CN104862516B - 一种具有对流作用的除气转子结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有对流作用的除气转子结构，包括转子本体，转子本体为圆盘状的转盘，转盘具有第一端面，第一端面设有若干条分割凹槽和出气凹槽，第一端面呈圆锥形凸起状或圆台形凸起状，若干条分割凹槽沿环向均布设置并且分别沿第一端面的母线方向延伸，若干条出气凹槽沿环向均布设置并且分别沿第一端面的母线方向延伸，相邻的分割凹槽之间的端面部分构成转子叶片，出气凹槽设置在转子叶片上，坩埚或熔池内的铝液在锥面产生一个侧向的作用力，并在坩埚或熔池内形成一个旋转的自下而上的具有连续对流搅拌作用的液流，有利于通入气体产生的气泡作用到坩埚或熔池的各个角落。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金熔炼的一种设备，具体涉及一种铝合金熔炼时进行除气处理的除气转子结构。
背景技术
铝合金熔炼过程中，因铝液和氧及水汽的反应，产生氧化夹杂物和氢气，对熔炼后续工艺产生诸多不利影响。为解决这一问题，目前常见的工艺是采用惰性气体扩散法、氯气或者混合气体扩散法，以达到除氢、除渣目的。上述两种工艺均需借助除气转子将气体导入铝合金熔液 ：除气转子在向铝合金熔液导入气体的同时高速旋转，气体从除气转子底部溢出后，在向四周扩散过程中，被除气转子底部的转盘搅碎为更小的气泡，并随着转盘的高速旋转，将气泡高速、均匀的散布于铝合金熔液中。
授权公告号为CN202989252U的中国实用新型专利公开了一种铝合金在线精炼用除气转子，该在线精炼用除气转子由除气转轴、除气转轴下端端部连接的除气转盘组成，该除气转轴由中心带有通气孔且上端带有内螺纹、下端带有与除气转盘连接用外螺纹的圆轴组成，该除气转盘为圆盘型，由转子本体、转子本体中心开设的蓄气室、所述蓄气室的下半段分别沿径向凹设若干呈放射状分布且与所述蓄气室贯通的气槽、二相邻气槽之间的柱体上分别凹设若干仅以外侧面和底面与外界贯通而与所述蓄气室不贯通的搅拌齿组成。该在线精炼用除气转子通过隐藏搅拌齿，高速旋转时减小表层湍流，与箱体内腔尺寸配合最佳化，所产生的气泡分布均匀，高效地达到除气、除渣效果，但是上述技术方案中，通入气体所述产生的气泡在坩埚或熔池内的上下对流作用差，易在坩埚或熔池的底部产生作用不到的底部死区，造成除气不足。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种具有对流作用的除气转子结构，实现通入气体所产生的气泡的上下对流作用。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种具有对流作用的除气转子结构，包括转子本体，所述转子本体为圆盘状的转盘，所述转盘具有第一端面，所述第一端面设有若干条分割凹槽和若干条出气凹槽，其特征在于，所述第一端面呈圆锥形凸起状或圆台形凸起状，所述若干条分割凹槽沿环向均布设置并且分别沿所述第一端面的母线方向延伸，所述若干条出气凹槽沿环向均布设置并且分别沿所述第一端面的母线方向延伸，相邻的分割凹槽之间的端面部分构成转子叶片，所述出气凹槽设置在所述转子叶片上。
上述技术方案中，所述第一端面的圆锥角为120°～150°。
上述技术方案中，所述分割凹槽具有封闭的U型内侧端口A和敞开的外侧端口A，所述出气凹槽具有封闭的内侧端口B和敞开的外侧端口B，外侧端口A和外侧端口B分别与转盘的环形侧面贯通。
上述技术方案中，所述转盘的盘体内部设有位于中心位置并且与所述第一端面不贯通的蓄气腔室，所述蓄气腔室通过沿环向均布设置的若干个出气通道对应连通所述若干条出气凹槽,所述出气通道的孔径为φ5～φ8，所述出气通道与所述转盘的轴线呈15°～30°的夹角，所述出气凹槽的深度为所述出气通道的直径的1～1.6倍。
上述技术方案中，所述分割凹槽的深度为所述转盘的厚度的1/3～2/3。
上述技术方案中，所述转盘还具有第二端面，所述除气转子结构还包括转杆，所述转杆具有第一端部和第二端部，所述转杆的杆体内设置有进气通道，所述蓄气腔室通过设在所述第二端面上的进气孔连通所述进气通道，所述第一端部设置有外螺纹，所述进气孔设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述蓄气腔室构成所述内螺纹的退刀槽，在工作状态时，所述进气孔与所述进气通道贯通，所述内螺纹连接所述外螺纹。
上述技术方案中，所述内螺纹和所述外螺纹均为梯形螺纹。
上述技术方案中，所述除气转子结构为石墨材质或氮化硅材质或碳化硅材质或氧化铝耐火材质。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明中的转盘的第一端面设置为圆锥形凸起状或圆台形凸起状，配合转子叶片的旋转搅拌作用，使坩埚或熔池内的铝液在锥面产生一个侧向的作用力，并在坩埚或熔池内形成一个旋转的自下而上的具有连续对流搅拌作用的液流，有利于通入气体产生的气泡作用到坩埚或熔池的各个角落，除气处理时，可使用较低的转速和较短的处理时间，达到节约净化气体的目的和缩短除气时间，并提高了转子的使用寿命周期；
2.本发明中的蓄气腔室密封设置，一方面，蓄气腔室内部的气流稳定，气体通过均布设置的出气通道后以均匀一致的压力分配到各个出气凹槽中，进而被均匀剪切形成气泡，达到高效除气的目的，另一方面，转子本体的磨损不会对蓄气腔室产生影响，不会影响除气效果，而且出气通道末端与出气凹槽连接，转子转动时，形成对气泡的连续剪切作用，且出气通道不易堵塞；
3.转杆的第一端部与进气孔采用梯形螺纹连接，能够保证进气通道与蓄气腔室的密封连通；
4.使用直径180～220mm的转子本体，对500～900kg铝液进行除气，除气时间5～8分钟，均能达到良好的除气效果，采用减压凝固测试和密度当量统计的方法测试铝液中氢的含量，可以控制密度当量值DI＜1.0%以内； 同样，对应坩埚或熔池容量在300～500kg铝液，使用该类型的转子结构直径在150～180mm,同样能在较短的除气时间内达到同样的效果。
5.除气时间对比，较之前减少时间一半，可以减少除气使用的氩气用量，显示较好的除气效率和稳定效果；
6.可通过调整除气转子的转速，和除气处理使用惰性气体压力和流量参数，能够达到细小均匀的气泡上升，达到最佳的除气效果。
附图说明
图1是本发明公开的除气转子结构的除气原理示意图；
图2是本发明公开的转盘的第一端面的结构示意图；
图3是本发明公开的转盘的第二端面的结构示意图。
其中，100、坩埚；200、转杆；201、进气通道；300、转盘；301、第一端面；302、第二端面；303、蓄气腔室；304、分割凹槽；305、出气凹槽；306、进气孔；307、出气通道。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1至图3，如其中的图例所示，一种密封蓄气的除气转子结构，设置在坩埚100中，除气转子结构包括转杆200和圆盘状的转盘300。
转杆200具有第一端部和第二端部，转杆200的杆体内设有进气通道201，第一端部设置有外螺纹，第二端部与驱动装置（图中未视出）连接；
转盘300具有第一端面301和第二端面302，转盘300的盘体内设有位于中心位置处并且与第一端面301不贯通的蓄气腔室303，第一端面301呈圆台形凸起状，第一端面301上设有沿环向均布并沿第一端面的母线方向延伸的五条分割凹槽304和沿环向均布并沿第一端面的母线方向延伸的五条出气凹槽305，相邻的分割凹槽304之间的端面部分构成转子叶片，出气凹槽305设置在转子叶片，蓄气腔室303通过设在第二端面302的进气孔306连通进气通道201，蓄气腔室303还设有沿环向均布设置并且与五条出气凹槽305对应连通的五个出气通道307和位于中心位置处并且与第一端面的中心位置连通的出气通道，其中进气孔306设有与上述外螺纹相匹配的内螺纹，该内螺纹的退刀槽构成蓄气腔室。
在工作状态时，第一端部与进气孔306通过上述内螺纹与外螺纹实现密封连接，进气通道201与进气孔306连通。
出气通道307的孔径为φ6。
沿环向均布设置并且与五条出气凹槽305对应连通的五个出气通道307与转盘300的轴线呈17°的夹角。
第一端面301的圆锥角为120°
出气凹槽305的深度为出气通道307的直径的1.2倍。
分割凹槽304的深度为转盘的厚度的1/2。
转杆200与除气机相连接，通入较小压力和流量的惰性气体，通过转盘的转动作用，其通过封闭的蓄气腔室的作用，即可产生压力一致和细小分散均匀的气泡进入出气凹槽中，对坩埚100中的铝液产生剪切作用，在坩埚底部产生大量的，分散的平均尺寸细小惰性气体气泡，不断上升的细小气泡，有利于排除铝液中的氧化夹杂和氢气，提高除气效率，减少除气时间。
实施例二
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述第一端面陈圆锥凸起状。
实施例三
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述第一端面的圆锥角为135度。
实施例三
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述第一端面的圆锥角为150度。
实施例四
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述出气凹槽的深度为上述出气通道的直径的1.5倍。
实施例五
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述出气凹槽的深度等于上述出气通道的直径。
实施例六
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述分割凹槽的深度为上述转盘的厚度的1/3。
实施例七
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述分割凹槽的深度为上述转盘的厚度的2/3。
实施例八
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述第一端面为平面，分割凹槽和出气凹槽沿第一端面的径向延伸。
实施例九
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述出气通道的孔径为φ5。
实施例十
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，上述出气通道的孔径为φ8。
实施例十一
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，沿环向均布设置并且与五条出气凹槽对应连通的五个出气通道与转盘的轴线呈15°的夹角。
实施例十二
其余与所述实施例一相同，不同之处在于，沿环向均布设置并且与五条出气凹槽对应连通的五个出气通道与转盘的轴线呈30°的夹角。
Claims (7)
1.一种具有对流作用的除气转子结构，包括转子本体，所述转子本体为圆盘状的转盘，所述转盘具有第一端面，所述第一端面设有若干条分割凹槽和若干条出气凹槽，其特征在于，所述第一端面呈圆锥形凸起状或圆台形凸起状，所述若干条分割凹槽沿环向均布设置并且分别沿所述第一端面的母线方向延伸，所述若干条出气凹槽沿环向均布设置并且分别沿所述第一端面的母线方向延伸，相邻的分割凹槽之间的端面部分构成转子叶片，所述出气凹槽设置在所述转子叶片上；所述转盘的盘体内部设有位于中心位置并且与所述第一端面不贯通的蓄气腔室，所述蓄气腔室通过沿环向均布设置的若干个出气通道对应连通所述若干条出气凹槽，所述出气通道的孔径为φ5～φ8，所述出气通道与所述转盘的轴线呈15°～30°的夹角，所述出气凹槽的深度为所述出气通道的直径的1～1.6倍。
2.根据权利要求1所述的除气转子结构，其特征在于，所述第一端面的圆锥角为120°～150°。
3.根据权利要求1所述的除气转子结构，其特征在于，所述分割凹槽具有封闭的U型内侧端口A和敞开的外侧端口A，所述出气凹槽具有封闭的内侧端口B和敞开的外侧端口B，外侧端口A和外侧端口B分别与转盘的环形侧面贯通。
4.根据权利要求1所述的除气转子结构，其特征在于，所述分割凹槽的深度为所述转盘的厚度的1/3～2/3。
5.根据权利要求1所述的除气转子结构，其特征在于，所述转盘还具有第二端面，所述除气转子结构还包括转杆，所述转杆具有第一端部和第二端部，所述转杆的杆体内设置有进气通道，所述蓄气腔室通过设在所述第二端面上的进气孔连通所述进气通道，所述第一端部设置有外螺纹，所述进气孔设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，所述蓄气腔室构成所述内螺纹的退刀槽，在工作状态时，所述进气孔与所述进气通道贯通，所述内螺纹连接所述外螺纹。
6.根据权利要求5所述的除气转子结构，其特征在于，所述内螺纹和所述外螺纹均为梯形螺纹。
7.根据权利要求1所述的除气转子结构，其特征在于，所述除气转子结构为石墨材质或氮化硅材质或碳化硅材质或氧化铝耐火材质。
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