CN102266735B - 一种直流电磁搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电磁搅拌器，包括支架，支架上安装有由动力装置驱动的转轴，转轴上端固定安装有转盘，转盘上安装有电磁铁，电磁铁的铁芯水平设置，且铁芯两端固设有向上延伸的导磁块，电磁铁的线圈绕制成线圈盘，且相邻线圈盘之间设有间隙。支架上安装有间隙套装在转轴上的套管，套管下端与支架密封固接，转盘上设有与线圈盘对应的通气孔，通气孔与套管内腔连通，支架上还安装有与套管连接的风机。支架上还安装有罩在电磁铁上方的无磁外罩，无磁外罩顶面中部设有出风口。本直流电磁搅拌器，结构合理，散热效果好，励磁功率较大，搅拌效果好，且使用方便，有助于提高金属溶液的搅拌效率。

Description

一种直流电磁搅拌器

技术领域

本发明专利涉及一种直流电磁搅拌器。

技术背景

为了提高金属产品质量，在金属冶炼或熔化过程中必须对液态金属进行充分的电磁搅拌。在铝熔炼过程中，为了加快熔化速度以及添加合金后使其合金成分均匀，需要对熔炉内的铝液进行定期搅拌。目前所采用的非接触式搅拌型式分为：交流励磁搅拌、永磁搅拌、直流励磁搅拌。交流励磁搅拌是利用多个线圈平行放置，采用周期式交替通电方式使其形成行波磁场对铝液实施搅拌，耗电量大，一台30吨铝熔炉用交流励磁搅拌器，每小时要耗电250千瓦~315千瓦，机构复杂，故障率高。永磁搅拌由于采用的磁性材料为耐高温120度以上的钕铁硼，虽耗电量只有交流励磁搅拌的十分之一到十五分之一，但是钕铁硼中的钕为稀有金属，国家控制开采，价格昂贵。与同吨位的交流励磁搅拌相比，成本约为交流励磁搅拌的两倍以上，在一定程度上限制了其发展。直流励磁搅拌器，采用两个直流线圈平行排放，磁场漏磁多，耗电虽然只有交流电磁搅拌器的十分之一左右，但磁场辐射面积、深度、强度较小，搅拌范及搅拌铝溶液的量小，搅拌时间长。由于直流线圈采用自然冷却，线圈散热慢，易过热，励磁功率不宜做大，只能适用于小型熔炉和较薄炉底时使用，应用范围窄。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，磁场漏磁少，散热效果好，励磁功率较大，搅拌效果好，且使用方便的直流电磁搅拌器。

为解决上述技术问题，本直流电磁搅拌器，包括支架，支架上安装有由动力装置驱动的转轴，转轴上端固定安装有转盘，转盘上安装有电磁铁，其结构特点是：电磁铁的铁芯水平设置，且铁芯两端固设有向上延伸的导磁块，电磁铁的线圈绕制成线圈盘，且相邻线圈盘之间设有间隙。

本结构的直流电磁搅拌器是通过纵向间隙对流冷却结构来实现散热效果好，励磁功率较大，搅拌效果好，且使用方便的。

纵向间隙对流冷却结构主要包括铁芯水平设置的铁芯，铁芯两端固设有向上延伸的导磁块。导磁块的主要作用是将铁芯内的磁力线向上引导，使电磁铁所产生的磁力线绝大部分都通过导磁块向上构成磁路，磁场漏磁更少，这样就可以对设置在电磁铁上方的熔炉进行电磁搅拌。铁芯上缠绕的线圈做成线圈盘，也就是做成一个平盘状。由于电磁铁的铁芯水平设置，所以缠绕在铁芯上的线圈盘的盘面是竖直设置的。相邻线圈盘间隔设置，因此，相邻线圈盘之间就存在一个空气间隙，该间隙也是沿线圈盘的盘面竖直设置的，这样就构成了一个空气流通通路。当电磁铁通电励磁时，所产生的磁力线会通过导磁块向上辐射到熔炉内的溶液中实现电磁搅拌。当电磁铁的铁芯和线圈盘发热时，相邻线圈盘之间的空气间隙气压减小，而空气间隙下方气压较大，这样，在压差作用下形成气流。间隙内的热空气向上流出，热空气到达熔炉底部后向外扩散出去。这样，就在本直流电磁搅拌器顶部和熔炉底部之间形成风幕，可以有效缓解熔炉对本直流电磁搅拌器的热辐射。空隙下方的冷空气会及时补充进间隙内并与线圈和铁芯热交换，间隙内的空气温度升高后再向上流出，间隙下方冷空气再补充进来，依次流动。这样就起到了自然降低铁芯和线圈盘温度的作用，因此，线圈盘可以做得更大，励磁功率更大，电磁搅拌效果更好。

作为改进，支架上安装有间隙套装在转轴上的套管，套管下端与支架密封固接，转盘上设有与线圈盘对应的通气孔，通气孔与套管内腔连通，支架上还安装有与套管连接的风机。

通过安装在支架上的风机，可以经套管和设置在转盘上的通气孔对线圈盘和铁芯进行吹风冷却，风机吹出的风经间隙向上吹出，不但提高了对电磁铁的冷却效果，而且增强了风幕强度，大大缓解熔炉对本直流电磁搅拌器的热辐射，使本直流电磁搅拌器的磁场强度更稳定。

作为进一步改进，支架上还安装有罩在电磁铁上方的无磁外罩，无磁外罩顶面中部设有出风口。

无磁外罩不会对磁力线造成影响，而且能起到保护电磁铁的作用。无磁外罩顶面中部的出风口可以方便热风从中部向四周吹出，保证了风幕的形成和质量。

作为进一步改进，所述动力装置包括安装在支架上的电动机，电动机通过减速机驱动转轴转动。

通过电动机来驱动转轴转动，控制性更好，操作更简单。通过减速机可以对电机转速进行降低，以满足实际需要。

作为再一步改进，支架上还安装有控制电动机工作的控制器。

通过控制器可以实时控制电动机的启停及正反转，使用起来更加方便。

作为进一步改进，无磁外罩内安装有与控制器电连接的温度传感器，风机的电源端与控制器输出端电连接。

温度传感器的主要作用是实时检测无磁外罩内的空气温度并传送给控制器，当无磁外罩内空气温度过高时，控制器将控制风机工作，直至无磁外罩内的空气温度符合工作要求。

作为改进，支架底部设有承载支架的小车。

将支架承载在小车上，可以通过小车移动本直流电磁搅拌器，省时省力，移动起来非常方便。

作为进一步改进，支架和小车之间安装有控制支架升降的升降机构。

通过操作升降机构可以调节本直流电磁搅拌器的位置高低，这样就可以调节本直流电磁搅拌器上端面与熔炉底面之间的间隙，既保证电磁搅拌强度，又避免了热辐射。

作为一种实现方式，所述升降机构包括至少三个固设在支架底部的上螺母和固设在小车车架上的下螺母，下螺母与上螺母上下对应设置，下螺母与对应上螺母内螺接有上下螺纹旋向反向设置的螺杆，各螺杆上对应安装有链轮，链轮之间环套有与链轮传动配合的链条，至少一根螺杆上固设有手轮。

本升降机构通过反向螺杆来驱动对应螺母移动，从而起到调整小车和支架距离的作用，这样就实现了支架相对小车的升降。操作时，转动手轮，手轮通过链轮和链条同时驱动全部螺杆转动，同步操作，升降平稳，操作起来非常简单。

综上所述，本直流电磁搅拌器，结构合理，磁场漏磁少，散热效果好，励磁功率较大，搅拌效果好，且使用方便，有助于提高金属溶液的搅拌效率。

附图说明

结合附图对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为电磁铁的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图。

图中：1为支架，2为转轴，3为转盘，4为电磁铁，5为铁芯，6为导磁块，7为线圈盘，8为间隙，9为套管，10为风机，11为无磁外罩，12为电动机，13为减速机，14为出风口，15为小车，16为温度传感器，17为控制器，18为上螺母，19为下螺母，20为螺杆，21为链轮，22为链条，23为手轮，24为隔板,25为通气孔，26为滑环,27为挡板。

具体实施方式

如图1所示，该直流电磁搅拌器主要包括支架1，支架1上通过轴承安装有转轴2，转轴2竖直设置。转轴2上端固定安装有转盘3，转盘3为圆形平板，水平设置。转盘3上均布有通气孔25，通气孔25贯通转盘3上下端面。如图1、图3所示，转盘3上端面上安装有电磁铁4，电磁铁4包括铁芯5和线圈。其中，铁芯5水平设置，铁芯5两端固设有向上延伸的导磁块6。导磁块6的主要作用是将铁芯5内的磁力线向上引导，使电磁铁4所产生的磁力线绝大部分都通过导磁块6向上弯曲构成磁路，这样就可以对设置在电磁铁4上方的熔炉进行电磁搅拌。铁芯5上缠绕的线圈做成平盘状，这样就构成了线圈盘7，线圈盘7的数量为电连接在一起的多个。由于电磁铁4的铁芯5水平设置，所以缠绕在铁芯5上的线圈盘7的盘面是竖直设置的。如图3所示，相邻线圈盘7间隔设置，因此，相邻线圈盘7之间就存在一个空气间隙8，该间隙8也是沿线圈盘7的盘面竖直设置的，这样就构成了一个空气流通通路。如图4所示，相邻线圈盘7的相邻盘面上还固定粘贴有隔板24，隔板24将间隙8分割成多个上下贯通的通道。在本实施例中，铁芯5上方和下方的隔板24竖直设置，铁芯5两侧的隔板24上端朝向隔板24倾斜，下端朝远离铁芯5的方向倾斜，这样可以形成环绕铁芯5的气流通道。如图2所示，转盘3上还设有挡板27，挡板27的数量为两个，分别位于电磁铁4两侧，这样可以起到辅助间隙气流流动的作用。当电磁铁4通电励磁时，所产生的磁力线会通过导磁块6向上辐射到熔炉内的溶液中实现电磁搅拌。随着工作时间的延长，电磁铁4的铁芯5和线圈盘7发热时，相邻线圈盘7之间的空气间隙8内气压减小，而空气间隙8下方气压较大，这样，在压差作用下形成气流。间隙8内的热空气环绕铁芯5向上流出，热空气到达熔炉底部后向外扩散出去，将热量排放到大气中。这样，就在本直流电磁搅拌器顶部和熔炉底部之间形成一道风幕，可以将熔炉对该直流电磁搅拌器的热辐射及时吹散到大气中，从而有效缓解熔炉对该直流电磁搅拌器的热辐射，保证了电磁铁4的正常工作温度。间隙8内的热空气向上流走后，间隙8下方的冷空气会及时补充进间隙8内,并与线圈盘7和铁芯5进行热交换。当间隙8内的空气温度升高后再向上流出，间隙8下方的冷空气会再补充进来，依次流动，形成冷却气流。这样就起到了自然降低铁芯5和线圈盘7温度的作用，因此，该直流电磁搅拌器中线圈盘7的线圈数可以做得更多，励磁功率更大，电磁搅拌效果也就更好。

转轴2下部套装有滑环26，滑环26的数量为两个，沿转轴2轴向间隔绝缘设置。转轴2中部设有空腔，电磁铁4的线圈电线穿过空腔后分别与两个滑环26电连接。支架1上还设置有与滑环26滑动配合的碳刷，碳刷通过弹簧弹性压紧在滑环26外周上，这样，就可以通过碳刷和滑环26向电磁铁4的线圈盘7供电，非常方便。支架1上还安装有驱动转轴2转动的动力装置，在本实施例中，所述动力装置包括电动机12，电动机12通过减速机13降速后驱动转轴2低速转动。支架1上还安装有控制电动机12启停及正反转等工作参数的控制器17，这样可以根据实际工况实时调节该直流电磁搅拌器的工作状态，以达到最佳搅拌效果。

支架1上还安装有无磁外罩11，无磁外罩11为口部朝下的圆筒状，无磁外罩11由非铁磁性材料制成，在本实施例中，无磁外罩11由无磁不锈钢材料制成。如图2所示，无磁外罩11顶面中部设有出风口14，以方便无磁外罩11内的热空气排出，出风口14为正方形通孔。无磁外罩11内还安装有温度传感器16，温度传感器16向控制器17实时传递温度信号。当无磁外罩11内的温度超过设定值时，控制器17就控制风机10通过套管9向电磁铁4强制吹风制冷，热交换后的热空气通过出风口14排出，直到无磁外罩11内温度降到设定温度范围内，有助于提高该直流电磁搅拌器的运行稳定性。无磁外罩11内的热空气排出后，将进入无磁外罩11上端面和熔炉外底面之间的间隙，这样，热空气从所述间隙中间向外扩散形成一道风幕，可以有效阻挡和转移熔炉向该直流电磁搅拌器传递的热辐射，有助于保障该直流电磁搅拌器的正常工作温度。

支架1下方设置有小车15，通过小车15可以方便移动该直流电磁搅拌器，省时省力。支架1下部通过升降装置与小车15固定连接在一起，这样可以方便调节该直流电磁搅拌器的高度，以满足实际熔炉高度的需要。在本实施例中，升降装置包括固设在支架1底部的三个上螺母18，小车车架上固设有与上螺母18上下对应设置的三个下螺母19，上下对应的上螺母18和下螺母19中螺接有螺杆20，螺杆20上半段和下半段的螺纹旋向反向设置，这样螺杆20不但通过上螺母18和下螺母19起到对支架1的支撑作用，而且螺杆20转动时还能通过上螺母18和下螺母19起到调节支架1和小车15相对间距的作用，也就是起到了调节支架1上升或下降的作用。每根螺杆20中部都固定安装有一个链轮21，三个链轮21上环套有与链轮21传动配合的链条22，其中一根螺杆20上还固定安装有手轮23。当转动手轮23时，三根螺杆20将在链条22和链轮21的传动配合下同时转动，这样，三对上螺母18和下螺母19就可以实现同步上升和下降，操作起来非常简单。

在本实施例中，控制器17采用常规电路设计，其结构属于公知技术，在此不再细述。

Claims (9)

1.一种直流电磁搅拌器，包括支架（1），支架（1）上安装有由动力装置驱动的转轴（2），转轴（2）上端固定安装有转盘（3），转盘（3）上安装有电磁铁（4），其特征是：电磁铁（4）的铁芯（5）水平设置，且铁芯（5）两端固设有向上延伸的导磁块（6），电磁铁（4）的线圈绕制成线圈盘（7），且相邻线圈盘（7）之间设有间隙（8）。

2.如权利要求1所述的直流电磁搅拌器，其特征是：支架（1）上安装有间隙套装在转轴（2）上的套管（9），套管（9）下端与支架（1）密封固接，转盘（3）上设有与线圈盘（7）对应的通气孔（25），通气孔（25）与套管（9）内腔连通，支架（1）上还安装有与套管（9）连接的风机（10）。

3.如权利要求2所述的直流电磁搅拌器，其特征是：支架（1）上还安装有罩在电磁铁（4）上方的无磁外罩（11），无磁外罩（11）顶面中部设有出风口（14）。

4.如权利要求3所述的直流电磁搅拌器，其特征是：所述动力装置包括安装在支架（1）上的电动机（12），电动机（12）通过减速机（13）驱动转轴（2）转动。

5.如权利要求4所述的直流电磁搅拌器，其特征是：支架（1）上还安装有控制电动机（12）工作的控制器（17）。

6.如权利要求5所述的直流电磁搅拌器，其特征是：无磁外罩（8）内安装有与控制器（17）电连接的温度传感器（16），风机（10）的电源端与控制器（17）输出端电连接。

7.如权利要求6所述的直流电磁搅拌器，其特征是：支架（1）底部设有承载支架（1）的小车（15）。

8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的直流电磁搅拌器，其特征是：支架（1）和小车（15）之间安装有控制支架（1）升降的升降机构。

9.如权利要求8所述的直流电磁搅拌器，其特征是：所述升降机构包括至少三个固设在支架（1）底部的上螺母（18）和固设在小车（15）车架上的下螺母（19），下螺母（19）与上螺母（18）上下对应设置，下螺母（19）与对应上螺母（18）内螺接有上下螺纹旋向反向设置的螺杆（20），各螺杆（20）上对应安装有链轮（21），链轮（21）间环套有与链轮传动配合的链条（22），至少一根螺杆（20）上固设有手轮（23）。

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