專利名稱：低溫超導強磁除鐵器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種強磁除鐵器，特別涉及一種低溫超導強磁除鐵器。
背景技術：
中國是世界上最大的原煤生產國，年產原煤超過10億B屯。同時，中國也是最 大的煤炭出口國之一。中國的高熱量、低灰、低硫煤炭儲量很大，這使中國及海外 用戶受益不少。然而， 一個嚴重的缺陷是中國的原煤存在著雜鐵和雷管。這些雜物 給用戶帶來了嚴重的問題，在電廠，雜鐵阻礙了碎煤機的有效運轉，而雷管則在煤 炭的加工、運輸設備中有弓胞火災和爆炸的危險。因此，當煤炭在寬皮帶機上高速 運行時，禾U用普通電磁除鐵器，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，除鐵器通常可分為永磁除鐵器、電磁除鐵器和超導強磁 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冷電磁除鐵 器等幾種類型。它們雖然有其各自的優(yōu)點，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；干式電磁除鐵器價格昂貴，繞組電流密度低，體積龐 大；風冷電磁除鐵器體積大，清洗麻煩。隨著業(yè)界對除鐵器場強指標要求越來越高， 永磁除鐵器、電磁除鐵器己經不育旨滿足高端市場的需要，急需開發(fā)一種新型的安全 可靠且效率高的強磁除鐵器。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種磁感應強度大、能從物料內吸出0. 1 kg 以下的細小鐵磁物質的低纟鵬導強磁除鐵器。
為解決上述技術問題，本發(fā)明包括外殼，其結構特點是在外殼中設剤氏溫恒溫 器，低溫恒溫器通過拉桿吊掛在外殼內壁上；所述是低溫恒溫器具有一室溫杜瓦， 室溫杜瓦中設有4.2K杜瓦，室溫杜瓦與4. 2K杜瓦之間設有熱輻射屏，室溫杜瓦與 熱輻射屏之間、熱輻射屏與4.2K杜瓦之間周邊設有間隙；在4.21(杜瓦的內筒上絕緣繞制有超導線圈，由一對二元電流弓踐對超導線圈供電；在室溫杜瓦上安裝有具 有二級冷頭的制冷機，分別用來冷卻熱輻射屏、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杜瓦內充有液氦。
所述的超導線圈由銅基鈮鈦多芯扭絞細絲組成的超導線繞制而成，該超導線圈 的超導線由四段組成，每段并聯(lián)二極管保護。
在拉桿的上端處安裝有稱重傳感器。
所述的二元電流弓踐由上端銅電流弓戰(zhàn)、下端高溫超導電流弓l線以及中間溫度 截流i央連接而成，在銅電流引線上端設有電流引線室溫連接頭，在高溫超導電流引 線下端設有電流弓踐低溫端連接頭。
所述的制冷機一級冷頭上設有導冷i央，通過導冷塊與熱輻射屏和二元電流弓l線 中間溫度截流±央相聯(lián)接，在導冷塊與4. 2K杜瓦口部之間設有真空隔離罩。
所述的制冷機為兩臺，沿低溫恒溫器軸線對稱設置。
在超導線圈的線圈匝間和層間都灌有石蠟。
所述的超導線圈與4. 2K杜瓦內筒之間設有絕緣層，超導線圈底部與4. 2K杜瓦 之間設有下環(huán)氧絕緣±央，超導線圈頂部設有上環(huán)氧絕緣塊，上環(huán)氧絕緣塊上方設有 從軸線方向壓緊線圈的不銹鋼擋板，不銹鋼擋板頂部設有線圈軸向定位裝置；在超 導線圈圓周方向纏繞有壓緊線圈的不銹鋼綁扎帶。
在制冷機室纟顯端安裝有磁屏蔽罩，該磁屏蔽罩整體呈方形。
所述的4. 2K杜瓦通過杜瓦上吊桿及下吊桿吊掛在室溫杜瓦上；熱輻射屏通過 上拉桿及下拉桿吊掛在室纟顯豐土瓦上。
采用上述結構后，低纟顯恒溫，體吊掛在一外殼中，可以有效避免受灰塵因素 影響，而用于產生強磁場的超導線圈置于真空杜瓦中，采用液氦浸泡式冷卻方式， 通過一對二元電流弓戰(zhàn)供電，完全置于低溫恒溫器內，由具有二級冷頭的制冷機分 別用來冷卻熱輻射屏、二元電流弓戰(zhàn)及4.2K杜瓦，由室溫通過銅電流弓戰(zhàn)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，被制冷機一級冷頭帶走，減小外 界對超導線圈所在的4. 2K杜瓦的漏熱，二級冷頭工作溫度為4. 2K，用來冷凝4. 2K 杜瓦中由于外界漏熱以及磁體運行發(fā)熱而汽化的氦氣。由于外界對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生的氦氣被制冷機重新冷凝至4. 2K
杜瓦內，使浸泡在液氦中的超導線圈一直工作在低溫超導狀態(tài)，因而，本發(fā)明具有 很高的穩(wěn)定性。經實驗，該低溫超導強磁除鐵器底部表面磁感應強度達2萬高斯， 工作點磁感應強度在4000高斯以上，磁感應強度大、能從物料內吸出0. 1 kg以下 的細小鐵磁物質。本發(fā)明具有磁感應強度高、磁感應梯度大、除盡率高、耗能少等 優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述
圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖2為圖1中超導除鐵器的結構示意圖3為圖1中超導線圈的剖面結構示意圖4為圖1中二元電流引線的結構示意圖5為制冷機與杜瓦連接結構圖。
具體實施例方式
參照附圖，該低纟鵬導強磁除鐵器包括外殼120，外殼120整體呈圓形，外殼 120內壁上設有承重座，在外殼120中設有低溫恒溫器60，低溫恒溫器60通過拉 桿100吊掛在外殼120內壁的承重座上，拉桿100下端連接在低溫恒溫器60外側 支座上，在拉桿100的上端處安裝有稱重傳感器110，稱重傳感器110用來測量被 吸在圓形外殼120底部的雜鐵重量，在圓形外殼120內壁上安裝一個梯子90供設 備維護人員^ffi。所述是低溫恒溫器60具有一室溫杜瓦601，室溫杜瓦601中設有 4. 2K杜瓦603，室溫杜瓦601與4. 2K杜瓦603之間設有熱輻射屏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之間周邊設有間隙，4. 2K 杜瓦603通過杜瓦上吊桿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的內筒上絕緣繞制有超 導線圈30，由一對二元電流弓|線40對超導線圈30供電。超導線圈30與4. 2K杜瓦 603內筒之間設有絕緣層304，超導線圈30底部與4. 2K杜瓦603之間設有下環(huán)氧 絕緣塊303，超導線圈30頂部設有上環(huán)氧絕緣塊306，上環(huán)氧絕緣i央306上方設有
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內壁 上的軸向定位塊；在超導線圈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上安裝有具有二級冷頭的制冷機10，分別用來冷卻熱輻射屏602、 二 元電流弓踐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內充有液氦20，超導線圈30浸泡在液氦中。所述的超導線圈30 由銅基鈮鈦多芯扭絞細絲組成的超導線繞制而成，該超導線圈的超導線由四段組 成，每段并聯(lián)二極管保護，超導線圈30的線圈匝間和層間都灌有石蠟，防止磁體 運行時導線可能產生擾動而引發(fā)失超，以穩(wěn)定磁體；在制冷機一級冷頭102上設有 與其密封連接的導冷塊105，通過導冷±央105與熱輻身t屏602和二元電流引線40中 間溫度截流±央403相聯(lián)接，在導冷塊105與4. 2K杜瓦603 口部之間密封連接有真 空隔離罩106，使4.21(杜瓦603內外呈真空隔離狀態(tài)；熱輻射屏602和二元電流引 線40高溫端由制冷機一級冷頭以傳導方式來冷卻；杜瓦603中的氦氣由制冷機二 級冷頭冷凝成液氦。制冷機10為兩臺，沿低溫恒溫器60軸線對稱設置，制冷機IO 與室溫杜瓦601之間密封連接。本發(fā)明采用的二級制冷機，正常運行時， 一級冷頭 工作溫度為40K,用來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 界對超導線圈所在的4. 2K杜瓦的漏熱；二級冷頭工作溫度為4. 2K，用來冷凝4. 2K 杜瓦中由于外界漏熱以及磁體運行發(fā)熱而汽化的氦氣，使超導線圈30工作在4. 2K 環(huán)境溫度中。在制冷機10室溫端101安裝有磁屏蔽罩107，以屏蔽超導線圈產生的 磁場對制冷機電機性能的影響，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、下端高溫超導電流引線404以及中間^^截流塊403連接而成， 在銅電流引線402上端設有電流引線室溫連接頭401，在高，導電流引線404下 端設有電流引謝氐溫端連接頭405。本發(fā)明的二元電流引線由高溫段的銅電流引線 和低溫段的高纟顯超導電流引線組成。由室溫通過銅電流引線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，被制冷機一級冷頭帶走。低溫段的電流引線由熱 導率低的高溫超導線制成。整個二元電流引線結構可靠、性能優(yōu)良，對超導線圈所 在的4. 2K杜瓦的漏熱小，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在4. 2K杜瓦中設有超導液氦液面 計50，超導液氦液面計以鈮鈦超導絲為元件，采用四弓踐法，禾U用鈮鈦超導線在液
氦屮為超導態(tài)、在氦氣中為正常態(tài)的特性，通過測量其電阻，可以簡單而有效的確 定液面的位置。
本發(fā)明裝置工作時，由于外界對4. 2K杜瓦的漏熱以及線圈接頭電阻等發(fā)熱引起
液氦汽化所產生的氦氣被制冷機重新冷凝至4.2K杜瓦內，因而，本發(fā)明具有很高
的穩(wěn)定性。
權利要求
1、一種低溫超導強磁除鐵器，包括外殼(120)，其特征是在外殼(120)中設有低溫恒溫器(60)，低溫恒溫器(60)通過拉桿(100)吊掛在外殼(120)的內壁上；所述的低溫恒溫器(60)具有一室溫杜瓦(601)，室溫杜瓦(601)中設有4.2K杜瓦(603)，室溫杜瓦(601)與4.2K杜瓦(603)之間設有熱輻射屏(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)之間周邊設有間隙；在4.2K杜瓦(603)的內膽上絕緣繞制有超導線圈(30)，由一對二元電流引線(40)對超導線圈(30)供電；在室溫杜瓦(601)上安裝有具有二級冷頭的制冷機(10)，分別用來冷卻熱輻射屏(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)內充有液氦(20)。
2、 根據權利要求1所述的低溫超導強磁除鐵器，其特征是所述的超導線圈(30) 由銅基鈮鈦多芯扭絞細絲組成的超導線繞制而成，該超導線圈的超導線由四段組 成，每段并聯(lián)二極管保護。
3、 根據權利要求1所述的低纟鵬導強磁除鐵器，其特征是在拉桿(100)的上 端處安裝有稱重傳感器(110)。
4、 根據權禾腰求1所述的低纟鵬導強磁除鐵器，其特征是所述的二元電流引 線(40)由上端銅電流引線(402)、下端高纟顯超導電流引線(404)以及中間纟顯度 截流塊(403)連接而成，在銅電流引線(402)上端設有電流引線室溫連接頭(401)， 在高溫超導電流引線(404)下端設有電流引線低溫端連接頭(405)。
5、 根據權利要求4所述的低鵬導強磁除鐵器，其特征是所述的制冷機一級 冷頭(102)上設有導冷塊(105)，通過導冷塊(105)與熱輻射屏(602)和二元 電流引線(40)中間溫度截流±央(403)相聯(lián)接，在導冷±央(105)與4. 2K杜瓦(603) 口部之間設有真空隔離罩(106)。
6、 根據權利要求1所述的低M^導強磁除鐵器，其特征是所述的制冷機(10) 為兩臺，沿低溫恒溫器(60)軸線對稱設置。
7、 根據權利要求1所述的低溫超導強磁除鐵器，其特征是在超導線圈(30) 線圈的線圈匝間和層間都灌有石蠟。
8、 根據權利要求1所述的低溫超導強磁除鐵器，其特征是所述的超導線圈(30)與4.2K杜瓦(603)內筒之間設有絕緣層(304)，超導線圈(30)底部與4. 2K杜 瓦(603)之間設有下環(huán)氧絕緣塊(303)，超導線圈(30)頂部設有上環(huán)氧絕緣塊 (306)，上環(huán)氧絕緣塊(306)上方設有從軸線方向壓緊線圈的不銹鋼擋板(305)， 不銹鋼擋板(305)頂部設有線圈軸向定位裝置(307);在超導線圈(30)圓周方 向纏繞有壓緊線圈的不銹鋼綁扎帶(302)。
9、 根據權利要求1所述的低纟顯超導強磁除鐵器，其特征是在制冷機(10)室 溫端安裝有磁屏蔽罩(107)，該磁屏蔽罩(107)整體呈方形。
10、 根據權利要求1所述的低溫超導強磁除鐵器，其特征是所述的4. 2K杜瓦 (603)通過杜瓦上吊桿(701)及下吊桿(702)吊掛在室溫杜瓦(601)上；熱輻射屏(602)通過上拉桿(801)及下拉桿(802)吊掛在室溫杜瓦(601)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫超導強磁除鐵器，是在外殼中設有低溫恒溫器，低溫恒溫器通過拉桿吊掛在外殼內壁上；所述的低溫恒溫器具有一室溫杜瓦，室溫杜瓦中設有4.2K杜瓦，室溫杜瓦與4.2K杜瓦之間設有熱輻射屏，室溫杜瓦與熱輻射屏之間、熱輻射屏與4.2K杜瓦之間周邊設有間隙；在4.2K杜瓦的內筒上絕緣繞制有超導線圈，由一對二元電流引線對超導線圈供電；在室溫杜瓦上安裝有具有二級冷頭的制冷機，分別用來冷卻熱輻射屏、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杜瓦內充有液氦20。本發(fā)明磁感應強度大、能從物料內吸出細小鐵磁物質，工作穩(wěn)定性高。
文檔編號B03C1/02GK101195108SQ200710116248
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權日2007年12月17日
發(fā)明者侯治龍, 劉鳳亮, 謹 周, 孔凡祝, 朱自安, 王兆連 申請人:山東華特磁電科技股份有限公司;中國科學院高能物理研究所