CN104994710A - 电磁除铁器散热用盘式整体热管 - Google Patents

Abstract

一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，包括一圆形平板，其特征在于：在所述圆形平板上均布有相互平行的蒸发槽道，所述蒸发槽道处于所述圆形平板上、下表面之间并贯穿至圆形平板的圆周面，其轴线平行于所述圆形平板上、下表面；在所述圆形平板中心设有一通孔，所述通孔的轴线垂直于所述圆形平板上、下表面；在所述通孔的圆周上设有一空心环，贯穿通孔圆周的蒸发槽道与所述空心环的内腔连通；在所述圆形平板的外圆周面上设有分汽环，所述分汽环为空心管，处于所述圆形平板外圆周面上的蒸发槽道端口与所述分汽环内腔连通；在分汽环上均布有与分汽环内腔连通的直翅片管。本发明结构简单可靠，传热能力强、性价比高，与采用独立多热管组成的散热器相比，有更强的散热能力、更好的均温效果、更高的加工安装效率、更低的产生成本，适于工业化应用。

Description

电磁除铁器散热用盘式整体热管

技术领域

本发明公开了一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，属于强化传热技术领域。

技术背景

电磁除铁器是一种利用磁场吸引力来清除物料输送带铁磁性杂质的设备。该设备在生产过程中将具有如下作用：一是保护输送带不受铁磁性杂质的损坏；二是保证后续重要设备，如破碎机、研磨机、锅炉等，安全稳定工作；三是保证或提高相关产品的质量，如陶瓷产品，因为生产中铁磁性杂质将严重影响陶瓷表面的色泽；四是提高港口物料输送的质量以满足客户要求。基于电磁除铁器的重要功用，该设备广泛应用于矿山、化工、火电、水泥、玻璃、陶瓷、建材、食品及饲料加工、港口航运等行业。

电磁除铁器的工作原理实际就是电磁转换原理。理论讲，一定功率下电磁除铁器的电磁吸力与其线圈流过的电流平方成正比，故电流大吸力就大，除铁能力就强。但物理原理同时指出，线圈是电阻，电流越大产生的热量越大、温度越高，而温度升高将使线圈电阻进一步增大，电阻增大又产生更多热量，从而形成一种恶性循环。在这种情况下，只能出现两种结果，一是线圈或设备高温损坏或烧毁，二是调低电流除铁性能下降。

基于电磁除铁器的工作原理，可以看出，为使电磁除铁器安全稳定运行，必须要快速及时散发热量，对大型电磁除铁器尤其如此。

众所周知，热管称为热的超导体，优异的导热能力使其很早在电磁除铁器散热上得到应用。调查证实，热管散热的确已成为电磁除铁器最主要的散热方式，市场占有率很高。

但是，随着经济规模的日益扩大，电磁除铁器越来越大型化，相应，其功率及发热量也越来越大，目前大型电磁除铁器的发热功率已达40～50千瓦，前述热问题越发显得突出，且散热技术难度也越来越高。从运行的实际情况看，现有热管散热技术已不敷应对，故研发适合电磁除铁器的新的热管散热技术，对电磁除铁器有重要的现实意义。

中国专利02258232.0提出了一种热管冷却技术，其特点是把多根热管夹装在两块铝板中，形成一个具有传热能力的平板，平板插入线圈导热。分析发现该专利存在如下不足：一是众多热管间隔平行夹装于两铝板间，由于热管与线圈叠合长度及热管传热性能有差异，且铝板间的热管在径向分布不连续，导致传热平板各处传热能力存在较大差异，从而引起线圈温度不均，局部产生高温；二是存在铝板热阻及热管与铝板的接触热阻；三是铝板需加工众多圆弧槽及螺钉孔，加工、安装费用高；四是散热翅片管与冷凝段嵌套安装，存在接触热阻，且安装较困难。中国专利200710133466.9提出了一种热管散热技术，其特点是多根热管横向相嵌形成平面整体，再整体插入线圈导出热量。分析发现该专利存在如下不足：一是凹凸结构的热管加工及安装较为复杂；二是热管相嵌即附加了接触热阻也附加了金属热阻；三是同样存在前述专利02258232.0的第一项不足；四是金属消耗多。中国专利200920232862.1提出的热管散热技术，其特点是多根热管以一定间隔并排水平插入线圈，线圈与热管只能点接触，接触面积过小，且热管间隔处的热阻非常大，传热能力较差，同时也存在线圈温度不均问题。中国专利88105470.4提出的热管散热技术，其特点是多根热管竖直插入线圈中，并在热管周围空隙填充导热填料，其不足之处有：一热管与线圈接触面积过小，填料热阻大，导致总体传热性能不佳；二同样存在专利02258232.0的第一项不足；三热管从除铁器上部伸出，不利于自然散热。中国专利200710134552.1提出了一种整体热管技术，其特点是：热管由环形容器、中间隔板及管状阵列形成，线圈置于环状容器形成蒸发段，管状阵列为冷凝段且位于电磁除铁器上部。其不足如下：一是无法解决线圈引出导线的密封问题，从而破坏热管真空度；二是管状阵列冷凝段从除铁器上部竖直引出，不利于采用自然对流方式散热；三是铝质冷凝段与钢的中间隔板不易焊接。

另外，专利02258232.0、200710133466.9、200920232862.1的热管是水平插入类型，该类型便于冷端采用自然对流方式散热，特点是不需对流风机，既无动力消耗，也可避免恶劣动力设备故障带来影响，但该类型有一个约束，就是热管只能在除铁器线圈水平面的一个坐标方向插入，从而导致电磁除铁器必须是方形、热管冷端只能在除铁器的两边安排，限制了散热冷端的数量，不利于增大散热量。专利88105470.4、200710134552.1的冷端是从除铁器顶上伸出，除铁器外形及冷端数量的限制大为较弱，但不足之处是顶部伸出的冷端无法进行自然冷却，从而带来需要引入动力的问题。

从上述公开技术文件可看出，目前，对于电磁除铁器热管散热技术的研究开发还存在许多不足。现有热管散热器在实际使用过程中，也普遍存在散热能力不佳、温度不均、温度过高等问题。从传热角度讲，现今技术存在两大问题：一是多管，现在基本都是使用多热管散热，由于每根热管都是独立的，其性能及安装位置都不同，极易引起蒸发端温度不均；二是附加热阻多，如金属热阻、接触热阻、填料热阻等。探其原因，主要还是热管的结构使然。如能减少热管使用数量，以及减少不必要的附加热阻，问题将会得到较好的解决或显著改善。鉴于此，发明人提出了一种新型结构的热管，该热管针对性的解决了现有技术及热管存在的问题，可大幅改善电磁除铁器热问题，为电磁除铁器安全稳定生产提供帮助。

发明内容

为更好地解决大型电磁除铁器散热问题，针对目前技术的不足，本发明提出一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，与已知电磁除铁器散热热管相比，具有结构简单可靠、传热能力强、均温性好、性价比高的特点。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，是采用下述方案实现的：

所述盘式整体热管，包括一圆形平板，在所述圆形平板上均布有相互平行的蒸发槽道，所述蒸发槽道处于所述圆形平板上、下表面之间并贯穿至圆形平板的圆周面，其轴线平行于所述圆形平板上、下表面；

在所述圆形平板中心设有一通孔，所述通孔的轴线垂直于所述圆形平板上、下表面；

在所述通孔的圆周上设有一空心环，贯穿通孔圆周的蒸发槽道与所述空心环的内腔连通；

在所述圆形平板的外圆周面上设有分汽环，所述分汽环为空心管，处于所述圆形平板外圆周面上的蒸发槽道端口与所述分汽环内腔连通；

在分汽环上均布有与分汽环内腔连通的直翅片管。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，以过通孔圆心的纵切面将所述盘式整体热管裁切为至少2块单体，在每一块单体中具有蒸发槽道端口的切口断面设置均衡管，所述均衡管一端封闭，另一端与空心环连通，其侧面与过切口断面的蒸发槽道端口连通，裁切得到的单体数量最多8块。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述圆形平板厚度为10-50mm，优选的厚度为10-30mm。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述蒸发槽道或分汽环的横截面为菱形、矩形、正方形、平行四边形、梯形、正六边形、圆形、椭圆形中的一种；

所述蒸发槽道的横截面积为100～2500平方毫米，优选横截面积为150～1600平方毫米，更优选横截面积为200～900平方毫米；

所述分汽环的横截面积为所述蒸发槽道横截面积的1-12倍，优选为2～10倍，更优选为3～8倍。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述空心环或均衡管的横截面为矩形、正方形，空心环或均衡管横截面积100-5000平方毫米，优选为200～3000mm²，更优选横截面积为300～2000mm²。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述直翅片管通过弯管连接在分汽环上，所述直翅片管与弯管焊接成一体。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，在分汽环上沿轴向均匀设置1-3行冷端孔，所述直翅片管安装在冷端孔上。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述直翅片管的轴线与所述圆形平板上表面的夹角α为：30°≤α≤90°，优选为：60°≤α≤90°，更优选为80°≤α≤90°，最优为α＝90°。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述圆形平板、空心环、分汽环、均衡管、直翅片管、弯管的材质选自铝合金或铜合金。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述直翅片管采用热挤压或热拉伸工艺成型，直翅片管上端封闭。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述蒸发槽道采用热挤压或热拉伸工艺成型。

本发明一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，工质选自丙酮、去离子蒸馏水、乙醇、甲醇中的一种。

本发明的整体盘式热管工作过程与原理

所述盘式整体热管工作过程如下：所述盘式整体热管大体上可看作由蒸发端、分汽环、冷凝端三大部分组成。所述蒸发端由空心环、设于圆形平板中的蒸发槽道、均衡管组成。所述冷凝端由直翅片管、弯管组成。分汽环将蒸发端、冷凝端连成一体，使其内部空间互相联系融为一体，形成一个封闭的网络，盘式蒸发端从其上下两平面接触的除铁器线圈获得热量，蒸发端内液态工质吸热汽化，由于蒸发端内部为一联通的空间网络，蒸发端内工质始终处于动态的稳定、平衡中，热力状态均匀。蒸汽在蒸发端与冷凝端压差作用下向冷凝端流动，经分汽环混合、整流后形成流量及热力状态相同或相近的工质进入各冷凝端。工质在冷凝端放热冷凝后，在重力作用下先回到分汽环，再由分汽环均匀流入蒸发端。工质周而复始流动，从而实现热量的持续迁移。

本发明技术效果

本发明提出的整体盘式热管应用在电磁除铁器上具有以下良好效果及优点：

本发明采用分汽环将蒸发端、冷凝端连成一体，使其内部空间互相联系融为一体，形成一个封闭的网络，这种结构的热管，可使蒸发端内工质的压力、温度、质量自动平衡，从而获得如下效果：一与除铁器线圈接触良好，消除了诸如夹板、填充物带来的材料导热热阻和接触热阻；二蒸发端内部工质热力状态、流动状态稳定均匀，蒸发端平板导热能力均匀，使线圈温度均匀并有效消除线圈局部高温。所述分汽环一边与蒸发槽道端口相连，另一边均布具有轴线与圆形平板上表面呈30°～90°夹角直翅片管的冷凝端，此种结构具有如下效果：一可实现蒸汽整流，使蒸汽均匀分配给冷凝端，提高冷凝端整体散热能力；二可使冷凝液均匀回流到蒸发端，提高蒸发端内工质的热力状态与流动状态的均匀性；三冷端可周向布置，增加了冷端数量；四整体盘式热管外形与电磁除铁器线圈一样，使得水平插入方式下电磁除铁器外形也可为圆形，节约生产材料及减少占地面积；五所述直翅片管可根据情况设置一至三排，满足更大的散热需要。所述直翅片管由整体挤压或整体拉伸成型，无套装翅片管的接触热阻，传热能力强。所述直翅片管呈竖直状周向排列于电磁除铁器壳体之外，便于采取自然对流散热，不耗动力及避免了动力带来的不稳定因素。所述蒸发槽道采用整体挤压或整体拉伸成型，也可分解结构挤压或拉伸成型后焊接而成，制造成本低，承压能力强。所述盘式整体热管与采用独立的多热管组成的热管散热器相比，有更高的传热能力、更好的均温效果、更高的加工与安装效率、更低的生产成本。

附图说明

附图1为本发明实施例1的主视图。

附图2为附图1的俯视图。

附图3为附图2中Ⅰ的放大图。

附图4为附图2中Ⅱ的放大图。

附图5为附图2中A-A的放大图。

附图6为实施例2的结构示意图。

附图7为实施例3的结构示意图。

附图8为实施例4的结构示意图。

附图9为实施例1整体盘式热管在电磁除铁器上的使用状态示意图。

图中：1-圆形平板、2-空心环、3-分汽环、4-直翅片管、5-弯管、6-蒸发槽道、7-均衡管、8-线圈、9-铁芯。

具体实施方式

以下结合附图对各具体实施例进行说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。阅读本发明内容后本领域技术人员对本发明所作的各种修改，同样属于本发明所附权利要求书的限定范围。

实施例一

参见附图1、2、3、4、5，一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述盘式整体热管，包括一圆形平板1，在所述圆形平板1上均布有相互平行的蒸发槽道6，所述蒸发槽道6处于所述圆形平板1上、下表面之间并贯穿至圆形平板1的圆周面10，其轴线平行于所述圆形平板1上、下表面；

在所述圆形平板1中心设有一通孔12，所述通孔12的轴线垂直于所述圆形平板1上、下表面；

在所述通孔12的圆周上设有一空心环2，贯穿通孔12圆周的蒸发槽道6与所述空心环2的内腔连通；

在所述圆形平板1的外圆周面10上设有分汽环3，所述分汽环3为空心管，处于所述圆形平板1外圆周面上的蒸发槽道端口13与所述分汽环内腔连通；

在分汽环3上均布有冷端孔14，直翅片管4安装在冷端孔14上与分汽环3内腔连通。

本实施例中，所述圆形平板1厚度为20mm；

本实施例中，所述蒸发槽道6、分汽环3的横截面为矩形；

所述蒸发槽道6的横截面积为700平方毫米；

所述分汽环的横截面积为所述蒸发槽道6横截面积的3倍；

本实施例中，所述空心环或均衡管的横截面为矩形，空心环或均衡管横截面积900平方毫米；

本实施例中，所述直翅片管4通过弯管5连接在分汽环3上，所述直翅片管4与弯管5焊接成一体；

本实施例中，所述直翅片管4的轴线与所述圆形平板上表面的夹角α为：α＝90°；

本实施例中，所述圆形平板、空心环、分汽环、均衡管、直翅片管、弯管的材质选自铝合金；

本实施例中，所述直翅片管采用整体热挤压而成，直翅片管上端封闭；

本实施例中，所述蒸发槽道采用热拉伸工艺成型；

本实施例中，工质选自丙酮。

实施例二

参见附图6，本实施例是以纵切面过通孔12圆心将所述盘式整体热管裁切为2块单体，在每一块单体中具有蒸发槽道端口13的切口断面设置均衡管7，所述均衡管7一端封闭，另一端与空心环2连通，其侧面与过切口断面的蒸发槽道端口13连通。

本实施例中，所述圆形平板厚度为30mm；

本实施例中，所述蒸发槽道或分汽环的横截面为正方形；

所述蒸发槽道的横截面积为1000平方毫米；

所述分汽环的横截面积为所述蒸发槽道总横截面积的6倍；

本实施例中，所述空心环或均衡管的横截面为正方形，空心环或均衡管横截面积2200平方毫米；

本实施例中，所述直翅片管的轴线与所述圆形平板上表面的夹角α为：α＝80°；

本实施例中，所述圆形平板、空心环、分汽环、均衡管、直翅片管、弯管的材质选自铜合金；

本实施例中，所述直翅片管采用整体热拉伸而成，直翅片管上端封闭；

本实施例中，所述蒸发槽道采用热挤压工艺成型；

本实施例中，工质选自去离子蒸馏水。

实施例三

参见附图7，本实施例是以纵切面过通孔12圆心将所述板式整体热管裁切为4块单体，在每一块单体中具有蒸发槽道端口13的切口断面设置均衡管7，所述均衡管7一端封闭，另一端与空心环2连通，其侧面与过切口断面的蒸发槽道端口13连通。

本实施例中，所述圆形平板厚度为50mm；

本实施例中，所述蒸发槽道或分汽环的横截面为矩形；

所述蒸发槽道的横截面积为1800平方毫米；

所述分汽环的横截面积为所述蒸发槽道横截面积的9倍；

本实施例中，所述空心环或均衡管的横截面为矩形，空心环或均衡管横截面积3600平方毫米；

本实施例中，所述直翅片管的轴线与所述圆形平板上表面的夹角α为：α＝60°；

本实施例中，所述圆形平板、空心环、分汽环、均衡管、直翅片管、弯管的材质选自铝合金；

本实施例中，所述直翅片管采用整体热挤压而成，直翅片管上端封闭；

本实施例中，所述蒸发槽道采用热拉伸工艺成型；

本实施例中，工质选自乙醇。

实施例四

参见附图8，本实施例示出了在分汽环3上设置有2排冷端孔14，直翅片管4安装在冷端孔14上的结构。

Claims (10)

1.一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，所述盘式整体热管，包括一圆形平板，其特征在于：在所述圆形平板上均布有相互平行的蒸发槽道，所述蒸发槽道处于所述圆形平板上、下表面之间并贯穿至圆形平板的圆周面，其轴线平行于所述圆形平板上、下表面；

在所述圆形平板中心设有一通孔，所述通孔的轴线垂直于所述圆形平板上、下表面；

在所述通孔的圆周上设有一空心环，贯穿通孔圆周的蒸发槽道与所述空心环的内腔连通；

在所述圆形平板的外圆周面上设有分汽环，所述分汽环为空心管，处于所述圆形平板外圆周面上的蒸发槽道端口与所述分汽环内腔连通；

在分汽环上均布有与分汽环内腔连通的直翅片管。

2.根据权利要求1所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：以过通孔圆心的纵切面将所述盘式整体热管裁切为至少2块单体，在每一块单体中具有蒸发槽道端口的切口断面设置均衡管，所述均衡管一端封闭，另一端与空心环连通，其侧面与过切口断面的蒸发槽道端口连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述圆形平板厚度为10-50mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述蒸发槽道或分汽环的横截面为菱形、矩形、正方形、平行四边形、梯形、正六边形、圆形、椭圆形中的一种；

所述蒸发槽道的横截面积为100～2500平方毫米；

所述分汽环的横截面积为所述蒸发槽道横截面积的1-12倍。

5.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述空心环或均衡管的横截面为矩形或正方形；

空心环或均衡管横截面积100-5000平方毫米。

6.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述直翅片管通过弯管连接在分汽环上，所述直翅片管与弯管焊接成一体。

7.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：在分汽环上沿轴向均匀设置1-3行冷端孔，所述直翅片管安装在冷端孔上。

8.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述直翅片管的轴线与所述圆形平板上表面呈α夹角，α取值为：30°≤α≤90°。

9.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述圆形平板、空心环、分汽环、均衡管、直翅片管、弯管的材质选自铝合金或铜合金。

10.根据权利要求1或2所述的一种电磁除铁器散热用盘式整体热管，其特征在于：所述蒸发槽道或直翅片管采用热挤压或热拉伸工艺成型，直翅片管上端封闭。