Bęben magnetyczny, nazywany też wałem magnetycznym, a niekiedy rolką magnetyczną jest jednym z najwygodniejszych sposobów ciągłej separacji metali ferromagnetycznych z materiału transportowanego na taśmie. Najczęściej montuje się go jako bęben napędowy na końcu przenośnika. Materiał przechodzi po taśmie do punktu zrzutu, a elementy żelazne są przytrzymywane przez pole magnetyczne i odprowadzane poza główny strumień produktu.
W praktyce bęben magnetyczny stosuje się tam, gdzie separator ma pracować automatycznie, bez częstego ręcznego czyszczenia. Jest to rozwiązanie używane między innymi w recyklingu, kruszywach, drewnie, tworzywach sztucznych, przemyśle paszowym, spożywczym, energetycznym oraz w instalacjach transportu materiałów sypkich, czyli wszędzie gdzie istnieje możliwość transportu medium na przenośniku taśmowym. Odpowiedni dobór bębna wymaga jednak czegoś więcej niż tylko podania szerokości taśmy. Ważne są również: średnica bębna, długość robocza, typ układu magnetycznego, grubość warstwy materiału, ciężar nasypowy i rodzaj zanieczyszczeń i warunki zabudowy, w tym długość taśmociągu.
Najczęściej jednak spotykamy się z potrzebą podmiany istniejącego bębna na nowy magnetyczny, który faktycznie będzie działał, w takiej sytuacji zazwyczaj wykonujemy kopię 1:1 z odpowiednio dobranymi właściwościami magnetycznymi.
Czym jest bęben magnetyczny i jak działa?
Bęben magnetyczny jest cylindrycznym elementem z zabudowanym wewnątrz układem magnesów ferrytowych lub neodymowych. Z zewnątrz wygląda jak klasyczny bęben przenośnika, nierdzewny płaszcz, niekiedy gumowany, ale w jego wnętrzu znajduje się odpowiednio spolaryzowany układ magnetyczny. Gdy materiał trafia na koniec taśmy, frakcja niemagnetyczna spada zgodnie z torem ruchu, natomiast elementy stalowe są przytrzymywane na powierzchni taśmy przez pole magnetyczne i odprowadzane niżej, poza główny strumień produktu.
W efekcie bęben pełni jednocześnie funkcję elementu transportowego i separatora. W odróżnieniu od belki magnetycznej czy płyty magnetycznej zawieszonej nad taśmą, bęben działa bezpośrednio w miejscu zrzutu materiału. Jest szczególnie skuteczny wtedy, gdy metale znajdują się blisko taśmy lub gdy materiał można rozluźnić na końcu przenośnika.
Jakie dane są potrzebne do doboru bębna magnetycznego?
Do wstępnego doboru bębna magnetycznego potrzebne są podstawowe informacje o przenośniku i materiale. Najważniejsza jest szerokość taśmy, ponieważ na jej podstawie dobiera się długość roboczą bębna. Przykładowo dla taśmy o szerokości 500 mm stosuje się zwykle bęben o długości roboczej nieco większej, np. około 550 mm. Dla taśmy 800 mm dobiera się bęben około 850 mm. Dokładny wymiar zależy od konstrukcji przenośnika i prowadzenia materiału.
Drugim ważnym parametrem jest średnica bębna. Nie jest to tylko wymiar mechaniczny. Średnica ma bezpośredni wpływ na zasięg działania pola magnetycznego. Im większa średnica bębna i odpowiednio większy układ magnetyczny, tym większa szansa na skuteczne wychwycenie metalu z grubszej warstwy materiału.
Trzeba też znać rodzaj transportowanego surowca. Inaczej dobiera się bęben do suchego granulatu tworzyw, inaczej do kruszywa, trocin, zrębki, miału, żużla czy frakcji recyklingowej. Istotna jest również grubość warstwy na taśmie. Jeżeli materiał tworzy wysoką warstwę, metale leżące głębiej mogą znajdować się poza skutecznym zakresem działania słabszego układu magnetycznego.
Kolejna sprawa to typ zanieczyszczeń. Duże elementy, takie jak śruby, nakrętki, gwoździe czy większe kawałki stali, są łatwiejsze do oddzielenia. Drobne opiłki, cienkie druty, niewielkie elementy Fe lub stalowe zanieczyszczenia zatopione głębiej w materiale wymagają mocniejszego układu, często neodymowego.
Bęben ferrytowy czy neodymowy?
Bębny ferrytowe są stosowane w typowych aplikacjach przemysłowych, gdzie celem jest wychwytywanie większych elementów ferromagnetycznych. Są trwałe, odporne i korzystne cenowo, szczególnie przy większych długościach roboczych. Sprawdzają się w recyklingu, kruszywach, drewnie, tworzywach, paszach i wielu instalacjach transportu materiałów sypkich.
Bęben ferrytowy, oznaczany przykładowo jako WM ... /F, jest dobrym wyborem wtedy, gdy zanieczyszczenia są stosunkowo duże, warstwa materiału nie jest zbyt gruba, a oczekiwana skuteczność separacji dotyczy typowych elementów stalowych.
Bęben neodymowy, oznaczany jako WM ... /N, stosuje się tam, gdzie wymagana jest wyższa skuteczność. Magnesy neodymowe pozwalają uzyskać silniejsze pole magnetyczne na powierzchni bębna, co pomaga przy drobniejszych zanieczyszczeniach Fe. Jest to dobry wybór dla tworzyw sztucznych, drobniejszych frakcji recyklingowych, materiałów o mniejszej wysokości warstwy, ale z wymaganiem dokładniejszego oczyszczenia.
Jeżeli materiał tworzy grubą warstwę, jest ciężki albo metale mogą znajdować się głębiej w strumieniu produktu, należy rozważyć bęben neodymowy o dużym zasięgu, np. WM ... /NZ. W takim rozwiązaniu ważna jest nie tylko sama siła magnesów, ale również średnica bębna i geometria układu magnetycznego.
Średnica bębna a zasięg działania pola
Średnica bębna jest jednym z najważniejszych parametrów technicznych. Ma wpływ na konstrukcję przenośnika, kąt opasania taśmy, prędkość separacji i zasięg działania pola magnetycznego. Mały bęben może być wystarczający do lekkich materiałów i cienkiej warstwy, ale przy większych frakcjach lub wysokim zasypie może nie zapewnić odpowiedniego zasięgu.
Orientacyjnie bębny ferrytowe standardowe wykonuje się w średnicach od około Ø129 mm do Ø506 mm. Bębny neodymowe o dużej skuteczności zaczynają się zwykle od większych średnic, np. Ø156 mm, a wersje o dużym zasięgu są najczęściej dobierane w zakresie od Ø250 mm wzwyż.
Nie należy zakładać, że najmocniejszy magnes zawsze rozwiąże problem. Jeżeli materiał na taśmie ma zbyt dużą warstwę, a bęben jest za mały, nawet układ neodymowy może nie pracować optymalnie. W takich przypadkach lepiej dobrać większą średnicę, poprawić sposób podawania materiału albo rozważyć dodatkowy separator nad taśmą przed bębnem lub separator progowy na zsypie z taśmy.
Dobór długości roboczej do szerokości taśmy
Długość robocza bębna powinna odpowiadać szerokości taśmy lub być od niej nieco większa. Chodzi o to, aby cały strumień materiału znajdował się w obszarze działania pola magnetycznego. Jeżeli taśma ma 500 mm, bęben o długości roboczej 550 mm będzie typowym rozwiązaniem. Przy taśmie 650 mm stosuje się często długość około 700 mm, a przy taśmie 800 mm — około 850 mm.
W oznaczeniu MAGNEPOL można spotkać zapis typu WM 304x550/F. Oznacza on bęben lub wał magnetyczny WM o średnicy Ø304 mm, długości roboczej 550 mm i układzie ferrytowym standardowym. Analogicznie WM 304x550/N oznaczałby wersję neodymową o tej samej średnicy i długości.
Taki system oznaczeń ułatwia porównanie produktów, ale przy doborze nadal trzeba uwzględnić rzeczywiste warunki pracy. Sama szerokość taśmy nie wystarczy, jeśli nie wiadomo, jaki materiał jest transportowany, jaka jest grubość warstwy i jakie zanieczyszczenia mają być oddzielane.
Bębny z polaryzacją obwodową do cieczy
Osobną grupą są bębny ferrytowe do odzysku drobin Fe z cieczy, oznaczane np. jako WM ... /FO. W tego typu rozwiązaniach stosuje się polaryzację obwodową, która jest przeznaczona do wychwytywania drobin ferromagnetycznych z chłodziw, emulsji, cieczy technologicznych lub innych mediów zawierających drobne cząstki metalu.
Nie jest to typowy bęben głowicowy do przenośnika taśmowego. Dobór takiego urządzenia wymaga informacji o rodzaju cieczy, ilości zanieczyszczeń, wydajności przepływu, sposobie czyszczenia oraz oczekiwanym efekcie separacji. W praktyce bębny do cieczy są często stosowane w układach odzysku chłodziwa, oczyszczania emulsji lub w instalacjach, gdzie drobiny Fe trzeba usuwać w sposób ciągły.
Przykłady doboru
Dla typowego przenośnika taśmowego w recyklingu, gdzie materiałem są tworzywa z możliwymi śrubami, drutami i drobnymi elementami stalowymi, najczęściej warto rozważyć bęben neodymowy. Jeżeli metale są większe, a warstwa materiału niewielka, wystarczający może być bęben ferrytowy.
Dla kruszywa lub cięższej frakcji, gdzie elementy stalowe są większe, ale materiał tworzy grubszą warstwę, ważna będzie średnica bębna. W takiej sytuacji za mały bęben może mieć zbyt mały zasięg działania. Lepszym rozwiązaniem może być większy bęben ferrytowy albo neodymowy o zwiększonym zasięgu.
Dla drewna, trocin lub zrębki często stosuje się bębny ferrytowe standardowe, szczególnie gdy chodzi o gwoździe, wkręty lub większe elementy Fe. Przy drobniejszych zanieczyszczeniach albo wyższych wymaganiach jakościowych można przejść na układ neodymowy.
Dla cieczy technologicznych lub chłodziw nie należy dobierać klasycznego bębna taśmowego. W takich aplikacjach właściwszy będzie bęben z polaryzacją obwodową, zaprojektowany do odzysku drobin Fe z cieczy.
Najczęstsze błędy przy doborze bębna magnetycznego
Pierwszym błędem jest dobór bębna wyłącznie po szerokości taśmy. Szerokość taśmy pozwala określić długość roboczą, ale nie mówi nic o zasięgu pola, warstwie materiału i wymaganej skuteczności separacji.
Drugim błędem jest wybór zbyt małej średnicy bębna. Jeżeli materiał jest ciężki lub tworzy grubą warstwę, mały bęben może skutecznie oddzielać tylko metale znajdujące się najbliżej taśmy.
Trzecim błędem jest automatyczne wybieranie neodymu do każdej aplikacji. Układ neodymowy jest mocniejszy, ale nie zawsze jest konieczny. Do dużych elementów stalowych i typowych warunków pracy bęben ferrytowy może być technicznie i ekonomicznie wystarczający.
Czwartym błędem jest brak informacji o rodzaju zanieczyszczeń. Inaczej zachowuje się duża śruba, inaczej drobny opiłek, a jeszcze inaczej cienki drut. Im dokładniejsze dane, tym lepszy dobór.
Jak przygotować zapytanie o bęben magnetyczny?
Aby szybko dobrać bęben magnetyczny, warto podać kilka podstawowych informacji: szerokość taśmy, średnicę obecnego bębna lub dostępną przestrzeń zabudowy, rodzaj materiału, grubość warstwy, prędkość taśmy, typ zanieczyszczeń oraz oczekiwany sposób odbioru metali. Jeżeli istnieje rysunek przenośnika lub zdjęcie miejsca zabudowy, również warto je przesłać.
Dobrze przygotowane zapytanie pozwala dobrać nie tylko typ magnesu, ale też średnicę, długość roboczą, układ osi, sposób wykonania wału, ewentualną okładzinę oraz rozwiązanie dla odbioru wychwyconych metali.
Podsumowanie
Dobór bębna magnetycznego powinien wynikać z warunków pracy, a nie tylko z jednego wymiaru. Szerokość taśmy pomaga dobrać długość roboczą, średnica bębna wpływa na zasięg działania pola, a typ układu magnetycznego decyduje o skuteczności separacji. Bębny ferrytowe sprawdzają się w wielu typowych aplikacjach przemysłowych, bębny neodymowe są właściwe tam, gdzie potrzebna jest większa skuteczność, a wersje o dużym zasięgu stosuje się przy grubszej warstwie materiału i trudniejszych frakcjach.
Jeżeli nie ma pewności, który typ bębna wybrać, najlepiej przygotować dane o przenośniku i materiale. Na tej podstawie można dobrać bęben WM o odpowiedniej średnicy, długości roboczej i typie układu magnetycznego: ferrytowym, obwodowym, neodymowym lub neodymowym o zwiększonym zasięgu.
Powyższe rozwiązania pozwalają na wychwytywanie metali żelaznych, do nieżelaznych stosujemy separatory wirowoprądowe.
