[发明专利]电磁除铁器散热用盘式整体热管

说明书

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。