CN102213552B - 有色金属熔液泵及使用这种金属泵的熔化炉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种结构简单、价格低廉且无需人介入即可进行有色金属熔液出液的有色金属熔液泵及使用这种金属泵的熔化炉系统。该有色金属溶液泵具有将内部空间与为在外部开口而设在各侧壁上的下端入口和上端开口相连通的、在上述侧壁内形成的、具备螺旋通道的有色金属熔液通道的容器体，具有设在所述内部空间内的、可环绕纵向轴线旋转的、旋转时其磁场强度可使磁力线在穿过上述螺旋通道内色金属熔液的状态下移动的磁场装置以及具有旋转驱动上述磁场装置的驱动装置。
Description
技术领域：
本发明涉及一种有色金属熔液泵以及使用这种金属泵的熔化炉系统。
背景技术：
以往，将有色金属即Al、Cu、Zn或这些有色金属中至少两种物质的合金、或Mg合金等的导体(电导体)的有色金属从熔化炉或保温炉中出液的方法之一是，预先在炉底附近的炉壁上打孔并按上塞子，通过此塞子的拔装进行出液。但是，实施这种方法时，由于对象物是高温的有色金属溶液，因此，不可避免地伴随着很大的危险。
实际采用的另一种方法是使用真空泵进行出液。但是，这种方法在操作性和可靠性方面存在问题，实际上很少被采用。
另一种方法是使用机械泵进行出液。但是，这种方法存在严重损伤泵的桨叶(碳纤维)、需要高额的维护费等缺点。
此外，还有一种方法是使用电磁泵进行出液。但是，这种方法电力消耗大，需要高度的维护管理等，实际运用案例极少。
发明内容：
现有的技术中存在上述问题。
本发明是鉴于上述技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供一种结构简单、价格低廉且无需人介入即可进行有色金属熔液出液的有色金属熔液泵及使用这种金属泵的熔化炉系统。
本发明的有色金属熔液泵由以下部分构成，将内部空间与为在外部开口而设在各侧壁上的下端入口和上端开口相连通的、在上述侧壁内形成的、具备螺旋通道的有色金属熔液通道的容器体，具有设在所述内部空间内的、可环绕纵向轴线旋转的、旋转时其磁场强度可使磁力线在穿过上述螺旋通道内色金属熔液的状态下移动的磁场装置以及旋转驱动上述磁场装置的驱动装置。
本发明的有色金属熔液泵还具有如下附加技术特征：
所述螺旋通道的上端通过所述容器体的所述侧壁内形成的纵向上升通道与所述上端开口相通。
所述磁场装置由永久磁铁组成。
所述磁场装置具备在所述轴线周围安装的多个永久磁铁，所述各永久磁铁被磁化，使内侧和外侧相对于所述轴线成为磁极，并且，多个永久磁铁沿所述轴线周围的外周侧和内周侧安装，使各不同磁极交替排列。
所述磁场装置具有一个永久磁铁，所述永久磁铁被磁化，使夹有所述轴线横向相对的两侧成为磁极。
具有堵塞所述容器体中的所述内部空间的盖子，所述磁场装置呈垂直状态且可旋转状态与所述盖子相对安装。
所述盖子上装有所述驱动装置。
所述驱动装置的输出轴与可旋转支撑所述磁场装置的轴通过连轴器相连，实现旋转力的传送。
所述盖子具有使所述内部空间与外部相通的送风孔和排风孔，可以从所述送风孔送入所述内部空间，将已冷却的空气从所述排风孔向外部排出。
鼓风机的送风管与所述送风孔相通，排风管与所述排风孔相通。
所述容器体由作为外筒的圆柱形容器和作为内筒的内侧容器构成双重结构容器，在所述圆柱形容器的侧壁上形成所述有色金属熔液通道。
所述容器体高度的下半部分设有所述螺旋通道，上半部分设有所述上升通道。
所述螺旋通道几乎与所述容器体的整体高度相等。
所述盖子上有出液孔，且所述盖子上装有与所述出液孔相通的出液管。所述出液孔与所述有色金属熔液通道呈密封状态相通。
具有一个所述容器体和发射出不同磁场强度的多个磁场装置，相对于所述容器体，更换所述多个磁场装置的任意一个即可使用。
所述有色金属熔液通道的横剖面为圆形、椭圆形、矩形或多角形。
出液管呈连通状态与所述上端开口相连接，所述出液管的端部设有所述有色金属熔液向外流出的出液口。
所述出液口设在高于所述下端入口之处。
依照本发明，还可提供一种熔化炉系统，该系统具有所述有色金属溶液泵和带有存储有色金属熔液的存储空间的炉，可在所述下端入口浸渍于存储在该存储空间中的有色金属中的状态下，将所述有色金属熔液存储在所述炉中的所述存储空间内。
依照本发明，又提供一种熔化炉系统，该系统具有所述有色金属溶液泵和带有存储有色金属熔液的存储空间的炉，可在所述下端入口浸渍于存储在该存储空间中的有色金属中的状态下，将所述有色金属熔液存储在所述炉中的所述存储空间内，并且，所述出液管上的所述出液口的位置低于所述炉中存储的熔液液面。
附图说明：
图1(a)为本发明的第一种实施方式的有色金属熔液泵的纵剖示意图、(b)为圆柱形容器部分的纵剖示意图。
图2(a)为图1的有色金属熔液泵平面图、(b)为盖子的剖面图、(c)图为2(a)去掉盖子后的平面图。
图3(a)为磁场装置的平面示意图、(b)为磁场装置的另一种实施方式的平面图。
图4为有色金属熔液泵的第二种实施方式的纵剖示意图。
图5为图1使用有色金属熔液泵的熔化炉系统纵剖示意图。
图6为表示图5熔化炉系统的其他实施方式的纵剖示意图。
具体实施方式：
图1(a)为本发明的第一种实施方式的纵剖面示意图，图2(a)为其平面图示意图。从图1(a)中可以看出，1(a)、图2(b)所示的本发明的第一种实施方式中的有色金属熔液泵1，其结构为，依靠电磁力将有色金属熔液(Al、Cu、Zn或这些有色金属中至少2种物质的合金、或Mg合金等的导体(电导体)的熔液)从下端入口吸入，从出液口3排出。
从图1(a)中可以看出，具体结构为，上述下端入口2呈开口状态位于用耐火材料(耐热材料)制成的、作为外筒的圆柱形容器5的圆柱形侧壁底部附近。
在上述圆柱形容器5的上缘部分，上端开口6呈开口状态与上述出液口3相通。该上端开口6在下述去掉盖子12的平面图图2(c)中直接表示出来。下端入口2与上端开口6通过上述圆柱形容器5的圆柱形侧壁内有色金属熔液通道8相通。该有色金属熔液通道8由相连的2个通道构成，即：从仅显示圆柱形容器5的图1(b)中可以看出，有色金属熔液通道8由相互连通的容器体11下半部分的螺旋通道8a和上半部分的纵向上升通道8b构成。有色金属熔液M在下述电磁力的驱动下被吸入下端入口2，通过螺旋通道8盘旋上升至上升通道8b，再通过该上升通道8上升，从上述出液口3排出。
此外，横剖面显示上述有色金属熔液通道8为圆形，当然，横剖面的形状不光可以是圆形，还可以是椭圆形、矩形、多角形或其他形状。
从图1(a)、图2(c)中可以看出，在上述圆柱形容器5的内侧，作为内筒装有4个绝热材料制成的相同圆柱形内侧容器，构成所谓的耐火材料制成的双重结构容器体11。该容器体的内部11为所谓的内部空间。
从图1(a)中可以看出，该容器体11上部开口设有盖子12。该盖子12的剖面图如图2(b)所示。从图2(b)中可以看出，该盖子12上有熔液孔12a、送风孔12b、排风孔12c、输出轴孔12d。上述内部空间通过送风孔12b、排风孔12c与外部相通。
从图1(a)、图2(a)中可以看出，在上述盖子12的上述排风孔12c内设有密封、相通的排风管14。该排风管14的上端为排风口14a。
从图1(a)、图2(a)中可以看出，该盖子12上装有接近于L型的出液管15。即该出液管15的出口端部为上述出液口3。该出液管15的下端与上述盖子12的上述熔液孔12a呈密封状态相通。并且，该熔液孔12a与上述圆柱形容器5的上述通道8b相通。这样，上述上升通道8b通过上述出液管5与上述出液口3相通。即上述圆柱形容器5的上述下端入口2通过螺旋通道8a、上升通道8b和出液管15与上述出液口3相通。
从图1(a)、图(b)中可以看出，在上述盖子12的上面，通过基座17装有带有沿轴线AL的纵向输出轴18a的驱动电机(驱动装置)18。并且，在该盖子12的下面，设有由轴承13支撑的可转动轴19。上述输出轴18a通过上述盖子12的输出轴孔12d，依靠连轴器(图未示)与轴19相连(连接在一起)，实现旋转力的传送。即上述输出轴18a与上述轴19相连，使输出轴18a的旋转能够传送至轴19。
该轴19的下端部分装有磁场装置20。即磁场装置20依靠盖子12垂悬在内侧容器4内。该磁场装置20的磁力线ML几乎呈水平方向射出，穿过上述螺旋通道8a内的有色金属熔液后再次呈水平方向返回，构成磁场强度。依靠该磁场强度启动上述驱动电机18后磁场装置20开始旋转，磁力线ML随之在穿过螺旋通道8a内的有色金属熔液M的同时旋转移动。有色金属熔液M依靠此时产生的电磁力沿此螺旋通道8a流动上升至上述通道8b，再进一步上升至上述出液管15，从上述出液口3排出。
如上所述，如果磁场装置20射出的磁力线ML为穿过螺旋通道8a内的有色金属熔液M的磁力线，那么具体可采用各种各样的结构。
例如，可以采用图3(a)或图3(b)所示的结构。
图3(a)所示的结构为使用在上述轴线AL周围配置的4个永久磁铁25的结构。即在上板22和下板23之间夹有多个永久磁铁25，例如在虚拟圆周上排列着的4个柱状永久磁铁25。各永久磁铁25被磁化，使上述轴线AL周围的内周侧和外周侧成为磁极。并且，沿圆周方向相邻的2个永久磁铁25、25被磁化，使其外周侧与内周侧的磁极相互不同。因此，从图3(a)中可以看出，某永久磁铁25射出的磁力线ML会进入相邻的另一个永久磁铁25，并且，如上所述，这些磁力线ML会穿过上述螺旋通道8a内的有色金属熔液M。这样，在磁力线ML旋转移动的同时，有色金属熔液M在螺旋通道8a内盘旋上升。
图3(b)所示的结构为使用1个永久磁铁的结构。即如图3(b)所示，也可以将磁场装置20作为一根圆柱形永久磁铁27。在该永久磁铁27上，夹着上述轴线AL横向相对的两侧部分各自被磁化为不同的磁极。从该永久磁铁27中射出的磁力线ML也作用于螺旋通道8a内的有色金属熔液M。有色金属熔液M依靠该磁力线ML在螺旋通道8a内盘旋上升。
使用该图3(b)的磁场装置20时，也可采取某种方法将磁场装置20安装在在轴19上，通过轴19旋转驱动该磁场装置20。
并且，从图1(a)、图2(a)中可以看出，上述盖子12上装有鼓风机29。该鼓风机29的送风管29a呈密封状态与盖子12的上述送风孔12b相通。这样，鼓风机29送风时，如图1(a)中箭头所示，空气通过内部空间对各部分进行冷却，并从上述排风口14a向外排出。
此外，在图2中，30为电源控制盘，在此对上述驱动电机18和上述鼓风机29进行供电和控制。
对上述结构的有色金属熔液泵1的运行进行说明。
该有色金属熔液泵1在浸渍在有色金属熔液M中的状态下，即至少是在上述下端入口2浸渍在有色金属熔液M中的状态下使用的。并且，鼓风机29应保持实时工作的状态，以保证在冷却的状态下出液。
该泵的运行说明如下：
通常，磁场(磁力线ML)作用于有色金属熔液M，如果移动该磁场，则有色金属熔液M中会产生涡电流。这样一来，在有色金属熔液中，电磁力会按磁场的移动方向产生。因此，在本发明中，有色金属熔液的通道(螺旋通道8a)的安装与磁场的移动面(电磁力作用面)呈一定角度，作用于有色金属熔液的电磁力则分为垂直分量和水平分量。螺旋通道8a内的有色金属熔液依靠该垂直分量被推至上方，这样，螺旋通道8a内的有色金属熔液在磁场装置20旋转的同时，呈螺旋运动向上方移动。不久，上述有色金属熔液从螺旋通道8a移至上升通道8b。上升通道8b内的有色金属熔液从后方向被上推至出液管15，从出液口3流出。此时，随着有色金属熔液在螺旋通道8a内的移动，下端入口2同时吸入新的有色金属熔液，输送至螺旋通道8a内。这样，有色金属熔液连续不断地从下端入口2吸入，从出液口3流出。
在此，有色金属熔液M的移动速度、高度(扬程)与磁场的移动速度(旋转速度)成正比。因此，如果使用变流器控制磁场装置20的转数，则可调整出液量、扬程和出液速度。此外，可通过加长圆柱形容器5，即螺旋通道8a的方式，任意设定扬程。
图4为作为图1(a)的第一种实施方式的有色金属熔液泵1变形例的第二种实施方式的有色金属熔液泵1A的纵剖面示意图。该第二种实施方式与第一种实施方式的不同之处在于将形成圆柱形容器5A的有色金属熔液通道8A中的螺旋通道8Aa加长，将上升通道8Ab缩短，以及根据螺旋通道8Aa相应地加长磁场装置20A。即螺旋通道8Aa几乎与容器体11A的整体高度相等。
这样，由于加长了磁场装置20A，可以进一步提高依靠磁场装置20A驱动的有色金属熔液的驱动能力。
此外，虽然我们将图4的圆柱形容器5A作为圆柱形容器来使用，但还是应该准备几种在磁场装置中永久磁铁长度不同的磁场装置，根据不同情况交换使用。即有时将图1(a)的磁场装置20作为磁场装置使用，有时使用图4的磁场装置20A，或使用其他不同长度的永久磁铁的磁场装置，这样可以改变有色金属熔液M的驱动能力。
图5为图1(a)中所示的使用了有色金属熔液泵1的本发明的熔化炉系统。
从图5中可以看出，有色金属熔液泵1安装在保温炉(或熔化炉)40内，直接浸渍在有色金属熔液M中。此时，至少上述下端入口2应浸渍在有色金属熔液M中。
由于浸渍在高温的有色金属熔液M中，鼓风机29应经常保持ON状态。
正如刚才说明的那样，现在打开驱动电机18，电磁力作用于螺旋通道8a内的有色金属熔液M，有色金属熔液M在螺旋通道8a内盘旋上升，经上升通道8b和出液管15，从出液口3流出。此时，由于有色金属熔液M从下端入口2被连续不断地吸入，因此，有色金属熔液M从出液口3连续不断地排入储液箱。
图6为图5的熔化炉系统变形例的纵剖面示意图。
图6所示熔化炉系统1A为，一旦磁场装置20施加动力，出液口3A开始出液后，即使切断该磁场装置20，停止动力供给，根据虹吸原理，上述熔液仍将不断流出系统。
图6的系统与图5的熔化炉系统1的不同点具体如下：
储液箱42设在比图5低的位置。这样可以使储液箱42内熔液M2的液面M2s比保温炉40内熔液M的液面Ms低。
将出液管15A下折延长，将顶端的出液口3A插入储液箱42内的熔液M2中。
在这种状态下，依靠磁场装置20将熔液M从出液口3A排出。之后即使停止磁场装置20，根据虹吸原理上述熔液仍将不断流出。
即作为系统结构，出液管15A需要有适当的长度，以便使出液口3A的位置至少可以低于保温炉40内熔液M的液面Ms。
此外，在出液管15A的最高位置的横向部分安装排气管50。正如后面就此问题说明的那样，这是为了在运行最初时熔液M能够顺利地通过出液管15A上升。
具体说明如下：
上述结构的熔化炉系统1A的具体运行如下：
打开电源盘30的开关，熔液通过有色金属熔液通道8(螺旋通道8a及上述通道8b)至出液管15A，从出液口3A流入储液箱42内的熔液M2内。
即开始运转前，出液管15A内充满了空气。该空气会妨碍熔液M顺利通过有色金属熔液通道8及出液管15A内上升。因此，开始运行前，首先打开出液管15A的阀门50，排出里面的空气，然后在这种状态下开始运行。这样，熔液M沿圆柱形容器5的有色金属熔液通道8(8a、8b)盘旋上升至出液管15A，开始沿出液管15A的基端部分上升。通过这种上升，出液管15中的空气从阀门50中被挤出。熔液M到达阀门50的位置后阀门50关闭，之后，熔液M在没有出液管15A内空气的影响下，顺利通过出液管15A流入储液箱42中的熔液M2内。然后关闭电源盘30对应的开关。即使关闭了开关，之后，由于保温炉内的熔液M液面Ms与储液箱内的熔液M2液面M2s之间存在高度差H，即根据虹吸原理，保温炉40内的熔液M将连续不断地流入储液箱42内。也就是说即使没有从外部施加认为的动力，也会连续不断地出液。
Claims (20)
1.一种有色金属熔液泵，其特征在于：
具有将内部空间与为在外部开口而设在各侧壁上的下端入口和上端开口相连通的、在所述侧壁内形成的有色金属熔液通道的容器体，所述有色金属熔液通道包括一个螺旋通道和一个与其相连的纵向上升通道，所述下端入口与所述螺旋通道的一端相连通，所述螺旋通道的另一端与所述纵向上升通道的一端相连通，所述纵向上升通道的另一端与所述上端开口相连通；
具有设在所述内部空间内的、可环绕纵向轴线旋转的用于驱动螺旋通道内的有色金属熔液的磁场装置，所述磁场装置旋转时其磁场强度可使磁力线在穿过上述螺旋通道内有色金属熔液的状态下移动，从而使得螺旋通道内的熔液螺旋向上移动并沿垂直方向朝着上端开口的方向向上推动所述纵向上升通道内的熔液，以及
具有旋转驱动所述磁场装置的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述螺旋通道的上端通过所述容器体的所述侧壁内形成的纵向上升通道与所述上端开口相通。
3.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述磁场装置由永久磁铁组成。
4.根据权利要求3所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述磁场装置具备在所述轴线周围安装的多个永久磁铁，所述各永久磁铁被磁化，使内侧和外侧相对于所述轴线成为磁极，并且，多个永久磁铁沿所述轴线周围的外周侧和内周侧安装，使各不同磁极交替排列。
5.根据权利要求3所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述磁场装置具有一个永久磁铁，所述永久磁铁被磁化，使夹有所述轴线横向相对的两侧部分成为磁极。
6.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：具有堵塞所述容器体中的所述内部空间的盖子，所述磁场装置呈垂直状态且可旋转状态与所述盖子相对安装。
7.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述盖子上装有所述驱动装置。
8.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述驱动装置的输出轴与可旋转支撑所述磁场装置的轴通过连轴器相连，实现旋转力的传送。
9.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述盖子具有使所述内部空间与外部相通的送风孔和排风孔，冷却空气从所述送风孔送入所述内部空间，并从所述排风孔向外部排出。
10.根据权利要求9所述的有色金属熔液泵，其特征在于：鼓风机的送风管与所述送风孔相通，排风管与所述排风孔相通。
11.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述容器体由作为外筒的圆柱形容器和作为内筒的内侧容器构成双重结构容器，在所述圆柱形容器的侧壁上形成所述有色金属熔液通道。
12.根据权利要求2所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述容器体高度的下半部分设有所述螺旋通道，上半部分设有所述上升通道。
13.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述螺旋通道几乎与所述容器体的整体高度相等。
14.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述盖子上有出液孔，且所述盖子上装有与所述出液孔相通的出液管，所述出液孔与所述有色金属熔液通道呈密封状态相通。
15.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：具有一个所述容器体和发射出不同磁场强度的多个磁场装置，相对于所述容器体，更换所述多个磁场装置的任意一个即可使用。
16.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述有色金属熔液通道的横剖面为圆形、椭圆形、矩形或多角形。
17.根据权利要求1所述的有色金属熔液泵，其特征在于：出液管呈连通状态与所述上端开口相连接，所述出液管的端部设有所述有色金属熔液向外流出的出液口。
18.根据权利要求17所述的有色金属熔液泵，其特征在于：所述出液口设在高于所述下端入口之处。
19.一种熔化炉系统，其特征在于：具有根据权利要求1所述的有色金属熔液泵、和带有存储有色金属熔液的存储空间的炉，可在所述下端入口浸渍于存储在该存储空间中的有色金属中的状态下，将所述有色金属熔液存储在所述炉中的所述存储空间内。
20.一种熔化炉系统，其特征在于：具有根据权利要求17所述的有色金属熔液泵、和带有存储有色金属熔液的存储空间的炉，可在所述下端入口浸渍于存储在该存储空间中的有色金属中的状态下，将所述有色金属熔液存储在所述炉中的所述存储空间内，并且，所述出液管上的所述出液口的位置低于所述炉中存储的熔液液面。
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