CN104972084A - 一种自循环蒸发冷却电磁搅拌器 - Google Patents

Abstract

一种自循环蒸发冷却电磁搅拌器，其环形冷凝器(1)、内壳体(4)、外壳体(5)和底板(6)组成封闭腔体，电磁搅拌器(8)的绕组线圈(2)和铁芯(3)放于封闭腔体内，封闭腔体内部填充蒸发冷却介质(7)，绕组线圈(2)和铁芯(3)完全浸泡于蒸发冷却介质(7)中。电磁搅拌器(8)上方放置环形冷凝器(1)，环形冷凝器(1)内壁和外壁分别与内壳体(4)和外壳体(5)进行无缝对接密封。电磁搅拌器(8)的绕组线圈(2)工作时产生的热量传导至蒸发冷却介质(7)，介质吸热温度升高，相变吸热并汽化，产生的气体上升至环形冷凝器(1)中，遇冷变成液体流回至电磁搅拌器(8)，形成无外力驱动的自循环蒸发冷却系统。

Description

一种自循环蒸发冷却电磁搅拌器

技术领域

本发明涉及一种电磁搅拌器，特别涉及一种用于连铸电磁搅拌的电磁搅拌器的冷却系统。

背景技术

电磁搅拌器的感应电磁力与电流强度的平方成正比。电流越大，中心磁感应强度越高。一般情况下，结晶区电磁搅拌器要求中心磁感应强度幅值＞500Gs；为保证达到磁感应强度要求，必须要有足够大的电流，通常要在达到400A以上。搅拌器导线中的电流密度一般为12～18A/mm²。电磁搅拌器作用在钢水中的电磁力和钢水搅拌的速度不仅与电流强度有关，而且受电源频率的影响很大，为了保证磁场的穿透效果，最佳搅拌频率在1～8Hz之间。

在电磁搅拌线圈工作时，由于大电流和钢水的热效应，会引起线圈发热，若没有相应的冷却措施，必然将线圈烧坏，所以在高温、高湿环境下对电磁线圈的冷却极其重要。电磁搅拌器的冷却方式主要有浸水外冷式、空心铜管内冷式以及油水冷却方式。

1)浸水外冷式：导线直接浸泡在冷却水中，冷却水以较高的压力在循环系统中流动，并通过外冷却系统降温。

2)空心铜管内冷式：冷却水直接从导线的空心铜管内通过，同样冷却水以较高的压力在循环系统中流动，并通过外冷却系统降温。

3)油水二次冷却方式：导线浸泡于导热硅油中，整体密封，外部用压力循环水冷却。

电磁搅拌器浸水外冷式的绕组采用实心电磁线绕制而成，直接浸泡在水中进行冷却，这就要求搅拌器线圈的绝缘性要很高，采用进口杜邦耐水绝缘膜绕包烧结作绕组的导线或采用耐水电缆作绕组的导线，造成搅拌器线圈造价不菲。由于绕组的绝缘层直接和水接触，在长期的电解及水流冲刷作用下绝缘电阻下降过快，电磁搅拌器使用寿命短，一般最多使用两年，需要大量的备件。

内冷式电磁线圈采用外包绝缘材料的空心铜管绕成，冷却水在铜管内流动达到冷却目的。导线的绝缘层不和冷却水接触，绝缘结构合理，对地绝缘电阻几乎不随时间的变化而减小。提高了绕组的使用寿命。由于绕组采用铜管作为导线，起体积较大，因而要占用较多的安装空间；由于铜管内通水，长时间运行时水质发生变化会腐蚀铜管。

油水二次冷却方式对水质要求不高，使用寿命长，但是冷却效果不好，搅拌器功率难以做大。

通过以上介绍可以看出，电磁搅拌器对水冷系统要求严苛，外围水处理设备复杂，设备投资及运行成本均高，对水质要求高，水质难以保证，使用寿命短，冷却系统设备冗余繁杂，任何一个环节故障都将导致电磁设备绕组受损或者无法工作，对企业造成经济损失。

蒸发冷却即所谓的相变冷却，它是利用介质的相变来吸收和释放热量，其机理与传统上的靠介质的比热来传递热量完全不同。蒸发冷却技术冷却效率高，冷却效果均匀；冷却介质的冰点低于环境温度，无防冻问题，且具有强绝缘性，不燃不爆，安全性高；整个冷却系统自循环冷却，不需要循环水泵、去离子水装置等附加设备，运行压力很低，稳定性好，基本免维护。

发明内容

本发明的目的是克服现有电磁搅拌器冷却技术的不足，提出一种自循环蒸发电磁搅拌器。

本发明采用全浸式蒸发冷却技术对电磁搅拌器进行冷却。

本发明由电磁搅拌器、环形冷凝器、内壳体、外壳体和底板组成。环形冷凝器、内壳体、外壳体和底板组成封闭腔体。环形冷凝器放置在电磁搅拌器的上方，环形冷凝器内壁和外壁分别与内壳体和外壳体进行无缝对接，通过焊接或者密封圈实现完全密封，冷凝器进出水管通水进行二次冷却。电磁搅拌器的绕组线圈和铁芯置于所述的封闭腔体内。所述的壳体由非磁不锈钢或其他非磁性材料制成，所述的封闭腔体内部填充蒸发冷却介质。蒸发冷却介质具有绝缘性能，电磁搅拌器的绕组完全浸泡于蒸发冷却介质中。电磁搅拌器绕组工作时产生的热量传导至蒸发冷却介质，介质吸热温度升高，当达到冷却介质饱和温度时，介质产生相变吸热并汽化，产生的气体上升至环形冷凝器中，遇冷变成液体流回至电磁搅拌器中，形成无外力驱动的自循环蒸发冷却系统。

为了获得良好的密封性能，本发明选取耐腐蚀、机械强度高、不导磁的金属或非金属材制成壳体，如不锈钢、玻璃钢等。环形冷凝器通过焊接或者密封圈与内外壳体密封。

本发明所用蒸发冷却介质是高绝缘、低沸点、物化性能稳定、满足环保要求的蒸发冷却介质。

本发明的冷凝器与电磁搅拌器可以和电磁搅拌器本体连为一体，或与电磁搅拌器本体分离。冷凝器与电磁搅拌器之间通过集气管及回液管连接。

本发明结构紧凑，利用全浸式蒸发冷却技术实现电磁搅拌器的冷却，具有以下优点：

1.冷却效果好。采用低沸点、高绝缘、环保的蒸发冷却介质，使得冷却温度低，冷却温度低、温度分布均匀、无局部过热点。

2.功率密度高。采用全浸式蒸发冷却技术，蒸发冷却介质直接冷却铁芯和绕组，冷却效果大大提高，提升电机的功率密度。

3.噪音小、可靠性高。本发明采用自循环蒸发冷却结构，不需要外部循环动力，提高了电机的效率，降低了电机的噪音；同时，利用蒸发冷却介质的高绝缘性，可以有效抑制绕组线圈的绝缘破坏，绕组线圈绝缘不需进行特殊处理，提高电磁搅拌器的绝缘性和可靠性。

本发明的上述优点，使其在高功率密度电磁搅拌器领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明的实施方式之一的结构示意图，图中：1环形冷凝器、2绕组线圈、3铁芯、4内壳体、5外壳体、6底板、7蒸发冷却介质、8电磁搅拌器。

图2是本发明的实施方式之二的结构示意图，图中：1环形冷凝器、2绕组线圈、3铁芯、4内壳体、5外壳体、6底板、7蒸发冷却介质、8电磁搅拌器、9回液管、10盖板、11集气管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，本发明由电磁搅拌器8、环形冷凝器1、绕组线圈2、铁芯3、内壳体4、外壳体5、底板6和蒸发冷却介质7组成。本发明的电磁搅拌器8采用全浸式蒸发冷却结构形式。环形冷凝器1、内壳体4、外壳体5和底板6组成封闭腔体，环形冷凝器1放置在电磁搅拌器8的上方，环形冷凝器1内壁和外壁分别与内壳体4和外壳体5进行无缝对接，通过焊接或者密封圈实现完全密封，环形冷凝器1进出水管通水进行二次冷却。电磁搅拌器8的绕组线圈2和铁芯3放于所述的封闭腔体内。所述的内壳体4、外壳体5由非磁不锈钢或其他非磁性材料制成，所述的封闭腔体内部填充蒸发冷却介质7。

电磁搅拌器8的绕组线圈2工作时产生的热量传导至蒸发冷却介质7，介质吸热温度升高，当达到冷却介质饱和温度时，介质产生相变吸热并汽化，产生的气体上升至环形冷凝器1中，遇冷变成液体流回至电磁搅拌器8中，形成无外力驱动的自循环蒸发冷却系统。

如图2所示，本发明由电磁搅拌器8、环形冷凝器1、绕组线圈2、铁芯3、内壳体4、外壳体5、底板6、蒸发冷却介质7、回液管9、盖板10和集气管11组成。本发明的电磁搅拌器8采用全浸式蒸发冷却结构形式。环形冷凝器1、内壳体4、外壳体5、底板6、盖板、回液管9和集气管11组成封闭系统。环形冷凝器1放置在电磁搅拌器8的上方，环形冷凝器1通过回液管9和集气管11与电磁搅拌器8本体连接，实现完全密封。环形冷凝器1进出水管通水进行二次冷却。电磁搅拌器8的绕组线圈2和铁芯3放置于所述的封闭腔体内。电磁搅拌器8的绕组线圈2工作时产生的热量传导至蒸发冷却介质7，介质吸热温度升高，当达到冷却介质饱和温度时，介质产生相变吸热并汽化，产生的气体通过集气管11上升至环形冷凝器1中，遇冷变成液体通过回液管9流回至电磁搅拌器8中，形成无外力驱动的自循环蒸发冷却系统。

本发明采用低沸点、高绝缘、环保的蒸发冷却介质7，使得冷却温度低，温度分布均匀，无局部过热点，冷却效果好，使得电磁搅拌器8功率密度高，噪音小，可靠性高，在电磁搅拌器领域具有广泛的应用前景。

Claims (3)

1.一种自循环蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的自循环蒸发冷却电磁搅拌器由电磁搅拌器(8)、环形冷凝器(1)、内壳体(4)、外壳体(5)、底板(6)和蒸发冷却介质(7)组成；环形冷凝器(1)、内壳体(4)、外壳体(5)和底板(6)组成封闭腔体，电磁搅拌器(8)的绕组线圈(2)和铁芯(3)放于所述的封闭腔体内，所述的封闭腔体内部填充蒸发冷却介质(7)；电磁搅拌器(8)的绕组线圈(2)和铁芯(3)浸泡于蒸发冷却介质(7)中；电磁搅拌器(8)的上方放置环形冷凝器(1)；环形冷凝器(1)内壁和外壁分别与内壳体(4)和外壳体(5)无缝对接，通过焊接或者密封圈实现密封；环形冷凝器(1)的进出水管通水进行二次冷却。

2.按照权利要求1所述的自循环蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的内壳体(4)和外壳体(5)材质为的耐腐蚀、不导磁的材料。

3.按照权利要求1所述的自循环蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于所述的冷凝器(1)与电磁搅拌器(8)本体连为一体，或与电磁搅拌器(8)本体分离，冷凝器(1)与电磁搅拌器(8)之间通过集气管及回液管连接。