CN109128066B - 一种复合冷凝的蒸发冷却电磁搅拌器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合冷凝的蒸发冷却电磁搅拌器，包括搅拌器本体和冷凝器，搅拌器本体包括外壳体、内壳体、线圈绕组，所述冷凝器通过蒸汽管道和回流管道与搅拌器本体形成循环回路，内部填充气液混合的蒸发冷却介质，冷凝器的另一换热通道连接冷却水系统，所述线圈绕组与外壳体之间还设置有过冷器，所述过冷器为铜管螺旋绕组，两端分别伸出搅拌本体的外壳体，并分别连通冷凝器的冷却水系统。本发明设置有过冷器，内部通以冷却水，可以对电磁搅拌器本体内部的蒸发冷却介质进行快速冷却，减少介质的蒸发量，提高对线圈的冷却效率。本发明的过冷器在提高冷却效率的同时，可进一步提高隔磁效果，可以减薄甚至完全免去相应的隔磁铜板，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及电磁搅拌器，特别涉及电磁搅拌器的复合冷凝结构。
背景技术
电磁搅拌器通过产生旋转磁场或行波磁场推动钢水运动，起到搅拌作用。凝固末端电磁搅拌器安装在铸坯外面，搅拌作用可以降低铸坯中心偏析，减少中心疏松和缩孔。结晶器区电磁搅拌器能够改善铸坯表面质量和内部结构，提高铸坯清洁度。但是，电磁搅拌器工作在高温环境，绕组线圈中又通入大电流，二者共同作用，会使绕组线圈温度升高，温升过高时会导致线圈绝缘的损坏。这对电磁搅拌器线圈的冷却提出了较高要求。
采用浸水外冷式，绕组线圈长期浸泡在水中，绝缘容易损坏，使用寿命短；采用空心铜管内冷式，空心铜管绕组体积较大；采用油水两次冷却方式，冷却效率很差。
蒸发冷却技术利用介质的相变来吸收和释放热量，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，且具有强绝缘行，不燃不爆，安全性高。基于此，授权号为CN104972084B中国发明专利公开了一种自循环蒸发冷却电磁搅拌器。但是，由于绕组线圈所通电流很大（一般达300A以上），发热量也很大，为了维持整个冷却系统的平衡，蒸发冷却电磁搅拌器的冷凝器体积也需要做得很大，这对应用现场是个不小的困扰。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种体积小、效率高的复合冷凝的蒸发冷却电磁搅拌器。
本发明的技术方案是构造一种复合冷凝的蒸发冷却电磁搅拌器，包括搅拌器本体和冷凝器，搅拌器本体包括外壳体、内壳体及设置在外壳体、内壳体之间的线圈绕组，所述冷凝器通过蒸汽管道和回流管道与搅拌器本体的外壳体与内壳体之间的空间形成循环回路，内部填充气液混合的蒸发冷却介质，其中搅拌器本体的外壳体与内壳体之间的蒸发冷却介质为液态，冷凝器的另一换热通道连接冷却水系统，所述线圈绕组与外壳体之间还设置有过冷器，所述过冷器为螺旋铜管，两端分别伸出搅拌本体的外壳体，并分别连通冷凝器的冷却水系统；
所述冷凝器设置在电磁搅拌器本体的上方，或者冷凝器设置在电磁搅拌器本体侧面，与电磁搅拌器本体之间的回流管道上串联设置循环泵和单向阀，保证冷凝器的冷凝空间。
所述的电磁搅拌器本体为凝固末端电磁搅拌器或结晶区电磁搅拌器本体，所述蒸汽管道连接外壳体的顶部，回流管道连接外壳体的侧面或底面。
所述过冷器为螺旋方铜管。
所述螺旋方铜管的螺间距小于20mm，螺旋距电磁搅拌器本体的圆柱底面距离小于50mm。
本发明的优点和有益效果：本发明设置有螺旋形的铜管，内部通以冷却水，可以对电磁搅拌器本体内部的蒸发冷却介质进行快速冷却，减少介质的蒸发量，提高对线圈的冷却效率。常规电磁搅拌器在线圈绕组外、外壳内壁上一般设置较厚的隔磁铜板，防止漏磁，本发明的螺旋铜管在提高冷却效率的同时，可进一步提高隔磁效果，可以减薄甚至完全免去相应的隔磁铜板，降低成本。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例2的结构示意图。
图3是实施例3的结构示意图。
图中的单箭头表示冷却水的流动方向，双箭头表示蒸发冷却介质的流动方向。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被认为是“设置”在另一个元件上，它可以是直接设置或连接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文中所使用的所有的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。
实施例1
如图1所示，一种复合冷凝的蒸发冷却凝固末端电磁搅拌器，包括搅拌器本体1和冷凝器2，搅拌器本体1包括外壳体3、内壳体4及设置在外壳体3、内壳体4之间的线圈绕组5，所述冷凝器2通过蒸汽管道6和回流管道7与搅拌器本体1的外壳体3与内壳体4之间的空间形成循环回路，内部填充气液混合的蒸发冷却介质8，其中搅拌器本体1的外壳体3与内壳体4之间的蒸发冷却介质8为液态，冷凝器2的另一换热通道连接冷却水系统，所述线圈绕组5与外壳体3之间还设置有过冷器9，所述过冷器9为螺旋铜管，两端分别伸出搅拌器本体1的外壳体3，并分别连通冷凝器2的冷却水系统；
所述冷凝器2设置在电磁搅拌器本体1的上方，蒸汽管道6连接外壳体3的顶部，回流管道7连接外壳体3的侧面。利用蒸汽上升、液体往下流动的特性，形成蒸发冷却介质的自循环流动。
实施例2
如图2所示，一种复合冷凝的蒸发冷却结晶器区电磁搅拌器，与实施例1相比，实施例1所述的凝固末端电磁搅拌器的流钢通道为水平或接近水平，本实施例所述的结晶器区电磁搅拌器的流钢通道为竖直或接近竖直。
实施例3
如图3所示，一种复合冷凝的蒸发冷却结晶器区电磁搅拌器，与实施例2相比，本实施例所述的冷凝器2的水平位置低于电磁搅拌器本体1的最高点，在回流管道7上串联设置有循环泵10和单向阀11，单向阀11的导通方向为使蒸发冷却介质8只能从冷凝器2通过循环泵10流向搅拌器本体1。可调节循环泵10的泵送能力以保证冷凝器2的冷凝空间。
常规电磁搅拌器在线圈绕组外、外壳内壁上一般设置较厚的隔磁铜板，防止漏磁，本发明的螺旋铜管还可由螺间距较小且覆盖外壳体内侧的方管绕制而成，形成类似铜板的整体，在提高冷却效率的同时，可进一步提高隔磁效果，可以减薄甚至完全免去相应的隔磁铜板，降低成本。
电磁搅拌器工作时，绕组线圈中通过大电流会发热，蒸发冷却介质吸热而汽化，气体通过蒸汽管道进入冷凝器中。冷却水系统中的冷却水由进水口进入冷凝器中，由出水口流出。气体遇冷液化，经回流管道流回本体，形成无外力驱动的自循环蒸发冷却。同时，过冷器与冷凝器共用一条冷却水路，冷却水用进水口流进过冷器，在螺旋铜管中快速流动，最后从出水口流出，带走蒸发冷却介质中的部分热量，减小气体的蒸发量，从而减小冷凝器的体积。冷凝器与过冷器共用一套冷却水循环设备，相互配合，组成复合冷凝器，实现电磁搅拌器的自循环蒸发冷却。
在冷凝器低于电磁搅拌器本体时，气体遇冷液化，流入回流管道中，并经过循环泵打压，通过单向阀流回壳体，形成强迫循环蒸发冷却。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1.一种复合冷凝的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：包括搅拌器本体和冷凝器，搅拌器本体包括外壳体、内壳体,及设置在外壳体、内壳体之间的线圈绕组，所述冷凝器通过蒸汽管道和回流管道与搅拌器本体的外壳体与内壳体之间的空间形成循环回路，内部填充气液混合的蒸发冷却介质，其中搅拌器本体的外壳体与内壳体之间的蒸发冷却介质为液态，冷凝器的另一换热通道连接冷却水系统，所述线圈绕组与外壳体之间还设置有过冷器，所述过冷器为螺旋铜管，两端分别伸出搅拌本体的外壳体，并分别连通冷凝器的冷却水系统；所述冷凝器设置在电磁搅拌器本体的上方，或者冷凝器设置在电磁搅拌器本体的侧面，与电磁搅拌器本体之间的回流管道上串联设置循环泵和单向阀，保证冷凝器的冷凝空间;
所述的电磁搅拌器本体为凝固末端电磁搅拌器或结晶区电磁搅拌器本体，所述蒸汽管道连接外壳体的顶部，回流管道连接外壳体的侧面或底面;所述过冷器为螺旋方铜管;所述螺旋方铜管的螺间距小于20mm，螺旋距电磁搅拌器本体的圆柱底面距离小于50mm。
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