CN108533962A - 一种铝液运输管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种铝液运输管道系统，它包括铝液电磁泵、保温管道和加热管道，铝液电磁泵、保温管道和加热管道通过法兰盘与螺栓连接，电磁泵为三相平面感应式电磁泵。本发明利用管道运输方式取代传统的浇包运输方式，该铝液运输管道系统不仅能够在运输过程中对铝液进行加热处理，加强保温效果，而且对铝液的传输效率高，传输过程安全稳定。

Description

一种铝液运输管道系统

技术领域

本发明涉及一种特种管道运输系统，尤其是一种铝液运输管道系统。

背景技术

目前，在铝产品的生产过程中，冶炼厂在熔炼车间将铝液熔融并精炼后，需要将高温铝液注入各个浇包，而后再将浇包由行车运到铸造车间进行浇注，如果铸造车间与熔炼车间距离较远，还需要利用特种车辆对浇包进行转运。

市场上现有的浇包本身不具备保温功能，在运输过程中铝液极易冷却，影响铝产品铸造质量。其次，利用浇包对铝液的转运效率较低，并且浇包的往返运输提高了生产成本。另外，浇包在运输过程中存在安全隐患，一旦浇包发生坠落倾覆，会产生十分严重的危害。在这种背景下，如何既安全又高效得转运铝液成了亟待解决的关键问题。

发明内容

针对上述的问题，本发明提供一种铝液运输管道系统，利用管道运输方式取代传统的浇包运输方式，该铝液运输管道系统不仅能够在运输过程中对铝液进行加热处理，加强保温效果，而且对铝液的传输效率高，传输过程安全稳定。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种铝液运输管道系统，它包括铝液电磁泵、保温管道和加热管道，铝液电磁泵、保温管道和加热管道通过法兰盘与螺栓连接，电磁泵为三相平面感应式电磁泵。

进一步地，铝液电磁泵安装于管道系统的初始端；

铝液电磁泵包括第一法兰盘、三相绕组、铁芯和液流通道，液流通道的两端设置有第一法兰盘，液流通道沿周向设置有铁芯，铁芯上缠绕有三相绕组。

进一步地，第一法兰盘由第一钢材制成；

第一法兰盘与所述液流通道之间设置有第一保温层，第一保温层由陶瓷纤维制成；

液流通道的接口处设置有第一密封圈，第一密封圈由膨胀石墨制成；

液流通道的外层为第一耐火层，第一耐火层由高铝管制成。

进一步地，加热管道设置于数节保温管道之后；

加热管道包括水冷电缆、液流管道和第二法兰盘，液流管道的外围缠绕有水冷电缆，液流管道的两端安装有第二法兰盘。

进一步地，加热管道的内壁上设置有温度传感器，温度传感器与水冷电缆均与工业控制器连接，构成温度控制闭环控制系统；

温度传感器将测得的加热管道内铝液温度实时发送给工业控制器，工业控制器根据预设温度阈值来控制水冷电缆接通或断开。

进一步地，第二法兰盘由第二钢材制成；

液流管道的内、外层之间设置有第二保温层，第二保温层由陶瓷纤维制成；

液流管道的接口处设置有第二密封圈，第二密封圈由膨胀石墨制成；

液流管道的内层为第二耐火层，第二耐火层由高铝管制成。

进一步地，保温管道包括钢管与第三法兰盘；

第三法兰盘由第三钢材制成；

钢管的内、外层之间设置有第三保温层，第三保温层由陶瓷纤维制成；

钢管的接口处设置有第三密封圈，第三密封圈由膨胀石墨制成；

钢管的内层为第三耐火层，第三耐火层由高铝管制成。

进一步地，管道系统中所有管道内壁均设置有一层防浸润层，其材料为氧化铝与二氧化硅的混合物。

有益效果：

1.本管道系统设有保温结构，保温材料导热系数低，保温效果好，可以保证铝液在高温状态下的远距离传输。

2.熔炼炉的出液口与运输管道相连，高温铝液从熔炉里提炼出来后，可以直接流入管道中，省去了浇包灌装以及运输浇包的过程，利用管道运输既安全又高效。

3.通过调整流入铝液电磁泵的电流可以控制铝液在管道中的流速，使铝液的运输过程保持平稳，并可根据铸造需要随时调整铝液泵出速度。

4.本管道系统利用电磁感应原理使得管道内部的铝液自身发热，再加上隔热材质，防止管道热量的散发，因此管道外壁的温度不会上升，不会对车间温度产生影响，同时可保证能量利用率达95％以上。另外加热系统所采用的感应线圈热阻滞小、热惯性低，管道内外壁温度一致，使得温度控制实时准确。

5.本管道系统设有自动加热控制系统，可以在无人看管的情况下，监测铝液的实时温度并利用闭环控制系统使铝液保持恒温，防止铝液温度降低甚至凝固以保证铝液的远距离运输，同时又保证铝液不会被加热到过高的温度，造成铝液氧化烧损以及能源浪费。

6.在相邻管道接口处设有由膨胀石墨制成的密封圈，利用膨胀石墨的物理特性，可以保障管道系统的密封性和可靠性。

7.本管道系统中所有管道内壁均设有一层防浸润层，材料为氧化铝与二氧化硅的混合物，能够有效得防止熔融铝液对耐火层的浸润作用。

附图说明

图1是本发明一实施例的铝液运输管道系统结构示意图；

图2是本发明一实施例的铝液电磁泵结构示意图；

图3是图2中沿A-A向的剖面图；

图4是图3中B部分的放大图；

图5是本发明一实施例的加热管道结构示意图；

图6是图5中沿C-C向的剖面图；

图7是图6中D部分的放大图；

图8是本发明一实施例的保温管道结构示意图；

图9是图8中沿E-E向的剖面图；

图10是图9中F部分的放大图；

图中：1-铝液电磁泵、2-保温管道、3-加热管道、4-第一法兰盘、5-三相绕组、6-铁芯、7-液流通道、8-第一钢材、9-第一保温层、10-第一耐火层、11-第一密封圈、12-水冷电缆、13-液流管道、14-第二法兰盘、16-第二钢材、17-第二保温层、18-第二密封圈、19-第二耐火层、20-第三钢材、21-第三保温层、22-第三密封圈、23-第三耐火层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例提出一种铝液运输管道系统，如图1所示((图示仅取管道系统中具有代表性的一小段结构)，它包括铝液电磁泵1、保温管道2和加热管道3，铝液电磁泵1、保温管道2和加热管道3通过法兰盘与螺栓连接。

铝液电磁泵1安装于管道系统的初始端，主要作用是为流入管道的铝液提供动力，提高铝液流动速度。此处铝液电磁泵1为三相平面感应式电磁泵，其结构如图2、3所示。

如图2、3所示，铝液电磁泵1包括第一法兰盘4、三相绕组5、铁芯6和液流通道7，液流通道7的两端设置有第一法兰盘4，液流通道7沿周向设置有铁芯6，铁芯6上缠绕有三相绕组5。

铝液电磁泵1的工作原理类似于直线电机，三相绕组5通电后会在铁芯6处产生交变磁场，液流通道7内的铝液在磁场作用下产生感应电流，使之成为载流导体，它与交变磁场作用会产生洛仑磁力，从而驱动铝液流动。同时，铝液在磁场的作用下产生的电磁感应现象可作为铝液的加热源，使得铝液在流过铝液电磁泵1时温度不会下降。

如图4所示，第一法兰盘4由第一钢材8制成；

第一法兰盘4与所述液流通道7之间设置有第一保温层9，第一保温层9由陶瓷纤维制成；

液流通道7的接口处设置有第一密封圈11，第一密封圈11由膨胀石墨制成；

液流通道7的外层为第一耐火层10，第一耐火层10由高铝管制成。

加热管道3设置于一定数量的保温管道2之后，其主要作用是对流入管道内的铝液进行加热。由于保温管道2只能起到大幅度降低热量流失的作用，但依旧无法完全避免热量的流失，因此铝液在保温管道2内流动一段时间后，温度会有所下降，为了使铝液在管道系统内能够长期保持在一定温度下，系统在数节保温管道2后设置了一节加热管道3对铝液进行加热，保证铝液的温度保持恒定。加热管道3的结构如图5、6所示。

如图5、6所示，加热管道3包括水冷电缆12、液流管道13和第二法兰盘14，液流管道13的外围缠绕有水冷电缆12，液流管道13的两端安装有第二法兰盘14。

加热管道3主要利用电磁感应加热原理进行工作。缠绕于液流管道13外围的水冷电缆12在接通交变电流后会产生交变磁场，铝液在管道流动时做切割磁感线运动，根据电磁感应原理可知铝液内部会产生交变的电流(即涡流)，涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到铝液加热的效果，并且加热速度较快。由于管道部分均由绝缘材料构成，因此在电缆通电加热过程中，管道不会产生热量，不会使车间环境温度产生变化。

上述使用水冷电缆12，是由于在给铝液加热时需要对电缆输送大电流以保证加热效果，这就使得电缆自身的导线会产生较大热量导致温度上升，此时需要在内部进行水冷循环以降低导线温度。

进一步地，加热管道3的内壁上设置有温度传感器(图中未是示出)，温度传感器与水冷电缆12均与工业控制器连接，构成温度控制闭环控制系统；

温度传感器将测得的加热管道3内铝液温度实时发送给工业控制器，工业控制器根据预设温度阈值来控制水冷电缆12接通或断开。例如：若温度传感器测得加热管道3内铝液温度低于670度时，工业控制器会控制电源打开，使得水冷电缆12通电工作；当温度传感器再次测得铝液温度达到700度时，工业控制器控制电源断开，使水冷电缆12停止加热，进而使得加热管道3内的铝液温度基本保持恒定。

如图7所示，第二法兰盘14由第二钢材16制成；

液流管道13的内、外层之间设置有第二保温层17，第二保温层由陶瓷纤维制成；

液流管道13的接口处设置有第二密封圈18，第二密封圈18由膨胀石墨制成；

液流管道13的内层为第二耐火层19，第二耐火层19由高铝管制成。

保温管道2是整个管道系统中所占比例最大的部分，其主要作用是对铝液的运输和保温，保温管道2处的保温层较厚且保温材料的导热系数很低，能够大幅度减少铝液热量的流失，起到有效的保温效果。相比较铝液电磁泵1和加热管道3，保温管道2的结构较为简单，其结构如图8、9所示。

如图8、9、10所示，保温管道2包括钢管与第三法兰盘；

第三法兰盘由第三钢材20制成；

钢管的内、外层之间设置有第三保温层21，第三保温层21由陶瓷纤维制成；

钢管的接口处设置有第三密封圈22，第三密封圈22由膨胀石墨制成；

钢管的内层为第三耐火层23，第三耐火层23由高铝管制成。

对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种铝液运输管道系统，其特征在于：它包括铝液电磁泵(1)、保温管道(2)和加热管道(3)，所述铝液电磁泵(1)、保温管道(2)和加热管道(3)通过法兰盘与螺栓连接，所述电磁泵(1)为三相平面感应式电磁泵。

2.根据权利要求1所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述铝液电磁泵(1)安装于管道系统的初始端；

所述铝液电磁泵(1)包括第一法兰盘(4)、三相绕组(5)、铁芯(6)和液流通道(7)，所述液流通道(7)的两端设置有所述第一法兰盘(4)，所述液流通道(7)沿周向设置有所述铁芯(6)，所述铁芯(6)上缠绕有所述三相绕组(5)。

3.根据权利要求2所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述第一法兰盘(4)由第一钢材(8)制成；

所述第一法兰盘(4)与所述液流通道(7)之间设置有第一保温层(9)，所述第一保温层(9)由陶瓷纤维制成；

所述液流通道(7)的接口处设置有第一密封圈(11)，所述第一密封圈(11)由膨胀石墨制成；

所述液流通道(7)的外层为第一耐火层(10)，所述第一耐火层(10)由高铝管制成。

4.根据权利要求1所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述加热管道(3)设置于数节所述保温管道(2)之后；

所述加热管道(3)包括水冷电缆(12)、液流管道(13)和第二法兰盘(14)，所述液流管道(13)的外围缠绕有所述水冷电缆(12)，所述液流管道(13)的两端安装有所述第二法兰盘(14)。

5.根据权利要求4所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述加热管道(3)的内壁上设置有温度传感器，所述温度传感器与所述水冷电缆(12)均与工业控制器连接，构成温度控制闭环控制系统；

所述温度传感器将测得的所述加热管道(3)内铝液温度实时发送给所述工业控制器，所述工业控制器根据预设温度阈值来控制所述水冷电缆(12)接通或断开。

6.根据权利要求4所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述第二法兰盘(14)由第二钢材(16)制成；

所述液流管道(13)的内、外层之间设置有第二保温层(17)，所述第二保温层由陶瓷纤维制成；

所述液流管道(13)的接口处设置有第二密封圈(18)，所述第二密封圈(18)由膨胀石墨制成；

所述液流管道(13)的内层为第二耐火层(19)，所述第二耐火层(19)由高铝管制成。

7.根据权利要求1所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述保温管道(2)包括钢管与第三法兰盘；

所述第三法兰盘由第三钢材(20)制成；

所述钢管的内、外层之间设置有第三保温层(21)，所述第三保温层(21)由陶瓷纤维制成；

所述钢管的接口处设置有第三密封圈(22)，所述第三密封圈(22)由膨胀石墨制成；

所述钢管的内层为第三耐火层(23)，所述第三耐火层(23)由高铝管制成。

8.根据权利要求1所述的铝液运输管道系统，其特征在于：所述管道系统中所有管道内壁均设置有一层防浸润层，其材料为氧化铝与二氧化硅的混合物。