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Was ist ein magnetischer Stab? Der vollständige Leitfaden

Magnetstäbe sind unglaublich nützliche Geräte, die in vielen Branchen Anwendung finden. Als Profi Magnetstab Hersteller habe ich beschlossen, mich eingehend mit Magnetstäben zu befassen - was sie sind, wie sie funktionieren und wofür sie verwendet werden.

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Was ist ein magnetischer Stab?

Ein Magnetstab ist ein starker zylindrischer Magnet, der zum Herausfiltern von feinen magnetischen Partikeln und Verunreinigungen aus Flüssigkeiten, Pulvern und anderen Materialien in industriellen Anwendungen verwendet wird.

Die aus starken Dauermagneten wie Neodym (NdFeB) oder Samariumkobalt (SmCo) hergestellten Magnetstäbe erzeugen an ihrer Oberfläche hohe Magnetfelder, die eisenhaltige Verunreinigungen anziehen, wenn das Produkt sie umströmt. Dies ermöglicht eine effiziente Abscheidung und Entfernung von sehr feinen Eisenpartikeln bis zu einer Größe von 5-25 Mikron.

Wie funktionieren Magnetstäbchen?

Ein Magnetstab besteht aus einem massiven inneren Magnetkern (dem eigentlichen Magneten), der von einer nichtmagnetischen Hülle aus rostfreiem Stahl umgeben ist. Die Hülle schützt den spröden Magneten vor Beschädigungen und konzentriert gleichzeitig sein Magnetfeld nach außen.

Wenn das Produkt um den Stab herumfließt, zieht das starke Magnetfeld, das von seiner Oberfläche ausgeht, alle Eisenverunreinigungen an und zieht sie aus der Suspension, so dass sie an der Außenseite des Stabs haften bleiben. Dadurch wird der Produktstrom vor der Weiterverarbeitung oder Verpackung von potenziellen Metallfragmenten befreit.

Die Schlüsselfaktoren, die die Trennfähigkeit eines Magnetstabs ermöglichen, sind:

  • Hohe Oberflächenfeldstärke - Die in Gauß oder Tesla gemessene Magnetfelddichte des Stabes bestimmt, welche Partikelgröße er auffangen kann. Typisch sind Feldstärken von 12.000+ Gauß.
  • Magnetischer Gradient - Der schnelle Abfall der magnetischen Anziehungskraft innerhalb weniger Millimeter der Staboberfläche. Dieser Gradient ermöglicht es, feine Partikel aus dem Strom zu ziehen.
  • Dynamik des Materialflusses - Eine ausreichende Produktgeschwindigkeit und Turbulenz um den Stab herum bringt die Verunreinigungen durch magnetische Bewegung und Vermischung in den Auffangbereich.

Durch die richtige Auswahl der Magnetstärke und der Durchflussparameter können mit den Stäben sehr kleine Eisenpartikel entfernt werden, was die Produktreinheit verbessert und Maschinenverschleiß oder Endproduktfehler verhindert.

Magnetstab-Anwendungen

Magnetstäbe sind äußerst vielseitig und werden in vielen Branchen zum Schutz von Prozessanlagen, zur Sicherung der Produktqualität und zur Rückgewinnung wiederverwendbarer Materialien eingesetzt.

Typische Anwendungen sind:

  • Lebensmittel-/Getränkeverarbeitung - Entfernen von Metallfragmenten aus Flüssigkeiten oder Pulvern, um Maschinenschäden oder Lebensmittelkontaminationen zu vermeiden.
  • Herstellung von Kunststoffen - Beseitigung von Eisenpartikeln aus Harzen und Granulatströmen, die Defekte in extrudierten/geformten Teilen verursachen.
  • Pharmazeutika - Schutz der Ausrüstung und Verbesserung der Produktreinheit durch Entfernung von Eisenverunreinigungen.
  • Kohleumschlag - Bergung von Stahlfragmenten von Förderbändern, die durch schwere Lasten zerrissen wurden.
  • Mineralienverarbeitung - Aufsammeln von "Flittereisen" aus zerkleinerten Erzen, um einen Ausfall der Prall-/Kompressionsgeräte zu verhindern.
  • Recycling - Trennen von Stahldosen und -behältern von Nichteisenwerkstoffe für eine effiziente Materialtrennung.
  • Wasserfiltration - Entfernung von Eisenkorrosionsprodukten und Behandlungschemikalien aus Versorgungsleitungen.

Im Grunde genommen kann jeder Prozessstrom, bei dem Metallverschleiß auftritt oder Materialien mit einem gewissen Eisengehalt verarbeitet werden, von Inline-Magnetstäben profitieren, um problematische eisenhaltige Verunreinigungen zu entfernen.

Magnetische Stabkonstruktion

Obwohl das Konzept einfach ist, ist eine spezielle Konstruktion erforderlich, um magnetische Filterstäbe zu bauen, die den harten industriellen Bedingungen standhalten.

Die wichtigsten Gestaltungselemente sind:

Permanentmagnetische Kerne

Gesinterte Neodym-Magnete der Güteklasse N42 oder stärker bieten für die meisten Anwendungen die beste magnetische Leistung. Alternativ dazu bieten gegossene SmCo-Magnete bei Bedarf eine bessere Temperaturbeständigkeit.

Die axiale Magnetisierung richtet die Magnetpole entlang der Stange aus, um eine maximale Haftkraft zu erreichen. Eine radiale Magnetisierung ist für spezielle Anforderungen ebenfalls möglich.

Schützende Hüllen

Nichtmagnetische Edelstahlrohre enthalten das spröde Magnetmaterial und konzentrieren die Magnetfelder nach außen. Gängige Sorten sind 304 und 316 Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit.

Endverschlüsse

Endkappen dichten das Gehäuse ab und verhindern Oxidation und Korrosion im Inneren. Es sind geschweißte, mit Gewinde versehene und geflanschte Optionen erhältlich. Spezielle Materialien oder Beschichtungen widerstehen chemischen Angriffen von Produkten, die in schwierigen Umgebungen gefiltert werden.

Zentrale Montageplatten

Mit Magnetblöcken ausgekleidete innere Stahlplatten ermöglichen Stäbe mit großem Durchmesser oder weite Abstände zwischen den Magneten, wenn eine größere Feldstärke erforderlich ist. Die Montageplatten können Teilausschnitte aufweisen, um Felder für spezielle Anwendungen zu "formen".

Oberflächenbehandlungen

Chemisch Nickel und andere Beschichtungen sorgen für Härte und Schmierfähigkeit, um zu verhindern, dass sich das Produkt mit der Zeit auf den Stäben ablagert. Eine PTFE-Beschichtung kann ebenfalls aufgebracht werden, um eine Antihaftwirkung zu erzielen.

Zertifizierungen

Magnetstäbe für Lebensmittel, medizinische und strenge industrielle Prozesse werden nach GMP-Standards (Good Manufacturing Practice) hergestellt und können die 3-A Sanitary Standards, Inc. (SSI) Zulassung erhalten.

Die Wahl des richtigen Magnetstabs

Da Neodym-Magnetstäbe in verschiedenen Durchmessern, Längen und Feldstärkegraden für unterschiedliche Prozessanforderungen und Umgebungen erhältlich sind, muss die Auswahl des optimalen Designs sorgfältig überlegt werden.

Zu den wichtigsten Spezifikationsfaktoren gehören:

Größe

  • Durchmesser - In der Regel zwischen 0,5 und 4 Zoll, passend zu den Abmessungen von Rohrleitungen oder Schächten.
  • Länge - Normalerweise von 4-60 Zoll. Längere Stangen eignen sich für größere Querschnitte, um ganze Strömungsbereiche zu überbrücken.

Magnetische Stärke

  • Oberflächenfeldstärke - hängt von der Qualität des verwendeten Magneten ab und ist auf die Trennungsziele abgestimmt. Minimum von ~4500 Gauss, aber bis zu 15.000+ Gauss möglich.

Auswahl des Materials

  • Stangen und Endkappen - Edelstahl oder Speziallegierungen, um der Produktbelastung standzuhalten.
  • Beschichtungen/Beschichtungen - Verbessern die Härte, Schmierfähigkeit und Erosionsbeständigkeit.

Umwelt

  • Temperatur - Betrieb bis zu ~150°C möglich.
  • Chemische Beständigkeit - Kompatibilität von Gehäuse und Dichtungsmaterial.

Anforderungen an die Zertifizierung

  • Einhaltung des 3-A Sanitary Standard - Für Anwendungen mit Kontakt zu Lebensmitteln/Getränken.
  • ATEX-Konformität - Für entflammbare/explosive Umgebungen.

Die Abstimmung aller oben genannten Faktoren auf Ihren spezifischen Prozess durch eine sorgfältige Auswahl der Magnetstäbe gewährleistet eine zuverlässige Abscheideleistung, eine lange Lebensdauer und eine effiziente Nutzung der Magnetfeldstärke.

Namhafte Anbieter von Magnetstäben verfügen über umfassendes Fachwissen, um bei der Auswahl von Größen und Materialien zusammenzuarbeiten, bevor sie speziell auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Einheiten herstellen.

Installation von Magnetstäben

Einmal entworfen, können die Magnetstäbe vertikal, horizontal oder diagonal angebracht werden, wo immer sie benötigt werden, um Flüssigkeiten, Pulver oder Schüttgut zu filtern.

Typische Einsatzorte sind:

Prozess-Verrohrung

Stäbe, die in Standard- oder Spezialrohrleitungen eingesetzt werden, nutzen den fließenden Produkttransport, um Verunreinigungen durch magnetische Erfassungszonen zu bringen.

Gehäuse/Kammern

Große Magnetstabbaugruppen mit mehreren langen Stäben, die aneinandergereiht sind, werden in Kammern installiert, so dass das gepumpte Produkt zur Abscheidung durch das Stabbündel fließen kann.

Kanalisation

Stäbe, die in Schächten, Kanälen oder Luftschiebern positioniert sind, filtern durch Schwerkraft zugeführte Materialströme. Gestaffelte Konfigurationen verhindern Bypass oder Leckagen zwischen den Stäben.

Übergabestellen am Förderband

Kompakte Magnetstäbe, die in der Nähe von Band-zu-Band-Produktfallzonen eingebettet werden, um Metallreste vor der sekundären Verarbeitung oder den Handhabungsstufen zu entfernen.

Idealerweise werden die Magnetstäbe unmittelbar vor kritischen Verarbeitungsanlagen oder verunreinigungsempfindlichen Materialhandhabungsbereichen installiert, um eisenhaltige Ablagerungen aus den Strömen zu entfernen, bevor das Produkt diese Bereiche erreicht.

Aufrechterhaltung der Effizienz von Magnetstäben

Obwohl Magnetstäbe passive Geräte sind, die wenig Wartung erfordern, hängt ihre Abscheideleistung von einigen Schlüsselfaktoren ab, damit sie über Jahre hinweg optimal funktionieren.

Dazu gehören:

Verhinderung der Kaltverfestigung von Ablagerungen - Bürsten, Abstreifer oder automatische mechanische Reiniger verhindern, dass sich verdichtete Schichten von eingefangenen Abfällen erneut magnetisieren. Diese können die Feldstärke des Stabes und die Erfassungseffizienz verringern, wenn sie sich aufbauen.

Überwachung von Korrosion/Erosion - Eine allmähliche Beschädigung der Stangenoberfläche durch chemische Angriffe oder abrasive Abnutzung ist unvermeidlich, muss aber überprüft werden, damit die Einheiten ausgetauscht werden, bevor Lecks/Brüche auftreten.

Den verlorenen Magnetismus wiederherstellen - Bei leistungsstarken Neodym-Magnetstäben ist der Kraftverlust durch Entmagnetisierung vernachlässigbar, wenn sie die richtige Größe haben. Bei schwächeren Ferrit-Keramikstäben kann jedoch alle paar Jahre eine [{Ummagnetisierung}] erforderlich sein, um die Spitzenleistung wiederherzustellen.

Validierung der Produktreinheit - Regelmäßige Reinheitskontrollen durch Laboranalysen oder Inline-Kontaminationsdetektion sollten nachgeschaltet werden, um sicherzustellen, dass die angestrebten Reinheitsgrade beibehalten werden, und um den Austausch der Stäbe zu veranlassen, wenn sie abfallen.

Bestätigung der Produktflussdynamik - Jede Änderung der Materialzufuhr, Viskosität, Dichte oder des Fließweges könnte die Turbulenz und die magnetische Vermischung verringern, so dass kleine Partikel durch die Stäbe rutschen können. Um die Abscheideleistung zu erhalten, können Prozessanpassungen erforderlich sein.

Fazit

Bei guter Verschmutzungshygiene und einigen geringfügigen Wartungsmaßnahmen bieten industrielle Magnetfilterstäbe einen sehr zuverlässigen, umfassenden Schutz vor gefährlichen oder unerwünschten Eisenpartikeln in vielen kritischen Prozess- und Produktströmen. Ihre außergewöhnliche Abscheideleistung, Feldstärke und Korrosionsbeständigkeit machen sie zu einer vielseitigen betrieblichen Absicherung über Jahrzehnte hinweg.

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