专利名称：蒸发冷却电磁除铁器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁除铁器，特别涉及蒸发冷却电磁除铁器。
背景技术：
依照冷却方式不同，电磁除铁器通常可分为油浸式电磁除铁器、干式电磁除铁器以及风冷电磁除铁器等几个类别。油浸式电磁除铁器的冷却介质为变压器油(或耐高温油)，其优点是电气强度高，但当温度超过燃点后遇到明火时，存在燃烧的危险，因此，油浸式电磁除铁器不宜使用在防火要求高的特殊场合。干式电磁除铁器价格昂贵，成本比普通油浸式电磁除铁器高，绕组电流密度低，有效材料利用相当不充分，体积庞大。风冷电磁除铁器体积大、且在使用现场会有灰尘、煤粉等颗粒粘附其上，即不便清洗，又影响散热。此外，随着电磁除铁器容量的不断增大，这三类电磁除铁器的冷却能力已经越来越不能满足需要，急需开发一种新型的安全可靠的且冷却效果更好的电磁除铁器。
申请号为200410036257.9的发明专利和申请号为200420097652.3的实用新型专利提出的蒸发冷却式电磁除铁器采用浸泡式蒸发冷却方式，与现有的电磁除铁器冷却方式相比，浸泡式蒸发冷却的散热效果好、所需的冷却介质流量小、冷却介质与发热体之间的温差小，有效防止了电磁除铁器绝缘材料的老化，保证了绝缘材料的耐电强度，且蒸发冷却介质本身具有消防性，所以其安全性也很高。但是其蒸发冷却循环系统中容器与冷凝器是分体的，两者之间设置有集气管和回液管，结构复杂；蒸发冷却介质必须通过集气管进入气室，这增加了蒸汽的流阻，在一定程度上影响了冷却效果，尤其对于部分浸泡式蒸发冷却电磁除铁器而言，由于其蒸发空间大，蒸汽压力小，设计不当时集气管会影响蒸汽的流动，减小了循环流量，影响冷却效果；电磁除铁器四周存在很强的漏磁减低了冷凝器上安装的电磁减压阀工作的可靠性；此外，对于采用风冷冷凝器的电磁除铁器而言，冷凝管束焊接在气室和液室壁上，在使用现场若有灰尘、煤粉等颗粒粘附其上，非常不便清洗。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，针对电磁除铁器提出一种共壁冷凝式蒸发冷却电磁除铁器，即容器和冷凝器共壁的浸泡式蒸发冷却电磁除铁器，其关键特征是容器与冷凝器直接连为一体，两者之间只以一壁相隔，称之为共壁或连壁结构，共壁可设在容器顶部或侧面，在共壁上开设数个连通孔，使容器空间与冷凝器空间直接相连通，工作时容器空间内蒸发冷却介质蒸发冷却后通过连通孔直接进入冷凝器中，在冷凝器中冷凝成液态的蒸发冷却介质沿冷凝器壁面通过连通孔流回容器，共壁冷凝式蒸发冷却电磁除铁器一方面取消了集气管和回液管，结构更为简单；另一方面使工作时蒸发冷却介质的蒸汽更加充分地接触冷凝空间，大大的增加了循环流量，提高了冷却效果，即使在对于部分浸泡式的蒸发冷却电磁除铁器，也能保证充分的循环流量；并在电磁减压阀四周设置了电磁屏蔽，使电磁减压阀在微小磁场或无磁场条件下工作，故冷凝器的自动监控系统能够更加安全可靠地工作；共壁冷凝式的风冷冷凝器以肋板替代了冷凝管束，方便清洗。
本发明由器身、容器和冷凝器组成。器身由铁心、线圈以及引线组成。
本发明的蒸发冷却电磁除铁器的冷凝器顶部或侧面装有电接头压力表和电磁减压阀，电磁减压阀四周设有电磁屏蔽，电磁屏蔽材料采用高导磁钢板，电磁屏蔽可为圆柱形、方形或多边形。
本发明的蒸发冷却电磁除铁器根据采用的冷凝器种类不同分为采用风冷冷凝器的电磁除铁器和采用水冷冷凝器的电磁除铁器。
本发明的蒸发冷却电磁除铁器根据采用的蒸发冷却介质的不同分为全蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器、部分蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器以及蒸发冷却介质与变压器油混合浸泡的电磁除铁器。
本发明采用的风冷冷凝器具有筒形、方形和多边形壳体，其蒸发冷却循环系统由由肋板和风机组成，根据冷凝器的位置不同分为顶部风冷冷凝器和侧面风冷冷凝器。
顶部风冷冷凝器的风冷冷凝器位于容器的顶部，且风冷冷凝器底部与电磁除铁器容器的顶部通过容器顶部的共壁所开设的多个连通孔连通。
侧面风冷冷凝器的风冷冷凝器位于容器的侧面，且风冷冷凝器侧面与电磁除铁器容器的侧面通过容器侧面的共壁所开设的多个连通孔连通。
连通孔可以为圆形或其他多边形，其开孔位置均匀分布于共壁，开孔面积S和数量N应满足以下条件N×S≥蒸发冷却系统要求的循环流通面积本发明采用的风冷冷凝器根据冷凝器所采用风机位置不同，分为直吹式风冷冷凝器和侧吹式风冷冷凝器。
直吹式风冷冷凝器的风机安装在风冷冷凝器肋板的正面，风向与肋板垂直，对肋板进行冷却。
侧吹式风冷冷凝器的风机安装在风冷冷凝器肋板的侧面，风向与肋扳平行，对肋板进行冷却。
本发明的水冷冷凝器为筒形、方形和多边形壳体，其蒸发冷却循环系统由密封金属管束组成，底部与电磁除铁器容器顶部通过容器顶部的共壁所开设的多个连通孔连通。
本发明的蒸发冷却介质是高绝缘、低沸点、物化性能稳定、满足环保要求的蒸发冷却介质，如Fla、4310、3000等。
本发明的全蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器是指电磁除铁器线圈完全浸泡在蒸发冷却介质中。
本发明的部分蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器是指电磁除铁器线圈一部分浸泡在蒸发冷却介质中。
本发明的蒸发冷却介质与变压器油混合浸泡的电磁除铁器是指电磁除铁器线圈完全浸泡在蒸发冷却介质和变压器油混合的液体中。
本发明在正常工作时，电磁除铁器线圈发热，通过热传导作用，电磁除铁器容器内放置的蒸发冷却介质蒸发，发生相变吸收电磁除铁器线圈发出的热量，冷却线圈。在电磁除铁器发生故障时，由于蒸发冷却介质具有完全不可燃性，可保证电磁除铁器不会在故障情况下发生火灾，具有防火的功能。因此，本发明所涉及的蒸发冷却电磁除铁器将有助于提高我国电磁除铁器的安全性、可靠性以及冷却能力，具有广泛的应用前景。
图1是本发明采用水冷冷凝器和顶部风冷冷凝器的电磁除铁器结构图。图中10铁心、20线圈、30容器、40引线、50冷凝器、60冷却介质；图2是图1采用的水冷冷凝器纵向剖视图；图中501电接头压力表、502减压电磁阀、504电磁屏蔽、505连通孔、511冷凝管束、507进水管、508出水管、509进水盒、510分程隔板、512共壁；图3为图1采用的顶部风冷冷凝器纵向剖视图。图中501电接头压力表、502减压电磁阀、503肋板、504电磁屏蔽、505连通孔、512共壁；图4是本发明采用侧面风冷冷凝器的电磁除铁器结构图。图中10铁心、20线圈、30容器、40引线、50冷凝器、60冷却介质；图5为图4采用的侧面风冷冷凝器的纵向剖视图。图中501电接头压力表、502减压电磁阀、503肋板、504电磁屏蔽、505连通孔、512共壁；图6为本发明直吹式风冷冷凝器结构图；图中501电接头压力表、503肋板、504电磁屏蔽、506风机；图7为本发明侧吹式风冷冷凝器结构图；图中501电接头压力表、503肋板、504电磁屏蔽、506风机；具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。
本发明由器身、容器30和冷凝器50组成，器身由铁心10、线圈20以及引线40组成。
具体实施方式
之一如图1、图2所示，蒸发冷却电磁除铁器采用水冷式冷凝器，冷凝器50顶部安装电接头压力表501和减压电磁阀502，减压电磁阀502四周设置电磁屏蔽504。进水管507与出水管508与进水盒509相连，进水盒509上焊接分程隔板510，冷凝器50的内部装有冷凝器管束511。管束511中流通二次冷却水，分程隔板510可以没有，也可以为1块、2块或多块，冷凝器50底部与容器30顶部之间直接相连，相连部分为共壁512，共壁512上开设多个连通孔505，连通孔可以为圆孔或多边形孔。
由于连通孔505使容器与冷凝器空间直接相连，所以取消了集气管和回液管，结构更加简单。并且由于蒸发冷却介质蒸发后直接从连通孔505进入冷凝空间，介质流通沿程短，流阻小，克服了传统蒸发冷却电磁除铁器介质流程长，设计不当时会导致流通不畅的缺点，更利于电磁除铁器的散热，提高了电磁除铁器的性能。
容器30内放置冷却介质60，冷却介质60可以为单一的Fla、4310、3000等蒸发冷却介质，也可以为蒸发冷却介质和变压器油的混合物，线圈20可以完全浸泡在单一的蒸发冷却介质中，也可以部分浸泡在单一的蒸发冷却介质中，也可以完全浸泡在蒸发冷却介质和变压器油的混合物中。
全蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器冷却效果好，但是蒸发冷却介质用量大。
部分蒸发冷却介质浸泡的电磁除铁器冷却效果好，而且蒸发冷却介质用量较小，经济性好。
蒸发冷却介质与变压器油混合浸泡的电磁除铁器冷却效果好，蒸发冷却介质用量较小，经济性好，并且由于变压器油的绝缘强度高，所以线圈绝缘强度更高。
本发明的具体实施方式
之二结构如图1和图3所示，蒸发冷却电磁除铁器采用顶部风冷冷凝器，结构与常规电磁除铁器相同。线圈20浸泡在冷却介质中，引线40从容器30上部或侧部引出，容器30与引线40连接处密封。冷凝器50底部与容器30顶部之间直接相连，相连部分为共壁512，共壁512上开设的多个连通孔505。
冷凝器50侧面安装电接头压力表501和减压电磁阀502。减压电磁阀502四周设置电磁屏蔽504。冷凝器50底部设有肋板503，与容器30顶部之间通过容器30顶部的共壁512所开设的多个连通孔505连通，连通孔可以为圆孔、方孔或多边形孔。风机506置于风冷式冷凝器50的顶部，对肋板503进行强制冷却，冷凝器50壁设有通风孔。肋板除用直肋外，还可采用针肋、环肋、锯齿肋、多孔肋或波纹肋等，肋板材料根据容量大小可选择紫铜、镍铜或铁板等金属或非金属材料。
本发明的具体实施方式
之三结构如图4和图5所示，蒸发冷却电磁除铁器采用侧面风冷冷凝器，结构与常规电磁除铁器相同。线圈20浸泡在冷却介质中，引线40从容器30上部或侧部引出，容器30与引线40连接处密封。冷凝器50侧面与容器30侧面之间直接相连，相连部分为共壁512，共壁512上开设的多个连通孔505。
容器30内放置冷却介质60，冷却介质可以为单一的Fla、4310、3000等蒸发冷却介质，也可以为蒸发冷却介质和变压器油的混合物，电磁除铁器线圈可以完全浸泡在单一的蒸发冷却介质中，也可以部分浸泡在单一的蒸发冷却介质中，也可以完全浸泡在蒸发冷却介质和变压器油的混合物中。
其冷凝器50侧面安装电接头压力表501和减压电磁阀502。减压电磁阀502四周设置电磁屏蔽504。冷凝器50的另一侧面设有肋板503，与容器30侧面之间通过容器30侧面的共壁512所开设的多个连通孔505连通，连通孔可以为圆孔、方孔或多边形孔。风机506对肋板503进行强制冷却，冷凝器50壁设有通风孔。肋板除用直肋外，还可采用针肋、环肋、锯齿肋、多孔肋或波纹肋等，肋板材料根据容量大小可选择紫铜、镍铜或铁板等金属或非金属材料。
本发明的风冷冷凝器结构如图6和图7所示，由电接头压力表501、肋板503、电磁屏蔽504和风机506组成，蒸发冷却介质蒸发后经过连通孔进入风冷冷凝器50空间，遇到肋板503后被风机506冷却。电接头压力表501可反映风冷冷凝器50内的压力，电磁屏蔽504可保证安装在其内的电磁阀在强磁场环境下仍可正常工作。
本发明采用水冷式冷凝器的工作原理和过程如下如图1、图2所示，在电磁除铁器正常工作时，电磁除铁器的线圈20因能量损耗而产生热量，使容器30内的蒸发冷却介质60温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质60开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小不断上升，通过共壁512上的多个连通孔505后直接与冷凝管束511接触，与冷凝器50内部密封的冷凝管束511中流动的二次冷却水进行热交换，气相和液相混合的两相流体将热量传给二次冷却水后，蒸发冷却介质60的气体被冷凝成液体，通过重力作用重新流回到容器30中，形成循环运行过程。容器30内的蒸发冷却介质60依靠自身重力来进行白循环，故不需要泵类装置。冷凝器50上安装的电接头压力表501反映冷凝器50冷却空间压力，在压力超过规定值时可发出信号控制减压电磁阀502降低冷凝器50冷却空间的压力，确保系统安全运行。其中，二次冷却水通过进水管507进入进水盒509中，通过出水管508流出，分程隔板510的作用是增加管程以便增加水的流速，加强冷凝器50的冷却能力。
本发明采用风冷式冷凝器的工作原理和过程如下如图1、图3、图4、图5、图6、图7所示，在电磁除铁器正常工作时，容器30的线圈20因能量损耗而产生热量，使容器30内的蒸发冷却介质60温度升高，当温度达到内部压力所对应的饱和温度时，蒸发冷却介质60开始汽化形成气相和液相的混合物。气相、液相混合的两相流体由于密度小，不断上升，通过多个连通孔505后直接与风冷冷凝器中的肋板接触，肋板在风机的作用下冷却，气相和液相混合的两相流体的热量被风带走，蒸发冷却介质60的气体被冷凝成液体通过重力作流回容器30中，形成循环运行过程。整个容器30内的蒸发冷却介质60依靠自身重力来进行自循环，故不需要泵类装置。冷凝器50上安装的电接头压力表501反映冷凝器50冷却空间压力，在压力超过规定值时可发出信号控制减压电磁阀502降低冷凝器50冷却空间的压力，确保系统安全运行。
本发明的蒸发冷却系统取消了集气管和回液管，结构更为简单；冷凝器50空间与容器30空间通过连通孔505相连通，使蒸发冷却介质60的蒸汽更加充分地接触冷凝管束511，大大增加了循环流量，提高了冷却效果，可进一步提高导线的电流密度，降低导线的重量和器身的体积，即使在对于部分浸泡式的蒸发冷却电磁除铁器，也能保证充分的循环流量；在减压电磁阀502四周设置了电磁屏蔽504，使冷凝器50的自动监控系统能够更加安全可靠地工作；共壁冷凝式的风冷冷凝器以肋板替代了冷凝管束，方便清洗，因而具有高效性和高可靠性。
权利要求
1.一种蒸发冷却电磁除铁器，包括铁心[10]、线圈[20]、容器[30]、引线[40]、冷凝器[50]，容器[30]内放置冷却介质[60]，其特征在于容器[30]顶部或侧面装有冷凝器[50]；冷凝器[50]顶部或侧面装有电接头压力表[501]和电磁减压阀[502]，电磁减压阀四周设有电磁屏蔽[504]；冷凝器[50]空间与容器[30]空间之间直接相连，相连部分为共壁[512]，共壁[512]上开设多个连通孔[505]，连通孔[505]为圆孔或多边形孔，其开孔位置均匀分布，开孔面积S和数量N应满足以下条件N×S≥蒸发冷却系统要求的循环流通面积。
2.根据权利要求1所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于电磁屏蔽[504]的制作材料为高导磁钢板，电磁屏蔽[504]可为圆柱形、方形或多边形。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于冷凝器[50]为水冷式共壁冷凝式冷凝器或风冷式共壁冷凝式冷凝器。
4.根据权利要求3所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于风冷式共壁冷凝式冷凝器为筒形、方形和多边形壳体，其蒸发冷却循环系统由肋板和风机组成，根据冷凝器的位置不同分为顶部风冷冷凝器和侧面风冷冷凝器，顶部风冷冷凝器的风冷冷凝器位于容器[30]的顶部，风冷冷凝器底部与容器[30]的顶部之间通过共壁[512]上开设的多个连通孔[505]相连。
5.根据权利要求3所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于风冷式冷凝器根据冷凝器所采用风机位置不同分为直吹式风冷冷凝器和侧吹式风冷冷凝器，侧面风冷冷凝器的风冷冷凝器位于容器[30]的侧面，且风冷冷凝器侧面与容器[30]的侧面之间通过共壁[512]上开设的多个连通孔[505]相连。
6.根据权利要求5所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于直吹式风冷冷凝器的风机安装在风冷冷凝器肋板的正面；侧吹式风冷冷凝器的风机安装在风冷冷凝器肋板的侧面。
7.根据权利要求3至5的任何一项所述的蒸发冷却电磁除铁器，其特征在于风冷冷凝器肋板可采用直肋、针肋、环肋、锯齿肋、多孔肋或波纹肋等；肋板材料为紫铜、镍铜或铁板等金属或非金属材料。
全文摘要
一种蒸发冷却电磁除铁器，包括铁心[10]、线圈[20]、容器[30]、引线[40]、冷凝器[50]，容器[30]内放置冷却介质[60]，其特征在于容器[30]顶部或侧面装有冷凝器[50]；冷凝器[50]空间与容器[30]空间之间直接相连，相连部分为共壁[512]，共壁[512]上开设的多个连通孔[505]，连通孔可以为圆孔或多边形孔。本发明取消了集气管和回液管，结构更为简单，冷凝器[50]空间与容器[30]空间通过连通孔[505]相连通，使蒸发冷却介质[60]的蒸汽更加充分地接触冷凝管束[511]，大大增加了循环流量，提高了冷却效果，可进一步提高导线的电流密度，降低导线的重量和器身的体积。同时，本发明在电磁减压阀[502]四周设置了电磁屏蔽[504]，使冷凝器[50]的自动监控系统能够更加安全可靠。
文档编号B03C1/00GK1853789SQ20051001159
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者郭卉, 宋福川, 袁佳毅, 田新东, 顾国彪 申请人:中国科学院电工研究所