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Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer
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bestimmten Temperatur im Trommelmantel eines Magnetscheiders, insbesondere
eines Mantelringscheiders Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur im Trommelmantel eines Magnetscheiders,
insbesondere eines Mantelringscheiders, wobei der Magnetscheider mittels eines Kühlmediums,
insbesondere Luft, gekühlt wird.
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Ein derartiger Magnetscheider ist aus dem Firmenprospekt 4-714 der
KHD Humboldt Wedag AG, - Starkfeld-Mantelringscheider GTML - bekannt.
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Mantelringscheider oder Trommelringscheioer werden zur kontinuierlichen,
trockenmagnetischen Aufbereitung und zur Abtrennung magnetisierbarer Komponenten
beziehungsweise zur Aussonderung magnetisierbarer Verunreinigungen aus körnigen
mineralischen Schüttgütern eingesetzt, beispielsweise bei der Verarbeitung von Magnesit,
Siliziumkarbid, Korund oder Schamotte.
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Die Rohstoffe hierzu werden zumeist in ausreichender Menge unter freiem
Himmel bevorratet. Durch die Lagerung im Freien enthalten die Schüttgüter, wie zum
Beispiel poröser Petrolkoks mit starken hygroskopischen Eigenschaften, sehr viel
Feuchtigkeit. Bei der Verarbeitung wie Zerkleinerung, Siebung oder Magnetscheidung
neigen oiese Schüttgüter deshalb
stark zum Anbacken und Zusetzen
der Maschinen. Dieses Problem ließe sich beseitigen, wenn beispielsweise alle mit
dem feuchten Material in Berührung kommenden Teile entweder aus Kunststoff gefertigt
oder beheizt würden.
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Bei Mantelringscheidern mit einem hohen Gradienten des konzentrierten
Magnetfeldes, welches eine mittlere Feldstärke von etwa 1,5 Tesla besitzt, ergibt
sich jedoch der Nachteil, daß sich mit zunehmender Erwärmung der Magnetspulen das
Magnetfela abschwächt und sich die Trennwirkung des Magnetscheiders für magnetisierbare
und unmagnetisierbare Komponenten verschlechtert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den bekannten Magnetscheider weiter
zu verbessern, und ein Verfahren anzugeben, gemäß aem die Magnetspulen genügend
gekühlt und der Trommelmantel auf eine wählbare konstante Betriebstemperatur eingestellt
und gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kühlmedienmenge stufenlos
regelbar eingestellt wird. Auf diese Weise kann die in den Magnetspulen entstehende
Wärme sehr vorteilhaft ausgenutzt und so geregelt weraen, daß einerseits aie gewünschte
Erwärmung oes Trommelmantels erreicht und andererseits eine zu hohe unerwünschte
Wärmebelastung der Spulen verhindert wird. Durch die Konstanthaltung einer bestimmten
Betriebstemperatur durch eine entsprechend regelDare Kühlung beziehungsweise stufenlos
einstellbare Kühlmedienmenge kann die spezifische Belastung des Wickelmaterials
der Magnetspulen höher angesetzt und damit beim Spulenbau eine erhebliche Einsparung
bei der Auslegung der Wicklungen erzielt werden.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einstellung
der Kühlmedienmenge durch eine stufenlose Drehzahlregelung eines Gebläses und/oder
durch eine stufenlose Verstellung eines im Kühlmedienstrom angeordneten Drosselorganes
erfolgt. Auf diese Weise kann bei Bedarf sehr einfach aus dem Inneren des Mantelringscheiders
die überschüssige beziehungsweise unerwünschte Wärme mittels des Kühl mediums abgeführt
werden. Dadurch, daß die Kühimedienmenge stufenlos eingestellt wird, das heißt je
nach den erforderlichen Betriebsbedingungen entsprechend variiert wird, ist jederzeit
sichergestellt, daß es einerseits zu keiner schädigenoen Uberhitzung der Magnetspulen
aurch Wärmestau beziehungsweise Temperaturüberlastung kommen kann und andererseits
der Vorteil einer kontrollierten Erwärmung der äußeren rotierenden Umfangsfläche
beziehungsweise Oberfläche des Trommelmantels des Mantelringscheiders zur Verhinderung
von Materialanbakkungen gegeben ist. So kann sehr vorteilhaft die zur Abführung
der überschüssigen Wärme erforderliche Kühimedienmenge auf einfache Weise zum Beispiel
in Abhängigkeit von der im Mantelringscheider vorhandenen Temperatur bestimmt beziehungsweise
eingestellt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlmedienmenge
in Abhängigkeit von der am Trommelmantel gemessenen Temperatur und/oder in Abhängigkeit
vom Trennwirkungsgrad und/oder in Abhängigkeit von Materialanbackungen auf dem Trommelmantel
des Magnetscheiders geregelt wird.
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Die für das Verfahren zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur
im Mantelringscheider maßgebliche Regelgröße kann einerseits die jeweilige auf oer
Oberfläche beziehungsweise Umfangsfläche des Trommelmantels vorherrschenoe Temperatur
sein. Durch Messung dieser Temperatur im Trommelmantel beziehungsweise in oder an
den Magnetspulen des Mantelringscheiders, zum Beispiel mittels unter den Trommelmantel
eingebauten oder in die Magnetspulen miteingewickelten Thermoelementen beziehungsweise
wärmefühlern, ist auf einfache
Weise sehr vorteilhaft erkennbar,
ob die Kühlleistung beziehungsweise die durchgeblasene Kühlmedienmenge vergrößert
oder verkleinert werden muß.
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Andererseits kann die Kühlmedienmenge in Abhängigkeit vom Trennwirkungsgrad,
der über einfache Meßvorrichungen ermittelt wird, geregelt werden. Auch ist eine
Regelung der Kühlmedienmenge in Abhängigkeit von Materialanbackungen auf dem Trommelmantel
mittels einfacher optischer und/oder mechanischer Abtastvorrichtungen für die anhaftende
Materialschicht auf dem Trommelmantel möglich.
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Auf diese Weise sind sehr vorteilhaft verschiedene Meßgröden allein
oder in Kombination als Regelgrößen für die Kühlmedienmenge verwendbar.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Temperatur
am Trommelmantel über einen Regler eingestellt und mit Hilfe der zugeführten stufenlos
regelbaren Kühlmedienmenge konstant gehalten wird. Hierdurch wird sehr vorteilhaft
eine vollautomatische Betriebsweise des Mantelringscheiders mit Uberwachung und
Konstanthaltung aer Betriebstemperatur im Inneren und an der äußeren Manteloberfläche
des Trommelmantels erreicht.
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In vorrichtungsmäßiger Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Magnetscheider, insbesondere ein Mantelringscheider, aus einem drehbar gelagerten,
Magnetspulen umschlieSenden Trommelmantel besteht, in den für die Zufuhr der Kühlmedienmenge
ein Rohr mit Gebläse zentral hineinragend angeordnet ist, wobei zur Einstellung
der in den Trommelmantel zugeführten Kühimedienmenge ein Regler vorgesehen ist,
der mit dem Gebläse und/oder mit einem im Kühlmedienstrom angeordneten verstellbaren
Drosselorgan in Verbindung steht. So kann auf einfache Weise sehr vorteilhaft in
das Innere der Trommel mit den Magnetspulen und aem äußeren
drehbaren
Trommelmantel des Magnetscheiders ein Kühlmedium eingeführt und damit überschüssige,
unerwünschte Wärme kontrolliert nach außen abgeführt werden.
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Eingestellt durch den Regler kann mittels aes gasdichten Gebläses
und/oder oes verstellbaren Drosselorganes auf sehr einfache und vorteilhafte Weise
das Kühlmedium, insbesondere Luft, in veränderbarer Menge in das Innere der Magnetscheidertrommel
eingebracht und eine bestimmte Temperatur im Trommelmantel des Magnetscheiders aufrechterhalten
werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Regler
mit innerhalb des Trommelmantels angeordneten Temperaturfühlern verbunden ist. Dadurch,
daß die Regelung des Gebläses beziehungsweise des Gebläsemotors und/oder des Drosselorgans
im Kühimedienstrom vollautomatisch über einen Regler zum Beispiel in Abhängigkeit
von der mittels Temperaturfühlern im Trommelmantel gemessenen Temperatur erfolgt,
ist sehr vorteilhaft ein exakt regelbarer Betrieb des Magnetscheiders mit konstanter
Feldstärke des Magnetfeldes bei einer frei wählbaren Betriebstemperatur möglich.
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In weiterer Ausgestaltung aer Erfindung ist vorgesehen, daß der Regler
mit einer Meßvorrichtung zur Ermittlung des Trennwirkungsgrades uno/oder mit einer
Meßvorrichtung zur Ermittlung von Materialanbackungen auf dem Trommelmantel des
Magnetscheders in Verbindung steht Dadurch können sehr vorteilhaft weitere einfach
zu ermittelnde Meßgrößen aus dem Betrieb des Magnetscheiders als Regelgröße für
den Regler zur Einstelulng der zugeführten Kühlmedienmenge allein oder in Kombination
herangezogen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Gebläse
einen Ansaugstutzen aufweist, in dem das über
einen Antrieb verstellbare
Drosselorgan angeordnet ist. Mit der bevorzugten Verwendung des Ansaugstutzens am
Gebläse und des verstellbaren Drosselorgans im Kühlmedienstrom ist durch ein einfaches
Bauteil sehr vorteilhaft eine einfache Möglichkeit der Veränderung der angesaugten
Kühlmedienmenge gegeben. Das Drosselorgan, zum Beispiel eine Drosselklappe oder
ein Drosseischieber können auch an jeoer beliebigen Stelle im Kühlmeaienstrom, zum
Beispiel auch im Auslaßrohr für das Kühlmedium angeordnet sein.
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In weiterer Ausoildung der Erfindung ist vorgesehen, aaß der Antrieb
des verstellbaren Drosselorgans über den Regler mit den Temperaturfühlern im Trommelmantel
und/oder mit den Meßvorrichtungen zur Ermittlung des Trennwirkungsgrades und/oder
der Materialanbackungen in Verbindung steht. So kann ein einfacher, kleiner, preisgünstiger
Stellmotor, vom Regler, in Abhängigkeit von den gemessenen Regelgrößen geregelt,
die stufenweise oder stufenlose Verstellung der Drosselklappe und damit aie Veränoerung
der angesaugten Kühlmedienmenge bewirken. Diese erfindungsgemäße Ausbiloung läßt
sich sehr einfach bei bereits vorhandenen Mantelringscheidern nachträglich einbauen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin,
daß das in den Trommelmantel des Mantelringscheiders hineinragende Rohr Bohrungen
aufweist, die mit Kühlmedienleitungen verbunden sind, wobei die Kühlmedienleitungen
zwischen den Magnetspulen angeordnet sina. Durch eine Vielzahl von Kühlmedienleitungen
zwischen aen Magnetspulen kann sehr vorteilhaft das eingeführte Kühlmeutum auf viele
Kanäle verteilt werden, so daß Teilmengen des Kühl mediums gezielt zu den Magnetspulen
strömen können und eine Dessere härmeabfuhr erzielt wird. Bei dieser indirekten
Kühlung ist das in den Trommelmantel hineinragende Rohr vorzugsweise durchgehend
ausgebildet. Mit dieser Ausbildung der Erfindung wird
die Möglichkeit
der Verwendung von flüssigen Kühlmedien, wie zum Beispiel Wasser, neben der bevorzugten
Verwendung von gasförmigen Kühlmedien, wie Stickstoff oder Inertgase, geschaffen.
Bezogen auf den Kühlmedienstrom wird dann an die Stelle des Gebläses einfach eine
Pumpe für die Förderung beziehungsweise den Transport des flüssigen Kühl mediums
gesetzt.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert, aus dem weitere vorteilhafte Einzelheiten zu entnehmen sina.
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Die Zeichnung zeigt einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen,
als Mantelringscheider ausgebildeten Magnetscheider. Der Magnetscheider besteht
aus einem Gehäuse 1, einer oberen Schüttgutzuführung 2 und einer unteren mehrfach
oeteilten Schüttgutabzugsvorrichtung 3. In oem Gehäuse 1 befindet sich eine verstellbar
gelagerte Trommel 4 mit einem drehbar gelagerten Trommelmantel 5. Innerhalb der
Trommel 4 sind mehrere Magnetspulen 6 angeordnet, aie ein Magnetfeld hoher Feldstärke
von beispielsweise ca. 1,5 Tesla aufbauen und die Trennwirkung auf die magnetisierbaren
und unmagnetisierbaren Komponenten des Schüttgutes im Magnetfeld bewirken. Beim
Betrieb des Magnetscheiders erzeugen diese Magnetspulen 6 Wärme durch Umwandlung
von elektrischer Energie. Durch die Erwärmung des Trommelmantels 5 wird ein Anhaften
beziehungsweise Anbacken des feuchten Schüttgutes mit Sicherheit verhindert. Um
den Magnetscheider jedoch vor Uberhitzung zu schützen und eine Verschlechterung
der Trennwirkung des Magnetscheiders durch temperaturbedingte Abschwächung des Magnetfeldes
zu vermeiden, ist in der Mitte der Trommel 4 ein hineinragendes Rohr 7 angeordnet,
durch welches ein Kühlmedium zum Kühlen der Magnetspulen 6 und
des
Trommelmantels 5 eingeführt wird. Das Rohr 7 kann beispielsweise als durchgehende
Hohlachse oder als Hohlachsenteilstück der Trommel 4 ausgebildet sein.
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Vor einem äußeren Ende des Rohres 7 ist ein Gebläse 8 gasdicht angeordnet.
Mit diesem Gebläse & wira ein gasförmiges Kühlmedium, vorzugsweise Luft, durch
das Rohr 7 in die Trommel 4 geblasen. Die Luft strömt durch ein dem Rohr 7 gegenüberliegendes
Rohrstück beziehungsweise Hohlachsenteilstück wieder aus der Trommel 4 aus. Als
Kühlmittel sind auch andere gasförmige ooer flüssige Medien, wie zum Beispiel Stickstoff,
Inertgase, Wasser oder ähnliche gebräuchliche Kühlmedien verwendbar. Für die Verwendung
flüssiger Kühlmedien wird anstelle des Gebläses eine Pumpe gesetzt.
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Bei Verwendung von gasförmigen Kühlmedien, vorzugsweise Luft, kann
die zugeführte Luftmenge stufenlos durch die Drehzahiregelung eines Gebläsemotors
9 und/oder durch eine im Ansaugstutzen 10 des Gebläses 8 angeordnete Drosselklappe
11 erfolgen. Die Drosselklappe 11 wird von einem verstellbaren Antrieb 12 in beliebige
Stellungen eingestellt. Die Regelung der Kühlluftmenge erfolgt über einen Regler
14 in Abhängigkeit von der im Trommelmantel 5 gemessenen Temperatur und/oder in
Abhängigkeit vom Trennwirkungsgrao und/oder in Abhängigkeit von Materialanbackungen
auf dem Trommelmantel des Magnetscheiaers. Dazu ist der Regler 14 einerseits über
elektrische Leitungen 15, 16 mit dem Verstellantrieb 12 der Drosselklappe 11 beziehungsweise
mit dem Gebläsemotor 9 und andererseits über elektrische Leitungen 17 mit Temperaturfühlern
18, 19 im Trommelmantel 5 beziehungsweise an den Magnetspulen 6 und/oder mit der
Meßvorrichtung zur Ermittlung des Trennwirkungsgrades und/oder mit der Meßvorrichtung
zur Ermittlung von Materialanbackungen verbunden.
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Die zeichnerisch nicht dargestellten Meßvorrichtungen zur Ermittlung
des Trennwirkungsgrades una zur Ermittlung von Materialanbackungen können auf optischem
und/ocier mechanischem Wege zum Beispiel durch Lichtschranken oder Abtastung mittels
Fühlern, die erforderlichen Meßwerte als Regelgrößen ermitteln.
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Die Meßvorrichtung zur Ermittlung des Trennwirkungsgrades kann in
der unterteilten Schüttgutabzugsvorrichtung 3 und die Meßvorrichtung zur Ermittlung
des Trennwirkungsgrades auf der Rückseite der in der Zeichnung dargestelten Trommel
4 mit geringem Abstana von dem Trommelmantel 5 am Gehäuse 1 befestigt sein.
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Bei Verwendung von Temperaturfühlern 18, 19, zum Beispiel des Typs
Thermoelement PT 100, ergibt sich bei Veränderung der am Trommelmantel 5 vorherrschenden
Temperatur gleichfalls eine Veränderung des elektrischen Widerstandes. Diese Widerstanasänderung
wird dem Regler 14 eingegeben und verstärkt. Diese Meßgröße stellt einen Istwert
X der Temperatur dar. Mit einem Sollwertsteller kann bei dem Regler 14 der gewünschte
Sollwert W der Temperatur, beispielsweise 60 OC, eingestellt werden. Der Regler
14 vergleicht aen Sollwert W mit dem Istwert X und bildet die Differenz zwischen
Sollwert W und Istwert X, welche die Regelabweichung X minus W ergibt. Überschreitet
die Regelabweichung eine bestimmte freiwählbare, vorgegebene Größe, zum Beispiel
3 DC, so schaltet der Regler 14 bei Eingangssignal X größer W ein Relais 20 und
bei Eingangssignal X kleiner W ein Relais 21. Die Schaltstellung der jeweiligen
Relais wird durch Leuchtdioden angezeigt. Durch aie beizen Relais wird oer Gebläsemotor
9 oder der Verstellantrieb 12 der Drosselklappe 11 gesteuert.
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Spricht Relais 20 an, so wird die Kühlleistung erhöht, das heißt entweder
die Drehzahl des Gebläses 8 wird erhöht, oder der Verstellantrieb 12 öffnet die
Drosselklappe 11. Spricht
Relais 21 an, so wird die Kühlleistung
verringert, das heißt entweder wird die Drehzahl des Gebläses 8 verringert oder
der Verstellantrieb 12 schließt die Drosselklappe 11. Hierdurch kann sehr vorteilhaft
eine bestimmte Spulen- beziehungsweise Oberflächentemperatur des Mantelringscheiders
freiwählbar eingestellt und innerhalb einer Toleranz von z.B. plus minus 3 °C konstant
gehalten werden, so daß ohne Leistungsverluste des Magnet feldes Anbackungen von
Schüttgut auf der Oberfläche des Trommelmantels 5 mit Sicherheit vermieden werden.
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Um eine wirksame gezielte Kühlung an bestimmten Stellen im Inneren
der Trommel 4 zu erreichen, kann das Rohr 7 beispielsweise als durchgehendes Rohr
(wie in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist) ausgebildet und mit mehreren
Bohrungen 22 versehen sein, die mit Kühlmedienleitungen 23 verbunden sind, wobei
die Kühlmedienleitungen 23 zwischen den Magnetspulen 6 angeordnet sind. Um eine
ausreichende Durchströmung der Kühlmedienleitungen 23 mit Kühlmittel zu gewährleisten,
kann im Inneren des durchgehenden Rohres 7 zusätzlich eine herausnehmbare Stauscheibe
24 angeordnet sein. Durch Einsetzen verschiedener Stauscheiben kann im Inneren des
Rohres 7 ein unterschiedlicher Strömungsquerschnitt eingestellt und erreicht werden,
daß mehr oder weniger Kühlmittel das Rohr 7 beziehungsweise die Kühlmedienleitungen
23 durchströmt. Die Strömungsrichtung des Kühl mediums ist auf der Eingangsseite
am Gebläse & durch den Pfeil 25 und auf der Ausgangsseite aus dem Rohr 7 beziehungsweise
dem der Eingangsseite gegenüberliegenden Hohlachsenteilstück durch den Pfeil 26
gekennzeichnet. Diese vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist besonders für die
indirekte Kühlung unter Verwendung von flüssigen Kühlmedien geeignet.
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Bezugszeichenlegende 1 Gehäuse 2 Schüttgutzuführung 3 Schüttgutabzugsvorrichtung
4 Trommel 5 Trommelmantel 6 Magnetspulen 7 hineinragendes Rohr 8 Gebläse 9 Gebläsemotor
10 Ansaugstutzen 11 Drosselklappe 12 Verstellantrieb 13 14 Regler 15 elektr. Leitungen
16 elektr. Leitungen 17. elektr. Leitungen 18 Temperatur-Fühler 19 Temperatur-Fühler
20 Relais 21 Relais 22 Bohrungen 23 Kühlmedienleitungen 24 StauscheiDe 25 Pfeil
(Eingang) 26 Pfeil (Ausgang)
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