CN101816983B

CN101816983B - 一种用于高温熔体过滤的离心转子

Info

Publication number: CN101816983B
Application number: CN2009100081192A
Authority: CN
Inventors: 史志铭; 杜茂华; 李进福; 梁振声
Original assignee: 史志铭
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: CN101816983A

Abstract

本发明公开了一种用于过滤高温熔体中夹杂物的离心转子，是由过滤介质层组成的容器作为离心过滤转子；或由过滤介质层组成的容器及离心支架组成离心过滤转子；或由过滤介质层组成的容器及离心套筒组成离心过滤转子；或由过滤介质层组成的容器及离心支架及离心套筒组成离心过滤转子；或由管状结构的过滤介质层和离心套筒组成离心过滤转子。优点在于：根据具体情况，通过调节过滤介质层的孔径和孔隙率，可以过滤掉熔体中不同尺寸的夹杂物。而采用较小的孔径和孔隙率的过滤介质层，可以将残留于熔体中的夹杂物的尺寸降低到10微米以下，该转子具有流量可控、过滤效果显著、过滤效率高，过滤转子及其组成部分拆装方便、快捷，过滤成本低的优点。

Description

一种用于高温熔体过滤的离心转子

技术领域：

本发明涉及一种转子，尤其是涉及一种用于过滤高温熔体中夹杂物的离心转子，用于过滤金属及合金熔体中的夹杂物、非金属熔体中的夹杂物以及有机高分子高温熔体中的夹杂物，属于冶金、铸造、高分子材料加工领域。

背景技术：

金属和合金熔体以及非金属熔体中的元素极易与氧发生反应，生成氧化物如氧化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化钛等。另外在熔炼过程中，不可避免混杂一些夹杂物，如硅酸盐、硅铝酸盐、尖晶石等。由于它们通常与高温熔体的润湿性较差，尽管这些夹杂物在熔体中所占的比例较小，但是夹杂物尺寸分布较宽，达到几个微米-上百微米的量级。此外，有机高分子高温熔体中含有的夹杂物也同样影响它们的物理性能和化学性能。这些夹杂物会显著降低材料的力学性能和加工性能，特别是那些大尺寸的夹杂物。

目前在该领域消除夹杂物的方法主要是采用多孔陶瓷过滤板过滤、陶瓷纤维布过滤、玻璃纤维布过滤等，但是多孔陶瓷过滤板主要采用泡沫陶瓷，由于其具有细而曲折的通道，过滤速度较慢，过滤效率较低。另外，泡沫陶瓷的孔径最小也在毫米量级，只能过滤10微米以上的夹杂物。对尺寸在10微米以下的夹杂物没有过滤效果。而采用纤维过滤布的方式不能适合大流量熔体过滤的目的。目前也有专利提出了用于铝合金熔体过滤夹杂物的离心过滤设备和技术，可以过滤10微米以下的夹杂物，但是该设备使用陶瓷颗粒作为过滤介质层，在过滤熔体量较大时，容易堵孔，过滤速度较慢，陶瓷颗粒过滤介质层的更换比较困难。同样，也有将陶瓷颗粒过滤介质层做成“S”型通道用于过滤铝合金熔体的专利技术，但是该过滤方法也具有上述的困难。而在非金属熔体过滤和有机高分子熔体过滤方面，目前也没有一种过滤效率和过滤效果较高的离心过滤技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于高温熔体过滤技术的一种离心转子，用于过滤金属及合金熔体、非金属熔体中的夹杂物，以及有机高分子高温熔体中的夹杂物，从而改善它们的物理性能、化学性能、力学性能和加工性能。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种高温熔体的离心过滤转子是由过滤介质层组成的容器作为离心过滤转子；或其由过滤介质层组成的容器及离心支架组成离心过滤转子；或其由过滤介质层组成的容器及离心套筒组成离心过滤转子；或其由过滤介质层组成的容器及离心支架及离心套筒组成离心过滤转子；或其由管状结构的过滤介质层和离心套筒组成离心过滤转子。其中所述过滤介质层的材料的选择根据高温熔体的性质而定。

所述过滤介质层的孔径为30微米-2.5毫米，孔隙率为10％-90％，厚度为0.2毫米-50毫米。

所述过滤介质层的材料为玻璃纤维布、或合金丝网、或无机材料纤维布、或无机材料纤维毡、或无机材料纤维毯、或碳纤维编织布、或多孔陶瓷的任意一种。

本发明涉及的高温熔体为金属及合金熔体、非金属熔体和有机高分子熔体，由于各种熔体的性质相差很大，因此它们所处的温度相差也很大。本发明所涉及的高温熔体，其温度大约在100℃-1650℃的范围。根据熔体所处温度的不同，离心过滤转子所采用的材料也不同。所述高分子材料、锡和硒等的熔体温度一般为100-300℃，过滤介质可以使用的材料为玻璃纤维、或耐热合金、或无机材料纤维、或碳纤维、或多孔陶瓷的任意一种；所述高温熔体为铝及铝合金、镁及镁合金、锌及锌合金和铅及铅合金等的熔体温度一般为300-700℃，过滤介质可以使用的材料为玻璃纤维、耐热合金、或无机材料纤维、或碳纤维、或多孔陶瓷的任意一种；所述高温熔体为钕、锗、镧、铈、铜、银等熔体的温度一般为700-1400℃，过滤介质可以使用的材料为玻璃纤维、耐热合金、或无机材料纤维、或碳纤维、或多孔陶瓷的任意一种；所述高温熔体为钢、铸铁、硅、钛及钛合金熔体等的温度一般为1400-1650℃，所述过滤介质可以使用的材料为无机材料纤维、或碳纤维或多孔陶瓷的任意一种。

任意一种所述过滤介质层与任意一种所述离心支架配合，或任意一种所述过滤介质层与所述离心套筒配合，或任意一种所述过滤介质层与所述离心支架和所述离心套筒配合。

所述离心支架为金属网或者“鼠笼”结构，其中所述离心支架固定于所述过滤介质层外壁；或所述过滤介质层内壁；或同时在所述过滤介质层内、外壁固定有所述离心支架；或所述离心支架置于所述过滤介质层内部。

所述过滤介质层在所述离心套筒内部；所述离心套筒的材料为陶瓷或者表面涂覆耐热陶瓷层的金属材料，且所述离心套筒的侧壁上开有通槽或通孔。

所述离心套筒的横截面为圆形，或所述离心套筒的横截面为矩齿状圆形，或所述离心套筒的横截面为相邻片状结构组成的近圆形；所述离心套筒的纵向截面的形状为长方形，或其它异形。

所述过滤介质层是至少一种过滤介质层材料或两种或两种以上的过滤介质层材料复合而成。

本发明的离心过滤转子的过滤机理是：离心过滤转子在离心力的作用下，熔体穿过过滤介质层以细流的方式流出，而熔体中的夹杂物被过滤介质层有效拦截，当过滤介质层的内表面形成夹杂物过滤层时，可以进一步增强过滤拦截能力。

本发明的优点在于：根据具体情况，通过调节过滤介质层的孔径和孔隙率，可以过滤掉熔体中不同尺寸的夹杂物。而采用较小的孔径和孔隙率的过滤介质层，可以将残留于熔体中的夹杂物的尺寸降低到10微米以下。此外，本发明的离心过滤转子具有流量可控、过滤效果显著、过滤效率高，过滤转子及其组成部分拆装方便、快捷，过滤成本低的优点，适合于各种规模的非金属、金属冶炼企业的大流量熔体过滤、铸造以及有机材料行业的高温熔体过滤净化。

附图说明：

图1为本发明实施例1的纵向剖面结构示意图。

图2为本发明实施例1的横向剖面结构示意图。

图3为本发明实施例2的纵向剖面结构示意图。

图4为本发明实施例2的横向剖面结构示意图。

图5为图4的A部放大结构示意图。

图6为本发明实施例3的纵向剖面结构示意图。

图7为本发明实施例3的横向剖面结构示意图。

图8为本发明实施例4的纵向剖面结构示意图。

图9为本发明实施例4的横向剖面结构示意图。

图10为图9的B部放大结构示意图。

图11为本发明实施例5的纵向剖面结构示意图。

图12为本发明实施例5的横向剖面结构示意图。

图13为本发明实施例6的纵向剖面结构示意图。

图14为本发明实施例6的横向剖面结构示意图。

图15为图14的C部放大结构示意图。

图16为本发明实施例7的纵向剖面结构示意图。

图17为本发明实施例7的横向剖面结构示意图。

图18为本发明实施例8的纵向剖面结构示意图。

图19为本发明实施例8的横向剖面结构示意图。

图20为本发明实施例9的纵向剖面结构示意图。

图21为本发明实施例9的横向剖面结构示意图。

图22为本发明实施例10的纵向剖面结构示意图。

图23为本发明实施例10的横向剖面结构示意图。

图24为本发明实施例11的纵向剖面结构示意图。

图25为本发明实施例11的横向剖面结构示意图。

图26为本发明实施例12的纵向剖面结构示意图。

图27为本发明实施例12的横向剖面结构示意图。

图28为本发明实施例13的纵向剖面结构示意图。

图29为本发明实施例13的横向剖面结构示意图。

图30为本发明实施例14的纵向剖面结构示意图。

图31为本发明实施例14的横向剖面结构示意图。

图中：过滤介质层1，离心支架2，离心套筒3，通槽或通孔4。

具体实施方式：

实施例1：如图1、图2所示，该转子为用于过滤铝及铝合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为氧化铝质多孔陶瓷，孔径为1.0-1.5毫米，孔隙率为50％，厚度为20毫米。该转子为上部开口的圆柱形。

实施例2：图3、图4、图5所示，该转子为用于过滤锡及锡合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1和离心支架2组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为硅酸铝陶瓷纤维布，孔径为30微米-50微米，孔隙率为30％，厚度为1.0毫米。离心支架2置于过滤介质层外部，为不锈钢网。过滤介质层1为上端开口的圆柱形结构，与上端开口的圆柱形不锈钢网的离心支架2配合，组成上端开口的圆柱形结构的离心过滤转子。

实施例3：如图6、图7所示，该转子为用于过滤有机高分子熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为玻璃纤维布，孔径为100微米-150微米，孔隙率为20％，厚度为0.7毫米。离心套筒3为氧化铝质多孔陶瓷。过滤介质层1为管状结构，离心套筒3为上端开口的圆柱形结构，过滤介质层1置于离心套筒3内部，并与离心套筒3配合。组成上端开口的圆柱体结构的离心过滤转子。

实施例4：如图8、图9、图10所示，该转子为用于过滤镁及镁合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的圆柱形容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为莫来石陶瓷纤维毯，孔径为200微米-250微米，孔隙率为30％，厚度为2.0毫米。离心支架2置于过滤介质层的内侧和外侧，为不锈钢鼠笼。离心套筒3为表面涂覆氧化锆陶瓷层不锈钢套筒，侧壁均匀分布了10个通槽或通孔4。该离心过滤转子为上端开口的圆柱形。

实施例5：图11、图12为用于过滤锌及锌合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1和离心支架2组成的容器作为离心过滤转子，形状为圆柱形，其中过滤介质层1的材料为碳纤维编织布，孔径为40微米-60微米，孔隙率为30％，厚度为0.5毫米。离心支架2置于过滤介质层内侧，为不锈钢网。

实施例6：如图13，图14，图15所示，该转子为用于过滤铅及铅合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，形状为上端开口的圆柱体。其中过滤介质层1的材料为氧化铝纤维毡，孔径为300微米-360微米，孔隙率为40％，厚度为1.5毫米。离心支架2置于过滤介质层外侧，为不锈钢鼠笼，离心套筒3置于离心支架2外侧。离心套筒3为表面涂覆氧化锆陶瓷层的低碳钢套筒，侧壁只有1个通槽或通孔4。

实施例7：如图16、17所示，该转子为用于过滤硅、钛、钛合金以及钢铁的熔体的离心过滤转子，形状为上端开口的圆柱形，其是由过滤介质层1组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为碳化硅质多孔陶瓷，孔径为2.0毫米-2.5毫米，孔隙率为70％，厚度为40毫米。

实施例8：如图18、图19所示，该转子为用于过滤硒的熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1和离心支架2组成的形状为上端开口的圆柱形的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为耐热合金丝网，孔径为80微米-100微米，孔隙率为20％，厚度为0.6毫米。离心支架2置于过滤介质层外侧，为不锈钢鼠笼。

实施例9：如图20、图21所示，该转子为用于过滤银及银合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为莫来石纤维布，孔径为500微米-600微米，孔隙率为15％，厚度为0.8毫米。离心支架2置于过滤介质层1的内部，为不锈钢网。离心套筒3为铸铁套筒，侧壁均匀分布20个通槽或通孔4。该离心套筒3纵向截面为矩齿形，横截面为圆形，过滤介质层1与离心支架2和离心套筒3配合。

实施例10：如图22、图23所示，该转子为用于过滤铜及铜合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为氧化铝纤维毡，孔径为750微米-850微米，孔隙率为30％，厚度为0.5毫米。离心套筒3为表面涂覆氧化锆陶瓷层的低碳钢套筒，侧壁均布若干通槽或通孔4。过滤介质层1和离心套筒3的纵向截面的形状均为矩齿形，且相互配合。

实施例11：如图24、图25所示，该转子为用于过滤稀土镧和铈熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为硅酸铝陶瓷纤维毯，孔径为900微米-1000微米，孔隙率为40％，厚度为1.0毫米。离心支架2置于过滤介质层外侧，为不锈钢网，离心套筒3置于离心支架2和过滤介质层1外侧。离心套筒3为表面涂覆氧化锆陶瓷层铸铁套筒，侧壁在相应位置均匀分布若干个通槽或通孔4。离心套筒3纵向截面的形状为异形。且离心套筒3和离心支架2及过滤介质层1相配合。

实施例12：图26、27所示，该转子为用于过滤锗熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为氧化铝纤维布，孔径为60微米-80微米，孔隙率为15％，厚度为1.5毫米。离心支架2置于过滤介质层1的内侧和外侧，为不锈钢网。离心套筒3置于过滤介质层1和离心支架2外侧，离心套筒3由相邻片状结构组成，表面涂覆氧化锆陶瓷层低碳钢套筒。

实施例13：如图28、29所示，该转子为用于过滤稀土钕及钕合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1、离心支架2和离心套筒3组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为碳纤维丝网，孔径为100微米-120微米，孔隙率为20％，厚度为0.5毫米。离心支架2置于过滤介质层1的内侧，为不锈钢网。离心套筒3为表面涂覆氧化锆陶瓷层不锈钢套筒，横截面为矩齿圆形，在其侧壁均匀分布若干个通槽或通孔4。

实施例14：如图30、31所示，该转子为用于过滤铝及铝合金熔体的离心过滤转子，是由过滤介质层1组成的容器作为离心过滤转子，其中过滤介质层1的材料为氧化铝质多孔陶瓷和碳纤维编织布复合而成，其中碳纤维编织布置于氧化铝质多孔陶瓷内部，氧化铝质多孔陶瓷的孔径为1.0-1.5毫米，孔隙率为50％，厚度为10毫米。碳纤维编织布孔径为100微米-120微米，孔隙率为20％，厚度为0.5毫米。该转子为上部开口的圆柱形。

Claims

1.一种高温熔体的离心过滤转子，其特征在于，其是由过滤介质层组成的容器及离心支架及离心套筒组成离心过滤转子；

所述过滤介质层的孔径为30微米-2.5毫米，孔隙率为10％-90％，厚度为0.2毫米-50毫米；

所述离心支架为金属网或者“鼠笼”结构，其中所述离心支架固定于所述过滤介质层外壁；或所述过滤介质层内壁；或同时在所述过滤介质层内、外壁固定有所述离心支架；或所述离心支架置于所述过滤介质层内部；

所述过滤介质层在所述离心套筒内部；所述离心套筒的材料为陶瓷或者表面涂覆耐热陶瓷层的金属材料，且所述离心套筒的侧壁上开有通孔或通槽。

2.根据权利要求1所述的一种高温熔体的离心过滤转子，其特征在于，所述过滤介质层的材料为玻璃纤维布、或耐热合金丝网、或无机材料纤维布、或无机材料纤维毡、或无机材料纤维毯、或碳纤维编织布、或多孔陶瓷的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种高温熔体的离心过滤转子，其特征在于，所述离心套筒的横截面为圆形，或所述离心套筒的横截面为矩齿状圆形，或所述离心套筒的横截面为相邻片状结构组成的近圆形；所述离心套筒的纵向截面的形状为长方形。

4.根据权利要求1所述的一种高温熔体的离心过滤转子，其特征在于，所述过滤介质层是至少一种过滤介质层材料组成。

5.根据权利要求4所述的一种高温熔体的离心过滤转子，其特征在于，所述过滤介质层是两种以上的过滤介质层材料复合而成。