JP2607778Y2 - 汲み出し用電磁ポンプ - Google Patents

汲み出し用電磁ポンプ

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JP2607778Y2
JP2607778Y2 JP1993060950U JP6095093U JP2607778Y2 JP 2607778 Y2 JP2607778 Y2 JP 2607778Y2 JP 1993060950 U JP1993060950 U JP 1993060950U JP 6095093 U JP6095093 U JP 6095093U JP 2607778 Y2 JP2607778 Y2 JP 2607778Y2
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勝良 坂井
栄二 谷口
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坂井商事株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、例えば溶融状態のアル
ミニウムのような非鉄溶湯金属を炉内から鋳型部に向け
て汲み出すための汲み出し電磁ポンプに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、溶湯金属の汲み出しポンプとして
は、一般的に、空気圧モータ等を駆使し、回転動力を利
用して汲み出すように構成したものが広く知られていた
が、その構成が回転部分を主体とするので、必然的に摩
耗による粉塵が発生し易く、溶湯金属中に異種金属の微
粉物等が混入したり、回転羽根の部位の摩耗や破損等を
招来させることから本格的な実用に供し難いという問題
がある。
【0003】他方、この種の汲み出しポンプとしては、
例えば特開昭50−65907号公報等に記載されてい
るように、リニアモータの原理を利用し、汲み上げ方向
を移動磁界方向に沿うように構成した電磁ポンプが知ら
れている。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の構成では、磁束の通路用としてのコア体、及び
移動磁界形成用としてのコイルの保持体を、夫々強磁性
体たる鉄材で構成する必要があるので、相当な重量とな
ると共に、外部形状も大型化するという問題がある。
【0005】本考案は、上記従来技術の課題を解決する
べくなされたものであり、摩耗や粉塵の問題を解消で
き、可及的な小型化を実現でき、メインテナンスフリー
を実現することができる等とした汲み出し用電磁ポンプ
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するべく、本考案の主たる構成は、溶湯金属を排出す
るために上端側の一部分が開口され、かつ下端側の下端
面が開口されている耐熱性の管体と、前記管体に遊嵌状
態で挿通され、かつ前記上端側の上端面に固定されると
共に、磁束を通すためのコア体と、前記コア体を覆う耐
熱性の円筒ケースと、前記管体の外周部の下端側に設け
られると共に、三相交流の第1の位相の交流電圧が加え
られる第1のコイルと、前記管体の外周部に、かつ前記
第1のコイルに積層され、前記第1のコイルと同じ巻回
方向に巻かれると共に、前記三相交流の第1の位相より
遅れた第2の位相の交流電圧が加えられる第2のコイル
と、前記管体の外周部に、かつ前記第2のコイルに積層
され、前記第2のコイルと同じ巻回方向に巻かれると共
に、前記三相交流の第2の位相より遅れた第3の位相の
交流電圧が加えられる第3のコイルと、前記第1のコイ
ルと前記第2のコイルとの間、及び前記第2のコイルと
前記第3のコイルとの間にそれぞれ設けられた絶縁体
と、前記第1のコイル、前記第2のコイル及び前記第3
のコイルと、前記2つの絶縁体とを覆う耐熱性の筒状体
とを備え、前記管体内の溶湯の初期湯面が前記第1のコ
イルの略上端の位置になるようにポンプ本体が炉本体内
に浸漬され、前記第1のコイル、前記第2のコイル及び
前記第3のコイルは、前記コア体に発生させた磁束によ
って、前記各コイルの内側に位置する溶湯金属にうず電
流を流し、前記各コイルの電流で発生する磁束に対して
反発すると共に溶湯金属のうず電流で発生する反発力
を、溶湯金属に発生させることを特徴とする。
【0007】
【作用】第1〜第3のコイルに三相交流電源が供給され
ると、各コイルには電気的位相角で120度づつ遅れて
相電流が流れるが、例えば第1のコイルの内側にある溶
湯金属にはその相電流とは反対方向にうず電流が流れる
ので、第1のコイルの相電流により生じた磁束と溶湯金
属のうず電流により生じた磁束との反発力が溶湯金属に
作用するようになる。すなわち、第1のコイルによる反
発力は、溶湯金属を第2のコイルに向かって上方に作用
し、第2のコイルによる反発力は溶湯金属を第3のコイ
ルに向かって上方に作用するので、溶湯金属は第1〜第
3のコイルの積み上げ方向に順次移動する。その結果、
コア体と湯導管体との間の下方から供給された溶湯金属
は上方に汲み上げられる。
【0008】
【実施例】図1は、本考案の一実施例を示すものであ
り、本実施例に係る汲み出し用電磁ポンプは、鉄芯1a
及びケース1bから成るコア体1と、縦長の該コア体1
を遊嵌状態で嵌挿する湯導管体2と、該湯導管体2の外
周部に積み上げ状態で、かつ、夫々が同一の巻回方向で
卷装される第1〜3のコイル3〜5とから大略構成され
ており、全体として円筒形状を呈している。第1〜3の
コイル3〜5がコイル部を形成している。なお、第1の
コイル3と第2のコイル4との間、及び第2のコイル4
と第3のコイル5との間には夫々セラミクス等の耐熱絶
縁体から成るセパレータ8、9が介在している一方、コ
ア体1及び湯導管体2の夫々の下端面と、第1のコイル
3の下端面とがほぼ並ぶように配置されている状態、す
なわち、略同一面となるように設定されている。
【0009】前記コア体1は、例えばコバルト系合金鋼
から成り、内部に隙間などがない状態の鉄心である中実
鉄芯1aと、内部が中空である筒状の耐熱円筒ケース1
bとにて形成される。コア体1は、夫々磁性体を材料と
する芯部である中実鉄芯1a及び耐熱円筒ケース1bか
ら成るので、溶湯金属の引き上げに寄与する磁束の発生
に中核的に関わる芯部の保護を行うことができる。ま
た、中実鉄芯1aがコバルト系合金鋼から成るので、コ
ア体1は耐熱性に優れる。
【0010】湯導管体2は、例えばファインセラミクス
から成る。耐超高温材がファインセラミクスであるの
で、アルミニウムを初めとするすべての非鉄溶湯金属の
汲み上げにも使用できる。
【0011】第1〜第3のコイル3〜5は耐熱電線、例
えばニッケル覆銅平形電線により形成される。また、前
記第1〜第3のコイル3〜5は、その全体が外覆筒状体
6で覆われており、該筒状体6は、例えばファインセラ
ミクス又は耐熱キャスタブル成形品にて形成されてい
る。第1〜第3のコイル3〜5が絶縁被覆された耐熱ニ
ッケル覆銅線から成り、かつ、少なくともその外周部が
共通の筒状体で覆われているので、第1〜第3のコイル
3〜5の保護に貢献できる。
【0012】さらに、前記湯導管体2は、下端側が開口
されており、該下端側は図示省略の炉本体内に臨まされ
ている一方、その上端側は側方の一部が開口され、該側
口部には、若干の下がり勾配の水平部分7aを有する湯
導ダクト7が延設されおり、該湯導ダクト7の末端側に
は、図示省略の鋳型等に臨まされる縦樋部7bが形成さ
れている。湯導ダクト7によって、溶湯金属の注湯が容
易になる。
【0013】なお、前記湯導管体2の上部、及び湯導ダ
クト7の水平部分7aには、夫々保温手段としての被覆
保温部材10a、11a、及び加熱用誘導コイル10
b、11bが設けられている一方、湯導管体2の下端側
は炉本体内の溶湯金属12に浸漬される。
【0014】次に、上記のように構成された本実施例の
作動につき、前記図1及び図2〜図4の概略図を参照し
ながら説明する。
【0015】まず、図2に示すように、例えば第1のコ
イル3に、ある瞬時において、交番電流i1が同図矢印方
向に流れ、第1のコイル3が同図の巻回方向を有すると
すると、コア体1の鉄芯1a及び溶湯金属12に上方向
に磁束φ1が生じる。
【0016】次に、前記鉄芯1a中の磁束φ1の発生に
より、図4に示すように、溶湯金属12には磁束φ1
回りにうず電流i2が発生する。なお、該うず電流i2は表
皮効果により溶湯金属12の表面側に集中して流れる
(図4(a)参照)。
【0017】前記うず電流i2が生じると、図4(b)に
示すように、該うず電流i2による磁束φ2は前記磁束φ1
とは反対方向に生じるので、該磁束φ1と磁束φ2との間
には反発力Fが生じ、固定されたコイル3に対して、溶
湯金属12には上方に引き上げられる力が作用する。
【0018】なお、第1のコイル3の下端面は、コア体
1の下端面と略同一面となるように設定されているの
で、コイル3に流れる電流によりコア体1に生じる磁束
はコイル3の上方の方が下方よりも多くなる。
【0019】かかる本考案の作用原理により溶湯金属を
汲み上げるという効果を発揮させるには、まず、図1に
示すように、湯導管体2内の溶湯12の初期湯面12a
が第1のコイル3の略上端の位置になるようにポンプ本
体を炉本体(図示省略)内に浸漬しておく。
【0020】かかる状態で、デルタ結線された第1〜第
3のコイル3〜5に三相電源が接続されると、例えばあ
る時点tuで第1のコイル3に交番電流が流れると、該
第1のコイル3の上方の磁束φUと初期湯面12a近傍
のうず電流iUによる磁束φuとの反発力Fにより溶湯金
属12は第2のコイル4の上方位置を湯面12uとする
ように引き上げられる。
【0021】次に、前記時点tVから電気角で120度
遅れた時点tvでは、該第2のコイル4の上方の磁束φV
と前記湯面12u近傍のうず電流iVによる磁束φviとの
反発力Fにより溶湯金属12は第3のコイル5の上方位
置を湯面12vとするように引き上げられる。
【0022】以下同様に、前記時点tvから電気角で1
20度遅れた時点twでは、溶湯金属12は、前記湯面
12vの上方位置を湯面12wとするように引き上げら
れ、結果として、溶湯金属12は湯導管体2の下方から
上方に汲み上げられ、湯導ダクト7を介して所定の鋳型
等に注湯される。
【0023】なお、本実施例では、3個のコイル3〜5
を積み上げるように構成したが、その仕様に応じて、3
個の倍数のコイルを積み上げて汲み上げ高さを変更する
ように構成することもできる。
【0024】上記のように構成した場合の寸法的な具体
的仕様例としては、湯導管体2の高さを560[m
m]、その内径を60[mm]、外覆筒状体6の外径を
180[mm]、湯導ダクト7の長さを500[m
m]、該湯導ダクトの内径を60[mm]とし、電気的
な具体的仕様例としては、電源の入力電圧が200
[V]で、容量が15[kVA]であり、コイルへの三
相交流の出力周波数が100[Hz]であって、出力電
圧が80[V]で、出力電流が70[A]であるインバ
ータを含むものを用いる。かかる仕様であると、溶湯金
属12をアルミニウムとした場合、例えば最大排出量を
60[kg/min]程度に設定して汲み上げることが
可能である。
【0025】なお、上記実施例では、溶湯金属12がア
ルミニウムであることを想定して湯導管体2や外覆筒状
体6を耐食、耐熱性の材料(ファインセラミクス)で形
成するようにしたが、溶湯金属の種類よっては、特殊鋳
鋼やステンレス鋼で形成することはもちろん差し支えな
い。
【0026】
【考案の効果】請求項1の考案によれば、溶湯金属を排
出するために上端側の一部分が開口され、かつ下端側の
下端面が開口されている耐熱性の管体と、前記管体に遊
嵌状態で挿通され、かつ前記上端側の上端面に固定され
ると共に、磁束を通すためのコア体と、前記コア体を覆
う耐熱性の円筒ケースと、前記管体の外周部の下端側に
設けられると共に、三相交流の第1の位相の交流電圧が
加えられる第1のコイルと、前記管体の外周部に、かつ
前記第1のコイルに積層され、前記第1のコイルと同じ
巻回方向に巻かれると共に、前記三相交流の第1の位相
より遅れた第2の位相の交流電圧が加えられる第2のコ
イルと、前記管体の外周部に、かつ前記第2のコイルに
積層され、前記第2のコイルと同じ巻回方向に巻かれる
と共に、前記三相交流の第2の位相より遅れた第3の位
相の交流電圧が加えられる第3のコイルと、前記第1の
コイルと前記第2のコイルとの間、及び前記第2のコイ
ルと前記第3のコイルとの間にそれぞれ設けられた絶縁
体と、前記第1のコイル、前記第2のコイル及び前記第
3のコイルと、前記2つの絶縁体とを覆う耐熱性の筒状
体とを備え、前記管体内の溶湯の初期湯面が前記第1の
コイルの略上端の位置になるようにポンプ本体が炉本体
内に浸漬され、前記第1のコイル、前記第2のコイル及
び前記第3のコイルは、前記コア体に発生させた磁束に
よって、前記各コイルの内側に位置する溶湯金属にうず
電流を流し、前記各コイルの電流で発生する磁束に対し
て反発すると共に溶湯金属のうず電流で発生する反発力
を、溶湯金属に発生させることを特徴とするので、回転
する構成部分を含まず、従って回転に伴う粉塵や摩耗の
問題がなく、溶湯金属を用いた製品を常時高品質に保つ
ことができる。また、全体重量を支配する鉄材はコア体
のみにとどめることが可能であるので、軽量化、小型化
に貢献でき、少なくとも全体構成が従来のものに比べて
シンプルであり、メインテナンスフリーを可能にする。
【0027】請求項2の考案によれば、請求項1の考案
において、前記管体は、その外周部に溶湯金属を保温す
るための保温手段と、前記管体を加熱するための加熱手
段とを備えることを特徴とするので、溶湯金属の保温に
貢献することができる。
【0028】請求項3の考案によれば、請求項1又は2
の考案において、前記管体の上端側の側部開口に接続さ
れると共に汲み上げられた溶湯金属を流すためのダクト
と、該ダクトの外周部に溶湯金属を保温するための保温
手段と、前記ダクトを加熱するための加熱手段とを備え
ることを特徴とするので、溶湯金属の注湯を容易にする
と共に溶湯金属の保温に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る汲み出し用電磁ポンプの構成を示
す縦断面図である。
【図2】本考案の原理を説明する第1の概略構成図であ
り、コイルに流れる電流とこれにより誘導される磁束と
の関係を示すものである。
【図3】本考案の原理を説明する第2の概略構成図であ
り、図1に示す誘導された磁束とこの磁束により溶湯金
属内に生じる示すうず電流との関係を示すものである。
【図4】本考案の原理を説明する第3の概略構成図であ
り、図1に示す誘導された磁束と図2に示すうず電流に
よる磁束との関係を示すものである。
【符号の説明】
1 コア体、2 湯導管体、3 第1のコイル、4 第
2のコイル、5 第3のコイル、6 外覆筒状体、7
湯導ダクト、10a、11a 被覆保温部材、10b、
11b 加熱用誘導コイル、12 溶湯金属。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−142066(JP,A) 特開 昭63−73868(JP,A) 特開 平3−261362(JP,A) 特開 昭64−70294(JP,A) 実公 昭51−39582(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02K 44/02 B22D 35/00

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶湯金属を排出するために上端側の一部
    分が開口され、かつ下端側の下端面が開口されている耐
    熱性の管体と、 前記管体に遊嵌状態で挿通され、かつ前記上端側の上端
    面に固定されると共に、磁束を通すためのコア体と、 前記コア体を覆う耐熱性の円筒ケースと、 前記管体の外周部の下端側に設けられると共に、三相交
    流の第1の位相の交流電圧が加えられる第1のコイル
    と、 前記管体の外周部に、かつ前記第1のコイルに積層さ
    れ、前記第1のコイルと同じ巻回方向に巻かれると共
    に、前記三相交流の第1の位相より遅れた第2の位相の
    交流電圧が加えられる第2のコイルと、 前記管体の外周部に、かつ前記第2のコイルに積層さ
    れ、前記第2のコイルと同じ巻回方向に巻かれると共
    に、前記三相交流の第2の位相より遅れた第3の位相の
    交流電圧が加えられる第3のコイルと、 前記第1のコイルと前記第2のコイルとの間、及び前記
    第2のコイルと前記第3のコイルとの間にそれぞれ設け
    られた絶縁体と、 前記第1のコイル、前記第2のコイル及び前記第3のコ
    イルと、前記2つの絶縁体とを覆う耐熱性の筒状体とを
    備え、前記管体内の溶湯の初期湯面が前記第1のコイルの略上
    端の位置になるようにポンプ本体が炉本体内に浸漬さ
    れ、 前記第1のコイル、前記第2のコイル及び前記第3
    のコイルは、前記コア体に発生させた磁束によって、前
    記各コイルの内側に位置する溶湯金属にうず電流を流
    し、前記各コイルの電流で発生する磁束に対して反発す
    ると共に溶湯金属のうず電流で発生する反発力を、溶湯
    金属に発生させることを特徴とする汲み出し用電磁ポン
    プ。
  2. 【請求項2】 前記管体は、その外周部に溶湯金属を保
    温するための保温手段と、前記管体を加熱するための加
    熱手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の汲
    み出し用電磁ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記管体の上端側の側部開口に接続され
    ると共に汲み上げられた溶湯金属を流すためのダクト
    と、該ダクトの外周部に溶湯金属を保温するための保温
    手段と、前記ダクトを加熱するための加熱手段とを備え
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の汲み出し用
    電磁ポンプ。
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