專(zhuān)利名稱(chēng)：低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)磁除鐵器，特別涉及一種低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界上最大的原煤生產(chǎn)國(guó)，年產(chǎn)原煤超過(guò)10億噸。同時(shí)，中國(guó)也是最 大的煤炭出口國(guó)之一。中國(guó)的高熱量、低灰、低硫煤炭?jī)?chǔ)量很大，這使中國(guó)及海外 用戶(hù)受益不少。然而， 一個(gè)嚴(yán)重的缺陷是中國(guó)的原煤存在著雜鐵和雷管。這些雜物 給用戶(hù)帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題，在電廠，雜鐵阻礙了碎煤機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，而雷管則在煤 炭的加工、運(yùn)輸設(shè)備中有引起火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。因此，當(dāng)煤炭在寬皮帶機(jī)上高速
運(yùn)行時(shí)，禾傭普通電磁除鐵器，要從50cm厚的煤層中清除雷管和雜鐵并不是一件 容易的事。
依照工作方式的不同，除鐵器通?？煞譃橛来懦F器、電磁除鐵器和超導(dǎo)強(qiáng)磁 除鐵器。電磁除鐵器可分為油浸式電磁除鐵器、干式電磁除鐵器以及風(fēng)冷電磁除鐵 器等幾種類(lèi)型。它們雖然有其各自的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些重大的缺陷。油浸式電
磁除鐵器存在著燃燒的危險(xiǎn)；干式電磁除鐵器價(jià)格昂貴，繞組電流密度低，體積龐 大；風(fēng)冷電磁除鐵器體積大，清洗麻煩。隨著業(yè)界對(duì)除鐵器場(chǎng)強(qiáng)指標(biāo)要求越來(lái)越高， 永磁除鐵器、電磁除鐵器已經(jīng)不能滿(mǎn)足高端市場(chǎng)的需要，急需開(kāi)發(fā)一種新型的安全 可靠且效率高的強(qiáng)磁除鐵器。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種磁感應(yīng)強(qiáng)度大、能從物料內(nèi)吸出0. 1 kg以下的細(xì)小鐵磁物質(zhì)的低鵬導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型包括外殼，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在外殼中設(shè)有低溫 恒溫器，低溫恒溫器通過(guò)拉桿吊掛在外殼內(nèi)壁上；所述是低溫恒溫器具有一室溫杜 瓦，室溫杜瓦中設(shè)有4.2K杜瓦，室溫杜瓦與4.2K杜瓦之間設(shè)有熱輻射屏，室溫杜 瓦與熱輻射屏之間、熱輻射屏與4.21(杜瓦之間周邊設(shè)有間隙；在4.2K杜瓦的內(nèi)筒上絕緣繞制有超導(dǎo)線圈，由一對(duì)二元電流引線對(duì)超導(dǎo)線圈供電；在室溫杜瓦上安裝 有具有二級(jí)冷頭的制冷機(jī)，分別用來(lái)冷卻熱輻射屏、二元電流弓l線及4.2K杜瓦；
室溫杜瓦與4. 2K杜瓦之間為真空狀態(tài)，且4. 2K杜瓦內(nèi)充有液氦。
所述的超導(dǎo)線圈由銅基鈮鈦多芯扭絞細(xì)絲組成的超導(dǎo)線繞制而成，該超導(dǎo)線圈
的超導(dǎo)線由四段組成，每段并聯(lián)二極管保護(hù)。 在拉桿的上端處安裝有稱(chēng)重傳感器。
所述的二元電流弓踐由上端銅電流弓踐、下端高溫超導(dǎo)電流弓踐以及中間溫度 截流±央連接而成，在銅電流引線上端設(shè)有電流引線室溫連接頭，在高^(guò)^M導(dǎo)電流引 線下端設(shè)有電流引線低纟顯端連接頭。
所述的制冷機(jī)一級(jí)冷頭上設(shè)有導(dǎo)冷塊，通過(guò)導(dǎo)冷塊與熱輻射屏和二元電流弓l線 中間M^截流塊相聯(lián)接，在導(dǎo)冷塊與4. 2K杜瓦口部之間設(shè)有真空隔離罩。
所述的制冷機(jī)為兩臺(tái)，沿低溫恒溫器軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
在超導(dǎo)線圈的線圈匝間和層間都灌有石蠟。
所述的超導(dǎo)線圈與4. 2K杜瓦內(nèi)筒之間設(shè)有絕緣層，超導(dǎo)線圈底部與4. 2K杜瓦 之間設(shè)有下環(huán)氧絕緣塊，超導(dǎo)線圈頂部設(shè)有上環(huán)氧絕緣塊，上環(huán)氧絕緣塊上方設(shè)有 從軸線方向壓緊線圈的不銹鋼擋板，不銹鋼擋板頂部設(shè)有線圈軸向定位裝置；在超 導(dǎo)線圈圓周方向纏繞有壓緊線圈的不銹鋼綁扎帶。
在制冷機(jī)室t顯端安裝有磁屏蔽罩，該磁屏蔽罩整體呈方形。
所述的4.2K杜瓦通過(guò)杜瓦上吊桿及下吊桿吊掛在室溫杜瓦上；熱輻身寸屏通過(guò) 上拉桿及下拉桿吊掛在室溫杜瓦上。
采用上述結(jié)構(gòu)后，低溫恒溫器整體吊掛在一外殼中，可以有效避免受灰塵因素 影響，而用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的超導(dǎo)線圈置于真空杜瓦中，采用液氦浸泡式冷卻方式， 通過(guò)一對(duì)二元電流引線供電，完全置于低溫恒溫器內(nèi)，由具有二級(jí)冷頭的制冷機(jī)分 別用來(lái)冷卻熱輻射屏、二元電流弓踐及4.2K杜瓦，由室溫通過(guò)銅電流引線等元件 向低溫的漏熱以及銅電流弓踐本身的焦耳發(fā)熱量，被制冷機(jī)一級(jí)冷頭帶走，減小外 界對(duì)超導(dǎo)線圈所在的4. 2K杜瓦的漏熱，二級(jí)冷頭工作》顯度為4. 2K，用來(lái)冷凝4. 2K 杜瓦中由于外界漏熱以及磁體運(yùn)行發(fā)熱而汽化的氦氣。由于外界對(duì)4.2K杜瓦的漏 熱以及線圈接頭電阻等發(fā)熱引起液氦汽化所產(chǎn)生的氦氣被制冷機(jī)重新冷凝至4. 2K杜瓦內(nèi)，使浸泡在液氦中的超導(dǎo)線圈一直工作在低溫超導(dǎo)狀態(tài)，因而，本實(shí)用新型 具有很高的穩(wěn)定性。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，該低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器底部表面磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)2萬(wàn)高
斯，工作點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度在4000高斯以上，磁感應(yīng)強(qiáng)度大、能從物料內(nèi)吸出0. 1 kg
以下的細(xì)小鐵磁物質(zhì)。本實(shí)用新型具有磁感應(yīng)強(qiáng)度高、磁感應(yīng)梯度大、除盡率高、
耗能少等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述


圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為
圖1中超導(dǎo)除鐵器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為
圖1中超導(dǎo)線圈的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為
圖1中二元電流引線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為制冷機(jī)與杜瓦連接結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖，該低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器包括外殼120，外殼120整體呈圓形，外殼 120內(nèi)壁上設(shè)有承重座，在外殼120中設(shè)有低溫叵溫器60，低溫恒溫器60通過(guò)拉 桿100吊掛在外殼120內(nèi)壁的承重座上，拉桿100下端連接在低溫恒溫器60外側(cè) 支座上，在拉桿100的上端處安裝有稱(chēng)重傳感器110，稱(chēng)重傳感器110用來(lái)測(cè)量被 吸在圓形外殼120底部的雜鐵重量，在圓形外殼120內(nèi)壁上安裝一個(gè)梯子90供設(shè) 備維護(hù)人員使用。所述是低溫恒溫器60具有一室溫杜瓦601，室溫杜瓦601中設(shè)有 4. 2K杜瓦603，室溫杜瓦601與4. 2K杜瓦603之間設(shè)有熱輻射屏602，室溫杜瓦 601與熱輻射屏602之間、熱輻射屏602與4. 2K杜瓦603之間周邊設(shè)有間隙，4. 2K 杜瓦603通過(guò)杜瓦上吊桿701及下吊桿702吊掛在室溫杜瓦601上；熱輻射屏602 通過(guò)上拉桿801及下拉桿802吊掛在室溫杜瓦601上，室溫杜瓦采用不銹鋼材料制 成，熱輻射屏采用鋁合金材料制成，4. 2K杜瓦采用不銹鋼材料制成，定位與支撐的 吊桿及拉桿采用環(huán)氧玻璃纖維材料制成。在4. 2K杜瓦603的內(nèi)筒上絕緣繞制有超 導(dǎo)線圈30，由一對(duì)二元電流引線40對(duì)超導(dǎo)線圈30供電。超導(dǎo)線圈30與4.2K杜瓦 603內(nèi)筒之間設(shè)有絕緣層304，超導(dǎo)線圈30底部與4. 2K杜瓦603之間設(shè)有下環(huán)氧 絕緣塊303，超導(dǎo)線圈30頂部設(shè)有上環(huán)氧絕緣塊306，上環(huán)氧絕緣i央306上方設(shè)有從軸線方向壓緊線圈的不銹鋼擋板305，不銹鋼擋板305頂部設(shè)有線圈軸向定位裝 置307，該線圈軸向定位裝置307為安裝在不銹鋼擋板305上方4. 2K杜瓦603內(nèi)壁 上的軸向定位塊；在超導(dǎo)線圈30圓周方向纏繞有壓緊線圈的不銹鋼綁扎帶302。在 室溫杜瓦601上安裝有具有二級(jí)冷頭的制冷機(jī)10，分別用來(lái)冷卻熱輻射屏602、 二 元電流引線40及4. 2K杜瓦603;室溫杜瓦601與4. 2K杜瓦603之間為真空狀態(tài)， 且4. 2K杜瓦603內(nèi)充有液氦20，超導(dǎo)線圈30浸泡在液氦中。所述的超導(dǎo)線圈30 由銅基鈮鈦多芯扭絞細(xì)絲組成的超導(dǎo)線繞制而成，該超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)線由四段組 成，每段并聯(lián)二極管保護(hù)，超導(dǎo)線圈30的線圈匝間和層間都灌有石蠟，防止磁體 運(yùn)行時(shí)導(dǎo)線可能產(chǎn)生擾動(dòng)而引發(fā)失超，以穩(wěn)定磁體；在制冷機(jī)一級(jí)冷頭102上設(shè)有 與其密封連接的導(dǎo)冷i央105，通過(guò)導(dǎo)冷塊105與熱輻射屏602和二元電流引線40中 間溫度截流塊403相聯(lián)接，在導(dǎo)冷塊105與4. 2K杜瓦603 口部之間密封連接有真 空隔離罩106，使4.2K杜瓦603內(nèi)外呈真空隔離狀態(tài)；熱輻射屏602和二元電流引 線40高溫端由制冷機(jī)一級(jí)冷頭以傳導(dǎo)方式來(lái)冷卻；杜瓦603中的氦氣由制冷機(jī)二 級(jí)冷頭冷凝成液氦。制冷機(jī)10為兩臺(tái)，沿低溫恒溫器60軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，制冷機(jī)IO 與室溫杜瓦601之間密封連接。本實(shí)用新型采用的二級(jí)制冷機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)， 一級(jí) 冷頭工作纟鵬為40K，用來(lái)冷卻低溫恒溫器的熱輻射屏和二元電流引線高溫端，減 小外界對(duì)超導(dǎo)線圈所在的4. 2K杜瓦的漏熱；二級(jí)冷頭工作溫度為4. 2K，用來(lái)7令凝 4. 2K杜瓦中由于外界漏熱以及磁體運(yùn)行發(fā)熱而汽化的氦氣，使超導(dǎo)線圈30工作在 4. 2K環(huán)境溫度中。在制冷機(jī)10室溫端101安裝有磁屏蔽罩107，以屏蔽超導(dǎo)線圈 產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)制冷機(jī)電機(jī)性能的影響，電磁屏蔽罩為方形。所述的二元電流引線40 由上端銅電流引線402、下端高M(jìn)^導(dǎo)電流引線404以及中間^截流決403連接 而成，在銅電流引線402上端設(shè)有電流引線室溫連接頭401，在高溫超導(dǎo)電流引線 404下端設(shè)有電流引劍氐溫端連接頭405。本實(shí)用新型的二元電流引線由高溫段的 銅電流引線和低溫段的高溫超導(dǎo)電流弓踐組成。由室溫通過(guò)銅電流弓踐等元件向低 溫的漏熱以及銅電流引線本身的焦耳發(fā)熱量，被制冷機(jī)一級(jí)冷頭帶走。低溫段的電 流引線由熱導(dǎo)率低的高溫超導(dǎo)線制成。整個(gè)二元電流弓踐結(jié)構(gòu)可靠、性能優(yōu)良，對(duì) 超導(dǎo)線圈所在的4.2K杜瓦的漏熱小，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在4.21(杜瓦中設(shè)有超 導(dǎo)液氦液面計(jì)50，超導(dǎo)液氦液面計(jì)以鈮鈦超導(dǎo)絲為元件，采用四引線法，利用鈮鈦超導(dǎo)線在液氦中為超導(dǎo)態(tài)、在氦氣中為正常態(tài)的特性，通過(guò)測(cè)量其電阻，可以簡(jiǎn)單 而有效的確定液面的位置。
本實(shí)用新型裝置工作時(shí)，由于外界對(duì)4. 2K杜瓦的漏熱以及線圈接頭電阻等發(fā)熱 引起液氦汽化所產(chǎn)生的氦氣被制冷機(jī)重新冷凝至4.2K杜瓦內(nèi)，因而，本實(shí)用新型 具有很高的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1、一種低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，包括外殼(120)，其特征是在外殼(120)中設(shè)有低溫恒溫器(60)，低溫恒溫器(60)通過(guò)拉桿(100)吊掛在外殼(120)的內(nèi)壁上；所述的低溫恒溫器(60)具有一室溫杜瓦(601)，室溫杜瓦(601)中設(shè)有4.2K杜瓦(603)，室溫杜瓦(601)與4.2K杜瓦(603)之間設(shè)有熱輻射屏(602)，室溫杜瓦(601)與熱輻射屏(602)之間、熱輻射屏(602)與4.2K杜瓦(603)之間周邊設(shè)有間隙；在4.2K杜瓦(603)的內(nèi)膽上絕緣繞制有超導(dǎo)線圈(30)，由一對(duì)二元電流引線(40)對(duì)超導(dǎo)線圈(30)供電；在室溫杜瓦(601)上安裝有具有二級(jí)冷頭的制冷機(jī)(10)，分別用來(lái)冷卻熱輻射屏(602)、二元電流引線(40)及4.2K杜瓦(603)；室溫杜瓦(601)與4.2K杜瓦(603)之間為真空狀態(tài)，且4.2K杜瓦(603)內(nèi)充有液氦(20)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是所述的超導(dǎo)線圈(30) 由銅基鈮鈦多芯扭絞細(xì)絲組成的超導(dǎo)線繞制而成，該超導(dǎo)線圈的超導(dǎo)線由四段組 成，每段并聯(lián)二極管保護(hù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低纟鵬導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是在拉桿(100)的上 端處安裝有稱(chēng)重傳感器(110)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低纟鵬導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是所述的二元電流引 線(40)由上端銅電流引線(402)、下端高纟顯超導(dǎo)電流引線(404)以及中間溫度 截流塊(403)連接而成，在銅電流引線(402)上端設(shè)有電流引線室溫連接頭(401)， 在高溫超導(dǎo)電流引線(404)下端設(shè)有電流引線低纟顯端連接頭(405)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低鵬導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是戶(hù)腿的制冷機(jī)一級(jí) 冷頭(102)上設(shè)有導(dǎo)冷塊(105)，通過(guò)導(dǎo)冷塊(105)與熱輻射屏(602)和二元 電流引線(40)中間溫度截流塊(403)相聯(lián)接，在導(dǎo)冷i央(105)與4. 2K杜瓦(603) 口部之間設(shè)有真空隔離罩(106)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低鵬導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是所述的制冷機(jī)(10) 為兩臺(tái)，沿低溫恒溫器(60)軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是在超導(dǎo)線圈(30) 線圈的線圈匝間和層間都灌有石蠟。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是所述的超導(dǎo)線圈(30) 與4.2K杜瓦(603)內(nèi)筒之間設(shè)有絕緣層(304)，超導(dǎo)線圈(30)底部與4. 2K杜 瓦(603)之間設(shè)有下環(huán)氧絕緣塊(303)，超導(dǎo)線圈(30)頂部設(shè)有上環(huán)氧絕緣塊(306)，上環(huán)氧絕緣i央(306)上方設(shè)有從軸線方向壓緊線圈的不銹鋼擋板(305)， 不銹鋼擋板(305)頂部設(shè)有線圈軸向定位裝置(307);在超導(dǎo)線圈(30)圓周方 向纏繞有壓緊線圈的不銹鋼綁扎帶(302)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是在制冷機(jī)(10)室 溫端安裝有磁屏蔽罩(107)，該磁屏蔽罩(107)整體呈方形。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，其特征是所述的4. 2K杜瓦 (603)通過(guò)杜瓦上吊桿(701)及下吊桿(702)吊掛在室溫杜瓦(601)上；熱輻射屏(602)通過(guò)上拉桿(801)及下拉桿(802)吊掛在室溫杜瓦(601)上。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低溫超導(dǎo)強(qiáng)磁除鐵器，是在外殼中設(shè)有低溫恒溫器，低溫恒溫器通過(guò)拉桿吊掛在外殼內(nèi)壁上；所述的低溫恒溫器具有一室溫杜瓦，室溫杜瓦中設(shè)有4.2K杜瓦，室溫杜瓦與4.2K杜瓦之間設(shè)有熱輻射屏，室溫杜瓦與熱輻射屏之間、熱輻射屏與4.2K杜瓦之間周邊設(shè)有間隙；在4.2K杜瓦的內(nèi)筒上絕緣繞制有超導(dǎo)線圈，由一對(duì)二元電流引線對(duì)超導(dǎo)線圈供電；在室溫杜瓦上安裝有具有二級(jí)冷頭的制冷機(jī)，分別用來(lái)冷卻熱輻射屏、二元電流引線及4.2K杜瓦；室溫杜瓦與4.2K杜瓦之間為真空狀態(tài)，且4.2K杜瓦內(nèi)充有液氦20。本實(shí)用新型磁感應(yīng)強(qiáng)度大、能從物料內(nèi)吸出細(xì)小鐵磁物質(zhì)，工作穩(wěn)定性高。
文檔編號(hào)B03C1/02GK201135923SQ20072015919
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者侯治龍, 劉鳳亮, 謹(jǐn) 周, 孔凡祝, 朱自安, 王兆連 申請(qǐng)人:山東華特磁電科技股份有限公司;中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所