CN102126020B - 镁熔液供给泵及镁熔液供给泵的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有高供给精度的镁熔液供给泵。叶片式的熔液供给泵(106)将贮藏在容器(104)中的镁熔液(114)输送到熔液导管(102)。控制部(120)根据容器(104)内的镁熔液(114)的液面高度改变转子的转数。控制部(120)进行控制使得转子进行工作期间和停止期间反复交替的间歇工作，并在每个工作期间提高转子的转数，其中，在所述工作期间使转子旋转一定时间，在所述停止期间使转子停止一定时间。控制部(120)确定转数N使其满足Δh＝a×N2+b，其中，Δh为基准液面高度(H)与当前液面高度(h)的差值，a、b为实数。

Description

镁熔液供给泵及镁熔液供给泵的控制方法
技术领域
本发明涉及镁熔液供给泵。
背景技术
近年来，作为可利用于汽车或电子设备的筐体的金属材料，兼具轻量性和高刚性的镁及其合金受到瞩目。在对镁进行铸造时，通过加热使镁的坯料、回流材料、端材、NG材料等材料熔融，并通过熔液供给泵将熔液从坩埚或罐等容器汲取并提供给成型机。作为镁熔液供给泵，已知有使用了电磁泵的供给泵、使用了活塞的供给泵、使用了气体加压的供给泵等。
专利文献1：日本国专利申请公开公报“特开2000-126861号公报”
专利文献2：日本国专利申请公开公报“特开2001-9561号公报”
专利文献3：日本国专利申请公开公报“特开2003-117649号公报”
专利文献4：日本国专利申请公开公报“特开2001-131650号公报”
镁熔液供给泵需要向成型机供给一定量的镁熔液，供给精度对产品的品质、运转费用有较大影响。如果从供给精度的观点出发，那么活塞型的泵优良，但存在成本较高、保养性较低的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而完成，其实施方式所例示的一个目的是提供具有高供给精度的镁熔液供给泵。
本发明的一个实施方式涉及镁熔液供给泵。镁熔液供给泵具备：向熔液导管输送被贮藏在容器中的镁熔液的叶片泵；以及对叶片泵的转子的转数进行控制的控制部。控制部根据容器内的镁熔液的液面高度改变转子的转数。
根据该实施方式，利用低成本且保养性高的叶片泵，从而能够以较高的精度排出熔液。
另外，本发明可以进一步构成为：控制部进行控制使得转子进行工作期间和停止期间反复交替的间歇工作，其中，在所述工作期间使转子旋转一定时间，在所述停止期间使转子停止一定时间；控制部在每个工作期间提高转子的转数。
另外，本发明可以进一步构成为：控制部确定转数N使其满足Δh＝a×N2+b，其中，Δh为基准液面高度与当前液面高度的差值，a、b为实数。
本发明的其他实施方式涉及叶片泵的控制方法，该叶片泵向熔液导管输送被贮藏在容器中的镁熔液。该控制方法包括：获取基准液面高度与当前液面高度的差值Δh的步骤；以及根据差值控制叶片泵的转子的转数的步骤。
此外，以上结构要素的任意组合、本发明的构成要素或表现形式在方法、装置、系统等之间相互变换的内容作为本发明的实施方式是有效的。
根据本发明，能够以高精度供给镁熔液。
附图说明
图1是表示实施方式的镁熔液供给装置的结构的图。
图2是实施方式的熔液供给泵的正面截面图。
图3是实施方式的熔液供给泵的平面图。
图4是实施方式的熔液供给泵的左视图。
图5是实施方式的熔液供给泵的A-A线截面图。
图6是变形例的熔液供给泵的左视图。
图7是表示图1的镁熔液供给装置的液面变化的图。
附图标记的说明
100...镁熔液供给装置、102...熔液导管、104...容器、106...熔液供给泵、108...坯料投入室、110...熔解室、112...加热器、114...熔液、116...可动式挡板、120...控制部、1...马达、2...马达安装凸缘、3...轴承箱、4...中间管道、5...隔热材·轴承箱、6...连接套筒、7...泵底板、8...泵安装底座、9...杆、10...叶轮用轴、11...泵壳、12...叶轮、13...泵盖、14...板、15、16...熔液导管插入口、17、18...开口、19...连接套筒。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式参照附图对本发明进行说明。对各附图所示的相同或同等的结构要素、部件、处理赋予相同的附图标记，并适当省略重复的说明。此外，实施方式不对发明进行限定而仅为例示，实施方式中记述的全部特征或其组合，未必是发明的必要技术特征。
图1是表示实施方式的镁熔液供给装置的结构的图。镁熔液供给装置100主要具备：熔液导管102、容器(坩埚)104、熔液供给泵106、控制部120。向坯料投入室108中适当投入通过未图示的坯料预热装置加热的镁的坯料或回流材料等(以下，称为坯料等或材料)。坯料投入室108与容器104内部的熔解室110连通，熔解的镁(或其合金)的熔液114贮藏在熔解室110中。为了控制熔液114的温度而设置有加热器112。
可动式挡板116用于防止熔解室110的浮渣流出至熔液供给泵106侧，作为分隔坯料投入室108和熔液供给泵106的隔板来发挥作用。通过可动式挡板116，能够防止熔解前的镁对熔液供给泵106造成的损伤。
熔液供给泵106相对容器104是可拆装的。熔液供给泵106为所谓的叶片泵，将贮藏在容器104中的镁熔液送出到熔液导管102。熔液供给泵106主要具备马达1、叶轮用轴10、泵壳11、叶轮12。
叶轮12具备呈同心放射状配置的多枚叶片(翼)，其中心与叶轮用轴10的一端连结。叶轮用轴10的另一端与马达1的转子连接。通过使马达1旋转，叶轮12在泵壳11的内部旋转，从而将泵壳11内部的熔液114输送至熔液导管102侧。熔液导管102可以相对于熔液供给泵106固定，但优选以可拆装的方式构成。此外，熔液导管102的形状没有特别限制，可以使用虹吸型。
控制部120通过控制熔液供给泵106的马达1的转数来控制从熔液导管102排出的熔液114的量。关于控制部120对马达1进行的控制，之后进行叙述。另外，泵壳11的位置可以更接近容器104的底部。
以上为镁熔液供给装置100的整体结构。下面，对熔液供给泵106的详细结构进行说明。图2～图5是表示实施方式的熔液供给泵106的结构的图。图2为正面截面图，图3为平面图，图4为左视图，图5为A-A线截面图。
马达1紧固在马达安装凸缘2上。马达1的转子与叶轮用轴10连接。马达安装凸缘2与中间管道4紧固在一起。中间管道4的内部设置有轴承箱3及隔热材·轴承箱5。轴承箱3及隔热材·轴承箱5将叶轮用轴10的轴方向固定并支撑。
轴承箱3和隔热材·轴承箱5优选设置在中间管道4的2个位置。通过以2个位置支撑叶轮用轴10，能够降低叶轮用轴10的摇晃，由此能够使排出量稳定。具体而言，在使用1个轴的情况下，可得到±5％的精度，与此相对在使用2个轴的情况下，能够得到±3％以下的高精度。此外，通过使用2个轴，能够抑制熔液供给泵106的震动，从而降低声噪。
连接套筒6以可拆装的方式与中间管道4和泵底板7连接。泵底板7上开有供熔液导管102插入的熔液导管插入口15。通过泵安装底座8，相对图1的容器104将熔液供给泵106固定。
通过多个杆9，相对泵安装底座8将泵壳11固定。泵壳11的顶面设置有开口17，熔液114从该开口17流入泵壳11内。泵壳11的底部设置有泵盖13。泵盖13的中央也设置有开口18，从该开口18将泵壳11内蓄积的淤渣排出。而且，泵壳11还设置有供熔液导管102插入的熔液导管插入口16。
叶轮12被叶轮用轴10轴支撑，叶轮12根据马达1的旋转而旋转。当叶轮12旋转时，泵壳11内的熔液114通过与连接套筒6连接的熔液导管102被送出。
在实际使用时，因容器104的液面的镁化学性质活泼、或者因从熔液内析出而产生浮渣，它们作为沉淀物(淤渣)蓄积在容器104的底部。如果沉淀物进入叶轮12内，那么叶轮12将无法旋转、或可能造成损伤。为了防止上述问题，将叶轮12的底面制成直径大于开口18的圆盘状，从而防止沉淀物从泵盖13侧的开口18流入。
而且，在泵壳11的上部设置有圆盘状的板14。板14的直径以完全覆盖开口17的方式确定。板14的安装高度优选与泵壳11之间的距离为3cm～10cm的范围内，在图2中安装在约5cm的位置。通过设置板14，能够减少沉淀物从与泵壳11相对的开口17流入、或者减少开口17的堵塞。此外，由于沉淀物的流入被抑制，因此能够提高排出量的精度。
图6是变形例中的熔液供给泵106a的左视图。在图6的熔液供给泵106a中，杆9分割为上侧杆9a和下侧杆9b。而且，相对应的杆9a和9b通过连接套管19连接。分割的位置是假定的熔液114的液面高度。即，通过连接套筒19防止杆9a和9b暴露于液面。液面的高度根据坯料的投入或根据熔液供给泵106进行的熔液114的送出而变化。因此，连接套管19的长度以覆盖假定的液面范围20的方式确定。
在熔解室110内的熔液114的上部填充有保护气体(惰性气体)。但在现实中，保护气体由于热而分解或活性化，腐蚀、磨耗与保护气体接触的液面附近的杆9或叶轮用轴10。根据图6的熔液供给泵106a，由于连接套筒19与液面接触，因此更换连接套筒19即可。即，由于不需要更换杆9，因此容易保养，能够降低维护成本。另一方面，如果对叶轮用轴10设置连接套筒，那么排出量的稳定性可能受损，因而没有制成套筒式。因此，关于叶轮用轴10，虽然需要根据磨耗度来进行更换，但杆9几乎在成本和工时方面均不存在问题。
在得到必要充分的排出量的精度的情况下，也可以与杆9一样将叶轮用轴10分割，并通过连接套筒连接液面接触部分。
下面，对图1的控制部120进行的熔液供给泵106的控制方法进行说明。控制部120根据容器104内的熔液114的液面高度改变马达1的转数。
控制部120进行控制使得转子进行工作期间和停止期间反复交替的间歇工作，其中，在上述工作期间使转子旋转一定时间，在停止期间使转子停止一定时间。将通过1次工作期间进行的熔液114的排出称为1次注料(shot)。
图7是表示图1的镁熔液供给装置100的液面变化的图。在初始状态下，液面高度为H[mm](以下，称为基准高度)。而且，每次注料，液面高度依次变化为h1、h2、h3......[mm]。这里，将各注料后的液面高度h与基准高度H间的差值记为ΔH[mm]。
理想地，希望熔液114的排出量在全部的注料中保持一定。但现实中，泵的能力根据熔液导管102内的熔液的高度级而变化，因此在排出时间保持一定的情况下，随着每次注料中液面高度减小，排出量也减少。通常，可以考虑通过控制坯料等材料的投入来使液面高度保持一定，但在现实中，进行控制以使得在全部的注料中液面高度不发生变化是困难的。
这里，为了解决该问题，控制部120在每次注料时提高工作期间的马达1的转数。
控制部120确定转数N使其满足下述式(1)，
Δh＝a×N2+b    ...(1)
其中，Δh(＝H-h)为基准液面高度H与当前液面高度h的差值(变化量)，a、b为实数。
假定容器104的表面积为S[mm2]、排出量V[mm3]一定，那么每次注料的液面高度变化可通过
Δhs＝V/S[mm]
来求得。于是，第k次注料的高度变化量Δhk为
Δhk＝k×Δhs[mm]。
由于表面积S和排出量V均为已知，因此控制部120能够追踪各注料的液面高度h及变化量Δh。而且，根据变化量Δh对马达的转数进行修正。式(1)中的参数a、b能够通过利用镁熔液供给装置100进行实验来实现最优化。
另外，为了获得液面高度的变化Δh，控制部120也可以具备液面高度传感器。此外，在因坯料等的投入而使液面高度上升时，控制部120将马达的转数重新设定为初始值，再反复进行相同的处理。由于投入的镁材料的体积已知，因此通过计算可以获得液面高度的上升量。也可在控制部120中输入告知坯料等投入的通知信号。另外，液面高度h可以通过传感器进行测定。
通过进行该控制，能够较之于以往大幅改善每次注料的排出量的精度。
基于实施方式，利用具体的语句对本发明进行了说明，但实施方式仅表示本发明的原理、应用，应当理解，在不脱离权利要求书所规定的本发明的思想的范围内，存在许多的变形例或配置的变更。

Claims (3)

1.镁熔液供给泵，其特征在于，包括：
叶片泵，向熔液导管输送被贮藏在容器中的镁熔液；以及
控制部，控制所述叶片泵的转子的转数，
其中，所述控制部根据所述容器内的所述镁熔液的液面高度改变所述转子的转数，
所述控制部确定转数N使其满足Δh＝a×N2+b，其中，Δh为基准液面高度与当前液面高度的差值，a、b为实数。
2.如权利要求1所述的镁熔液供给泵，其特征在于，
所述控制部进行控制使得所述转子进行工作期间和停止期间反复交替的间歇工作，并在每个所述工作期间提高所述转子的转数，其中，在所述工作期间使所述转子旋转一定时间，在所述停止期间使所述转子停止一定时间。
3.叶片泵的控制方法，该叶片泵向熔融导管输送被贮藏在容器中的镁熔液，其特征在于，包括：
获取基准液面高度与当前液面高度的差值Δh的步骤；以及
根据所述差值Δh控制所述叶片泵的转子的转数的步骤，
其中，确定转数N使其满足Δh＝a×N2+b，其中，a、b为实数。
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