JP5107127B2 - 溶融金属用電磁ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ダクトの中にその長手方向に移動する磁界を発生させて溶融アルミニウムや溶融亜鉛等の溶融金属を搬送するために使用される溶融金属用電磁ポンプに関し、特に移動磁界を発生させる誘導子に囲まれた管状のダクトとその中に収納した保護管との間に溶融金属を通す環状の流路を形成し、さらに保護管の中に前記移動磁界の磁路を形成するコアを収納した環状流路形電磁ポンプに関する。

例えば鋳造等の分野では溶融アルミニウムなどを搬送するために、電磁誘導作用により溶融金属に推力を与えて搬送する溶融金属用電磁ポンプが利用されている。このような溶融金属用電磁ポンプは、磁性体製のヨークにコイルを巻いた誘導子により筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて溶融金属に推力を与え、供給する形式の誘導形電磁ポンプが主流である。

このような誘導形電磁ポンプは、例えば特開２００６−３４１２８１号公報に記載されている。溶融金属が流れる管状のダクトの外周に同ダクトの長手方向に移動する磁界を発生するため、ヨークにコイルを巻いた誘導子を配置し、管状のダクトの内部に誘導子により発生した磁界の磁路となる磁性体のコアを配置している。コアは耐熱性及び耐蝕性を有する筒状の保護管により覆われている。従って、溶融金属の流路１９は管状のダクトと保護管との間に形成される環状部分となり、これにより、この種の電磁ポンプは一般に環状流路形電磁ポンプと呼ばれている。

図５は、前述した溶融金属用電磁ポンプの従来例を示すもので、溶融アルミニウムや溶融亜鉛を搬送する一般的なものである。
溶融金属を収納した図示してない溶融金属槽にポンプ側ダクト１が接続される。このポンプ側ダクト１には、溶融金属の給湯先側に通じる給湯側ダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して接続される。これらのポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’は、継手５、５’の間に後述する保護管３のフランジ６が挿入され、さらにこのフランジ６と前記継手５、５’の間に耐熱性のガスケット１８、１８’が挿入され、ネジにより締め付けることでこの継手部分のシール性が確保される。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、保温のため外側にヒータ９が巻かれ、溶融金属の融点以上の温度に加熱される。

手前のポンプ側ダクト１の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した誘導子１４が配置される。またこのポンプ側ダクト１の中には、耐熱性を有する円筒形の保護管３の中に収納された磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。保護管３は給湯側ダクト１’に近い一端側が開口し、その他端側が閉じられている。保護管３の開口した一端側の中心には雌のネジ穴が設けられている。この保護管３は、セラミック、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎからなるファインセラミックス（登録商標：サイアロン）、窒化珪素等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られている。

コア２の一端側には棒状の支持腕１１を介してフランジ１０が設けられている。コア２はそのフランジ１０の反対側の端部から保護管３の中に挿入されると共に、保護管３とコア２との間にアルミナ、マグネシア等のセラミック繊維或いはセラミック粉末等の充填材８が充填される。コア２のフランジ１０で保護管３の開口部を塞ぐようにフランジ１０が保護管３の開口部に嵌め込まれる。さらにこの保護管３の開口部の雌のネジ穴にネジ栓４がねじ込まれ、このネジ栓４によってコア２のフランジ１０が保護管３の開口部に押さえ付けられる。ネジ栓４は、耐熱性のあるアルミナ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎからなるファインセラミックス（登録商標：サイアロン）、窒化珪素等のセラミック製のものが使用される。

前述したように、保護管３の給湯側ダクト１’に近い開口した一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前述した継手５、５’の間に挟持されている。これにより、コア２がポンプ側ダクト１の中心に位置するよう保持される。保護管３のフランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。この状態において、コア２、保護管３及びダクト１は何れもそれらの中心軸が一致するよう互いに固定される。保護管３のフランジ６に設けられた溶融金属１２の通路となる通過孔７は、ポンプ側ダクト１と保護管３との間に位置しており、ダクトと保護管との間に溶融金属の環状流路１９が形成される。

このような溶融金属電磁ポンプにおいて、前述したように、保護管３の開口部を閉じるコア２のフランジ１０とネジ栓４は、耐熱性のあるアルミナ等のセラミック製のものが使用される。
しかしながら、このようなフランジ１０やネジ栓４は、弾性に乏しく、脆いため、ネジ栓４によってコア２のフランジ１０を十分締め付けることが出来ない。このため、シール性が悪く、コア２と保護管３との間のがたつきが起こりやすい。
特開２００６−３４１２８１号公報 特開平８−１７４１７３号公報 特開平７−２１４２９１号公報

本発明は、前記従来の溶融金属電磁ポンプにおける課題に鑑み、弾性に乏しく、脆いネジ栓４を使用しても、コア２のフランジ１０を十分締め付けることが出来、よってコア２と保護管３の端部におけるシール性を確保することが出来る溶融金属電磁ポンプを提供することを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、耐熱性に優れ、しかも弾性の点でも優れた膨張黒鉛シートからなるガスケット１２をコア２のフランジ１０と保護管３のネジ穴にねじ込んだネジ栓４との間に挟み込んでネジ栓４を締め付けることにより、コア２のフランジ１０とネジ栓４との弾力不足を補い、高いシール性を確保出来、なおかつ高い耐熱性を有するシール構造を実現した。

すなわち、溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属を通す耐熱性を有する筒状のダクト１と、このダクト１の中に移動磁界を発生させる誘導子１４と、前記ダクト１の中に配置され、前記誘導子１４で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア２と、このコア２を収納し、前記ダクト１の中に配置された耐熱性を有する鞘状の保護管３とを有し、この保護管３と前記ダクト１との間に溶融金属が通る環状の流路１９を形成している。

本発明では、このような溶融金属用電磁ポンプにおいて、保護管３の一端側の開口部からその中にコア２を挿入すると共に、このコア２の一端に設けたフランジ１０で保護管３の開口部を閉じ、さらにこのフランジ１０の端面に膨張黒鉛シートからなるガスケット１２を当て、保護管３の開口部内周にネジ溝を形成してなる雌ネジに、外周にネジ溝を形成してなる雄ネジであるネジ栓４をねじ込むことにより、このネジ栓４と前記コア２のフランジ１０との間に前記ガスケット１２を挟圧すると共に、このフランジ１０を保護管３の開口部に押し付けたものである。さらに、前記膨張黒鉛シートからなるガスケット１２と共にフランジ１０とネジ栓４との間に耐熱性を有するシールパッキング１３を挟み込むことが好ましい。

このような溶融金属用電磁ポンプにおいては、後述するように、膨張黒鉛シートからなるガスケット１２が耐熱性に優れ、しかも弾性の点でも優れているため、この膨張黒鉛シートからなるガスケット１２をコア２のフランジ１０と保護管３のネジ穴にねじ込んだネジ栓４との間に挟み込んでネジ栓４を締め付けることにより、コア２のフランジ１０とネジ栓４との弾力不足を補い、高いシール性を確保出来、なおかつ高い耐熱性を有するシール構造を実現することが出来る。

以上説明した通り、本発明による溶融金属用電磁ポンプでは、膨張黒鉛シートからなるガスケット１２をコア２のフランジ１０と保護管３のネジ穴にねじ込んだネジ栓４との間に挟み込んでネジ栓４を締め付けることにより、高いシール性と高い耐熱性のシール構造を有する溶融金属用電磁ポンプを提供することが出来る。

本発明では、前記の目的を達成するため、環状流路１９を有する溶融金属用電磁ポンプにおいて、耐熱性に優れ、しかも弾性の点でも優れた膨張黒鉛シートからなるガスケット１２をコア２のフランジ１０と保護管３のネジ穴にねじ込んだネジ栓４との間に挟み込んでネジ栓４を締め付けたものである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。

図１は本発明による溶融金属用電磁ポンプの一実施例を示す縦断側面図、図２はその部分拡大図、図３は図１のＡ−Ａ線断面図、図４はそのコア２と保護管３の分解斜視図である。この溶融金属用電磁ポンプの構成は基本的に図５により前述した従来の電磁ポンプと同じであり、同じ部分は同じ符号を付してある。

溶融金属を収納した図示してない溶融金属槽にポンプ側ダクト１が接続される。このポンプ側ダクト１には、フランジ継手等の継手５、５’を介して溶融金属の給湯先側に通じる給湯側ダクト１’が接続される。溶融金属の流れは図１において矢印で示されている。これらのポンプ側ダクト１の継手５と給湯側ダクト１’の継手５’との間に後述する保護管３のフランジ６が挿入され、さらにこのフランジ６と前記継手５、５’の間に耐熱性のガスケット１８、１８’が挿入され、ネジにより締め付けることでこの継手部分のシール性が確保される。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐蝕性のある材料で作られており、保温のため外側にヒータ９が巻かれ、溶融金属の融点以上の温度に加熱される。

手前のポンプ側ダクト１の周囲には、磁性体製のヨーク１５にコイル１６を巻回した誘導子１４が配置される。またこのポンプ側ダクト１の中には、磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されており、このコア２は耐熱性、耐食性を有するセラミック等からなる円筒形の保護管３の中に収納されている。保護管３は給湯側ダクト１’に近い一端側が開口し、その他端側が閉じられている。保護管３の開口した一端側の中心には雌のネジ穴が設けられている。この保護管３の雌のネジ穴の奥には、膨張黒鉛シートからなるガスケット１２’が嵌め込まれる。

コア２の一端側には棒状の支持腕１０を介してフランジ１０が設けられている。コア２は棒状の支持腕１０を介さずに直接フランジ１０に設けてもよい。このコア２の外周には、円周方向に等角度間隔で縦方向に長い溝１７が設けられている。この溝１７は、溶融金属用電磁ポンプの運転時にコア２に生じる磁界に伴い渦電流が発生するのを防止し、コア２の加熱を防ぐためのものである。このコア２の前記溝１７には、膨張黒鉛シートを充填する。

コア２はそのフランジ１０の反対側の端部から保護管３の中に挿入されると共に、保護管３とコア２との間にアルミナ、マグネシア等のセラミック繊維或いはセラミック粉末等の充填材８が充填される。この充填材８としては、セラミック繊維或いはセラミック粉末等の他に黒鉛繊維や黒鉛布等をコア２と保護管３の間に充填してもよい。この場合具体的には、コア２に黒鉛繊維或いは黒鉛布等の充填材８を巻いてコア２を保護管３の中に挿入する。

コア２のフランジ１０が保護管３の開口部を塞ぐように同開口部に嵌め込まれ、保護管３とコア２のフランジ１０との間に前記ガスケット１２’が挟まれる。この保護管３の開口部の雌のネジ穴に弾性と耐熱性を有するＯリング等のシールパッキング１３が嵌め込まれ、このシールパッキン１３の上に膨張黒鉛シートからなるもう一つのガスケット１２が嵌め込まれる。さらに保護管３の開口部内周にネジ溝を形成してなる雌ネジに、外周にネジ溝を形成してなる雄ネジであるネジ栓４をねじ込み、このネジ栓４を締め付けることにより、ネジ栓４とコア２のフランジ１０との間にシールパッキング１３とガスケット１２が挟圧され、同時にこのフランジ１０が保護管３の開口部に押し付けられる。これにより、保護管３の開口部とコア２のフランジ１０とがシールされる。ネジ栓４は、耐熱性のあるアルミナ等のセラミック製のものが使用される。

前述したように、保護管３の給湯側ダクト１’に近い開口した一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とを接続する前述した継手５、５’の間に挟持されている。この状態において、コア２、保護管３及びダクト１は何れもそれらの中心軸が一致するよう互いに固定される。保護管３のフランジ６には、溶融金属１２の通路となる複数の円弧状の通過孔７が設けられている。保護管３のフランジ６に設けられた溶融金属１２の通路となる通過孔７は、ポンプ側ダクト１と保護管３との間に位置しており、その手前にはポンプ側ダクト１と保護管３との間に溶融金属が通る環状流路１９が形成される。

前記ガスケット１２、１２’やコア２の溝１７に挿入する充填材として使用する膨張黒鉛シートは、天然鱗片状黒鉛を膨張させて加圧しながらシート状に成形した素材を必要に応じて金属層で補強したものである。シール性、耐熱性、耐薬品性、熱伝導性に優れる非アスベスト系のガスケット材として使われている。特にこの鱗片状膨張黒鉛シートは、柔軟性と弾性を有し、変形、加圧した時の復元力に優れている。

図４に示すように、前記ガスケット１２、１２’はコア３のねじ穴の径に合わせて成型或いは裁断したリング形状のものであるが、円板形状のものであってもよい。また、図１と図２に示すように、保護管３のフランジ６とダクト１、１’の継手５、５’との間に同様のガスケット１８、１８’を挿入してもよい。この場合のガスケット１８、１８’はリング状のものが使用される。

本発明による溶融金属用電磁ポンプの一実施例を示す縦断側面図である。 図１の部分拡大断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 溶融金属用電磁ポンプの一実施例のコアと保護管とを分解した斜視図である。 溶融金属用電磁ポンプの従来例を示す縦断側面図である。

符号の説明

１ ポンプ側のダクト
１’ 給湯側のダクト
２ コア
３ 保護管
１０ コアのフランジ
１２ ガスケット
１２’ガスケット
１３ シールパッキング
１４ 誘導子
１９ 環状流路

Claims (2)

1. 溶融金属を通す耐熱性を有する筒状のダクト（１）と、このダクト（１）の中に移動磁界を発生させる誘導子（１４）と、前記ダクト（１）の中に配置され、前記誘導子（１４）で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア（２）と、このコア（２）を収納し、前記ダクト（１）の中に配置された耐熱性を有する鞘状の保護管（３）とを有し、この保護管（３）と前記ダクト（１）との間に溶融金属が通る環状の流路（１９）を形成した溶融金属用電磁ポンプにおいて、保護管（３）の一端側の開口部からその中にコア（２）を挿入すると共に、このコア（２）の一端に設けたフランジ（１０）で保護管（３）の開口部を閉じ、さらにこのフランジ（１０）の端面に膨張黒鉛シートからなるガスケット（１２）を当て、保護管（３）の開口部内周にネジ溝を形成してなる雌ネジに、外周にネジ溝を形成してなる雄ネジであるネジ栓（４）をねじ込むことより、このネジ栓（４）と前記コア（２）のフランジ（１０）との間に前記ガスケット（１２）を挟圧すると共に、このフランジ（１０）を保護管（３）の開口部に押し付けたことを特徴とする溶融金属用電磁ポンプ。
2. 膨張黒鉛シートからなるガスケット（１２）と共にフランジ（１０）とネジ栓（４）との間に耐熱性を有するシールパッキング（１３）を挟み込んだことを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用電磁ポンプ。

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