权利要求
1.一种高磁场恒温式立环磁选机，包括机架(1)、上铁轭(8)、励磁绕组(11)和下铁轭(12)，所述机架(1)顶部设置有转环(5)，所述上铁轭(8)和下铁轭(12)分别设置在转环(5)的内外两侧;其特征在于：所述下铁轭(12)外部套设有冷却箱体(3)，所述励磁绕组(11)完全浸没在冷却箱体(3)内的冷却介质中;所述冷却箱体(3)底部一侧设置有介质入口(2)，所述冷却箱体(3)顶部一侧设置有介质出口(10)，所述介质出口(10)与介质入口(2)共同接入循环冷却系统;所述励磁绕组(11)由多个线饼(14)沿轴向依次堆叠而成，多个所述线饼(14)采用串联、并联或串并联组合的连接方式，多个所述线饼(14)通过多组周向分布的捆扎组件(13)紧固为一个整体;所述线饼(14)包括多组互相套装的线圈包(15)，且同组线饼(14)内的各线圈包(15)之间为串联连接，相邻所述线圈包(15)之间设置有硅钢材质的间隔组件，形成层间冷却通道并优化磁场分布。
2.根据权利要求1所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述捆扎组件(13)包括压板(16)和底板(18)，所述压板(16)贴合在最上层线饼(14)的上端面，所述底板(18)贴合在最下层线饼(14)的下端面，所述底板(18)通过两组双头螺柱(17)与压板(16)固定连接。
3.根据权利要求2所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述间隔组件为分体式设计，包括多组与捆扎组件(13)一一对应的硅钢板(20)，所述硅钢板(20)设置于每一相邻线圈包(15)之间，所述硅钢板(20)的两端分别与压板(16)和底板(18)插接。
4.根据权利要求3所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述线圈包(15)弯角处的硅钢板(20)呈弧形。
5.根据权利要求2所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述间隔组件为一体式设计，包括环形的基座(23)，所述基座(23)沿长度和宽度方向的上端面一体设置有多组间隔分布的竖板(24)，所述基座(23)弯角处的上端面一体设置有弧形板(25)，所述竖板(24)和弧形板(25)均与压板(16)插接，所述基座(23)与底板(18)插接。
6.根据权利要求2所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述底板(18)的下端面设置有多组流道(19)。
7.根据权利要求1所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：相邻所述线饼(14)之间均设有绝缘隔条。
8.根据权利要求7所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：所述绝缘隔条包括第一隔条(27)和第二隔条(28);所述第一隔条(27)设置有多组，多组所述第一隔条(27)布置于线饼(14)长度方向的两端;所述第二隔条(28)设置有多组，多组所述第二隔条(28)布置于线饼(14)宽度方向的两侧。
9.根据权利要求8所述的高磁场恒温式立环磁选机，其特征在于：多组所述第二隔条(28)呈斜向设置，所述第二隔条(28)与冷却介质主流向的夹角α为45°-60°。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及矿物分选设备技术领域，具体为一种高磁场恒温式立环磁选机。
背景技术
[0002]立环高梯度磁选机是弱磁性矿湿法选除以及非金属矿提纯的核心设备之一，其工作原理为：通过励磁绕组产生强磁场，经上、下铁轭构成闭合磁路，在磁轭与绕组之间的转环内装填磁介质;转环下部浸没于矿浆中，磁化后的磁介质吸附磁性矿粒，随转环转动至上部后，由高压冲洗水将矿粒冲落至收集箱，完成分选作业。
[0003]在实际工业生产中，为提升分选效率和分选精度，立环磁选机通常采用高磁场设计。目前，高梯度立环磁选机的磁场强度大多在18000GS以内，若进一步提升至20000GS及以上，电流热效应将导致绕组内部热量迅速积聚，极易引发线圈烧毁。
[0004]为避免上述问题，现有立环磁选机常采取定期停机降温的方式，待励磁绕组温度降至安全范围后再重启设备。然而，这种间歇式作业模式中断了连续生产流程，显著降低了生产效率，难以满足工业生产对连续性与稳定性的要求。
发明内容
[0005]为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种高磁场恒温式立环磁选机，旨在实现励磁绕组的全域高效恒温散热，避免设备因过热频繁停机，确保高磁场工况下的连续稳定运行。
[0006]为了解决上述技术问题，一种高磁场恒温式立环磁选机，包括机架、上铁轭、励磁绕组和下铁轭，所述机架顶部设置有转环，所述上铁轭和下铁轭分别设置在转环的内外两侧;所述下铁轭外部套设有冷却箱体，所述励磁绕组完全浸没在冷却箱体内的冷却介质中;所述冷却箱体底部一侧设置有介质入口，所述冷却箱体顶部一侧设置有介质出口，所述介质出口与介质入口共同接入循环冷却系统;所述励磁绕组由多个线饼沿轴向依次堆叠而成，多个所述线饼采用串联、并联或串并联组合的连接方式，多个所述线饼通过多组周向分布的捆扎组件紧固为一个整体;所述线饼包括多组互相套装的线圈包，且同组线饼内的各线圈包之间为串联连接，相邻所述线圈包之间设置有硅钢材质的间隔组件。
[0007]优选的，所述捆扎组件包括压板和底板，所述压板贴合在最上层线饼的上端面，所述底板贴合在最下层线饼的下端面，所述底板通过两组双头螺柱与压板固定连接。
[0008]优选的，所述间隔组件为分体式设计，包括多组与捆扎组件一一对应的硅钢板，所述硅钢板设置于每一相邻线圈包之间，所述硅钢板的两端分别与压板和底板插接。
[0009]优选的，所述线圈包弯角处的硅钢板呈弧形。
[0010]优选的，所述间隔组件为一体式设计，包括环形的基座，所述基座沿长度和宽度方向的上端面一体设置有多组间隔分布的竖板，所述基座弯角处的上端面一体设置有弧形板，所述竖板和弧形板均与压板插接，所述基座与底板插接。
[0011]优选的，所述底板的下端面设置有多组流道。
[0012]优选的，相邻所述线饼之间均设有绝缘隔条。
[0013]优选的，所述绝缘隔条包括第一隔条和第二隔条;所述第一隔条设置有多组，多组所述第一隔条布置于线饼长度方向的两端;所述第二隔条设置有多组，多组所述第二隔条布置于线饼宽度方向的两侧。
[0014]优选的，多组所述第二隔条呈斜向设置，所述第二隔条与冷却介质主流向的夹角α为45°-60°。
[0015]采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
硅钢板等间隔组件为相邻线圈包之间提供了固定的间隙，该间隙构成了冷却介质的流通通道，冷却介质可以在间隙中流动，直接带走线圈包表面产生的热量，避免了线圈包内部热量积聚。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为高磁场恒温式立环磁选机的结构示意图;
图2为冷却箱体的结构示意图;
图3为励磁绕组的结构示意图;
图4为捆扎组件的结构示意图;
图5为励磁绕组的缠绕示意图;
图6为间隔组件的结构示意图;
图7为冷却介质的流向示意图。
[0018]附图标记：1-机架，2-介质入口，3-冷却箱体，4-进料斗，5-转环，6-冲洗管道，7-接料箱，8-上铁轭，9-油枕，10-介质出口，11-励磁绕组，12-下铁轭，13-捆扎组件，14-线饼，15-线圈包，16-压板，17-双头螺柱，18-底板，19-流道，20-硅钢板，21-第一卡舌，22-插槽，23-基座，24-竖板，25-弧形板，26-第二卡舌，27-第一隔条，28-第二隔条。
具体实施方式
[0019]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
[0020]下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接;可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]如图1所示，高磁场恒温式立环磁选机包括机架1、进料斗4、冲洗管道6、接料箱7、上铁轭8、励磁绕组11以及下铁轭12。
[0022]转环5架设在机架1上，并与设置在机架1上的驱动机构传动连接，通过驱动机构带动转环5转动，实现连续分选作业。上铁轭8和下铁轭12分别对应设置在转环5的内外两侧，即上铁轭8位于转环5内部，下铁轭12半包覆于转环5外部。
[0023]进料斗4设置在上铁轭8的上方。矿浆由进料斗4给入高磁场恒温式立环磁选机，在励磁绕组11产生的强磁场作用下，转环5上的磁介质被磁化，矿浆中的磁性颗粒被吸附在磁介质表面，完成磁性矿物的捕获。
[0024]冲洗管道6架设在转环5的上方，接料箱7位于转环5的环内，并设置在上铁轭8的上方。随着转环5继续转动，被吸附的磁性颗粒被带至顶部的无磁场区，冲洗管道6喷出的高压冲洗水将磁性颗粒从磁介质表面冲落，使其落入接料箱7内，完成磁性矿物的收集。
[0025]如图1和图2所示，为解决励磁绕组11的散热问题，下铁轭12外部套设有冷却箱体3，励磁绕组11完全浸没在冷却箱体3内的冷却介质中。冷却箱体3的顶部设置有相通的油枕9，用于作为冷却介质补加接口或冷却介质的热膨胀缓冲容器。
[0026]冷却箱体3的底部一侧设置有介质入口2，冷却箱体3的顶部一侧设置有介质出口10，介质出口10与介质入口2共同接入循环冷却系统。冷却介质从介质入口2进入冷却箱体3底部，自下而上流经励磁绕组11，吸收绕组产生的热量后从介质出口10流出，进入外部的循环冷却系统进行散热后再循环使用，从而实现对励磁绕组11的持续恒温冷却。
[0027]如图3所示，励磁绕组11由多个线饼14沿轴向依次堆叠而成。根据励磁工况需求，上述线饼14之间择一采用串联连接、并联连接或串并联混合连接的电气接线方式，以灵活调整绕组总电感及励磁电流分配，适配不同磁场强度与供电电压工况。
[0028]串联连接时，多个线饼14依次首尾相接，电流依次流经每一个线饼14，形成单一电流通路，适合高磁场、小电流、高电压供电。
[0029]并联连接时，线饼14的首端共同接电源正极，尾端共同接电源负极，各线饼14形成独立并联支路，适合低电压、大电流供电场景。
[0030]串并联混合连接时，先将若干线饼14串联或并联成一组，再将多组串联或并联单元彼此并联或串联，形成先串联后并联或先并联后串联的串并联混合结构，适合高磁场、中等电压、中等电流的综合供电场景。
[0031]为防止这些线饼14松散变形，沿励磁绕组11的环形绕制方向，周向布置多组捆扎组件13。通过多组捆扎组件13的协同紧固作用，将所有线饼14牢固锁紧为一个整体，有效抵御励磁过程中电磁振动及设备运行冲击对绕组结构的影响。
[0032]如图4所示，捆扎组件13包括压板16和底板18。压板16贴合在最上层线饼14的上端面，底板18贴合在最下层线饼14的下端面，底板18通过两根双头螺柱17与压板16相连接。通过拧紧双头螺柱17上的螺母，实现对整个励磁绕组11的轴向压紧。
[0033]励磁绕组11完全浸没在冷却箱体3内的冷却介质中，若底板18的下端面为平整表面，冷却介质会因底板18的阻挡而形成死区。为此，底板18的下端面设置有多组流道19，用以优化冷却介质的流动分布，确保整个励磁绕组11底部区域都能获得有效的冷却介质冲刷，消除冷却盲区，提高冷却均匀性。
[0034]如图7所示，相邻线饼14之间均设有绝缘隔条。通过绝缘隔条为相邻线饼14之间提供固定的层间间隙，确保冷却介质能够全方位包裹线饼14，带走线饼14工作时产生的热量，进一步强化全域均匀换热效果，配合循环冷却系统维持绕组恒温。绝缘隔条还能有效隔离相邻线饼14，防止相邻线饼14之间因接触或距离过近而发生电气击穿，保证绕组安全运行。
[0035]绝缘隔条包括多组第一隔条27及第二隔条28。第一隔条27布置于线饼14长度方向的两端，主要起支撑作用。第二隔条28呈斜向设置，与冷却介质主流向的夹角α为45°-60°，布置于线饼14宽度方向的两侧，除支撑定位外，还能优化冷却介质的流动。
[0036]冷却介质接触第二隔条28后，会在相邻第二隔条28之间形成局部紊流区域。这种紊乱流动会减薄线饼14表面的热边界层，实现热量的快速对流传递，提升冷却介质与线饼14表面的换热速率。
[0037]线饼14包括多组互相套装的线圈包15，同一组线饼14内的各线圈包15之间为串联连接，使电流依次流经每一个线圈包15，有效叠加线圈匝数，在相同励磁电流下提升磁动势，进而增强励磁绕组11的磁场强度。
[0038]相邻线圈包15之间设置有硅钢材质的间隔组件，且各线饼14位置对应的相邻线圈包15共用同一组间隔组件，用以形成层间冷却通道并优化磁场分布。
[0039]间隔组件采用分体式结构或一体式结构。对于大规格的励磁绕组11可采用分体式结构，小规格的励磁绕组11可采用一体式结构。
[0040]硅钢材质的间隔组件具备足够的机械强度，填充在线圈包15间隙中可作为结构间隔件，支撑、定位线圈包15，防止线圈包15在振动、运行中发生位移、变形，保证线圈包15间隙尺寸恒定，进而维持磁路结构稳定，避免磁场分布因线圈包15移位发生紊乱。
[0041]间隔组件为硅钢材质，硅钢含硅量高，电阻率远高于普通钢材，能显著抑制励磁绕组工作时产生的涡流损耗;同时其磁滞回线狭窄，磁滞损耗极低。这两类损耗的降低，一方面直接减少了铁轭结构的发热，避免线圈包15因高温老化，另一方面也降低了无功损耗，使励磁系统更节能、运行更稳定。
[0042]硅钢的磁导率、导磁性能稳定性极强，长期在恒定/交变磁场下工作不易退磁、磁性能不衰减，可保证磁选机长期运行中磁场强度、磁场一致性不下降，分选精度和效果不会随使用时间变差。硅钢的磁致伸缩系数小，在磁场励磁、磁通变化时，伸缩变形量极小，能减少磁路振动，降低设备运行时的电磁噪声，提升磁选机工作的静音性与结构稳定性。
[0043]如图4和图5所示，分体式间隔组件包括多组与捆扎组件13一一对应的硅钢板20，每组硅钢板20独立设置于每一相邻线圈包15之间。线圈包15弯角处的硅钢板20呈弧形，与线圈包15相配合，避免尖锐接触点。
[0044]硅钢板20的两端均设置有第一卡舌21，压板16与底板18均开设有与第一卡舌21相适配的插槽22，硅钢板20两端的第一卡舌21分别嵌入对应压板16与底板18的插槽22。
[0045]如图6所示，一体式间隔组件包括环形的基座23，基座23沿长度和宽度方向的上端面设置有多组间隔分布的竖板24，基座23弯角处的上端面设置有弧形板25。压板16与底板18均开设有插槽22，竖板24的顶部、弧形板25的顶部以及基座23的底部均设置有与插槽22相适配的第二卡舌26。
[0046]硅钢板20等间隔组件自身的厚度确保了相邻线圈包15之间有固定的间隙，冷却介质可在此间隙中流动，实现层间冷却。由于存在空隙，会增加所组成的线饼14乃至整个励磁绕组11的磁阻，导致磁通量下降，磁场强度衰减。而间隔组件采用硅钢材质，部分填充在线圈包15的间隙后，可显著降低磁路总磁阻，使磁通能够更顺畅地通过线圈包15之间的区域，在相同磁动势下，磁通量大幅提升，进而使磁感应强度显著提高，确保励磁绕组11能够稳定输出高磁场，满足高磁场分选需求。
[0047]间隔组件为磁通提供了低阻流通路径，可将线圈包15产生的磁力线有效约束在励磁绕组11的工作区域，引导磁力线沿预设的上铁轭8、下铁轭12构成的闭合磁路流动，避免磁力线向线圈包15间隙的区域发散，减少漏磁损耗。漏磁的减少使更多磁场能量集中于分选区域，提升主磁场的有效利用率，不仅增强了磁介质的磁化效果，还减少了磁场能量的无用消耗，提升励磁绕组11的能量利用效率，间接降低能耗。
[0048]硅钢材质的高磁导率的特性可使磁力线在间隔组件中均匀分布，进而引导整个线饼14乃至励磁绕组11的磁场分布更均匀，避免因线圈包15间隙存在空气而导致的局部磁场强度过高或过低，防止局部磁饱和现象的发生，确保转环各部位的磁场一致性，提升磁选精度和分选效果的稳定性。
[0049]依照本发明如上文的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(7)
声明：
“高磁场恒温式立环磁选机” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：潍坊国特矿山设备有限公司
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