CN1386871A - 工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备 - Google Patents

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周鸣
孙宝德
疏达
倪红军
李克
王俊
张佼
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Abstract

工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备属于铸造领域。本发明主要包括:加热保温离心桶、上保温加热盖、离心圆桶底座、中间具有加热保温流道的离心轴、电机及传动装置、保温回料装置、保温坩埚和金属支架,加热保温离心桶设置在离心圆桶底座上,离心圆桶底座固定在离心轴上,离心轴与电机通过传动装置连接,上保温加热盖设置在加热保温离心桶上,保温回流装置设置在上保温加热盖上,金属支架与保温回流装置、保温坩埚、离心轴、电机及传动装置连接。本发明具有实质性特点和显著进步,在离心力的作用下减小陶瓷过滤器的孔径,缓解由于陶瓷过滤器孔径减小而引起的堵塞,可以连续地过滤铝熔体。

Description

工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备
技术领域：本发明涉及的是一种过滤铝熔体的设备，特别是一种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，属于铸造领域。
背景技术：铝是一种非常活泼金属，在熔炼过程中容易与水汽反应，生成氢气和氧化夹杂(Al2O3)。纯铝和铝合金中的夹杂物一般含量都在0.1％以上，夹杂物的尺寸大部分都是大于10微米。对于国际除夹杂物水平，铝熔体中的夹杂物含量为0.02％，夹杂物的尺寸小于5-10微米。这些非金属夹杂物对铝制品性能危害很大，因此，铝熔体净化是提高铝材质量的主要途径之一。大多数夹杂物与金属基体在弹性性能上有较大的差别，在金属变形过程中，夹杂物周围就会产生愈来愈大的应力集中，从而使之开裂或者夹杂物与基体的连接遭到破坏，形成显微空隙。随着变形的不断进行，空隙(微裂纹)不断地产生，并发展成为显微孔，直至相邻的空洞相互连接，而导致材料的断裂。夹杂物作为显微裂纹发源地，那么就会影响与断裂过程密切相关的诸如伸长率、断面收缩率、断裂韧性和疲劳抗力等一系列材料性能。铸造业中，普遍使用的是玻璃纤维网、泡沫陶瓷过滤器和深床过滤器过滤铝熔体。这些过滤器过滤铝熔体都是不外加压力条件下，依靠铝熔体自身重量流过陶瓷过滤器，但是这种过滤方式不能够去除铝熔体中的夹杂物尺寸小于10-15微米。为了提高过滤器的过滤效率，当减小过滤器的孔径时，铝熔体与陶瓷过滤器的不润湿性会阻碍铝熔体依靠自身重量流过过滤器，因此必须施加外力。目前施压过滤铝熔体主要是在实验室，用惰性气体对铝熔体施压，但这种过滤方式存在过滤产量低、不连续过滤等缺点，从而制约它在工业上应用。
本申请人于2002年1月29日申请的专利申请号为02110685.1的专利，该
专利设计的装有涂层陶瓷颗粒S型流道过滤铝熔体装置，依靠铝熔体自身重量流过陶瓷颗粒间隙孔，但陶瓷颗粒不能够太小，否则会堵塞铝熔体流过，孔径相对较大时，铝熔体分散的细流也相对较大，这样容易使细小的夹杂物裹在细流中间，不被过滤器表面的粘性涂层捕获，而是随着细流流过陶瓷过滤器，这样S型涂层陶瓷过滤器对于捕获尺寸小于7μm的夹杂物有一定难度。
发明内容：本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，在离心力条件下，用涂层陶瓷过滤器连续过滤铝熔体，当陶瓷过滤器孔径减小时，离心力可以克服铝熔体与陶瓷颗粒表面之间的不润湿产生的阻力，并且使铝熔体中的非金属夹杂物不容易裹在细流中，而转移到细流的表面上，从而容易被陶瓷颗粒表面的粘性涂层捕获。本发明主要包括：加热保温离心桶、上保温加热盖、离心圆桶底座、中间具有加热保温流道的离心轴、电机及传动装置、保温回料装置、保温坩埚和金属支架，具体连接方式为：加热保温离心桶设置在离心圆桶底座上，离心圆桶底座固定在中间具有加热保温流道的离心轴上，离心轴与电机通过传动装置连接，上保温加热盖设置在加热保温离心桶上，保温回流装置设置在上保温加热盖上，金属支架与保温回流装置、保温坩埚、中间具有加热保温流道的离心轴、电机及传动装置连接，并使其固定。
加热保温离心桶主要包括：涂层陶瓷颗粒、涂层泡沫陶瓷、陶瓷管(一)、陶瓷管(二)、有孔捣打致密陶瓷离心圆桶、捣打致密陶瓷圆桶、陶瓷柱、加热元件(一)、填充料(一)和保温隔热外壳，具体连接方式为：陶瓷管(二)设置在涂层泡沫陶瓷中间，陶瓷管(二)和涂层泡沫陶瓷设置在有孔捣打致密陶瓷离心圆桶中间，涂层陶瓷颗粒和陶瓷管(一)设置在泡沫陶瓷和有孔捣打致密陶瓷离心圆桶之间，离心圆桶设置在捣打致密陶瓷圆桶内，两桶之间用陶瓷柱固定，加热元件设置在捣打致密陶瓷圆桶外，加热元件之间的空隙设有填充料(一)，加热元件(一)外设有保温隔热外壳。
上保温加热盖包括：加热元件(二)、填充料(二)、涂层钢板、钢板、螺钉、夹层钢管、滚动轴承和金属支架(一)，其连接方式为：钢板与涂层钢板之间设有加热元件(二)和填充料(二)，夹层钢管通过金属螺杆固定在上保温外壳中间，滚动轴承设置在夹层钢管外面，滚动轴承外焊接金属支架(一)。
离心圆桶底座包括：捣打陶瓷、加热元件(三)、填充料(三)，其连接方式为：加热元件(三)和填充料(三)设置在捣打陶瓷的圆锥形底座内。
中间具有加热保温流道的离心轴包括：陶瓷管(三)、加热元件(四)、填充料(四)、捣打陶瓷、保温外壳、螺杆、陶瓷管(四)、加热元件(五)、填充料(五)、绝热材料、特殊钢管、滚动轴承、皮带轮和金属支架(二)，其连接方式为：陶瓷管(三)设置在圆锥底座外面，陶瓷管(三)、(四)之间以及与圆锥底座之间用捣打陶瓷材料填充，并在它们外面设置上一层捣打陶瓷，捣打陶瓷外面设置加热元件(四)，填充料(四)填充加热元件(四)，加热元件(四)外面设有保温外壳，捣打陶瓷圆锥形底座与保温外壳通过金属螺杆固定，陶瓷管(三)一段与有孔致密陶瓷离心桶和致密陶瓷离心桶之间的空隙连接，另一段与陶瓷管(四)连接，离心圆桶保温隔热外壳与圆锥形底座保温外壳之间通过金属螺杆固定，圆锥形底座保温外壳与金属钢管之间通过螺杆固定，离心轴中间设有陶瓷管(四)，陶瓷管(四)外面设置加热元件(五)，加热元件(五)之间设有填充料(五)，加热元件(五)与金属钢管之间设有隔热材料，金属钢管外面设有滚动轴承和皮带轮，滚动轴承外面焊接金属支架(二)。
电机及传动装置包括：电机、皮带轮和金属支架(三)，其连接方式为：电动机设置在金属支架(三)上面，电机和皮带轮通过皮带连接。
外部具有保温功能的铝熔体回流装置设置在夹层金属钢管上部外面，回流装置与金属支架(一)和(四)连接，保温坩埚(一)设置在金属支架(四)上面，保温坩埚(二)设置在中间具有加热保温流道的离心轴的下方，保温坩埚(一)和(二)分别盛放加入铝熔体时溢流出来的铝熔体和离心过滤后的铝熔体。
铝熔体从涂层钢管加入，在离心力的作用下通过涂层泡沫陶瓷和涂层陶瓷颗粒涂层陶瓷颗粒，流到有孔的捣打致密离心圆桶和捣打致密圆桶之间的空隙，然后沿着陶瓷管流到保温坩埚内。
在无压力条件下，陶瓷颗粒的尺寸相对较大，陶瓷颗粒的间隙孔把铝熔体分散的细流也较大，这样细小的夹杂物容易裹在细流中，随着细流流出而不被陶瓷颗粒表面的粘性涂层捕获。因此很难捕获铝熔体中尺寸小于7微米的夹杂物。该设备为涂层陶瓷过滤器提供一种连续而又均匀的外加压力，使铝熔体能够流过孔径尺寸较小，把铝熔体分散成非常细小的细流，这样夹杂物不容易裹在细流中，容易被粘性涂层陶瓷颗粒捕获，可以有效地捕获尺寸在5微米以下的夹杂物。
本发明具有实质性特点和显著进步，在离心力的作用下，减小陶瓷过滤器的孔径，可以增加涂层陶瓷过滤器捕获铝熔体中夹杂物效率，同时离心力在一定程度上可以缓解由于陶瓷过滤器孔径减小而引起的堵塞问题，可以连续地过滤铝熔体，从而提高过滤产量。
附图说明：图1本发明总体结构示意图
图2本发明各组成部分示意图
具体实施方式：如图1和图2所示，本发明主要包括：加热保温离心桶1、上保温加热盖2、离心圆桶底座3、中间具有加热保温流道的离心轴4、电机及传动装置5、保温回料装置6、保温坩埚7和金属支架8，具体连接方式为：加热保温离心桶1设置在离心圆桶底座3上，离心圆桶底座3固定在中间具有加热保温流道的离心轴上4，离心轴4与电机通过传动装置5连接，上保温加热盖2设置在加热保温离心桶上1，保温回流装置6设置在上保温加热盖上2，金属支架8与保温回流装置6、保温坩埚7、离心轴4、电机及传动装置5连接。
加热保温离心桶1包括：涂层陶瓷颗粒9、涂层泡沫陶瓷10、陶瓷管11、陶瓷管12、有孔捣打致密陶瓷离心圆桶13、捣打致密陶瓷圆桶14、陶瓷柱15、加热元件16、填充料17、保温隔热外壳18，其连接方式为：固陶瓷管12设置在涂层泡沫陶瓷10中间，陶瓷管12与涂层泡沫陶瓷10设置在有孔捣打致密陶瓷离心圆桶13中间，涂层陶瓷颗粒9和陶瓷管11设置在泡沫陶瓷10和有孔捣打致密陶瓷离心圆桶13之间，离心圆桶13设置在捣打致密陶瓷圆桶14内，两桶之间用陶瓷柱15固定，加热元件16设置在捣打致密陶瓷圆桶14外面，加热元件16之间的空隙用填充料17填充，加热元件16外面设有保温隔热外壳18。
上保温加热盖2包括：加热元件19、填充料20、涂层钢板21、钢板22、螺钉23、夹层钢管24、滚动轴承25和金属支架26，其连接方式为：钢板22与涂层钢板21之间设有加热元件19和填充料20，夹层钢管24通过金属螺杆23固定在上保温外壳中间，滚动轴承25设置在夹层钢管24外面，滚动轴承25外焊接金属支架26。
离心圆桶底座3包括：捣打陶瓷27、加热元件28、填充料29，其连接方式为：加热元件28和填充料29设置在捣打陶瓷27的圆锥形底座内。
中间具有加热保温流道的离心轴4包括：陶瓷管30、加热元件31、填充料32、捣打陶瓷33、保温外壳34、螺杆35、陶瓷管36、加热元件37、填充料38、绝热材料39、特殊钢管40、滚动轴承41、皮带轮42和金属支架43，其连接方式为：陶瓷管30设置在圆锥底座外面，陶瓷管30之间以及与圆锥底座之间用捣打陶瓷材料32填充，并在它们外面设置上一层捣打陶瓷33，捣打陶瓷33外面设置加热元件32，填充料32填充加热元件31，加热元件31外面设有保温外壳34，捣打陶瓷圆锥形底座27与保温外壳34通过金属螺杆35固定，陶瓷管30-段与有孔致密陶瓷离心桶13与致密陶瓷离心桶14之间空隙连接，另一段与离心轴4内的陶瓷管36连接，离心圆桶保温隔热外壳18与圆锥形底座保温外壳34之间通过金属螺杆固定，圆锥形底座保温外壳34与金属钢管40之间通过螺杆固定，离心轴4中间设有一根陶瓷管36，陶瓷管36外面设置加热元件37，加热元件37之间设有填充料38，加热元件37与金属钢管40之间设有隔热材料39，金属钢管40外面设有滚动轴承41和皮带轮42，滚动轴承41外面焊接金属支架43。
电机及传动装置5包括：电机44、皮带轮45和金属支架46，其连接方式为：电动机44设置在金属支架46上面，电机44和皮带轮42通过皮带45连接。
铝熔体回流装置47设置在金属钢管24上部外面，回流装置47与金属支架26和49连接，保温坩埚48设置在金属支架49上面，保温坩埚50设置在离心轴4下方。

Claims (7)

1、一种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，主要包括：加热保温离心桶(1)、上保温加热盖(2)、离心圆桶底座(3)、中间具有加热保温流道的离心轴(4)、电机及传动装置(5)、保温回料装置(6)、保温坩埚(7)和金属支架(8)，其特征在于具体连接方式为：加热保温离心桶(1)设置在离心圆桶底座(3)上，离心圆桶底座(3)固定在中间具有加热保温流道的离心轴上(4)，离心轴(4)与电机通过传动装置(5)连接，上保温加热盖(2)设置在加热保温离心桶上(1)，保温回流装置(6)设置在上保温加热盖上(2)，金属支架(8)与保温回流装置(6)、保温坩埚(7)、离心轴(4)、电机及传动装置(5)连接。
2、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是加热保温离心桶(1)包括：涂层陶瓷颗粒(9)、涂层泡沫陶瓷(10)、装有加热元件的陶瓷管(11)、固定泡沫陶瓷的陶瓷管(12)、有孔捣打致密陶瓷离心圆桶(13)、捣打致密陶瓷圆桶(14)、陶瓷柱(15)、加热元件(16)、填充料(17)、保温隔热外壳(18)，其连接方式为：固定泡沫陶瓷的陶瓷管(12)设置在涂层泡沫陶瓷(10)中间，固定泡沫陶瓷的陶瓷管(12)与涂层泡沫陶瓷(10)设置在有孔的捣打致密陶瓷离心圆桶(13)中间，涂层陶瓷颗粒(9)和加热陶瓷管(11)设置在泡沫陶瓷(10)和有孔捣打致密陶瓷离心圆桶(13)之间，离心圆桶(13)设置在捣打致密陶瓷圆桶(14)内，两桶之间用陶瓷柱(15)固定，加热元件(16)设置在捣打致密陶瓷圆桶(14)外面，加热元件(16)之间的空隙用填充料(17)填充，加热元件(16)外面设有保温隔热外壳(18)。
3、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是上保温加热盖(2)包括：加热元件(19)、填充料(20)、涂层钢板(21)、钢板(22)、螺钉(23)、夹层钢管(24)、滚动轴承(25)和金属支架(26)，其连接方式为：钢板(22)与涂层钢板(21)之间设有加热元件(19)和填充料(20)，夹层钢管(24)通过金属螺杆(23)固定在上保温外壳中间，滚动轴承(25)设置在夹层钢管(24)外面，滚动轴承(25)外焊接金属支架(26)。
4、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是离心圆桶底座(3)包括：捣打陶瓷(27)、加热元件(28)、填充料(29)，其连接方式为：加热元件(28)和填充料(29)设置在捣打陶瓷(27)的圆锥形底座内。
5、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是中间具有加热保温流道的离心轴(4)包括：陶瓷管(30)、加热元件(31)、填充料(32)、捣打陶瓷(33)、保温外壳(34)、螺杆(35)、陶瓷管(36)、加热元件(37)、填充料(38)、绝热材料(39)、管壁较厚的特殊钢管(40)、滚动轴承(41)、皮带轮(42)和金属支架(43)，其连接方式为：陶瓷管(30)设置在圆锥底座外面，陶瓷管(30)之间以及与圆锥底座之间用捣打陶瓷材料(32)填充，并在它们外面设置上一层捣打陶瓷(33)，捣打陶瓷(33)外面设置加热元件(32)，填充料(32)填充加热元件(31)，加热元件(31)外面设有保温外壳(34)，捣打陶瓷圆锥形底座(27)与保温外壳(34)通过金属螺杆(35)固定，陶瓷管(30)一段与有孔致密陶瓷离心桶(13)与致密陶瓷离心桶(14)之间空隙连接，另一段与陶瓷管(36)连接，离心圆桶保温隔热外壳(18)与圆锥形底座保温外壳(34)之间通过金属螺杆固定，圆锥形底座保温外壳(34)与金属钢管(40)之间通过螺杆固定，离心轴(4)中间设有一根陶瓷管(36)，陶瓷管(36)外面设置加热元件(37)，加热元件(37)之间设有填充料(38)，加热元件(37)与金属钢管(40)之间设有隔热材料(39)，金属钢管(40)外面设有滚动轴承(41)和皮带轮(42)，滚动轴承(41)外面焊接金属支架(43)。
6、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是电机及传动装置(5)包括：电机(44)、皮带轮(45)和金属支架(46)，其连接方式为：电动机(44)设置在金属支架(46)上面，电机(44)和皮带轮(42)通过皮带(45)连接。
7、根据权利要求1所述的这种工业离心机深床过滤铝熔体中夹杂物的设备，其特征是铝熔体回流装置(47)设置在金属钢管(24)上部外面，回流装置(47)与金属支架(26)和(49)连接，保温坩埚(48)设置在金属支架(49)上面，保温坩埚(50)设置在离心轴(4)下方。
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