Wałek magnetyczny (separator) - specyfikacja techniczna

W naszych separatorach stosujemy rurę osłonową o grubości ścianki 1.0 mm. Na rynku spotyka się wersje 0.5 mm, które pozwalają uzyskać wyższy odczyt Gaussów (mniejsza szczelina powietrzna), ale drastycznie obniżają żywotność. Ścianka 0.5 mm ulega szybkiemu przetarciu (abrazji) przez przepływające medium, co prowadzi do rozszczelnienia, kontaktu produktu z magnesami i korozji neodymu. Ścianka 1 mm to inżynierski kompromis gwarantujący bezpieczeństwo procesowe przy zachowaniu wysokiej indukcji.

Dobór indukcji zależy od frakcji zanieczyszczeń. Poniższa tabela prezentuje skuteczność wychwytu:

Zagęszczenie pola magnetycznego (ilość biegunów na metr) definiuje klasę filtracji. Wałki o mocy ~10 000 Gs (fi 32mm) generują gęste pole zdolne do polaryzacji i wychwytu cząstek słabo magnetycznych (np. tlenki żelaza, starta stal nierdzewna).

Model	Zastosowanie procesowe
[φ25 mm] ~ 8000 Gs	Filtracja wstępna (ochrona maszyn)
[φ32 mm] ~ 10000 Gs	Filtracja końcowa (kontrola jakości HACCP)

Indukcja na powierzchni (Gauss) to nie jedyny parametr. Kluczowy jest gradient pola ($dH/dx$). Wałki o większej średnicy (fi 32mm) zawierają większe magnesy, co generuje pole o szerszym promieniu działania, penetrujące głębiej strugę produktu.

8000 Gauss (fi 18-25mm): Skuteczne dla ferromagnetyków o wielkości >1mm (śruby, podkładki, drut).
10000 Gauss (fi 32mm): Niezbędne dla opiłków <0.5mm oraz materiałów o niskiej podatności magnetycznej (np. zgorzelina, opiłki po obróbce stali kwasoodpornej).

Zanieczyszczenia nie osadzają się równomiernie, lecz w punktach największego gradientu pola – na styku biegunów (nabiegunnikach). Konstrukcja naszych wałków maksymalizuje liczbę tych punktów przy zachowaniu odpowiedniego zasięgu.

Wizualizacja granic biegunów.

Fizyczny rozkład linii sił.

Układ wewnętrzny (stos magnetyczny).

Przy budowie rusztów (filtrów szufladowych) kluczowa jest polaryzacja sąsiednich wałków. Muszą być ustawione tak, aby pola się przyciągały (zamykały), a nie odpychały, co tworzyłoby martwe strefy filtracji.

Układ niekompatybilny (Odbicie)

Układ kompatybilny (Adsorpcja)

Analiza metodą elementów skończonych pokazuje, jak skok (pitch) magnesów wpływa na kształt pola magnetycznego wokół rury.

20 mm (Fine)

25 mm (Regular)

30 mm (Coarse)

AISI 304 (1.4301): Standard przemysłowy. Odpowiedni do środowisk suchych, neutralnych pH.
AISI 316L (1.4404): Stal z dodatkiem molibdenu. Niezbędna w środowiskach agresywnych chemicznie, przy obecności chlorków (sól) oraz kwasów organicznych (przetwórstwo owocowo-warzywne).

Produkujemy wałki w standardowych średnicach. Maksymalna długość jednego elementu to 500 mm.

Sama wartość w Gaussach (B) nie generuje siły. Siła przyciągania ($F$) jest iloczynem indukcji i gradientu pola ($F = m * B * dB/dx$). Nasze separatory są projektowane tak, aby maksymalizować gradient tuż przy powierzchni rury, co pozwala na 'wyrywanie' zanieczyszczeń z szybko płynącego strumienia produktu.

Standardowe magnesy neodymowe (N) tracą ok. 0.11% indukcji na każdy 1°C wzrostu temperatury. Praca powyżej 80°C grozi nieodwracalną utratą mocy. Do aplikacji gorących (np. granulat tworzyw sztucznych po suszarni) stosujemy materiały wysokotemperaturowe (H, SH, UH), które zachowują stabilność do 120°C, 150°C lub 180°C.

Opiłki stali nierdzewnej (np. 304) poddane obróbce mechanicznej (cięcie, zgniatanie) zmieniają strukturę krystaliczną i stają się paramagnetyczne (słabo magnetyczne). Aby je wyłapać, separator musi generować indukcję powyżej 10 000 Gauss oraz wysoki gradient pola. Do tego celu dedykujemy wałki fi 32 mm.

Siła magnetyczna musi pokonać siłę pędu strugi produktu. Przy grawitacyjnym spadku swobodnym (zsypy) zaleca się stosowanie kilku rzędów wałków lub deflektorów zwalniających przepływ. Dla cieczy pod ciśnieniem, maksymalna zalecana prędkość przepływu to 1.5 - 2.0 m/s dla skutecznej separacji cząstek <1mm.

W produktach o wysokiej lepkości (czekolada, pasty, oleje) opór ośrodka utrudnia migrację cząstki metalu do powierzchni magnesu. W takich aplikacjach kluczowe jest zastosowanie wałków o największej możliwej średnicy (fi 32mm), które generują pole sięgające głęboko w produkt, oraz zmniejszenie prędkości przepływu.

Montaż wałka magnetycznego w rurociągu stanowi zwężenie przekroju. Należy uwzględnić spadek ciśnienia zależny od lepkości medium i stopnia 'przysłonięcia' rury przez filtr. W projektach inżynierskich zalecamy powiększenie średnicy rurociągu w sekcji filtracyjnej, aby zachować stały przepływ.

Dla branży spożywczej i farmaceutycznej kluczowa jest chropowatość powierzchni. Nasze wałki są polerowane do wartości Ra < 0.8 µm (standard sanitarny), co zapobiega przywieraniu produktu i rozwojowi bakterii oraz ułatwia czyszczenie.

Ręczne czyszczenie wałków z opiłków jest czasochłonne. W wersjach 'Easy Clean' wałek magnetyczny porusza się wewnątrz dodatkowej, cienkościennej rury osłonowej. Wyciągnięcie rdzenia magnetycznego powoduje, że opiłki odpadają same. System ten jest zalecany przy częstym zanieczyszczeniu.

Przy separacji materiałów silnie ściernych (piasek kwarcowy, stłuczka szklana, ceramika) standardowa stal 304 może ulec przetarciu. W takich przypadkach zalecamy pogrubienie ścianki lub zastosowanie specjalnych powłok utwardzających (np. azotowanie), aby wydłużyć żywotność separatora.

Zgodnie z normami ISO i HACCP, separatory powinny być okresowo badane. Oferujemy usługę walidacji przy użyciu certyfikowanego teslametru, sprawdzając czy indukcja na powierzchni nie spadła poniżej wartości krytycznych. Testy należy wykonywać minimum raz w roku.

Separatory magnetyczne mogą pracować w strefach zagrożenia wybuchem pyłów (strefa 20, 21, 22), pod warunkiem zapewnienia uziemienia (odprowadzanie ładunków elektrostatycznych) oraz procedur czyszczenia zapobiegających iskrzeniu przy uderzeniu metalu o metal. Należy stosować wałki w wykonaniu antystatycznym.

Silne pole magnetyczne (10k Gs) zanika szybko wraz z odległością, ale w bezpośrednim sąsiedztwie (do 10-15 cm) może zakłócać pracę czujników indukcyjnych, falowników czy sterowników PLC. Zalecamy zachowanie bezpiecznego dystansu montażowego od szaf sterowniczych.