TY - THES

T1 - Analyse und Vergleich von Wirbelstromscheidern aus dem Hause IFE Aufbereitungstechnik GmbH und Erstellung eines Leitfadens zur Konzeption innovativer Wirbelstromrotoren

AU - Krukenfellner, Philip

N1 - gesperrt bis 28-02-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der eingehenden Analyse von Wirbelstromscheidern mittels Simulationen auf Basis von Finite-Elemente-Methoden. Zu diesem Zwecke werden drei verschiedene Varianten von Wirbelstromrotoren aus dem Hause IFE Aufbereitungstechnik GmbH einander vergleichend gegenübergestellt. Dabei handelt es sich um eine exzentrische sowie zwei unterschiedliche zentrische Bauweisen. Der theoretische Teil dieser Arbeit beinhaltet die wichtigsten Grundlagen, welche für das Verständnis der Funktionsweise von Wirbelstromscheidern erforderlich sind. Neben wesentlichen magnetphysikalischen Größen wird unter anderem das Phänomen der Hysterese in Magnetwerkstoffen behandelt. Beschreibungen der aktuell gängigsten Varianten von Wirbelstromscheidern als Polradscheider sowie ein Berechnungsmodell für die resultierende Kraftwirkung sind auch erläutert. Der erste Teil der Arbeit schließt mit der Aussage, dass zum einen die magnetische Flussdichte und zum anderen die Polwechselfrequenz die maßgeblichen apparatetechnischen Einflussgrößen auf den Trennerfolg von Wirbelstromscheidern sind. Im praktischen Teil steht der Vergleich der untersuchten Bauweisen im Vordergrund. Um diese möglichst objektiv vergleichen zu können, kommen dabei Simulationen mittels der Software Ansys Maxwell zum Einsatz. Im Anschluss an das Erlernen der Bedienung dieses Softwaretools kann eine methodische Herangehensweise an die Simulation festgelegt werden, womit ein reproduzierbares Schema inklusive der jeweiligen Fehlerpotentiale definiert wird. Die Ergebnisse aus den Simulationen werden im Anschluss noch an realen Messwerten kalibriert. Die Arbeit schließt mit einem kompakten Leitfaden zur Vorgangsweise bei der Konzeptionierung neuer Wirbelstromrotoren. Die Auswertung der Simulationsergebnisse macht deutlich, dass der zentrische Rotor für eher gröbere Partikelgrößen > 20 mm und die beiden exzentrischen Varianten für eher feinere Partikelgrößen < 20 mm ideal geeignet sind. Zu den beiden exzentrischen Rotoren gilt zu erwähnen, dass der simplere INPXS als Standardausführung und der komplexere INPXV als Sonderausführung zu sehen ist. Damit kann jedem der drei untersuchten Rotoren eindeutig ein Einsatzbereich zugeordnet werden.

AB - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der eingehenden Analyse von Wirbelstromscheidern mittels Simulationen auf Basis von Finite-Elemente-Methoden. Zu diesem Zwecke werden drei verschiedene Varianten von Wirbelstromrotoren aus dem Hause IFE Aufbereitungstechnik GmbH einander vergleichend gegenübergestellt. Dabei handelt es sich um eine exzentrische sowie zwei unterschiedliche zentrische Bauweisen. Der theoretische Teil dieser Arbeit beinhaltet die wichtigsten Grundlagen, welche für das Verständnis der Funktionsweise von Wirbelstromscheidern erforderlich sind. Neben wesentlichen magnetphysikalischen Größen wird unter anderem das Phänomen der Hysterese in Magnetwerkstoffen behandelt. Beschreibungen der aktuell gängigsten Varianten von Wirbelstromscheidern als Polradscheider sowie ein Berechnungsmodell für die resultierende Kraftwirkung sind auch erläutert. Der erste Teil der Arbeit schließt mit der Aussage, dass zum einen die magnetische Flussdichte und zum anderen die Polwechselfrequenz die maßgeblichen apparatetechnischen Einflussgrößen auf den Trennerfolg von Wirbelstromscheidern sind. Im praktischen Teil steht der Vergleich der untersuchten Bauweisen im Vordergrund. Um diese möglichst objektiv vergleichen zu können, kommen dabei Simulationen mittels der Software Ansys Maxwell zum Einsatz. Im Anschluss an das Erlernen der Bedienung dieses Softwaretools kann eine methodische Herangehensweise an die Simulation festgelegt werden, womit ein reproduzierbares Schema inklusive der jeweiligen Fehlerpotentiale definiert wird. Die Ergebnisse aus den Simulationen werden im Anschluss noch an realen Messwerten kalibriert. Die Arbeit schließt mit einem kompakten Leitfaden zur Vorgangsweise bei der Konzeptionierung neuer Wirbelstromrotoren. Die Auswertung der Simulationsergebnisse macht deutlich, dass der zentrische Rotor für eher gröbere Partikelgrößen > 20 mm und die beiden exzentrischen Varianten für eher feinere Partikelgrößen < 20 mm ideal geeignet sind. Zu den beiden exzentrischen Rotoren gilt zu erwähnen, dass der simplere INPXS als Standardausführung und der komplexere INPXV als Sonderausführung zu sehen ist. Damit kann jedem der drei untersuchten Rotoren eindeutig ein Einsatzbereich zugeordnet werden.

KW - Eddy current seperation

KW - Ansys Maxwell

KW - Wirbelstromscheidung

KW - Wirbelstromsortierung

KW - Ansys Maxwell

M3 - Masterarbeit

ER -