bauelemente zusammengepreßt. Die Stromzuleitungen verlaufen durch in Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Längsbohrungen der Lagerzapfen la. Drehbar gelagerte Stirnwände 11 tragen eine Trommel 12 und sind mit Hilfe einer Keilriemenscheibe 15 angetrieben. Die Trommel dient zur Förderung des Gutstromes.

Bei dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines E-förmigen Magnetscheiders ist der Mittelpol 20, 23 des Magnetkreises teilweise aus isolierten, ferromagnetischen Leitern 23 aufgebaut, während gleichzeitig ein Teil der Erregerwicklung 24, 25 aus isolierten, ferromagnetischen Leitern 24 aufgebaut ist. Der restliche Teil des Magnetkreises: Magnetjoch 21, Außenpole22, 22a und Mittelpolteil 20 sind aus Dynamostahlguß gefertigt. Dünne Isolierschichten 16, 17 trennen die induzierten. Teile des Magnetkreises von den ferromagnetischen Leitern.

In der F i g. 3 a ist über den Querschnitt des Gegenstandes nach der F i g. 3 der Verlauf des magneti-S sehen Skalarpotentials aufgetragen. Zur Orientierung sind die wichtigsten Polkanten des Aushebemagneten, als Bildpunkte A, B, C, D, E im Diagramm enthalten. Die Erregerwicklung 24, 25 baut eine trapezförmige Potentialverteilung auf, die von der Außenpolkante D

ίο zur Mittelpolkante C linear ansteigt. In der gesamten Mittelpolfläche bleibt dieses induzierte Potential konstant (gestrichelter Verlauf CBA). Die ferromagnetische Wicklung 23 baut ein zusätzliches trapezförmiges Skalarpotential auf, ansteigend zwischen den Punkten B und A. Die von der Wicklung 23 erzeugte Verstärkung des magnetischen Skalarpotentials ist im Diagramm als schraffiierte Fläche zu erkennen. Da die Größe der Feldstärke proportional zum magnetischen Skalarpotential ist, zeigt das Diagramm die

ao erreichte Steigerung der Abscheidekraft.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten erfindungsgemäßen Magnetscheidern - liegen U-förmige Magnetkreise vor. Der Magnetkreis dieser Magnetscheider M, besteht wiederum aus einem Teil aus

as Dynamostahl mit Polschenkeln 26, 26 a, Jochstücke 27, 27 a und Polplatten 28, 28 a. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein Teil des Joches aus ferromagnetischen Leitern 29 aufgebaut. Gleichzeitig besteht die um das Joch 27, 29 gelegte Erregerwicklung 30, 31 teilweise aus isolierten, ferromagnetischen Leitern 30 und teilweise aus isolierten, nichtferromagnetischen Leitern 31. Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Joch 27a durchgehend aus ferromagnetischem Material besteht, um das sich, wie bei dem Beispiel nach F i g. 4 auch, die Erregerwicklung 30, 31 legt. Zusätzlich weist der Gegenstand nach F i g. 5 im Bereich des Poles 26 α isolierte, ferromagnetische Leiter 29 a auf, wodurch die Durchflutung der Erregerwicklung 30, 31 vergrößert wird.

Die F i g. 6 bis 9 zeigen bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Magnetscheidern, die sich durch besonders hohe Abscheidekraft auszeichnen. In der Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwei U-förmige offene Magnetkreise M gegeneinandergeschaltet sind, wobei zwischen den beiden Magnetkreisen M Luftspalte L1, Ll für den Gutdurchgang entstehen. Das Separiergut wird mit Hilfe eines beliebigen Fördergliedes in den Wirkungsbereich des Magnetfeldes gebracht. In der F i g. 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der offene Magnetkreis M durch ein zusätzliches Jochstück 33 unter Bildung von zwei Luftspalten LX, Ll geschlossen ist. Ein beliebiges Fördermittel 32 ist in den Luftspalten vorgesehen. Die Magnetscheider F i g. 6 und 7 sind mit Polstücken P ausgerüstet, deren Besonderheiten im folgenden noch erläutert werden. Die Ausführungsformen gemäß F i g. 8 und 9 bilden wiederum eine Gruppe mit in sich ähnlicher Konstruktionsweise. Hier werden induzierte Walzen W1 aus ferromagnetischem Werkstoff in bekannter Weise an Stelle des Fördermittels 32 aus F i g. 6 und 7 eingesetzt. Die Anpassung der Polflächen der Magnetkreise Ai an das Walzenprofil erfolgt mit Hilfe von Polschuhen 34, 34 a, 35, 35 a.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden Walzen Wl und Polstücke P verwendet, deren erfinderische Besonderheiten im folgenden noch erläutert werden.

Bekanntlich muß zur Erzielung einer guten Abscheidewirkung im Luftspalt L ein starkes Magnetfeld geschaffen werden. Dies ist die Aufgabe der Magnetsysteme M. Eine weitere Verstärkung des Magnetfeldes im Luftspalt wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die den Luftspalt L zwischen sich bildenden Walzen W 2 und Polstücke P, zumindest teilweise nach dem vorbeschriebenen Prinzip aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern aufgebaut sind.

In den Fig. 10 bis 13 werden besonders vorteilhafte Ausführungsformen dieser erfindungsgemäßen Teile dargestellt. Die in der Fig. 10 gezeigte Walze W2 enthält eine die gesamte Breite des feststehenden Polstücks 34 bedeckende ferromagnetische Wicklung und ist als umlaufende Walze ausgebildet. Sie weist einen Kern 36 aus Vierkant-Stahl auf mit. aufgeschobenem Isolierrohr 37. Dünne Bleche 38 aus ferromagnetischem Werkstoff sind abwechselnd mit dünnen Scheiben 39 aus Isoliermaterial drehfest auf dem Isolierrohr 37 aufgeschoben. Mit Hilfe von Druckstücken 40, 41 und Ringmuttern 42 a werden diese Teile zusammengepreßt. Wie aus der Sprengdarstellung nach Fig. 12 ersichtlich, sind in den Scheiben 38 aus ferromagnetischem Werkstoff Schrägschlitze und in den Isolierscheiben 39 radiale Schlitze eingearbeitet, welche die dargestellte Zusammensetzung ermöglichen. Nach dem Zusammenpressen bilden die Teile 38, 39 isolierte, ferromagnetische Leiter, wobei jedes Blech 38 eine Windung bildet. Die Stromzuführung erfolgt über Druckscheiben 40, die gegen die Ringmuttern 42 a mit Hilfe der Isolierscheiben 41 durchschlagfest gemacht sind. Die Druckscheiben 40 werden über Schleifringe 43 mit Strom versorgt. Ein dünnwandiges Isolierrohr 44 trennt diese erfindungsgemäße Wicklung vom Schutzmantel 45.

Eine aus der linken Hälfte der Fi g. 10 ersichtliche Ausführungsform unterscheidet sich von der nach Fig. 10 dadurch, daß die Walze drehfest im Magnetscheider angeordnet ist. An beiden Enden der Walze Wl sind Stirnwände 46 drehbar auf der Weile 36 a angeordnet und tragen eine Trommel 45 a aus magnetischem oder unmagnetischem Werkstoff.

Das in F i g. 11 dargestellte AusfUhningsbeispicl des erfindungsgemäßen Poistücks P enthält ebenfalls isolierte ferromagnetische Leiter, die vom Erregerstrom durchflossen, werden. Eine Lasche 47 aus magnetisch leitendem Werkstoff mit Isolierrohr 48 dient als Träger. Auf dem Rohr 48 werden Bleche 50 aus ferromagnetischem Werkstoff, abwechselnd mit dünnen Isolierscheiben 49 zwischen den Druckstükken 51 angeordnet. Wie aus der Sprengdarstellung nach Fig. 13 ersichtlich, unterscheiden sich die Teile 50, 49 von den Teilen 38, 39 nur durch ihre äußere Form. Nach dem Zusammenbau bilden die Teile 49. 50 isolierte, ferromagnetische Leiter. Die Stromzuführung erfolgt über Druckscheiben 52, die mit Hilfe der Isolierscheiben 53 gegen die Druckstücke 51 durchschlagfest gemacht wurden. Isolierfolien 54, 55 trennen die ferromagnetischen Leiter 50 vom Pol 56 und von der Abdeckung 57. Wabe H' 2 und Polstück P werden derart geschaltet, daß sie jeweils die Polarität des Pols besitzen, dem sie zugeordnet sind.

An Hand der Fig. 14 bis 18 werden nun noch einige Ausführungsformen von isolierten, ferromagnetischen Leitern des Magnetkreises oder der Erregerwicklung aufgezeigt. In jeder Figur mit Aus nahme der F i g. 14 ist diejenige Feldrichtung angezeigt, die ein Minimum an magnetischen Verlusten gewährleistet/In Fig. 14 ist eine rechteckige Wicklung aus ferromagnetischem Werkstoff gezeigt. Wie

s aus der teilweisen Sprengdarstellung ersichtlich, wird jede Windung aus vier gewinkelten ferromagnetischen Blechen 50 a zusammengesetzt. Mit Hilfe von dünnen Platten 49 a aus Isoliermaterial, werden die einzelnen Windungen voneinander getrennt.

ίο Fig. 15 zeigt einen Teilquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Wicklung aus ferromagnetischen Leitern. Der Draht 58 mit rechteckigem Querschnitt ist mit einer dünnen Isolierschicht 59 versehen. Diese Isolierschicht kann beispielsweise aus Lack, Eisenphosphat oder Umspinnungsmaterial bestehen. Die Ausführungsform nach Fig. 16 unterscheidet sich von der in Fig. 15 dargestellten nur dadurch, daß an Stelle von Draht ein ferromagnetisches Band 58 a verwendet wurde.

ao Die Ausführungsformen nach F i g. 17 und 18 bilden wiederum eine Gruppe mit in sich ähnlicher Konstruktionsweise. In beiden Wicklungen wird ein ferromagnetisches Band 58 a zusammen mit einer Folie 60 aus nichtferromagnetischem Leitermaterial

as aufgewickelt. Eine Isolationsauflage 62 oder Zwischenlage 61 trennt die einzelnen Windungen. Bei einem solchen Aufbau ist es zweckmäßig, die leitenden, nichtferromagnetischen Folien 60 mit dem ferromagnetischen Band 58a parallel zu schalten.

wodurch die Strombelastbarkeit erhöht wird.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Magnetscheider zur Aufbereitung magnetischer Stoffe, insbesondere für die Trennung von stark magnetischen Teilen mit beliebig, etwa walzen-, U-, E-förmig oder ähnlich ausgestaltetem offenem Magnetkreis und mindestens einer Erregerwicklung, bestehend aus einer oder mehre- ren Spulen, wobei Erregerströme durch ferromagnetische Leiter geführt sind, nach Patent 1 262922, dadurchgekennzeichnet, daß außer der Erregerwicklung auch der Magnetkern (1), die Magnetjoche (21; 27, 27 a) und/oder die Pole (4: 20, 22, 22a; 26, 26a; 28, 28a: 34,- 56) als isolierte ferromagnetische Leiter (5; 6, 6a; 23: 29, 29a; 38; 50) ausgebildet und an eine Erregerspannung angeschlossen sind.

2. Magnetscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkreis zumindest bereichsweise in seinem gesamten Querschnitt aus isolierten, ferromagnetischen, vom Erregerstrom durchflossenen Leitern (5. 6a, 38, 50) aufgebaut ist.

3. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Magnetkreis (M) zumindest durch ein zusätzliches Jochstück (33) unter Bildung von einem oder von mehreren Luftspalten (Ll, Ll) ge schlossen ist.

4. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei offene Magnetkreise (M) gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Polstücken (P). Jochstücken (35.

35a: M. 34a) oder Walzen (Wl, Wl) gegeneinandergeschaltet sind und zwischen sich einen oder mehrere.:Luftspalte (Ll, L2) für den Gutdurchg. -w. bilden.

5. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Polstück (P) oder die Walze (W2) ganz oder teilweise aus isolierten, ferromagnetischen Leitern (38, 50) aufgebaut und an eine Erregerspannung angeschlossen sind.

6. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten, ferromagnetischen Leiter des Magnetkreises aus ringartigen ferromagnetischen Blechscheiben (38; 50) und Isolationsscheiben (39; 49) gebildet sind, wobei die elektrisch leitende Verbindung der Blechscheiben durch Schlitzen und entspre-

chendes Abbiegen der einen Schlitzenden beim Zusammenpressen des Scheibenpaketes hergestellt ist.

7. Magnetscheider nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierten, ferromagnetischen Leiter des Magnetkreises oder der Erregerwicklung aus gewinkelten aneinandergesetzten Blechstreifen (50 a) aus ferromagnetischem Material bestehen, die durch Isolierstoffstreifen (49a) voneinander getrennt sind, wobei durch jeweils eine unisoliert bleibende Überlappungsstelle die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Blechwinkeln hergestellt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 009 636/122