ES2848423T3 - Advanced Material Overflow Transfer Pump - Google Patents

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ES2848423T3
ES2848423T3 ES16756427T ES16756427T ES2848423T3 ES 2848423 T3 ES2848423 T3 ES 2848423T3 ES 16756427 T ES16756427 T ES 16756427T ES 16756427 T ES16756427 T ES 16756427T ES 2848423 T3 ES2848423 T3 ES 2848423T3
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molten metal
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tube
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Spanish (es)
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Jason Tetkoskie
Richard Henderson
Peter Jetten
Renee Harms
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Pyrotek Inc
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Pyrotek Inc
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Abstract

Una bomba de metal fundido (30) que comprende un tubo alargado que tiene un extremo de base (80) y un extremo superior, un eje (36, 116, 212, 411) dispuesto dentro de dicho tubo y un impulsor (102, 175, 412) que se puede hacer girar por dicho eje (36, 116, 212, 411), dispuesto dicho impulsor (102, 175, 412) cerca de dicho extremo de base (80), incluyendo dicho extremo de base (80) una entrada (120, 220) e incluyendo dicho extremo superior un salida (229), caracterizada por que dicho tubo alargado está compuesto de un material de fibra reforzado, RFM, y por que dicha bomba (30) incluye además un anillo de cojinete (44, 56, 86, 221, 307) compuesto de material de fibra reforzado, RFM y dispuesto en la entrada (120, 220).A molten metal pump (30) comprising an elongated tube having a base end (80) and an upper end, a shaft (36, 116, 212, 411) disposed within said tube, and an impeller (102, 175 , 412) rotatable by said shaft (36, 116, 212, 411), said impeller (102, 175, 412) disposed near said base end (80), said base end (80) including a inlet (120, 220) and said upper end including an outlet (229), characterized in that said elongated tube is composed of a reinforced fiber material, RFM, and in that said pump (30) further includes a bearing ring (44 , 56, 86, 221, 307) composed of reinforced fiber material, RFM and arranged in the inlet (120, 220).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Bomba de transferencia de sobreflujo de material avanzadoAdvanced Material Overflow Transfer Pump

ANTECEDENTESBACKGROUND

El presente modo de realización ejemplar se refiere a bombas para bombear metal fundido y se describirá con particular referencia a las mismas. El presente modo de realización de bomba puede encontrar un uso particular en el manejo de aluminio, zinc, plomo y/o magnesio fundidos y aleaciones de los mismos. Sin embargo, se debe apreciar que el presente modo de realización ejemplar también es adecuado para otras aplicaciones similares. Las bombas para bombear metal fundido se usan en hornos en la producción de artículos de metal. Un ejemplo de una bomba de metal fundido de este tipo se conoce por el documento US/2013/101424 A1. Actualmente, muchas instalaciones de fundición a presión de metales emplean una solera principal que contiene la mayor parte del metal fundido. Periódicamente se pueden fundir barras sólidas de metal en la solera principal. Se puede localizar una bomba de transferencia en un pozo separado contiguo a la solera principal. La bomba de transferencia extrae metal fundido del pozo en el que reside y lo transfiere a un cucharón o conducto y desde allí a las fundidoras que forman los artículos de metal. La presente invención se refiere a bombas usadas para transferir metal fundido desde un horno a una máquina de fundición a presión, lingotera, fundidora en frío DC o similares. La bomba en cuestión se puede usar de manera similar como aparato transportable para uso a demanda y/o para situaciones de bombeo de emergencia.The present exemplary embodiment relates to pumps for pumping molten metal and will be described with particular reference thereto. The present pump embodiment may find particular use in handling molten aluminum, zinc, lead and / or magnesium and alloys thereof. However, it should be appreciated that the present exemplary embodiment is also suitable for other similar applications. Molten metal pumping pumps are used in furnaces in the production of metal articles. An example of such a molten metal pump is known from US / 2013/101424 A1. Today, many metal die casting facilities employ a main hearth that contains most of the molten metal. Solid metal bars can be cast periodically into the main hearth. A transfer pump can be located in a separate well adjacent to the main hearth. The transfer pump draws molten metal from the well in which it resides and transfers it to a ladle or chute and from there to the smelters that form the metal items. The present invention relates to pumps used to transfer molten metal from a furnace to a die casting machine, ingot mold, DC cold casting machine or the like. The pump in question can similarly be used as a transportable apparatus for use on demand and / or for emergency pumping situations.

BREVE DESCRIPCIÓNSHORT DESCRIPTION

De acuerdo con un modo de realización de esta divulgación, se proporciona una bomba de metal fundido de acuerdo con la reivindicación 1.In accordance with one embodiment of this disclosure, there is provided a molten metal pump according to claim 1.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La siguiente descripción y dibujos exponen determinadas implementaciones ilustrativas de la divulgación en detalle, que son indicativas de varias formas ejemplares en las que se pueden llevar a cabo los diversos principios de la divulgación. Los ejemplos ilustrados, sin embargo, no son exhaustivos de los muchos modos de realización posibles de la divulgación. Otros objetos, ventajas y características de la divulgación se establecerán en la siguiente descripción detallada de la divulgación cuando se considere junto con los dibujos, en los que:The following description and drawings set forth certain illustrative implementations of the disclosure in detail, which are indicative of various exemplary ways in which the various principles of the disclosure may be carried out. The illustrated examples, however, are not exhaustive of the many possible embodiments of the disclosure. Other objects, advantages and features of the disclosure will be set forth in the following detailed description of the disclosure when considered in conjunction with the drawings, in which:

La FIG. 1 es una vista en perspectiva que muestra un sistema de transferencia de metal fundido que incluye la bomba dispuesta en una plataforma de horno;FIG. 1 is a perspective view showing a molten metal transfer system including the pump arranged on a furnace platform;

la FIG. 2 es una vista en perspectiva en sección transversal parcial del sistema de la FIG. 1;FIG. 2 is a perspective view in partial cross section of the system of FIG. 1;

la FIG. 3 es una vista en sección transversal lateral del sistema mostrado en las FIGS. 1 y 2;FIG. 3 is a side cross-sectional view of the system shown in FIGS. 1 and 2;

la FIG. 4 es una vista en perspectiva de la cámara de bombeo;FIG. 4 is a perspective view of the pump chamber;

la FIG. 5 es una vista superior de la cámara de bombeo;FIG. 5 is a top view of the pump chamber;

la FIG. 6 es una vista a lo largo de la línea A-A de la FIG. 5;FIG. 6 is a view along the line A-A of FIG. 5;

la FIG. 7 es un diseño de impulsor representativo;FIG. 7 is a representative impeller design;

las FIGS. 8(a) y 8(b) representan un extremo inferior de una cámara de bombeo adecuada desde una vista en perspectiva en sección transversal y una vista en planta en sección transversal, respectivamente;FIGS. 8 (a) and 8 (b) depict a lower end of a suitable pumping chamber from a cross-sectional perspective view and a cross-sectional plan view, respectively;

la FIG. 9 es una vista esquemática en planta en sección transversal de una configuración de bomba alternativa; la FIG. 10 es una vista esquemática en planta en sección transversal de otra configuración de bomba alternativa; la FIG. 11 es una vista en perspectiva en sección transversal de la bomba de la FIG. 10;FIG. 9 is a schematic cross-sectional plan view of a reciprocating pump configuration; FIG. 10 is a schematic cross-sectional plan view of another reciprocating pump configuration; FIG. 11 is a cross-sectional perspective view of the pump of FIG. 10;

las FIGS. 12(a) y 12(b) representan un impulsor adecuado para su uso en la bomba en cuestión;FIGS. 12 (a) and 12 (b) represent a suitable impeller for use in the pump in question;

las FIGS. 13(a), (b), (c), (d) son respectivamente una vista en perspectiva de una configuración de bomba alternativa, una vista detallada de la cámara de voluta, una vista en perspectiva del cuerpo de la bomba de RFM (material de fibra reforzado) y una vista de extremo del cuerpo de bomba;FIGS. 13 (a), (b), (c), (d) are respectively a perspective view of a reciprocating pump configuration, a detailed view of the volute chamber, a perspective view of the RFM pump body ( fiber reinforced material) and an end view of the pump body;

la FIG. 14 es una vista en alzado lateral (parcialmente en sección transversal) de otra configuración de cámara de bombeo alternativa;FIG. 14 is a side elevation view (partially in cross section) of another alternate pumping chamber configuration;

la FIG. 15 es una vista inferior de la cámara de bombeo de la FIG. 9; yFIG. 15 is a bottom view of the pump chamber of FIG. 9; and

la FIG. 16 es una vista en perspectiva de un crisol configurado para incluir la bomba de transferencia de la presente divulgación.FIG. 16 is a perspective view of a crucible configured to include the transfer pump of the present disclosure.

DESCRIPCIÓN DETALLADADETAILED DESCRIPTION

El modo de realización ejemplar se ha descrito con referencia a los modos de realización preferentes. Modificaciones y alteraciones resultarán evidentes al leer y comprender la descripción detallada. Se pretende que el modo de realización ejemplar se interprete como que incluye todas dichas modificaciones y alteraciones en la medida en que entren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. The exemplary embodiment has been described with reference to preferred embodiments. Modifications and alterations will be evident when reading and understanding the detailed description. The exemplary embodiment is intended to be construed to include all such modifications and alterations insofar as they fall within the scope of the appended claims.

La presente bomba está diseñada para transferir suavemente metal fundido de crisoles u hornos de fundición/retención. Tiene una utilidad particular en aplicaciones de fundidora y sala de colada, tales como la transferencia de metal de un horno a un crisol, el vaciado de un crisol y/o la transferencia a máquinas de fundición/crisol y de horno a horno. La bomba puede vaciar crisoles pequeños porque la bomba se puede fabricar para ser relativamente compacta (por ejemplo, profundidad de inmersión de metal en el recipiente: 1100 u 800 mm; diámetro del recipiente: de 275 (arriba) a 235 mm (abajo)).This pump is designed to smoothly transfer molten metal from crucibles or smelting / holding furnaces. It has particular utility in foundry and casting room applications, such as transferring metal from a furnace to a crucible, casting a crucible, and / or transferring to melt / crucible and furnace-to-furnace machines. The pump can empty small crucibles because the pump can be manufactured to be relatively compact (for example, depth of immersion of metal in the container: 1100 or 800 mm; diameter of the container: 275 (top) to 235 mm (bottom)) .

Además, utilizando la técnica de laminado de la fabricación de RFM, es factible construir una cámara de bomba alargada que tenga un diámetro sustancialmente constante, por ejemplo, un diámetro interno de 185 mm o menor y/o un diámetro externo de 235 mm o menor. Dada la alta resistencia y la resistencia al choque térmico de RFM, es igualmente posible construir una cámara de bomba de paredes relativamente delgadas (por ejemplo, <50 mm). Como tal, una bomba capaz de insertarse en espacios reducidos, por ejemplo, un espacio de menos de 25 cm de diámetro es factible.Furthermore, using the rolling technique of RFM fabrication, it is feasible to construct an elongated pump chamber having a substantially constant diameter, for example, an inner diameter of 185mm or less and / or an outer diameter of 235mm or less. . Given RFM's high strength and thermal shock resistance, it is equally possible to construct a relatively thin-walled pump chamber (eg <50mm). As such, a pump capable of being inserted into tight spaces, for example a space less than 25 cm in diameter is feasible.

De forma ventajosa, la bomba tiene un cuerpo principal construido con un material cerámico compuesto que es resistente y tolerante al abuso mecánico, lo que hace que el recipiente del sistema sea muy duradera, rígida y fácil de usar. Estos materiales se denominan en el presente documento materiales de fibra reforzados (RFM).Advantageously, the pump has a main body constructed of a composite ceramic material that is resistant and tolerant of mechanical abuse, making the system container very durable, rigid, and easy to use. These materials are referred to herein as fiber reinforced materials (RFM).

Los beneficios de construir la cámara de bombeo con RFM incluyen seguridad mejorada: elimina los procedimientos de vaciado manual, la inclinación o el uso de puertos de roscado; calidad del metal mejorada; productividad incrementada; y es necesario un precalentamiento mínimo.The benefits of building the pump chamber with RFM include improved safety: eliminates manual emptying procedures, tilting or the use of tap ports; improved metal quality; increased productivity; and minimal preheating is necessary.

RFM proporciona al menos los siguientes beneficios adicionales:RFM provides at least the following additional benefits:

A. El sistema es fácil de retirar y reinsertar en el metal fundido debido a su peso ligero (el sistema se podría montar de forma permanente, pero no es necesario).A. The system is easy to remove and reinsert into molten metal due to its light weight (the system could be permanently mounted, but is not required).

B. Se puede diseñar una pared más delgada (contribuyendo a un peso más ligero y una masa térmica baja). C. Buena resistencia al choque térmico.B. A thinner wall can be designed (contributing to lighter weight and low thermal mass). C. Good resistance to thermal shock.

D. No se necesita el precalentamiento - Después de calentar el sistema (por encima de 100 °C) para asegurar que no exista humedad residual en el refractario, el RFM se puede sumergir directamente en el metal fundido sin precalentamiento.D. No Preheating Needed - After heating the system (above 100 ° C) to ensure that there is no residual moisture in the refractory, the RFM can be immersed directly into the molten metal without preheating.

E. Se puede usar para transferir desde crisoles de fundición a otros recipientes.E. Can be used to transfer from foundry crucibles to other vessels.

De forma ventajosa, la presente construcción de bomba permite que el 40 % o más del tubo alargado se extienda por encima de la línea de metal.Advantageously, the present pump construction allows 40% or more of the elongated tube to extend above the metal line.

Con referencia a las FIGS. 1-3, la bomba de metal fundido 30 de la presente invención se representa en asociación con un horno 28. La bomba 30 está suspendida por medio de una estructura metálica 32 que descansa sobre las paredes de la plataforma de horno 34 (se representa una versión transportable en las FIGS. 13(c)-(d) en la que no se requiere una estructura de soporte). Un motor 35 hace girar un eje 36 (compuesto de grafito o cerámica, por ejemplo) y el impulsor 38 anexo. Un cuerpo 40 de material de fibra reforzado (RFM) forma un tubo o cámara de bomba 41 alargado y en general cilíndrico. Aunque el tubo y cámara de bomba se representan en el presente documento en general como cilíndricos, se observa que también se contemplan otras conformaciones. Por ejemplo, cilíndrico pretende abarcar conformaciones tales como cilindros elípticos, parabólicos e hiperbólicos. Además, se prevé que la bomba pueda funcionar con geometrías de sección transversal de la cámara tales como rectangular o cuadrada. Además, se prevé que la geometría de sección transversal pueda variar a lo largo de la longitud de la cámara de bombeo.With reference to FIGS. 1-3, the molten metal pump 30 of the present invention is shown in association with a furnace 28. The pump 30 is suspended by means of a metal frame 32 that rests on the walls of the furnace platform 34 (a transportable version in FIGS. 13 (c) - (d) where no support structure is required). A motor 35 rotates a shaft 36 (composed of graphite or ceramic, for example) and the attached impeller 38. A body 40 of fiber reinforced material (RFM) forms an elongated and generally cylindrical tube or pump chamber 41. Although the tube and pump chamber are generally depicted herein as cylindrical, it is noted that other shapes are also contemplated. For example, cylindrical is intended to encompass conformations such as elliptical, parabolic, and hyperbolic cylinders. Furthermore, it is envisaged that the pump can operate with chamber cross-sectional geometries such as rectangular or square. Furthermore, it is envisioned that the cross-sectional geometry may vary along the length of the pumping chamber.

El cuerpo 40 incluye una entrada 43 que recibe el impulsor 38. Se pueden proporcionar anillos de cojinete 44 para facilitar el desgaste y la rotación uniformes del impulsor 38 en su interior. En funcionamiento, el metal fundido se introduce en el impulsor a través de la entrada (flechas) y se fuerza hacia arriba dentro del tubo 41 con conformación de un vórtice forzado ("equilibrio"). En la parte superior del tubo 41 se proporciona una cámara 42 con conformación de voluta para dirigir el vórtice de metal fundido creado por la rotación del impulsor hacia fuera al canal 44. El canal 44 se puede unir/acoplar con elementos de canal o tubería adicionales para dirigir el metal fundido a su localización deseada, tal como un aparato de colada, un cucharón u otro mecanismo conocido por los expertos en la técnica.Body 40 includes an inlet 43 that receives impeller 38. Bearing rings 44 may be provided to facilitate uniform wear and rotation of impeller 38 therein. In operation, molten metal is introduced into the impeller through the inlet (arrows) and is forced upward into tube 41 in the form of a forced vortex ("equilibrium"). At the top of the tube 41 a volute-shaped chamber 42 is provided to direct the molten metal vortex created by the rotation of the impeller outward into the channel 44. The channel 44 can be joined / coupled with additional channel or pipe elements to direct molten metal to its desired location, such as a casting apparatus, ladle, or other mechanism known to those skilled in the art.

Aunque se muestra como una cavidad de voluta, se podría utilizar un mecanismo alternativo para desviar el vórtice de metal fundido giratorio al canal. De hecho, una salida tangencial que se extienda incluso desde una cavidad cilíndrica con un tamaño igual y concéntrica al tubo 41 puede lograr un flujo de metal fundido tangencial. Sin embargo, puede ser beneficioso un desviador, tal como un ala que se extienda hacia el patrón de flujo u otro elemento que dirija el metal fundido al canal.Although shown as a volute cavity, an alternative mechanism could be used to deflect the rotating molten metal vortex into the channel. In fact, a tangential outlet extending even from a cylindrical cavity of equal size and concentric to the tube 41 can achieve a tangential flow of molten metal. However, a diverter, such as a wing that extends into the flow pattern or other element that directs molten metal into the channel, may be beneficial.

Además, en determinados entornos, puede ser deseable formar la base del tubo con conformación de campana general, en lugar de plana. Este diseño puede producir un vórtice más profundo y permitir que el dispositivo tenga una función mejorada como unidad de inmersión de chatarra. Also, in certain environments, it may be desirable to form the base of the tube generally bell-shaped, rather than flat. This design can produce a deeper vortex and allow the device to have an improved function as a scrap dipping unit.

La bomba 30 incluye un armazón metálico 108 que rodea la parte superior (cámara de salida) del tubo de RFM 41, e incluye un soporte de motor 102 que está sujeto a la bomba 30. Se puede disponer una pieza de fibra comprimible (no mostrada) entre el armazón de acero y el recipiente refractario para adaptarse a las variaciones en las tasas de expansión térmica. Además, la cámara de salida está provista de una muesca de sobreflujo 123 para devolver de forma segura el metal fundido al horno en caso de una obstrucción corriente abajo que bloquee el canal 44. La muesca de sobreflujo 123 tiene una profundidad menor que el canal 44.Pump 30 includes a metal frame 108 that surrounds the top (outlet chamber) of RFM tube 41, and includes a motor bracket 102 that is attached to pump 30. A piece of compressible fiber may be provided (not shown ) between the steel frame and the refractory vessel to accommodate variations in thermal expansion rates. In addition, the outlet chamber is provided with an overflow notch 123 to safely return molten metal to the furnace in the event of a downstream obstruction blocking channel 44. Overflow notch 123 has a shallower depth than channel 44 .

Pasando ahora a las FIGS. 4-6, el cuerpo 40 se muestra con mayor detalle. La FIG. 4 muestra una vista en perspectiva del cuerpo de RFM. La FIG. 5 muestra una vista superior del diseño de voluta y la FIG. 6 muestra una vista en sección transversal de la cámara de bombeo alargada generalmente cilíndrica. Estas vistas muestran los parámetros generales de diseño donde la cámara de bombeo 41 es al menos 1,1 veces mayor en diámetro, preferentemente al menos aproximadamente 1,5 veces, y lo más preferentemente, al menos aproximadamente 2,0 veces mayor que el diámetro del impulsor. Sin embargo, para metales de mayor densidad, tal como el zinc, puede ser deseable que el diámetro del impulsor en relación con el diámetro de la cámara de bombeo esté en el intervalo inferior de 1,1 a 1,3. Además, se puede ver que la cámara de bombeo 41 tiene una longitud significativamente mayor que la altura del impulsor. Preferentemente, la longitud (altura) de la cámara de bombeo es de al menos 0,9 m (tres pies), o al menos 1,5 m (cinco pies), o al menos 2,1 m (siete pies). Se prevé que la altura de la bomba desde la entrada hasta la salida puede ser inferior a 6 m (20 pies) o inferior a 4,2 m (14 pies). Sin pretender limitarse a la teoría, se cree que estas dimensiones facilitan la formación de un vórtice forzado ("equilibrio") deseable de metal fundido como se muestra por la línea 47 en la FIG. 6.Turning now to FIGS. 4-6, the body 40 is shown in greater detail. FIG. 4 shows a perspective view of the RFM body. FIG. 5 shows a top view of the volute design and FIG. 6 shows a cross-sectional view of the generally cylindrical elongated pumping chamber. These views show general design parameters where pump chamber 41 is at least 1.1 times larger in diameter, preferably at least about 1.5 times, and most preferably, at least about 2.0 times larger than diameter. of the impeller. However, for higher density metals, such as zinc, it may be desirable for the impeller diameter relative to the pumping chamber diameter to be in the lower range of 1.1 to 1.3. Furthermore, it can be seen that the pump chamber 41 has a length significantly greater than the height of the impeller. Preferably, the length (height) of the pump chamber is at least 0.9m (three feet), or at least 1.5m (five feet), or at least 2.1m (seven feet). The pump head from inlet to outlet is expected to be less than 6m (20ft) or less than 4.2m (14ft). Without wishing to be bound by theory, these dimensions are believed to facilitate the formation of a desirable forced vortex ("equilibrium") of molten metal as shown by line 47 in FIG. 6.

La FIG. 7 representa un impulsor 38 que incluye una sección superior 68 que tiene álabes 65 (o pasos) que suministran el flujo inducido de metal fundido y un buje 50 para acoplarse con el eje 36. Una sección 70 de guía de entrada define una parte central hueca 54. Se pueden proporcionar anillos de cojinete 56 para proporcionar una rotación suave del impulsor dentro del cuerpo 40. El impulsor se puede construir de grafito u otro material refractario adecuado, tal como cerámica. Se prevé que cualquier diseño de impulsor de metal fundido tradicional que tenga una entrada inferior y salida(s) lateral(es) sería funcional en el presente sistema de transferencia de vórtice de sobreflujo.FIG. 7 depicts an impeller 38 that includes an upper section 68 having vanes 65 (or passages) supplying the induced flow of molten metal and a bushing 50 for engaging the shaft 36. An inlet guide section 70 defines a hollow central portion 54. Bearing rings 56 may be provided to provide smooth rotation of the impeller within body 40. The impeller can be constructed of graphite or other suitable refractory material, such as ceramic. It is envisioned that any traditional cast metal impeller design having a bottom inlet and side outlet (s) would be functional in the present overflow vortex transfer system.

Las FIGS. 8(a) y 8(b) proporcionan una vista detallada de un extremo de base ejemplar de la cámara de bomba 41. En estas ilustraciones, el extremo de la base 80 incluye la pared lateral 82, la pared inferior 84 y un anillo de cojinete de RFM 86 (no mostrado en las figuras precedentes). Una entrada de recepción de impulsor 88 está formada en la pared inferior 84 y el anillo de cojinete 86 a través del cual se recibe el metal fundido.FIGS. 8 (a) and 8 (b) provide a detailed view of an exemplary base end of pump chamber 41. In these illustrations, the base end 80 includes side wall 82, bottom wall 84, and a sealing ring. RFM 86 bearing (not shown in the preceding figures). An impeller receiving inlet 88 is formed in the bottom wall 84 and bearing ring 86 through which molten metal is received.

El material de RFM usado para construir componentes seleccionados de la bomba, incluyendo el cuerpo 40, puede incluir un material de matriz cerámica con un material de relleno de fibra. El material de la matriz cerámica puede ser una mezcla de, por ejemplo, wollastonita y sílice coloidal. Un material de relleno de fibra ejemplar es la fibra de vidrio. Estos materiales se mezclan para formar una suspensión.The RFM material used to construct selected pump components, including body 40, can include a ceramic matrix material with a fiber fill material. The ceramic matrix material can be a mixture of, for example, wollastonite and colloidal silica. An exemplary fiberfill material is fiberglass. These materials are mixed to form a suspension.

El cuerpo se puede construir en una serie de capas, colocando medidas precortadas de tela tejida sobre un mandril, agregando la suspensión e impregnándola en la tela para asegurar que el tejido se empape por completo. Esto se repite para formar capas sucesivas de tela y material de matriz, hasta que se logra el espesor deseado. Un material de tela ejemplar es el vidrio.The body can be constructed in a series of layers, placing pre-cut measurements of woven fabric on a mandrel, adding the suspension and impregnating it into the fabric to ensure that the fabric is fully soaked through. This is repeated to form successive layers of fabric and matrix material, until the desired thickness is achieved. An exemplary cloth material is glass.

Una vez que el producto ha alcanzado el espesor deseado, se mecaniza en forma verde (sin cocer) para conformar a la superficie exterior del cuerpo tubular. A continuación, el cuerpo tubular se retira del mandril y se coloca en un horno para que se seque. Se puede aplicarse un recubrimiento antiadherente, por ejemplo de nitruro de boro. La presente bomba se puede considerar una bomba de sobreflujo portátil que tiene una idoneidad particular para el mercado de la fundición. La bomba se puede diseñar para levantar y transferir suavemente metal fundido de crisoles pequeños u hornos de fundición o de retención. Se puede usar en aplicaciones de fundidora y sala de colada, tales como bombear metal de un horno a un crisol, vaciar un crisol, transferir metal a máquinas de fundición y mover metal de un horno a otro.Once the product has reached the desired thickness, it is machined green (unbaked) to conform to the outer surface of the tubular body. The tubular body is then removed from the mandrel and placed in an oven to dry. A release coating can be applied, for example boron nitride. The present pump can be considered a portable overflow pump having particular suitability for the foundry market. The pump can be designed to smoothly lift and transfer molten metal from small crucibles or smelting or holding furnaces. It can be used in foundry and casting room applications such as pumping metal from one furnace to a crucible, pouring a crucible, transferring metal to smelting machines, and moving metal from one furnace to another.

El tamaño compacto de la bomba hace que sea fácil de transportar de un recipiente a otro, y su construcción de RFM permite una rápida inserción de metal debido a requisitos de precalentamiento mínimos. Su diseño eleva y transfiere metal fundido de manera eficaz, produciendo menos escoria que los procedimientos de transferencia tradicionales. Es más seguro de usar que los procedimientos de transferencia tradicionales que requieren que los operadores vacíen, inclinen o usen puertos de roscado manualmente.The pump's compact size makes it easy to transport from container to container, and its RFM construction allows for rapid metal insertion due to minimal preheat requirements. Its design lifts and transfers molten metal efficiently, producing less slag than traditional transfer procedures. It is safer to use than traditional transfer procedures that require operators to empty, tilt, or use tap ports manually.

Los beneficios de diseño de la bomba de sobreflujo de RFM incluyen la reducción de la formación de escoria durante el proceso de transferencia y un caudal de metal constante. Aunque tiene una superficie de construcción de diámetro pequeño, su diseño le permite vaciar con destreza un pequeño crisol de aproximadamente 500 kilogramos (1100 libras) en menos de aproximadamente un minuto. The design benefits of the RFM overflow pump include reduced slag formation during the transfer process and a constant metal flow rate. Although it has a small diameter build surface, its design allows it to deftly empty a small crucible weighing approximately 500 kilograms (1,100 pounds) in less than approximately one minute.

La bomba es liviana y tiene una excelente resistencia mecánica, no moja el aluminio fundido y tiene una mejor retención de calor y una mejor vida útil en comparación con el hierro fundido, el material de cartón laminado de fibra y otros materiales cerámicos prefabricados. RFM puede reducir los óxidos e inclusiones corriente abajo, ayudar a prevenir la acumulación de escoria, contribuir a reducir las temperaturas de mantenimiento del horno y producir piezas fundidas de mayor calidad. También se puede formar en diseños complejos y es altamente resistente al choque térmico.The pump is lightweight and has excellent mechanical strength, does not wet cast aluminum, and has better heat retention and better service life compared to cast iron, fiber-laminated cardboard, and other pre-cast ceramic materials. RFM can reduce downstream oxides and inclusions, help prevent slag build-up, help lower furnace holding temperatures, and produce higher quality castings. It can also be formed into complex designs and is highly resistant to thermal shock.

El material inorgánico usado para hacer la matriz (RFM) puede ser de cualquier tipo siempre que sea compatible con el tejido que está incrustado en él; puede ser moldeado o termoconformado; y es rígido, fuerte y suficientemente resistente al calor para manejar metal fundido y permanecer rígido a la temperatura del metal fundido.The inorganic material used to make the matrix (RFM) can be of any type as long as it is compatible with the tissue that is embedded in it; it can be molded or thermoformed; and it is rigid, strong, and heat resistant enough to handle molten metal and remain rigid at molten metal temperature.

El material inorgánico puede ser un pegamento hecho de sílice coloidal como el que vende Unifrax con el nombre comercial de QF-150 y 180. También puede ser una suspensión de silicato de sodio o potasio o un recubrimiento a base de circonio como el que se vende con el nombre comercial EZ400 por Pyrotek, Inc.The inorganic material can be a glue made from colloidal silica like the one sold by Unifrax under the trade name QF-150 and 180. It can also be a suspension of sodium or potassium silicate or a zirconium-based coating like the one sold. tradename EZ400 by Pyrotek, Inc.

En un ejemplo, el RFM puede comprender de 8 a 25 % en peso de una solución acuosa de ácido fosfórico que tiene una concentración de ácido fosfórico que varía desde 40 hasta 85 % con hasta el 50 % de la función ácida principal del ácido, ácido fosfórico neutralizado por reacción con vermiculita. También comprende del 75 al 92 % en peso de una mezcla que contiene wollastonita o una mezcla de wollastonita de diferentes grados, y una suspensión acuosa que contiene del 20 al 40 % en peso de sílice coloidal, tal como la comercializada bajo la marca comercial LUDOX h S-40 de Sigma-Aldrich. La proporción en peso de la suspensión acuosa a la wollastonita dentro de la mezcla puede variar desde 0,5 hasta 1,2.In one example, the RFM may comprise from 8 to 25% by weight of an aqueous solution of phosphoric acid having a phosphoric acid concentration ranging from 40 to 85% with up to 50% of the main acid function of the acid, acid phosphoric neutralized by reaction with vermiculite. It also comprises 75 to 92% by weight of a mixture containing wollastonite or a mixture of wollastonite of different grades, and an aqueous suspension containing 20 to 40% by weight of colloidal silica, such as that marketed under the trademark LUDOX h S-40 from Sigma-Aldrich. The weight ratio of the aqueous suspension to the wollastonite within the mixture can vary from 0.5 to 1.2.

Para preparar el tubo, se puede preparar una suspensión del RFM seleccionado e impregnar un tejido abierto con la suspensión, ya sea por aplicación directa o por inmersión. El producto resultante se puede dejar en un molde con conformación preseleccionada hasta que la matriz se haya endurecido. El tubo rígido se puede desmoldar en menos de dos horas, sin necesidad de ninguna etapa de secado y/o calentamiento, aunque puede ser beneficiosa una etapa de secado de 10 horas a temperatura ambiente seguido de varias horas de cocción a temperatura elevada (como 375 °C).To prepare the tube, a suspension of the selected RFM can be prepared and an open tissue impregnated with the suspension, either by direct application or by immersion. The resulting product can be left in a preselected shape mold until the matrix has set. The rigid tube can be removed from the mold in less than two hours, without the need for any drying and / or heating step, although a 10 hour drying step at room temperature followed by several hours of cooking at elevated temperature (such as 375 ° C).

Aunque los diseños de bomba e impulsor representados en las FIGS. 2-8(b) (un primer modo de realización) son altamente efectivos para lograr la transferencia de metal fundido desde un horno, su utilidad puede ser más efectiva con entornos de horno en los que el metal fundido está a una temperatura alta, por ejemplo, por encima de 760°C (1400 °F). En entornos donde la temperatura del metal fundido es inferior, por ejemplo, a 10 °C (50 °F) por encima del punto de fusión del metal que se transfiere, puede ser deseable un diseño alternativo. Además, en un entorno de metal fundido de temperatura relativamente baja, es factible que la base de masa relativamente alta y los componentes del impulsor del primer modo de realización puedan causar una disminución de la temperatura del metal fundido dentro del cuerpo de bomba que da como resultado el endurecimiento del metal y un daño potencial al conjunto de la bomba.Although the pump and driver designs depicted in FIGS. 2-8 (b) (a first embodiment) are highly effective in achieving the transfer of molten metal from a furnace, their utility may be more effective with furnace environments where the molten metal is at a high temperature, for For example, above 760 ° C (1400 ° F). In environments where the temperature of the molten metal is lower, for example 10 ° C (50 ° F) above the melting point of the metal being transferred, an alternative design may be desirable. Furthermore, in a relatively low temperature molten metal environment, it is feasible that the relatively high mass base and impeller components of the first embodiment can cause a decrease in the temperature of the molten metal within the pump body resulting in This results in hardening of the metal and potential damage to the pump assembly.

Por ejemplo, la prueba se realizó usando el primer modo de realización de la bomba equipada con termopares externos e internos en la región de la base. La bomba se sumergió en metal fundido a una temperatura de 732 °C (1350 °F). La siguiente tabla resume las temperaturas registradas de inmersión, en la que las temperaturas en °C se pueden calcular a partir de las temperaturas en °F usando las siguientes fórmulas: °C = (°F -32)/1,8.For example, the test was performed using the first embodiment of the pump equipped with external and internal thermocouples in the base region. The bomb was immersed in molten metal at a temperature of 732 ° C (1350 ° F). The following table summarizes recorded dive temperatures, where temperatures in ° C can be calculated from temperatures in ° F using the following formulas: ° C = (-32 ° F) / 1.8.

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Como apreciará el experto en la técnica, la inserción inicial de la bomba en el metal fundido puede provocar una disminución significativa de la temperatura del metal fundido dentro de la cámara de bombeo. Esta disminución de temperatura se ve reforzada por la presencia del impulsor. Si el horno asociado mantiene el metal fundido que se transfiere a una temperatura relativamente cercana a las temperaturas del sólido del metal, es posible que se congele la bomba. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, the initial insertion of the pump into the molten metal can cause a significant decrease in the temperature of the molten metal within the pump chamber. This decrease in temperature is reinforced by the presence of the impeller. If the associated furnace keeps the molten metal being transferred at a temperature relatively close to the temperatures of the metal solid, the pump may freeze.

De acuerdo con un ejemplo que no forma parte de la presente invención, se ha retirado la pared inferior de RFM 84 (véanse las FIGS. 8(a) y (b)). También se ha retirado el anillo de cojinete de RFM 86 y se ha reducido la masa del impulsor.In accordance with an example that is not part of the present invention, the bottom wall of RFM 84 has been removed (see FIGS. 8 (a) and (b)). The RFM 86 bearing ring has also been removed and the impeller mass has been reduced.

Con particular referencia a la FIG. 9, una región de base de una cámara de bomba 100 recibe un impulsor 102. En lugar de formar una interfaz entre el impulsor y una pared inferior del tubo alargado, se forma un sello dinámico 104 entre una superficie superior 106 del cuerpo principal 108 del impulsor y un borde inferior 110 de un cuerpo de tubo 112.With particular reference to FIG. 9, a base region of a pump chamber 100 receives an impeller 102. Instead of forming an interface between the impeller and a lower wall of the elongated tube, a dynamic seal 104 is formed between an upper surface 106 of the main body 108 of the impeller and a lower edge 110 of a tube body 112.

El impulsor 102 puede incluir un buje 114 que recibe un eje 116. Los álabes 118 se extienden desde el buje en la superficie superior 106. Se proporciona una entrada 120 en una superficie inferior 122 con pasos (no mostrados) que se extienden a través del cuerpo principal 108 para transportar metal desde el exterior de la bomba a la cámara de bombeo 100.The impeller 102 may include a bushing 114 that receives a shaft 116. The vanes 118 extend from the bushing on the upper surface 106. An inlet 120 is provided on a lower surface 122 with passageways (not shown) extending through the main body 108 for conveying metal from outside the pump to pump chamber 100.

Como se utiliza en el presente documento, el término "sello dinámico" pretende reflejar un sello formado entre el impulsor giratorio y el cuerpo del tubo. El sello dinámico está destinado a abarcar un intervalo de estanqueidad a los fluidos desde sustancialmente absoluto en el que se forma una película de metal fundido lubricante entre el impulsor y el cuerpo del tubo, pero a través de la cual no se produce sustancialmente ningún flujo de metal fundido durante funcionamiento hasta una situación en la que una cantidad medible de metal fundido puede pasar entre el impulsor y el cuerpo del tubo. Sin embargo, es deseable que la cantidad máxima de metal fundido que ingresa a la cámara de bombeo a través del sello dinámico sea menor que la cantidad que ingresa a través de la entrada del impulsor. Además, puede ser más deseable que el cuerpo del tubo actúe como una superficie de apoyo durante la rotación del impulsor.As used herein, the term "dynamic seal" is intended to reflect a seal formed between the rotating impeller and the tube body. The dynamic seal is intended to span a range of fluid tightness from substantially absolute in which a lubricating film of molten metal forms between the impeller and the tube body, but through which substantially no flow of fluid occurs. molten metal during operation to a situation where a measurable amount of molten metal can pass between the impeller and the tube body. However, it is desirable that the maximum amount of molten metal entering the pump chamber through the dynamic seal is less than the amount entering through the impeller inlet. In addition, it may be more desirable for the tube body to act as a bearing surface during rotation of the impeller.

Volviendo a las FIGS. 10 y 11, se representa una configuración alternativa en la que se forma un sello de borde dinámico 150 entre el borde radial 152 del impulsor 102 y una pared interna 156 del cuerpo de tubo 112. En cualquier ejemplo que no forma parte de la presente invención, es concebible que el impulsor incluya un anillo de cojinete radial 158, pero dicho anillo de cojinete es opcional, en particular si el impulsor está construido de un material cerámico. También se contempla, pero no se ilustra, un ligero saliente inferior (por ejemplo, parte terminal en forma de "j") del cuerpo del tubo configurado para formar un sello dinámico con una esquina del impulsor orientada hacia abajo.Returning to FIGS. 10 and 11, an alternate configuration is depicted in which a dynamic edge seal 150 is formed between the radial edge 152 of the impeller 102 and an inner wall 156 of the tube body 112. In any example not part of the present invention It is conceivable that the impeller includes a radial bearing ring 158, but such a bearing ring is optional, particularly if the impeller is constructed of a ceramic material. Also contemplated, but not illustrated, is a slight lower protrusion (eg, "j" end portion) of the tube body configured to form a dynamic seal with one impeller corner facing downward.

Volviendo ahora a las FIGS. 12(a) y 12(b), se representa un impulsor 175 (compuesto de grafito o cerámica, por ejemplo) sin un anillo de cojinete (compuesto de carburo de silicio, por ejemplo). El impulsor 175 incluye un cuerpo 177 con conformación de disco que tiene una superficie superior 179 sobre la cual están dispuestas una pluralidad de álabes 181. Los álabes 181 se extienden desde un buje 183 en el que se puede recibir un eje (no mostrado). El buje 183 se puede configurar para incluir rebajes 185 para recibir pasadores que proporcionan una interfaz a través de la cual el eje imparte par de torsión al impulsor. El impulsor 175 incluye además una entrada 187 en una superficie inferior 188 en comunicación fluida con una pluralidad de pasos 189 por medio de los cuales el metal fundido pasa a través del cuerpo con conformación de disco 177 para descarga en la superficie superior contigua 179 donde actúan en él los álabes 181 para impartir el flujo radial deseado que crea el vórtice a través del cual el metal fundido se eleva hacia arriba dentro del tubo para una eventual descarga por la salida elevada.Turning now to FIGS. 12 (a) and 12 (b), an impeller 175 (composed of graphite or ceramic, for example) is shown without a bearing ring (composed of silicon carbide, for example). The impeller 175 includes a disc-shaped body 177 having a top surface 179 on which a plurality of blades 181 are disposed. The blades 181 extend from a hub 183 in which a shaft can be received (not shown). The bushing 183 can be configured to include recesses 185 to receive pins that provide an interface through which the shaft imparts torque to the impeller. The impeller 175 further includes an inlet 187 on a lower surface 188 in fluid communication with a plurality of passages 189 by means of which molten metal passes through the disk-shaped body 177 for discharge on the adjoining upper surface 179 where they act. therein the vanes 181 to impart the desired radial flow that creates the vortex through which the molten metal rises upward into the tube for eventual discharge from the raised outlet.

Como comparación visual entre el impulsor de la FIG. 7 y el impulsor de las FIGS. 12(a) y (b) se demostrará que se ha eliminado una cantidad significativa de masa del impulsor al proporcionar una arquitectura de álabes superiores abiertos y una entrada rebajada hacia adentro. En determinados casos, puede ser deseable que el tubo de RFM contiguo al impulsor tenga un diámetro interno de entre aproximadamente 15 y 30 centímetros y que el impulsor tenga un volumen de entre aproximadamente 500 y 1500 centímetros cúbicos. Como ejemplo, puede ser deseable caracterizar esta relación como una proporción entre el volumen del impulsor y el área de la sección transversal del tubo de menos de aproximadamente 3:1. Además, puede ser deseable que las paredes del tubo de RFM contiguo al impulsor se encuentren en un intervalo de entre aproximadamente 1,27 y 3,81 centímetros de ancho. Además, puede ser deseable proporcionar un impulsor que tenga álabes separados de las paredes del tubo de la bomba en mayor medida que la parte del impulsor que forma el sello dinámico para incrementar la cantidad de metal fundido residente en el mismo. Por ejemplo, los álabes se pueden extender menos del 75 % de una distancia entre el buje y el borde radial del cuerpo con conformación de disco.As a visual comparison between the impeller of FIG. 7 and the impeller of FIGS. 12 (a) and (b) it will be shown that a significant amount of mass has been removed from the impeller by providing an open top blade architecture and an inwardly lowered inlet. In certain cases, it may be desirable for the RFM tube adjacent to the impeller to have an internal diameter of between about 15 and 30 centimeters and for the impeller to have a volume of between about 500 to 1500 cubic centimeters. As an example, it may be desirable to characterize this ratio as a ratio of impeller volume to tube cross-sectional area of less than about 3: 1. In addition, it may be desirable for the walls of the RFM tube adjacent to the impeller to be in a range of about 1.27 to 3.81 centimeters wide. In addition, it may be desirable to provide an impeller that has vanes spaced from the pump tube walls to a greater extent than the portion of the impeller that forms the dynamic seal to increase the amount of molten metal residing therein. For example, the blades may extend less than 75% of a distance between the hub and the radial edge of the disc-shaped body.

En referencia ahora a las FIGS. 13(a), (b), (c), (d), las ventajas de utilizar un tubo de RFM son evidentes. Más en particular, en el diseño ilustrado, la bomba 200 está construida para moverse selectivamente entre localizaciones que requieren elevación y transferencia de metal fundido. Más en particular, el tubo 201 se puede construir con una pared relativamente delgada, por ejemplo entre aproximadamente 18 y 50 mm debido a la alta resistencia e integridad estructural del material de RFM. Además, el tubo se puede construir para tener conformación cilíndrica de al menos un diámetro sustancialmente uniforme en toda su longitud. Esto es ventajoso para la inserción de la bomba en espacios reducidos. En el modo de realización representado, un soporte de motor 203 se superpone a la cámara de voluta 205 y los postes 207 sujetan el soporte de motor a un revestimiento metálico 209 unido a un borde superior de la cámara de voluta. El motor 211 está sujeto al soporte de motor 203. Un eje 212 se extiende entre el motor y un impulsor (no mostrado) dispuesto en la región de base 214. Referring now to FIGS. 13 (a), (b), (c), (d), the advantages of using an RFM tube are obvious. More particularly, in the illustrated design, pump 200 is constructed to selectively move between locations that require lift and transfer of molten metal. More particularly, the tube 201 can be constructed with a relatively thin wall, for example between about 18 and 50 mm due to the high strength and structural integrity of the RFM material. Furthermore, the tube can be constructed to have a cylindrical shape of at least a substantially uniform diameter over its entire length. This is advantageous for inserting the pump in tight spaces. In the embodiment shown, a motor mount 203 is superimposed on the volute chamber 205 and posts 207 secure the motor mount to a metallic liner 209 attached to an upper edge of the volute chamber. The motor 211 is attached to the motor bracket 203. A shaft 212 extends between the motor and an impeller (not shown) disposed in the base region 214.

Se proporcionan tres argollas de elevación 213 en el soporte de motor 203 para facilitar el movimiento de la bomba 200 entre las localizaciones deseadas. Además, la bomba 200 se puede levantar por medio de las argollas 213 usando una carretilla elevadora o un polipasto y se puede transportar a un crisol o pozo de horno para retirar el metal fundido. La bomba 200 se puede situar temporalmente mediante el mecanismo de elevación en el aparato que se vacía y se retira cuando se ha retirado la cantidad deseada de metal fundido.Three lifting eyes 213 are provided on motor bracket 203 to facilitate movement of pump 200 between desired locations. In addition, the pump 200 can be lifted by means of the eyes 213 using a forklift or hoist and can be transported to a crucible or furnace pit to remove molten metal. The pump 200 can be temporarily positioned by the lift mechanism in the apparatus which is emptied and withdrawn when the desired amount of molten metal has been removed.

En referencia a la FIG. 13(c) y (d), el cuerpo de la bomba muestra la entrada 220 en la región de base 214. La entrada 220 incluye un anillo de cojinete de RFM 221. El cuerpo de la bomba incluye además tres patas 223 que permiten que la bomba 200 descanse sobre el suelo del horno/crisol mientras se sitúa la entrada 220 por encima del suelo para evitar la ingestión de una cantidad excesiva de sólidos. El extremo de voluta 225 de la bomba también se ilustra e incluye la cámara de voluta 227 y la salida 229. También se ilustra el aliviadero de sobreflujo 231.Referring to FIG. 13 (c) and (d), the pump body shows the inlet 220 in the base region 214. The inlet 220 includes an RFM bearing ring 221. The pump body further includes three legs 223 that allow pump 200 rests on the furnace / crucible floor while inlet 220 is positioned above the floor to avoid ingesting an excessive amount of solids. Volute end 225 of the pump is also illustrated and includes volute chamber 227 and outlet 229. Overflow spillway 231 is also illustrated.

En funcionamiento, el motor 211 de alimentación hace girar el eje 212 y el impulsor provisto en el que la rotación del impulsor succiona metal fundido a través de la entrada 220. El impulsor expulsa el metal fundido radialmente dentro del tubo 201 (siendo el diámetro interno del tubo mayor que el diámetro externo del impulsor en la salida del impulsor). El metal fundido expulsado radialmente forma un vórtice giratorio de metal fundido que sube por las paredes del tubo, alcanzando la cámara de voluta 227 donde se dirige horizontalmente hacia fuera a través de la salida 229.In operation, the feed motor 211 rotates the shaft 212 and the impeller provided in which the rotation of the impeller draws molten metal through the inlet 220. The impeller ejects the molten metal radially within the tube 201 (the internal diameter being greater than the outer diameter of the impeller at the impeller outlet). The radially ejected molten metal forms a rotating vortex of molten metal that rises up the walls of the tube, reaching the volute chamber 227 where it is directed horizontally outward through the outlet 229.

Pasando a continuación a el modo de realización de las FIGS. 14 y 15, se muestra una construcción alternativa de la cámara de bomba. Más en particular, la cámara de bomba 300 se ha construido de RFM e incluye tres patas 301 que se pueden utilizar para elevar la cámara 300 por encima del suelo del recipiente que incluye metal fundido, que se ha descubierto que reduce la tendencia a la obstrucción. Además, en este modo de realización la cámara 300 está provista de una pluralidad de orificios 303 orientados para recibir pernos 305 previstos para retener un anillo de cojinete de RFM 307, posicionado para acoplarse con un anillo de cojinete correspondiente de un impulsor (no mostrado).Turning now to the embodiment of FIGS. 14 and 15, an alternative pump chamber construction is shown. More particularly, the pump chamber 300 has been constructed of RFM and includes three legs 301 that can be used to raise the chamber 300 above the floor of the container that includes molten metal, which has been found to reduce the tendency to clog. . Furthermore, in this embodiment chamber 300 is provided with a plurality of holes 303 oriented to receive bolts 305 intended to retain a bearing ring of RFM 307, positioned to mate with a corresponding bearing ring of an impeller (not shown) .

Pasando a continuación a la FIG. 16, los conceptos de bomba de la invención contenidos en esta divulgación se aplican a un crisol configurado. Además, el crisol 400 que se proporciona incluye una columna tubular 401 contigua a una pared lateral 403. La columna tubular 401 incluirá una entrada 402 en comunicación fluida con la región que contiene metal fundido principal 404 del crisol. El crisol y/o la columna tubular se pueden construir de RFM. La columna tubular 401 está provista de una parte superior de voluta 405 que facilita la descarga de metal fundido del crisol por medio de una boquilla 407. Un motor selectivamente extraíble 409, soporte de motor 410, eje 411 e impulsor 412, colectivamente un conjunto 413, se pueden introducir en la columna tubular 401, donde al girar el impulsor por el motor se crea el vórtice de metal fundido dentro de la columna tubular 401, levantando el metal fundido hasta la parte superior de la voluta 405 para la descarga final por medio de la boquilla 407.Turning next to FIG. 16, the pump concepts of the invention contained in this disclosure apply to a configured crucible. In addition, the provided crucible 400 includes a tubular column 401 adjoining a side wall 403. The tubular column 401 will include an inlet 402 in fluid communication with the main molten metal-containing region 404 of the crucible. The crucible and / or tubular column can be constructed of RFM. The tubular column 401 is provided with a volute top 405 that facilitates the discharge of molten metal from the crucible by means of a nozzle 407. A selectively removable motor 409, motor bracket 410, shaft 411 and impeller 412, collectively a set 413 , can be fed into tubular column 401, where rotating the impeller by the motor creates the molten metal vortex within tubular column 401, lifting molten metal to the top of volute 405 for final discharge by means of nozzle 407.

La pared lateral del crisol 403 se puede equipar con postes 415 configurados para recibir y acoplarse de forma liberable con el soporte de motor 410. De esta manera, el conjunto 413 se puede asociar selectivamente con un crisol para la retirada de metal fundido y a continuación separarse como se desee. De forma ventajosa, el conjunto se puede utilizar para dar servicio a múltiples crisoles.The side wall of the crucible 403 can be equipped with posts 415 configured to receive and releasably engage with the motor mount 410. In this manner, the assembly 413 can be selectively associated with a crucible for removal of molten metal and then separated. as desired. Advantageously, the assembly can be used to service multiple crucibles.

Este diseño tiene muchas ventajas, ya que crea un vórtice de equilibrio a bajas RPM del impulsor, creando una superficie lisa con poca o ninguna entrada de aire. En consecuencia, el vórtice no es violento y genera poca o ninguna escoria. Además, la presente bomba crea un vórtice forzado que tiene una velocidad angular constante de modo que la columna de metal fundido giratorio gira como un cuerpo sólido con muy poca turbulencia.This design has many advantages as it creates a balancing vortex at low impeller RPM, creating a smooth surface with little or no air intake. Consequently, the vortex is non-violent and generates little or no slag. Furthermore, the present pump creates a forced vortex that has a constant angular velocity so that the rotating molten metal column rotates as a solid body with very little turbulence.

Otras ventajas incluyen la eliminación del componente de tubo ascendente en las bombas de metal fundido tradicionales que pueden ser frágiles y propensas a obstruirse y dañarse. Además, el diseño proporciona una superficie de construcción muy pequeña en relación con la base de la bomba de transferencia tradicional y tiene la capacidad de localizar el impulsor muy cerca del fondo de la plataforma, lo que permite una reducción de metal muy baja. Como resultado de la pequeña superficie de construcción. El dispositivo es adecuado para los diseños actuales de hornos refractarios y no requerirá modificaciones significativas al mismo.Other advantages include the elimination of the riser component in traditional cast metal pumps which can be brittle and prone to clogging and damage. Additionally, the design provides a very small build surface relative to the traditional transfer pump base and has the ability to locate the impeller very close to the bottom of the deck, allowing for very low metal reduction. As a result of the small construction area. The device is suitable for current refractory furnace designs and will not require significant modifications to it.

La bomba tiene una excelente capacidad de ajuste de flujo, su estructura de diseño abierto proporciona un acceso para su limpieza simple y fácil. De forma ventajosa, en general solo se requerirán piezas de repuesto para el eje y el impulsor. De hecho, es en general autolimpiante en el que se elimina la formación de escoria en el tubo ascendente porque el nivel de metal es alto. En general, un motor de menor par de torsión, como un motor neumático, será suficiente debido al bajo par de torsión experimentado.The pump has excellent flow adjustability, its open design structure provides easy access for simple and easy cleaning. Advantageously, generally only spare parts will be required for the shaft and impeller. In fact, it is generally self-cleaning in that slag formation in the riser is eliminated because the metal level is high. In general, a lower torque motor, such as an air motor, will suffice due to the low torque experienced.

Las adiciones opcionales al diseño incluyen la localización de un filtro en la base de la entrada de la cámara de bombeo. Se prevé además que la bomba sería adecuada para su uso en entornos de zinc fundido donde se requiere una tracción muy larga (por ejemplo, de 4,2 m (14 pies)). Dicho diseño puede incluir preferentemente la adición de un mecanismo de cojinete en una localización en el eje giratorio entre el motor y el impulsor. Optional additions to the design include the location of a filter at the base of the pumping chamber inlet. It is further anticipated that the pump would be suitable for use in molten zinc environments where very long pull is required (eg 4.2 m (14 ft)). Such a design may preferably include the addition of a bearing mechanism at a location on the rotary shaft between the motor and the impeller.

Claims (6)

REIVINDICACIONES 1. Una bomba de metal fundido (30) que comprende un tubo alargado que tiene un extremo de base (80) y un extremo superior, un eje (36, 116, 212, 411) dispuesto dentro de dicho tubo y un impulsor (102, 175, 412) que se puede hacer girar por dicho eje (36, 116, 212, 411), dispuesto dicho impulsor (102, 175, 412) cerca de dicho extremo de base (80), incluyendo dicho extremo de base (80) una entrada (120, 220) e incluyendo dicho extremo superior un salida (229), caracterizada por que dicho tubo alargado está compuesto de un material de fibra reforzado, RFM, y por que dicha bomba (30) incluye además un anillo de cojinete (44, 56, 86, 221, 307) compuesto de material de fibra reforzado, r Fm y dispuesto en la entrada (120, 220).A molten metal pump (30) comprising an elongated tube having a base end (80) and an upper end, a shaft (36, 116, 212, 411) disposed within said tube, and an impeller (102 , 175, 412) rotatable by said shaft (36, 116, 212, 411), said impeller (102, 175, 412) disposed near said base end (80), said base end (80 ) an inlet (120, 220) and said upper end including an outlet (229), characterized in that said elongated tube is composed of a reinforced fiber material, RFM, and in that said pump (30) further includes a bearing ring (44, 56, 86, 221, 307) composed of reinforced fiber material, r Fm and arranged at the entrance (120, 220). 2. La bomba de metal fundido de la reivindicación 1, en la que dicho tubo alargado incluye un espesor de pared lateral de entre aproximadamente 18 y 50 mm.The molten metal pump of claim 1, wherein said elongated tube includes a side wall thickness of between about 18 and 50mm. 3. La bomba de metal fundido de la reivindicación 2, en la que dicho tubo alargado incluye una longitud de al menos dos metros.The molten metal pump of claim 2, wherein said elongated tube includes a length of at least two meters. 4. La bomba de metal fundido de la reivindicación 1, en la que dicho eje (36, 116, 212, 411) y el impulsor (102, 175, 412) forman un conjunto, siendo dicho conjunto selectivamente extraíble como una unidad de dicho tubo.The molten metal pump of claim 1, wherein said shaft (36, 116, 212, 411) and impeller (102, 175, 412) form an assembly, said assembly being selectively removable as a unit of said tube. 5. La bomba de metal fundido de la reivindicación 1 que incluye al menos tres patas (223, 301) que se proyectan desde el extremo de la base (80).The molten metal pump of claim 1 including at least three legs (223, 301) projecting from the end of the base (80). 6. La bomba de metal fundido de la reivindicación 1, que comprende además al menos tres agujeros configurados para montar un anillo de cojinete (44, 56, 86, 221, 307). The molten metal pump of claim 1, further comprising at least three holes configured to mount a bearing ring (44, 56, 86, 221, 307).
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