FEM Berechnungen beweisen Magnetkraft

Mit der kürzlich angeschafften Software für Magnetberechnungen zeigt Martijn Lesken, R&D-Ingenieur bei Goudsmit Magnetics, anhand der Finite-Elemente-Methode (FEM) unter anderem, wie ein Produkt sich in einem Magnetsystem verhält und wie die magnetischen Leistungen sind. Martijn: „Diese Produktleistungen können wir mit Magnetberechnungen effizient optimieren. Dadurch können wir unter anderem genauer vorhersagen, wie sich ein Magnet in Bezug auf die Magnetfeldtiefe oder die magnetische Flussdichte und die Kraft auf ein anderes (ferromagnetisch) Objekt verhalten wird.

Auch die Abscheidungseffizienz von Stahl- und Edelstahlteilchen aus einem pulverförmigen, gasförmigen oder flüssigen Produktstrom, wie sie ihn zum Beispiel in der Nahrungsmittelindustrie finden, können wir einschätzen. Hierzu nutzen wir das Berechnungsprogramm Comsol. Das kommt der Praxis sehr nahe.“

Magnetfeld

„Der folgende Film zeigt, wie sowohl Stahl- als auch Edelstahlteilchen im Produkt - in diesem Fall Wasser, aber dies gilt auch für andere flüssige Nahrungsmittel - sich im Magnetfilter verhalten, wie sie durch das Magnetfeld strömen und aufgefangen werden. Dies bietet einen Einblick in die Effektivität des Magnetfelds und den Einfluss auf die Abscheidungseffizienz der Magneteigenschaften.

Aber auch in die Größe der aufzufangenden Teilchen und das Strömungsprofil. Die Metallverschmutzung muss durch das Magnetfeld hindurchgehen. Dies zeigen wir anhand von Berechnungen. Indem mehrere Filme nebeneinander gezeigt werden, können wir auch den Unterschied in der Abscheidungseffizienz infolge der Teilchengröße nachweisen.“ 

Video 1 - FEM Berechnung für Magnetfilter (für Stahlteile)  

 
Video 2: FEM Berechnung für Magnetfilter (für Edelstahlteile) 
 

Magnetische Flussdichte

Warum ist es so wichtig, diese Abscheidungseffizienz nachzuweisen? Das fragten wir den Kollegen Guy Mutsaerts, Experte für Magnete in der Nahrungsmittelindustrie. Guy: „Sie bekommen eine Idee von der Leistung Ihres Magnetsystems. Wir wissen, dass man, um Eisen oder Fe aufzufangen mindestens 155 Gauss benötigt und für Edelstahl 304 mindestens 1100 Gauss. Durch diese Simulation können wir sehen, ob diese Werte theoretisch erreicht werden.

Wir testen im Moment die Theorie an der Praxis, um eine endgültige Abscheidungsgarantie zu erreichen. Diese Tests nehmen viel Zeit in Anspruch. Wir haben sogar zum Auffangen von Ferro-Teilchen eine Mindestanforderung von >300 Gauss aufgestellt. Goudsmit ist der weltweit einzige Magnetlieferant, der dieses Programm für Magnetberechnungen einsetzt und diese Garantie geben kann.“

Magnetmessungen

Guy fährt fort: „In Bezug auf das Messe des Magnetwerts empfehlen wir nicht nur die richtige Flussdichte. Reinigung und Ausführung sind ebenfalls wichtige Kriterien. Wenn sich zum Beispiel keine Edelstahlrohre um den Magneten herum befinden (Offene Polsysteme), rosten diese und zwischen den Magneten kommt es zu Bakterienbildung. Die Funktion wird auch vom Abstand zwischen den Stäben beeinflusst. Diese werden häufig weiter auseinander platziert, um eine größere Kapazität zu erreichen.

Hierdurch entsteht eine Lücke im Magnetfeld, wodurch die Eisenteilchen nicht aufgefangen werden können. Um dem entgegenzuwirken, bin ich ein Verfechter, dass die minimale Flussdichte in die HACCP-Spezifikationen für die Nahrungsmittelindustrie aufgenommen wird. Es ist nämlich der minimale Fluxwert, der bestimmt, ob es überhaupt möglich ist, ein Eisenteilchen aufzufangen.“

FEM-modelling-whitepaper.pdf