CN103433134B - 采用超导励磁线圈的立环强磁选机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供采用超导励磁线圈的立环强磁选机，其包括超导励磁线圈（1）、强磁机磁轭（2）、强磁机上斗体（3）、强磁机下斗体（4）、强磁机罩体（5）、强磁机支架（6）、强磁机转环及转环驱动部分（7）等七部分组成。本发明的立环强磁选机在整个励磁过程中由于电流的载体为超导线材，并且超导线材工作时一直处于温度极低的环境之中并一直处于超导状态，因此整个过程中设备没有励磁能量的损耗，实现了降低能耗的效果。
Description
技术领域
本发明属于磁性选矿机械领域，具体涉及采用超导励磁线圈的立环强磁选机，其适用于要求大电流、处理量大的磁选现场。
背景技术
随着磁选工艺越来越多的应用于选矿领域，磁选装置在近年来得到广泛的应用。强磁选机是一种对弱磁性矿物进行湿法富集及对非磁性矿物进行除杂铁提存的选矿设备。励磁线圈是强磁选机的主要部件，强磁选机便是通过励磁线圈产生的高强磁场使弱磁性矿物与无磁脉石分离。
励磁线圈是根据环形电流原理可产生磁场的原理，当励磁线圈中的电流在导线的作用下形成环形电流时励磁线圈中间部分便产生了我们所需要的磁场，而磁场的大小更是与环形流通的总的电流的大小成正比。强磁选机为了能够吸引磁性非常弱的矿物所需的磁场也非常强，因此强磁选机励磁时所需的环形电流也要很大。
以往强磁选机的励磁线圈均是采用一般金属材料作为环形电流的载体，常规的金属材料在通过大电流时会产生大量的热，而这些热量在强磁选机的工作过程中是起不到任何作用的。即产生这些热量所消耗的能量作的是无用功，而如果设备日常运行使用者又必需为这些无用功来买单。从节能环保角度和设备日常的运行成本的角度来说将大量的电能和成本用在作这些无用功都是不可取的。
进一步地，现在工业化的发展方向是设备大型化。以往的小型的强磁选机的励磁线圈所需的能耗就已经达到了上百千瓦，如果设备再大型化按以往的技术这一功率就会进一步加大。
发明内容
为了解决上述问题，本发明就是针对以上情况作出了新的改进方案，使用超导材料代替制造出一种能够有效的将电能转化为磁场，同时又不产生大量热的更加节能的全新的励磁线圈结构。
依据本发明的技术方案，提供一种采用超导励磁线圈的立环强磁选机，其包括超导励磁线圈1、强磁机磁轭2、强磁机上斗体3、强磁机下斗体4、强磁机罩体5、强磁机支架6、强磁机转环及转环驱动部分7等七部分组成，其中超导励磁线圈1由线圈外壳体8、制冷机9、接线盒10、超导线材11、超导制冷剂12、真空绝热层13、线圈内壳体14和制冷机冷头15组成；线圈内壳体14与线圈外壳体8共同为真空绝热层13的内、外侧壁；制冷机冷头15是制冷机9的冷源输出部分，制冷机冷头15直接作用在超导线材11上对超导线材11进行冷却，从而抵消掉外界传入的少量热量。
优选地，线圈外壳体8为可将超导线材11、超导制冷剂12、真空绝热层13、线圈内壳体14和制冷机冷头15包裹进去的任意结构。
优选地，制冷机9为超导线材11、超导制冷剂12进行降温，其低温端为制冷机冷头15，制冷机冷头15的位置在真空绝热层13、线圈内壳体14内部，并与超导线材11和超导制冷剂12相接触。
更优选地，接线盒10为外界与超导线材11进行电连通的位置，外界的供电电缆在接线盒10处与超导线材11进行连接并对超导线材11进行供电。
进一步地，超导线材11在工作温度达到临界温度以下时可发生超导电现像，其材质为NbTi、Nb3Sn、Nb3Ge的超导材料。
优选地，超导制冷剂12为可使超导线材11保持在其临界温度以下的液体或固体，一般采用液氦或液氮、固态氮等。
优选地，真空绝热层13是为了保证外界的热量尽量少的进入到超导励磁线圈1的线圈内壳体14以内的部分而采取的结构；所述超导励磁线圈1正常工作时制冷机9一直通过制冷机冷头15对超导线材11降温冷却。
更优选地，超导励磁线圈1是使用超导线材11作为励磁所需的电流的载体。
进一步地，超导励磁线圈1所使用超导线材11工作时处于超导状态。超导励磁线圈1所使用超导线材11工作时周围充满了超导制冷剂12；所述超导励磁线圈1所使用超导线材11位于真空绝热层13内部。
如上所述采用超导励磁线圈的立环强磁选机，整个励磁过程中由于电流的载体为超导线材，并且超导线材工作时一直处于一温度极低的环境之中并一直处于超导状态，因此整个过程中设备没有励磁能量的损耗，实现了降低能耗的效果。本发明结构简单，设计合理，维护量小，便于维修，添补了此类磁选装置的空白，值得广泛的推广应用。
附图说明
图1为本发明的立体示意图；
图2为图1中励磁线圈示意图；
图3为本发明励磁线圈的正视图，其中线圈截面位置被剖视；
图4为图3中剖视部分的放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外地，不应当将本发明的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
图1至图4中：附图标记如下：1.超导励磁线圈、2.强磁机磁轭、3.强磁机上斗体、4.强磁机下斗体、5.强磁机罩体、6.强磁机支架、7.强磁机转环及转环驱动部分、8.线圈外壳体、9.制冷机、10.接线盒、11.超导线材、12.超导制冷剂、13.真空绝热层、14.线圈内壳体、15.制冷机冷头。
本发明的核心思想为：本发明的核心在于提供一种采用新材料和新工艺的立式转环感应式湿法强磁选机励磁线圈及应用此线圈的强磁选机。该超导励磁线圈1安装于强磁机磁轭2内部，强磁机磁轭2上下分别安装有强磁机上斗体3和强磁机下斗体4，强磁机转环及转环驱动部分7穿过强磁机磁轭2内部的空隙，强磁机罩体5罩于强磁机转环及转环驱动部分7外部，而这一切又全部由强磁机支架6支撑构成一个整体。
该励磁线圈中用于电流通过的电流的载体由以往的金属材料更换为超导材料。为实现上述目的，本发明的技术方案为：所述励磁线圈中的电流的载体由超导材料来担当，超导材料绕制在一可以达到其超导所需温度的密闭空腔内，此空腔与外界绝热。为保证此空腔内的温度，此空腔内充满液态或固态的气体元素，同时将制冷机的冷头直接作用到超导线材上对其进行冷却保证其一直处于超导温度。
具体地，参考附图所示，本发明的采用超导励磁线圈的立环强磁选机包括超导励磁线圈1、强磁机磁轭2、强磁机上斗体3、强磁机下斗体4、强磁机罩体5、强磁机支架6、强磁机转环及转环驱动部分7等七部分组成，其中超导励磁线圈1由线圈外壳体8、制冷机9、接线盒10、超导线材11、超导制冷剂12、真空绝热层13、线圈内壳体14和制冷机冷头15组成；线圈内壳体14与线圈外壳体8共同为真空绝热层13的内、外侧壁；制冷机冷头15是制冷机9的冷源输出部分，制冷机冷头15直接作用在超导线材11上对超导线材11进行冷却，从而抵消掉外界传入的少量热量。
其中，线圈外壳体8为可将超导线材11、超导制冷剂12、真空绝热层13、线圈内壳体14和制冷机冷头15包裹进去的任意结构。制冷机9为超导线材11、超导制冷剂12进行降温，其低温端为制冷机冷头15，制冷机冷头15的位置在真空绝热层13、线圈内壳体14内部，并与超导线材11和超导制冷剂12相接触。接线盒10为外界与超导线材11进行电连通的位置，外界的供电电缆在接线盒10处与超导线材11进行连接并对超导线材11进行供电。超导线材11在工作温度达到临界温度以下时可发生超导电现像，其材质为NbTi、Nb3Sn、Nb3Ge等超导材料。超导制冷剂12为可使超导线材11保持在其临界温度以下的液体或固体，一般采用液氦或液氮、固态氮等。
优选地，真空绝热层13是为了保证外界的热量尽量少的进入到超导励磁线圈1的线圈内壳体14以内的部分而采取的结构；所述超导励磁线圈1正常工作时制冷机9一直通过制冷机冷头15对超导线材11降温冷却。超导励磁线圈1是使用超导线材11作为励磁所需的电流的载体。
进一步地，超导励磁线圈1所使用超导线材11工作时处于超导状态。超导励磁线圈1所使用超导线材11工作时周围充满了超导制冷剂12；所述超导励磁线圈1所使用超导线材11位于真空绝热层13内部
在本发明中，超导励磁线圈1为强磁选机的核心部分，是强磁选机产生强磁场的动力源泉。本发明的主要内容就是如图2所示的超导励磁线圈1及使用超导励磁线圈的强磁选机。
具体来讲，超导励磁线圈1安装在如图1所示的强磁选机主机上，超导励磁线圈由内而外分别由超导线材11、线圈内壳体14、线圈外壳体8和制冷机9及接线盒10组成。其中核心主要作用部分是超导线材11，其它外围部件均为保障超导线材11能够正常的达到超导状态。超导线材11为励磁电流的载体部分，其工作时需置于温度极低的环境之中。为实现这一极低温度的工作环境，首先我们将超导线材11外部的线圈内壳体14和线圈外壳体8之间的腔体内的空气全部抽出使其成为真空绝热层13，防止外界的热量传入超导线材11；又在超导线材11周围充填满超导制冷剂12，使其周围温度稳定；并且还将制冷机9的制冷机冷头15直接作用于超导线材11之上，确保超导线材11本体一直处于被制冷的状态，从而将通过真空绝热层13或其它区域传入或自身产生的极少量的热量交换掉，使超导线材11一直处于温度极低的环境之中并处在超导状态。
超导线材11的两端接头在接线盒10处引出超导励磁线圈1的外壳体8并与外部的供电设备相连接，此时我们便可以通过调节外部供电设备的供电电流来调节超导励磁线圈1产生的磁场的大小。整个励磁过程中由于电流的载体为超导线材11，并且超导线材11工作时一直处于一温度极低的环境之中并一直处于超导状态，因此整个过程中设备没有励磁能量的损耗，实现了降低能耗的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出各种各样的修改。
Claims (1)
1.采用超导励磁线圈的立环强磁选机，其由超导励磁线圈(1)、强磁机磁轭(2)、强磁机上斗体(3)、强磁机下斗体(4)、强磁机罩体(5)、强磁机支架(6)、强磁机转环及转环驱动部分(7)七部分组成，其特征在于，超导励磁线圈(1)由线圈外壳体(8)、制冷机(9)、接线盒(10)、超导线材(11)、超导制冷剂(12)、真空绝热层(13)、线圈内壳体(14)和制冷机冷头(15)组成；线圈内壳体(14)与线圈外壳体(8)共同为真空绝热层(13)的内、外侧壁；制冷机冷头(15)是制冷机(9)的冷源输出部分，制冷机冷头(15)直接作用在超导线材(11)上对超导线材(11)进行冷却，确保超导线材(11)本体一直处于被制冷的状态，从而将通过真空绝热层(13)或其它区域传入或自身产生的极少量的热量交换掉，使超导线材(11)一直处于超导状态；
其中，线圈外壳体(8)为可将超导线材(11)、超导制冷剂(12)、真空绝热层(13)、线圈内壳体(14)和制冷机冷头(15)包裹进去的任意结构；制冷机(9)为超导线材(11)、超导制冷剂(12)进行降温，其低温端为制冷机冷头(15)，制冷机冷头(15)的位置在真空绝热层(13)、线圈内壳体(14)内部，并与超导线材(11)和超导制冷剂(12)相接触；接线盒(10)为外界与超导线材(11)进行电连通的位置，外界的供电电缆在接线盒(10)处与超导线材(11)进行连接并对超导线材(11)进行供电；超导线材(11)在工作温度达到临界温度以下时可发生超导电现象，其材质为NbTi或Nb3Sn或Nb3Ge超导材料；超导制冷剂(12)为可使超导线材(11)保持在其临界温度以下的液体或固体；
所述超导励磁线圈(1)所使用超导线材(11)工作时周围充满了超导制冷剂(12)；所述超导励磁线圈(1)所使用超导线材(11)位于真空绝热层(13)内部。
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