[发明专利]超导电磁除铁器

说明书

一、技术领域

本发明属于磁选设备，具体涉及一种电磁除铁器。

二、背景技术

众所周知，除铁器的除铁效果是由除铁区的磁场的大小决定的。电磁除铁器在工作时会产生大量热量，如不能有效散热将影响设备的寿命和使用可靠性。现有电磁除铁器散热主要有风冷、油冷、自冷等几种方式。由于有除铁器散热功率P的限制，其励磁功率P’＝I²R绝不能超过散热功率P，致使普通除铁器提高电流受到了限制，从而无法产生更大的磁场。

近年来，超导材料的生产和相关应用工艺日渐成熟，已经达到了可应用在工业生产中的水平。超导材料在临界温度下的电阻为0，此时加大电流不会产生热量，几乎没有了对电流的限制。磁场的大小与线圈匝数和电流的乘积成正比，由于没有了电流提高的限制，超导除铁器可以获得很强的磁场。随着生产企业对除铁器节能环保要求的逐渐提高和对除铁效果的日益严格，开发一种节能环保和有超强除铁效果的除铁器便有了很大的必要性。

例如在煤运船舶码头的皮带运输机中，一般皮带宽度较宽，物料厚度较厚，皮带机的速度很快，使用一般除铁器很难能满足需求。煤炭中如含有雷管等有害铁件，不能有效除铁的话，一旦进炉就容易发生爆炸。为了能够更好的将雷管等铁制物除掉，需要有一种大型强磁的除铁设备。而要达到较好的除铁效果，输煤皮带底部的磁场应达到5000GS，以2米带宽的输煤皮带为例，除铁器底部距皮带底部至少要保持在550mm以上，而常规电磁除铁器如果想在除铁器底面下方550mm处实现5000GS的磁场就几乎是不可能的，计算设备重量在100吨以上，功耗超过300KW；而超导除铁器设备重量仅为5吨，总功耗不足10KW。常规电磁除铁器无论是制造成本还是用户的后期能源损耗都要比超导电磁除铁器高很多。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种超导电磁除铁器，能够适合用于各种环境的除铁工作，可以更高效地吸出物料中的铁制杂物。

本发明的技术方案是：超导电磁除铁器包括磁系、驱动系统和控制系统，磁系中的电磁绕组线圈由超导材料制成；在线圈外部有绝热层；除铁器上安装有制冷机，超导线圈与制冷机的冷头连接。

本发明的工作过程如下：整体设备是通过超导线圈带电励磁，通过制冷机使超导线圈保持在超导线材所需的超导温度，励磁过程几乎无能量损耗。线圈外包裹着真空绝热层，由于绝热层内为高真空，线圈通过绝热层截断外界对线圈的热交换。带有磁场的除铁器将经过其磁场区的铁质物吸起以实现最终除铁的目的。

超导电磁除铁器与常规电磁除铁器相比较具备了以下明显优点：

(1)超导电磁除铁器的超导磁体几乎没有焦耳热损耗，易于在较大的空间内获得很强的磁场，能够容易的使除铁器的除铁性能提高四倍以上，达到常规除铁器无法达到的性能指标，进而实现常规除铁器无法实现的除铁效果，满足更加严格的除铁要求。

(2)体积小、重量轻。由于超导材料的电流密度能够达到常规自冷除铁器的400倍以上，而线圈体积能够降到相同性能的自冷除铁器的1/400以下，即使包括致冷设备在内也比同性能的自冷电磁除铁器轻得多，在大型强磁的除铁器中尤有明显的体积及重量优势。

(3)运行稳定性好。由于超导磁体可以在短路电流下长期持续地运行，因此具有很高的时间稳定性，磁场强度不随设备的运行时长有任何变化，不同于常规电磁除铁器磁场强度会随运行时间的增长而降低。

(4)运行成本低廉。一次启动，能长期运转，运行期间几乎无热损耗，加上压缩机及制冷机的运行功率一般也不会超过10KW，在大型强磁的除铁器中尤有明显的节能优势。

本发明使除铁效果有了跨跃性的提高，运行费用有了大幅度的降低，同时也将由铁质杂物带来的安全隐患降至了最低。从发展的角度来看，超导电磁除铁器将会是常规电磁除铁器的更新换代产品，是除铁器制造技术的必然发展方向。

四、附图说明

图1为本发明超导电磁除铁器主机的结构示意图；

图2为图1的仰视图。

五、具体实施方式

超导电磁除铁器由除铁器主机和超导除铁器专用电控柜两部分组成，除铁器主机包括超导线圈1、绝热层2、铁芯3、制冷机4和除铁器壳体5。本发明磁体线圈1是由NbTi等超导材料绕制而成，绕制完成后的线圈包于绝热层2内，绝热层采用真空绝热，真空度为10^-7Pa以上。包好绝热层的磁体线圈与除铁器铁芯3固定在一起，超导线圈1、绝热层2、铁芯3及制冷机4都固定在除铁器壳体5内。制冷系统选用的是常规G-M制冷机，通过冷头直接作用在线圈上，防止因移动设备等原因造成内部产生热量致使超导线圈超温失超，使线圈一直保持在-269℃的温度下稳定工作。