CN209034252U - 一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，包括通过管道依次连接形成闭环的电磁搅拌器本体、冷凝器、循环泵、和单向阀，所述电磁搅拌器本体包括壳体、设置在壳体内的绕组，所述绕组包括铁芯和线圈，壳体顶部或者顶部侧面开设有至少一个蒸汽出口并汇合连接冷凝器，壳体底部或者底部侧面开设有液体入口并连接单向阀，所述单向阀的导流方向为由循环泵流向电磁搅拌器本体，所述闭环内的空腔内填充蒸发冷却介质，所述蒸发冷却介质为液态和气态分层混合，液面高过全部绕组。本实用新型结构简单、成本低廉、运行稳定且运行效果好，具有广阔的前景。

Description

一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器

技术领域

本发明涉及电磁搅拌器，特别是一种采用强迫循环蒸发冷却结构。

背景技术

电磁搅拌器是钢铁冶炼过程中的一种重要设备，其实质是借助电磁力的作用来强化铸坯中未凝固钢液的运动，从而改变钢液凝固过程中的流动，传热及迁移过程，达到改善铸坯质量的目的。由于电磁搅拌所需电流非常大（通常为数百安培），高电流密度和钢水的热效应会使绕组线圈温度升高，温升过高时会导致绝缘破坏。而且，电磁搅拌器的安装空间有限，运行环境恶劣。因此，必须对绕组线圈进行冷却，才能保证系统的稳定运行。

电磁搅拌器的导线冷却方式主要有浸水外冷式、空心铜管内冷式和油水两次冷却方式三种。

浸水外冷式将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，并通过外冷系统降温。缺点是：由于绕组线圈长期浸泡在水中，绝缘很容易损坏，使用寿命短，一般为1~2年，甚至更短。

空心铜管内冷式的绕组由空心铜管绕制而成，铜管内通纯水进行冷却。缺点是：由于空心铜管在同等导电截面下，比实心电磁线体积要大，因而要占用较大的安装空间。

油水两次冷却方式将导线浸泡于导热硅油中，整体密封，外部用压力循环水冷却。缺点是：依靠热交换带走线圈产生的热量，冷却效率差，造成电磁搅拌器的体积较较大，且重量也大。

通过以上情况可以看出，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。

为了提高换热效率，精简设备，申请公布号为CN104972084A的中国发明专利申请提供了一种利用蒸发冷却技术的电磁搅拌器。

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；冷却介质的凝固点远远低于环境温度，无防冻问题，且具有强绝缘性，不燃不爆，安全性高；整个冷却系统运行压力很低，稳定性好，基本免维护。

然而，该发明中的内部冷却介质利用相变引起的重力变化形成循环，冷凝器必须高于封闭腔体，无法适应工况现场的不同安装要求，使用范围十分有限。

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，提供一种结构可靠、安装灵活、适应性强的蒸发冷却电磁搅拌器。

本发明的技术方案是构造一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，包括通过管道依次连接形成闭环的电磁搅拌器本体、冷凝器、循环泵、和单向阀，所述电磁搅拌器本体包括壳体、设置在壳体内的绕组，所述绕组包括铁芯和线圈，壳体顶部或顶部侧面开设有至少一个蒸汽出口并汇合连接冷凝器，壳体底部或底部侧面开设有液体入口并连接单向阀，所述单向阀的导流方向为由循环泵流向电磁搅拌器本体，所述闭环内的空腔内填充蒸发冷却介质，所述蒸发冷却介质为液态和气态分层混合，液面高过全部绕组。

在其中一个实施例中，所述的冷凝器为二次冷却冷凝器，包括蒸发冷却介质通道和水通道，其中蒸发冷却介质通道接入闭环。

在其中一个实施例中，所述的壳体由耐腐蚀、不导磁材料制成。

在其中一个实施例中，所述的管道与壳体或冷凝器的连接为焊接或螺纹密封连接。

在其中一个实施例中，所述的循环泵连接调压控制电路，所述调压控制电路控制循环泵的压力和流量。

所述的电磁搅拌器本体为卧式或立式。

本发明的优点和有益效果：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。由于绕组线圈全部浸没在冷却介质中，线圈温升低且温度分布均匀，可达到更高的功率密度。而且，蒸发冷却介质具有高绝缘性，绕组线圈的绝缘不用进行特殊处理，可降低成本，使可靠性大幅度提升。

附图说明

图1是一个实施例的结构示意图。

图2是另一个实施例的结构示意图。

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，一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，包括通过管道11依次连接形成闭环的卧式电磁搅拌器本体1、冷凝器2、循环泵3、和单向阀4，所述电磁搅拌器本体1包括壳体5、设置在壳体5内的绕组6，所述绕组6包括铁芯7和线圈8，壳体5顶部开设有二个蒸汽出口并汇合连接冷凝器2，壳体5侧面靠近底部处开设有液体入口并连接单向阀4，所述单向阀4的导流方向为由循环泵3流向电磁搅拌器本体1，所述闭环内的空腔内填充蒸发冷却介质9，所述蒸发冷却介质9为液态和气态分层混合，液面高过全部绕组6。

所述的冷凝器2为二次冷却冷凝器，包括蒸发冷却介质通道和水通道，其中蒸发冷却介质通道接入闭环。

所述的壳体1由耐腐蚀、不导磁材料制成。

所述的管道与壳体或冷凝器的连接为焊接或螺纹密封连接。

更优地，所述的循环泵3连接调压控制电路10，所述调压控制电路10控制循环泵3的压力和流量。

实施例2

如图2所示，实施例1的相比，本实施例中的电磁搅拌器本体为立式电磁搅拌本体，其他结构相同。

本发明因采用循环泵进行强迫循环，无需要求冷凝器高于电磁搅拌器本体，冷凝器的安装位置可根据现场环境调节，可通过泵的位置和流量的调节来满足系统循环和冷凝器冷凝空间的要求，可调范围可达数米量级，因此可适用于多种场合。本发明所采用的蒸发冷却介质应当具有高绝缘性能，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，介质沸腾，相变吸热，气体或者汽液两相流体通过管道进入冷凝器，在冷凝器里被二次冷却水冷凝后流入回液管道。为了保证冷凝器的冷凝空间，需要通过循环泵提供压力，将介质以合适的流量流进电磁搅拌器壳体内部。在循环泵后面安装单向阀，防止介质回流。经过以上过程，就完成了对搅拌器的强迫循环蒸发冷却过程。

本发明的外置冷凝器可根据现场空间位置进行安装，通过管道与电磁搅拌器的壳体相连，既适用于卧式电磁搅拌器，也适用于立式电磁搅拌器。二次冷却水无需特殊处理，去除了配套的净水设备，使整个系统体积减小，成本降低。

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。由于绕组线圈全部浸没在冷却介质中，线圈温升低且温度分布均匀，可达到更高的功率密度。而且，蒸发冷却介质具有高绝缘性，绕组线圈的绝缘不用进行特殊处理，可降低成本，使可靠性大幅度提升。

本发明可降低绕组线圈温升，使温度分布均匀，提高系统绝缘性和可靠性，减小系统体积，降低成本，是电磁搅拌器冷却领域的技术革新之一，应用前景广阔。

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 (6)

1.一种强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：包括通过管道依次连接形成闭环的电磁搅拌器本体、冷凝器、循环泵、和单向阀，所述电磁搅拌器本体包括壳体、设置在壳体内的绕组，所述绕组包括铁芯和线圈，壳体顶部或顶部侧面开设有至少一个蒸汽出口并汇合连接冷凝器，壳体的底部或底部侧面开设有液体入口并连接单向阀，所述单向阀的导流方向为由循环泵流向电磁搅拌器本体，所述闭环内的空腔内填充蒸发冷却介质，所述蒸发冷却介质为液态和气态分层混合，液面高过全部绕组。

2.根据权利要求1所述的强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的冷凝器为二次冷却冷凝器，包括蒸发冷却介质通道和水通道，其中蒸发冷却介质通道接入闭环。

3.根据权利要求1所述的强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的壳体由耐腐蚀、不导磁材料制成。

4.根据权利要求1所述的强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的管道与壳体或冷凝器的连接为焊接或螺纹密封连接。

5.根据权利要求1所述的强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的循环泵连接调压控制电路，所述调压控制电路控制循环泵的压力和流量。

6.根据权利要求1-5中任一所述的强迫循环的蒸发冷却电磁搅拌器，其特征在于：所述的电磁搅拌器本体为卧式或立式。