專利名稱：用于分離在流過分離通道的懸浮液中輸送的可磁化的和不可磁化的微粒的分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于分離在流過分離通道的懸浮液中輸送的可磁化的和不可磁化的微粒的分離裝置，該分離裝置具有至少一個(gè)布置在分離通道的至少一側(cè)的永磁體用于產(chǎn)生使可磁化的微粒朝該側(cè)偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)梯度。
背景技術(shù)：
尤其在采礦領(lǐng)域中或者在廢物分離的范圍內(nèi)，經(jīng)常要相互分離具有不同磁特性的微粒，尤其將可磁化的微粒與不可磁化的微粒進(jìn)行分離。為此提出，在例如由管道定義的分離通道附近布置一個(gè)或者多個(gè)永磁體，從而在管道內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度。隨后通過分離通道引導(dǎo)懸浮液，該懸浮液包含可磁化的和不可磁化的微粒。由于占支配地位的磁場(chǎng)梯度，也用磁場(chǎng)強(qiáng)度度量的力作用到可磁化的微粒上，所述力尤其將所述可磁化的微粒朝分離通道的與永磁體鄰接的側(cè)壁偏轉(zhuǎn)。提出過連續(xù)的方法，其中要通過分離裝置例如擋板將側(cè)向分離的可磁化的微粒與不可磁化的微粒分開，然而分離通道中的力分布大多數(shù)是如此不均勻，以致于在壁上形成了沉積物。因此，經(jīng)常普遍的是設(shè)置一種強(qiáng)度的磁場(chǎng)梯度以及磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)梯度和磁場(chǎng)使得可磁化的部分積聚在分離通道的壁上，從而能夠以后續(xù)的清洗步驟除去這些部分。然而缺點(diǎn)是，通過這種裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)梯度/磁場(chǎng)強(qiáng)度在分離通道的較遠(yuǎn)的范圍內(nèi)太小，以致于不能確保有效的分離。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是說明一種分離裝置，其中由于較高的磁場(chǎng)強(qiáng)度或者說磁場(chǎng)梯度能夠?qū)崿F(xiàn)更好的分離。為了解決所述任務(wù)，在開頭所述類型的分離裝置中按本發(fā)明提出，設(shè)置磁軛用于閉合從永磁體到分離通道的對(duì)置于永磁體的一側(cè)的磁路以及/或者閉合在兩個(gè)永磁體之間磁路。因此按本發(fā)明，作為單純使用一個(gè)或者多個(gè)永磁體的補(bǔ)充，相應(yīng)地提出設(shè)置磁軛形式的導(dǎo)體元件，從而將散射場(chǎng)損失最小化并且由此改善分離通道內(nèi)部的場(chǎng)分布。因此，在一個(gè)或者多個(gè)僅僅布置在分離通道的一側(cè)的永磁體的情況下提出，所述磁軛以及由此磁通形式的磁場(chǎng)部分也通過磁軛導(dǎo)向分離通道的對(duì)置的一側(cè)，從而由此理想地閉合磁路，然而無論如何要實(shí)現(xiàn)改善的梯度形成。試驗(yàn)證明，在使用柱形的桿狀的磁體以及關(guān)于另外的一側(cè)對(duì)稱敷設(shè)的柱形的鐵磁軛時(shí)，不產(chǎn)生完全閉合的磁路，所述微粒也朝對(duì)置于永磁體的一側(cè)偏轉(zhuǎn)，然而無論如何要改善將可磁化的微粒朝永磁體偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)梯度的梯度結(jié)構(gòu)并且提高磁場(chǎng)強(qiáng)度。如果要通過磁軛連接布置在分離通道的多個(gè)側(cè)面上的永磁體或者說永磁體組合，其中背對(duì)分離通道的磁極分別通入磁軛中，那么可以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)化并且由此也實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)梯度的強(qiáng)化。在這里再次指出，作用到可磁化的微粒上的力不僅用磁場(chǎng)梯度度來度量，而
3且也用磁場(chǎng)強(qiáng)度本身度量，從而通過磁軛的按本發(fā)明的設(shè)置在每種所描述的情況下改善分離作用。特別在布置一個(gè)或者多個(gè)永磁體時(shí)僅僅在分離通道的一側(cè)產(chǎn)生正的作用的特別有利的設(shè)計(jì)方案提出，所述磁軛的對(duì)置于鄰接分離通道的永磁體的表面大于永磁體的指向分離通道的表面，尤其在一側(cè)圍繞分離通道敷設(shè)的磁軛在對(duì)置于永磁體的一側(cè)上超出分離通道加長(zhǎng)地構(gòu)造。所述磁軛的這種構(gòu)造分配了磁路的磁力線的出口點(diǎn)，其中磁力線總是以已知的方式垂直地從表面出來，使得磁力線總體從永磁體或者說永磁體裝置出發(fā)在分離通道上更多地拉入寬度中，從而整體獲得更強(qiáng)的梯度。由此，表面增大尤其磁軛支臂的有針對(duì)性的加長(zhǎng)用于產(chǎn)生具有高梯度的發(fā)散的場(chǎng)分布，從而進(jìn)一步改善分離特性。作為替代方案或者尤其也作為補(bǔ)充方案，可以為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度將磁軛的對(duì)置于鄰接分離通道的永磁體的表面在其厚度上進(jìn)行形狀調(diào)整。在此利用，如已經(jīng)在上面所描述的，磁力線基本上垂直地從磁軛表面出來，從而實(shí)現(xiàn)形成磁場(chǎng)的效應(yīng)并且通過表面的巧妙的設(shè)計(jì)在三維中在圖像上講進(jìn)一步相互拉開磁力線，從而在此也輸送發(fā)散的場(chǎng)分布并且提高磁場(chǎng)梯度。具體地，所述磁軛可以具有尤其梯形或者圓形的凹處，分離通道尤其伸入該凹處中。因此，所述磁軛也可以分段地包圍所述分離通道，這引起進(jìn)一步改善的場(chǎng)形態(tài)，因?yàn)橐环矫嫣岣吡舜艌?chǎng)梯度，然而另一方面也能夠?qū)⒋跑椀闹饕糜陂]合磁路的相應(yīng)的表面引到磁體附近。能夠類似地實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)分布進(jìn)一步優(yōu)化，方法是修改在永磁體側(cè)指向分離通道的鄰接分離通道的表面。如此可以提出，在磁體和分離通道之間布置可磁化的元件，尤其是盤， 其中可以為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度有利地將盤的指向分離通道的表面在其厚度上進(jìn)行形狀調(diào)整。這里也相應(yīng)地利用磁場(chǎng)總是垂直地從表面出來的效應(yīng)，從而最終如此形成該磁場(chǎng)， 從而在分離通道內(nèi)部在盡可能強(qiáng)的磁場(chǎng)中也產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度，然而同時(shí)減少散射損失也就是在分離通道外部的磁場(chǎng)部分。因此，例如所述分離元件朝分離通道具有拱起的或者梯形的形狀，尤其相應(yīng)于磁軛的對(duì)置的凹處的形狀。也就是可以相互調(diào)整磁軛和分離元件的表面的相應(yīng)的形狀配合部分，從而實(shí)現(xiàn)最佳的磁場(chǎng)分布以及改善的分離作用。作為可磁化的元件的表面的相應(yīng)構(gòu)造的替代方案，當(dāng)然也可以為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度對(duì)永磁體的指向分離通道的表面本身進(jìn)行形狀調(diào)整。在這種情況下，所述永磁體也可以朝分離通道具有拱起的或者梯形的形狀，尤其相應(yīng)于磁軛的對(duì)置的凹處的形狀。在本發(fā)明構(gòu)思的有利的改進(jìn)方案中還提出，可以設(shè)置偶數(shù)的永磁體，在這些永磁體中相同數(shù)量的永磁體分別對(duì)置，其中為了形成磁路，在外面圍繞永磁體敷設(shè)的磁軛連接所述永磁體。用這種設(shè)計(jì)方案能夠在分離通道的內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其將微粒非常有效地朝多個(gè)側(cè)面或者在很多永磁體的極限情況下朝分離通道的所有側(cè)面偏轉(zhuǎn)。在此，連接永磁體的背對(duì)分離通道的磁極的在外面環(huán)繞的磁軛增強(qiáng)磁場(chǎng)地起作用并且提高了分離裝置的分離功率。尤其在使用一個(gè)或者兩個(gè)永磁體時(shí)，所述磁軛能夠設(shè)計(jì)成朝一側(cè)敞開的。這在磁性作用的范圍內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了朝分離通道的更好的進(jìn)入。朝一側(cè)敞開的磁軛能夠連接兩個(gè)對(duì)置的永磁體的背對(duì)分離通道的磁極。另外也可以有利地使用朝一側(cè)敞開的磁軛。如此能夠在本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案中提出，設(shè)置一種回轉(zhuǎn)裝置用于使朝一側(cè)敞開的磁軛以及永磁體或者兩個(gè)永磁體擺動(dòng)離開分離通道。由此能夠?qū)a(chǎn)生偏轉(zhuǎn)性的磁場(chǎng)的裝置置于遠(yuǎn)離分離通道的位置中，從而使其不再暴露在磁性作用下。這可以特別有利地加以利用，例如當(dāng)為了分離通道的壁上的沉積物設(shè)置清洗步驟時(shí)。在具有兩個(gè)對(duì)置的永磁體的設(shè)計(jì)方案中可以考慮用于其定向的兩個(gè)變型方案，按本發(fā)明可以設(shè)置兩個(gè)定向。一方面，所述永磁體的指向分離通道的磁極可以是相同的，另一方面，指向分離通道的磁極可以是不同的。在此，所述磁軛例如可以由鐵、磁性的、適宜的并且可容易加工的材料制成。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)從下面描述的實(shí)施例以及根據(jù)附圖獲得。附圖在此示出
圖1是按本發(fā)明的分離裝置的第一實(shí)施例， 圖2是按本發(fā)明的分離裝置的第二實(shí)施例， 圖3是按本發(fā)明的分離裝置的第三實(shí)施例， 圖4是按本發(fā)明的分離裝置的第四實(shí)施例，并且圖5是按本發(fā)明的分離裝置的第五實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出了按本發(fā)明的分離裝置1的重要組件的原理草圖。該分離裝置包括垂直于圖紙平面延伸的管道2，該管道確定了分離通道3，該分離通道裝備有包含可磁化的和不可磁化的微粒的懸浮液。所述分離裝置1的任務(wù)是允許分離可磁化的和不可磁化的微粒。 為此，現(xiàn)在設(shè)置布置在分離通道3的一側(cè)的永磁體4，借助于該永磁體應(yīng)該產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將可磁化的微粒朝永磁體4的一側(cè)偏轉(zhuǎn)。在此，在這里要說明的是，也可以替代一個(gè)永磁體4設(shè)置多個(gè)串聯(lián)的永磁體。為了在分離通道3內(nèi)部?jī)?yōu)化磁場(chǎng)特性并且為了改善磁場(chǎng)強(qiáng)度，按本發(fā)明的分離裝置1還包括磁軛5，該磁軛從永磁體4的背對(duì)分離通道3的磁極朝對(duì)置于永磁體4的一側(cè)延伸，在那里磁軛以加長(zhǎng)構(gòu)造的支臂6終止。與永磁體4的面對(duì)分離通道的表面7相比，所述支臂6朝分離通道3相應(yīng)地具有更大的表面8。因?yàn)樵谶@里在9處表示的基本上垂直地從所述表面7,8出來的磁力線朝更大的表面8加寬了其分布，從而在分離通道3內(nèi)部產(chǎn)生了更大的磁場(chǎng)梯度，該磁場(chǎng)梯度將微粒朝永磁體4偏轉(zhuǎn)。同時(shí)通過由磁軛5引起的磁路的閉合整體描繪出分離通道3中更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度，此外所述磁軛由鐵制成。圖2示出了分離裝置10的另一實(shí)施方式。在此，相同的部件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。 可以看出，第二實(shí)施例即分離裝置10與分離裝置1的區(qū)別一方面在于，磁軛5的朝分離通道3的表面8進(jìn)行了形狀調(diào)整，也就是說，設(shè)置了梯形的凹處11，分離通道3或者說管道2 伸入該凹處一段距離。此外，在永磁體4和分離通道3之間設(shè)置了盤12，該盤同樣由鐵制成，而朝分離通道3的表面13具有梯形地輕微拱起的形狀。在此，該表面13的拱起基本上相應(yīng)于所述凹處11。在這里要說明的是，也可以直接為了改善偏轉(zhuǎn)特性將永磁體4的指向分離通道3 的表面7進(jìn)行形狀調(diào)整。此外，原則上也可以考慮其它的形狀調(diào)整方案。
所述表面8和13的相應(yīng)的形狀設(shè)計(jì)如通過磁力線9所示出的那樣，能夠在磁場(chǎng)強(qiáng)度和偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)梯度方面如此調(diào)整所述偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)更好的分離。所述梯形的凹處11 尤其實(shí)現(xiàn)了在分離通道3的整個(gè)寬度上更強(qiáng)烈的磁場(chǎng)梯度，從而也能夠?qū)⑦h(yuǎn)離永磁體的可磁化的微粒朝永磁體4的一側(cè)偏轉(zhuǎn)。圖3示出了按本發(fā)明的分離裝置14的第三實(shí)施例。與圖2不同的是，在此設(shè)置了圓形的凹處15，該凹處允許更好地配合管道2或者說分離通道3。在此也示出了所產(chǎn)生的磁力線9?？梢钥闯?，也可以以這種方式實(shí)現(xiàn)更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度以及偏轉(zhuǎn)力的更好的分布。在圖4中示意性地示出了按本發(fā)明的分離裝置16的第四實(shí)施例。在這種情況下， 設(shè)置了兩個(gè)永磁體如和4b，所述永磁體在兩個(gè)對(duì)置的側(cè)面與分離通道3鄰接。通過由鐵制成的磁軛5連接永磁體如和4b的背對(duì)管道2的磁極，所述磁軛提高了分離通道3內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度，方法是其閉合磁路。重新在9處表示磁力線。可以看出，連接兩個(gè)永磁體如和4b的磁軛5朝一側(cè)敞開。這實(shí)現(xiàn)了所述磁軛5連同永磁體^、4b沿著在圖紙平面中延伸的水平軸線進(jìn)行擺動(dòng)，使得所述磁軛5與永磁體如和4b能夠遠(yuǎn)離分離通道3。因此有利地例如為了在清洗步驟中除去管道2的側(cè)壁上的沉積物，設(shè)置了回轉(zhuǎn)裝置18，該回轉(zhuǎn)裝置實(shí)現(xiàn)了磁軛5離開分離通道3的回轉(zhuǎn)過程。要說明的是，在使用僅僅一個(gè)唯一的永磁體4時(shí)所述磁軛5也可以朝一側(cè)敞開，如在圖1中就是這種情況。在那里也可以相應(yīng)有利地使用回轉(zhuǎn)裝置18。在圖1中也相應(yīng)示出了所述回轉(zhuǎn)裝置。在圖5中示出了按本發(fā)明的具有四個(gè)永磁體如、仙、如和4(1的分離裝置17的第五實(shí)施例，其中所述永磁體中的每?jī)蓚€(gè)永磁體，也就是如和4b以及如和4d相互對(duì)置。連接永磁體的背對(duì)分離通道3的磁極的磁軛5設(shè)計(jì)成環(huán)繞的并且相應(yīng)地閉合四個(gè)磁路， 如也可以看出磁力線9。也可以考慮布置有四個(gè)以上的永磁體，其中在永磁體的數(shù)量非常大的情況下最終產(chǎn)生了一種力分布，這種力分布總體上將可磁化的微粒朝分離通道3的壁偏轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.用于分離在流過分離通道(3)的懸浮液中輸送的可磁化的和不可磁化的微粒的分離裝置(1、10、14、16、17)，該分離裝置具有至少一個(gè)布置在所述分離通道(3)的至少一側(cè)的永磁體(4、4a、4b、4c、4d)用于產(chǎn)生使可磁化的微粒朝該側(cè)偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)梯度，其特征在于， 設(shè)置了磁軛(5)用于閉合從所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)到所述分離通道(3)的對(duì)置于所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的一側(cè)的磁路以及/或者在兩個(gè)永磁體(4、4a、4b、4c、4d)之間的磁路。
2.按權(quán)利要求1所述的分離裝置，其特征在于，所述磁軛(5)的對(duì)置于鄰接所述分離通道(3)的永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的表面(8)大于所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的指向所述分離通道(3)的表面(7)，尤其在一側(cè)圍繞所述分離通道(3)敷設(shè)的磁軛(5)在對(duì)置于所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的一側(cè)上超出所述分離通道(3)加長(zhǎng)地構(gòu)造。
3.按權(quán)利要求1或2所述的分離裝置，其特征在于，為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度，將所述磁軛(5)的對(duì)置于鄰接所述分離通道(3)的永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的表面(8)在其厚度上進(jìn)行形狀調(diào)整。
4.按權(quán)利要求3所述的分離裝置，其特征在于，所述磁軛(5)具有尤其梯形的或者圓形的凹處(11、15)，所述分離通道(3)尤其伸入所述凹處中。
5.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，在所述永磁體(4、4a、4b、 k、4d)和所述分離通道(3)之間布置可磁化的元件，尤其是盤(12)。
6.按權(quán)利要求5所述的分離裝置，其特征在于，為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度，將所述元件的指向所述分離通道(3 )的表面(13 )在其厚度上進(jìn)行形狀調(diào)整。
7.按權(quán)利要求6所述的分離裝置，其特征在于，所述元件朝所述分離通道(3)具有拱起的或者梯形的形狀，尤其相應(yīng)于所述磁軛(5)的對(duì)置的凹處(11、15)的形狀。
8.按權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，為了產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)梯度，對(duì)所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的指向所述分離通道(3)的表面(7)進(jìn)行形狀調(diào)整。
9.按權(quán)利要求8所述的分離裝置，其特征在于，所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)朝所述分離通道(3)具有拱起的或者梯形的形狀，尤其相應(yīng)于所述磁軛(5)的對(duì)置的凹處(11、15)的形狀。
10.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，設(shè)置偶數(shù)的永磁體(4、 ^、4b、k、4d)，在這些永磁體中相同數(shù)量的永磁體分別對(duì)置，其中，為了形成磁路，在外面圍繞所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d )敷設(shè)的磁軛(5 )連接所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d )。
11.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，朝一側(cè)敞開的磁軛(5)連接兩個(gè)對(duì)置的永磁體(4a、4b)的背對(duì)所述分離通道(3)的磁極。
12.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，設(shè)置了回轉(zhuǎn)裝置(17)用于使朝一側(cè)敞開的磁軛(5)以及永磁體或者兩個(gè)永磁體(4、4a、4b)擺動(dòng)遠(yuǎn)離所述分離通道 (3)。
13.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的分離裝置，其特征在于，所述磁軛(5)由鐵制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分離在流過分離通道(3)的懸浮液中輸送的可磁化的和不可磁化的微粒的分離裝置(1、10、14、16、17)，該分離裝置具有至少一個(gè)布置在所述分離通道(3)的至少一側(cè)的永磁體(4、4a、4b、4c、4d)用于產(chǎn)生使可磁化的微粒朝該側(cè)偏轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)梯度，其中，設(shè)置了磁軛(5)用于閉合從所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)到所述分離通道(3)的對(duì)置于所述永磁體(4、4a、4b、4c、4d)的一側(cè)的磁路以及/或者在兩個(gè)永磁體(4、4a、4b、4c、4d)之間的磁路。
文檔編號(hào)B03C1/28GK102159323SQ200980136683
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
發(fā)明者B·特勞特曼, J·奧斯瓦爾德, K·本德, W·施密特 申請(qǐng)人:西門子公司