JP5162646B2 - 溶融金属用誘導電磁ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、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誘導電磁ポンプに関し、特にダクト内部で磁路を形成するコアを固定するため、コアを覆った保護管をダクトに固定する構造を改良し、溶融金属の流動時におけるコア及びその保護管を安定して支持することが出来、なお且つメンテナンスをしやすくした溶融金属用誘導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誘導電磁ポンプが利用されている。このような溶融金属用誘導電磁ポンプは、磁性体製のコアに巻線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る形式の誘導電磁ポンプが主流である。

このような誘導電磁ポンプは、特公平４−５２７０８号公報、特開平７−２０３６６８号公報、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管の外周に移動磁界を発生するためのコアに巻線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食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、この種の誘導電磁ポンプは環状流路形誘導電磁ポンプと呼ばれている。

誘導電磁ポンプにおいて、ダクト内部にコアを配置しないと、ダクト内部に磁路が形成されないため、ダクトの中央部の磁束密度が極端に小さくなって、その部分の推力が低くなり、或いは推力が無くなってしまう。このため、ダクト内部にコアを配置することが不可欠となる。しかしながら、ダクト内部にコアを設けた鋳造用の流路形誘導電磁ポンプでは、コアの保護管に設けたスペーサや、このスペーサに当たって保護管を保持するためのダクト内周の突起等があるため、その部分で溶融金属の停滞が生じやすい。そのため、溶融金属の表面に生じる酸化物等のカスがたまりやすく、しかもその除去が面倒である。

そこで提案されたのが特開２００６−３４１２８１号公報に記載された溶融金属用誘導電磁ポンプであり、これを図８と図９に示す。
溶融金属１２を入れた溶融金属槽１１の底部近くに斜め上向きに設けた開口部にフランジ１５を介して真っ直ぐなポンプ側ダクト１が接続されている。さらにこのポンプ側ダクト１の他端には、９０゜に曲げられた給湯側ダクト１’がフランジ５、５’を介して接続されている。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。

手前の真っ直ぐなポンプ側ダクト１の中に、その中心軸が一致するように磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。このコア２は、両端が閉じられた円筒形の保護管３の中に収納されており、ポンプ側ダクト１内の溶融金属１２と直接接触しないようになっている。保護管３は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られており、その中のコア２の周囲にクッション材としてアルミナ、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が充填されている。

保護管３の給湯側ダクト１’に近い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’とを接続するフランジ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ている。給湯側ダクト１’は、バネ１０により手前のポンプ側ダクト１に押しつけられ、図示してないガスケットによりフランジ５、５’の間に前記保護管３のフランジ６を挟持すると共に、シール性を確保している。

コア２を保護管３の中心に保持し、且つ運転時の振動によるがたつきを無くすため、クッション材としてアルミナ、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が前記保護管３の中に充填される。コア２と保護管３の同心度が変化すると、電磁力も変化し、安定したポンプ側ダクト１内での溶融金属１２の推力を確保する事が出来なくなる。この保護管３の端部がセラミック等の耐熱性、耐食性のある端栓４により閉じられる。コア２や充填材８はこの端栓４を開けて保護管３の中に収納、充填される。
前記フランジ５、５’に挟持されたフランジ６の外周に近い部分より内周側の部分には、溶融金属１２を通すための通路７が設けられている。例えばこの通路７は、円周方向に長い長孔状のものである。

手前の真っ直ぐなポンプ側ダクト１の周囲には、磁性体製のコアに巻線を施した円筒形状の誘導子１４が配置されている。この誘導子１４により、ポンプ側ダクト１の内部に移動磁界が形成され、ポンプ側ダクト１内の溶融金属１２に推力が与えられる。前記の磁性体製のコア２は、ポンプ側ダクト１の中心軸上に移動磁界の磁路を形成するもので、これにより、ポンプ側ダクト１内の移動磁界の磁束密度を維持し、ポンプ側ダクト１内での溶融金属１２の推力を確保する。
ダクト１、１’の外周にはヒータ１７が巻かれ、このヒータ１７によりダクト１、１’が加熱されて、その中の溶融金属１２の凝固が防止される。

このような従来の溶融金属用誘導電磁ポンプでは、前記コア２を収納した保護管３がその一端に設けたフランジ６がフランジ５、５’の間に挟持されているが、図８に示すように、ポンプ側ダクト１の傾斜が緩いと、コア２とその保護管３の重力がフランジ６に集中し、バネ１０の弾力が相当強くないと、保護管３を安定して保持出来ない。しかし、フランジ６は脆いセラミックで作られているので、応力が集中するフランジ５、５’の縁に当たる部分が破損しやすく、バネ１０の弾力を強くするのには限度がある。

また、フランジ６及びフランジ５、５’の部分はヒータ９が巻きずらく、しかもその部分は外側に張りだしていて放熱しやすい。さらにフランジ６及びフランジ５、５’の内側部分の通路７は、ダクト１、１’の他の部分より流路断面積が小さい。このため、フランジ６及びフランジ５、５’の内部で溶融金属１２の温度が低下し、溶融金属１２の比抵抗が変化し、流量変化が生じる。加えて、その流動性が失われると、フランジ６及びフランジ５、５’の内側にある通路７の部分で溶融金属１２の停滞が起こりやすい。溶融金属１２の停滞が起こると、ダクト１、１’の中の溶融金属１２の流動が阻害され、溶融金属１２の供給に支障を来す。

特開２００９−０１２０２４号公報 特開２００６−３４１２８１号公報 特開平０７−２０３６６８号公報 特開平０５−２８５６３８号公報 特開平０５−０４２３５７号公報 特公平０４−５２７０８号公報

本発明は、前述した従来の溶融金属用誘導電磁ポンプにおける課題に鑑み、コア２の保護管を安定してポンプ側ダクト１の中に支持することが出来ると共に、フランジ６及びフランジ５、５’の内側で溶融金属１２の温度低下による流動変化が起こりにくい溶融金属用誘導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、コア２を覆う保護管３に設けたフランジ６をダクト１、１’のフランジで挟持し、保持するのに加え、コア２の保護管３の外周に等角度間隔で同保護管３の長手方向に前記フランジ６と一体にリブ１８を設けると共に、これに対応してポンプ側ダクト１の内周に、やはり等角度間隔で同ダクト１の長手方向に溝１９を設け、コア２の保護管３をポンプ側ダクト１の中に嵌め込んだ状態で、同保護管３のリブ１８をポンプ側ダクト１の溝１９に嵌め込むようにした。

すなわち、本発明による溶融金属用誘導電磁ポンプは、溶融金属１２を通す筒状のダクト１、１’と、ダクト１の外周に設けられ、同ダクト１の中に移動磁界を発生させる誘導子１４と、ダクト１内に配置され、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を覆うように設けられた保護管３とを有する。このコア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’のフランジ５、５’または１５で挟持することにより、コア２をダクト１内に保持する。さらにこのコア２の保護管３の外周に等角度間隔で同保護管３の長手方向に前記フランジ６と一体にリブ１８を設けると共に、コア２の保護管３の外周に等角度間隔で同保護管３の長手方向にリブ１８を設け、これに対応してポンプ側ダクト１の内周に、やはり等角度間隔で同ダクト１の長手方向に溝１９を設ける。そしてコア２の保護管３をポンプ側ダクト１の中に嵌め込んだ状態で、同保護管３のリブ１８をポンプ側ダクト１の溝１９に嵌め込む。

より具体的には、コア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’のフランジ５、５’または１５で挟持することにより、コア２をダクト１内に保持すると共に、保護管３のフランジ６に溶融金属１２を通す通路７を設ける。そして保護管３のリブ１８をフランジ６と連続して設ける。接合されたダクト１、１’の何れか一方のフランジ５、５’と、他方のダクト１、１’のフランジ５、５’及び保護管３のフランジ６との間にパッキン２０を挿入して接合する。

このような本発明による溶融金属用誘導電磁ポンプでは、コア２を覆った保護管３がその一部に設けたフランジ６によりダクト１、１’のフランジ５、５’に挟持される。これに加えて、保護管３の外周に等角度間隔で設けた複数のリブ１８を、ポンプ側ダクト１の内周に、やはり等角度間隔で設けた複数の溝１９に嵌め込むことにより、保護管３は、ポンプ側ダクト１に或る程度長い距離にわって支持される。これにより、保護管３をポンプ側ダクト１の中に安定して支持することが出来る。また、保護管３がポンプ側ダクト１に対して回転も防止される。

さらに、保護管３のリブ１８をフランジ６と連続して設けることにより、ポンプ側ダクト１の外周を加熱するヒータ９からの熱を、前記リブ１８を介してフランジ６に伝熱することが出来る。このため、その内側の通路７の部分を通る溶融金属１２を保温することが出来、同通路７の部分で溶融金属１２が温度低下し、流動性が低下するのを防止することが出来る。また、保護管３のリブ１８をフランジ６と一体とすることにより、保護管３のリブ１８とフランジ６とを相互に補強することが出来る。

以上説明した通り、本発明による溶融金属用誘導電磁ポンプでは、コア２の保護管３をダクト１の中で安定して支持出来るので、その運転に支障を来さない。また、フランジ６の内側の通路７での溶融金属１２の温度低下による流動変化も防止出来るので、円滑な溶融金属１２の供給が可能となる。

溶融金属用誘導電磁ポンプの一実施例を示す断面図である。 図１に示した溶融金属用誘導電磁ポンプのコア、その保護管及びダクトのフランジ部分を示す要部拡大断面図である。 図１に示した溶融金属用誘導電磁ポンプの保護管とダクトとを分解して示した一部分解斜視図である。 溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。 図４に示した溶融金属用誘導電磁ポンプのコア、その保護管及びダクトのフランジ部分を示す要部拡大断面図である。 溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。 溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。 溶融金属用誘導電磁ポンプの従来例を示す断面図である。 図８に示した溶融金属用誘導電磁ポンプのコア、その保護管及びダクトのフランジ部分を示す要部拡大断面図である。

本発明では、コア２を覆った保護管３のフランジ６と一体に同保護管３の外周に等角度間隔で複数のリブ１８を設け、ダクト１の内周に、やはり等角度間隔で複数の溝１９を設け、保護管３をダクト１に嵌め込んだ状態で、保護管３のリブ１８をダクト１の溝１９に嵌め込むことにより、その目的を達成する。
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〜図３は、本発明による外付形の溶融金属用誘導電磁ポンプの一実施例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプの構成は基本的に図８と図９により前述した従来の誘導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１２を入れた溶融金属槽１１の底部近くの斜めの壁面１３に給湯口が開口しており、この給湯口にフランジ１５を介して真っ直ぐなポンプ側ダクト１が接続されている。このポンプ側ダクト１は図１において左側の先端側が高くなるように傾斜している。

この真っ直ぐなポンプ側ダクト１の先端には、９０゜に曲げられた給湯側ダクト１’がフランジ５、５’を介して接続されている。図２は図１のダクト１、１’のフランジ５、５’の前後の部分を拡大して示している。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。図１に示すように、ダクト１、１’は、ポンプ側ダクト１のフランジ５が設けられた開口端から同ダクト１の奥に向かって長い形状を有している。図示の例では、溝１９は矩形溝であり、その数は１２０゜間隔で３条である。但しその形状、数は後述する保護管３のリブ１８に対応している限りにおいて、任意の形状、数とすることが出来る。具体的には、山形溝、台形溝等であり、その数も２つ以上あればよい。

図１と図２に示すように、手前のポンプ側ダクト１の中には、その中心軸が一致するように磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。このコア２は、両端が閉じられた円筒形の保護管３の中に収納され、ポンプ側ダクト１内の溶融金属１２と直接接触しない。コア２の保護管３は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。

図１〜図３に示すように、保護管３の給湯側ダクト１’に近い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ダクト１とダクト１’とを接続するフランジ５、５’の間に挟持されている。これにより、コア２がダクト１の中心に位置するよう保持されている。

図２により具体的に説明すると、給湯側ダクト１’のフランジ５’の接合面の中心部周りに凹部２１が設けられ、ここにガスケット２０が嵌め込まれる。また図３にも示すように、他方のポンプ側ダクト１のフランジ５の接合面の中心部周りに凹部２２が設けられ、ここに前記保護管３のフランジ６が嵌め込まれる。なお、ガスケット２０を収納する凹部２１と保護管３のフランジ６を収納する凹部２２とは、図示の例とは逆のフランジ５、５’に設けても良い。
図１に示すように、給湯側ダクト１’は、バネ１０により手前のダクト１に押しつけられ、フランジ５、５’の間に前記ガスケット２０と保護管３のフランジ６とを挟持している。

さらにこのフランジ６に連続して保護管３の外周に、リブ１８が設けられている。このリブ１８は、保護管３の外周面からの高さが前記フランジ６より低く、フランジ６から連続して保護管３の他端側に向けて、すなわち保護管３の長手方向に長く伸びている。図示の例では、このリブ１８は、前述したポンプ側ダクト１の溝１９に対応した矩形リブであり、その数は１２０゜間隔で３つである。但しその形状や数は、前述したポンプ側ダクト１の溝１９に対応している限りにおいて任意とすることが出来る。具体的には、山形リブ、台形リブ等であり、その数も２つ以上あればよい。

保護管３はセラミック等の成型体であるため、別部材としてフランジ６やリブ１８を設けるよりは、フランジ６やリブ１８を保護管３と一体に成型するのがよい。保護管３の中には、コア２を保護管３の中心に保持し、且つ運転時の振動によるがたつきを無くすため、クッション材としてアルミナ、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。図１と図２に示したように、図示の実施例では、保護管３の端部がセラミック等の耐熱性、耐食性のある端栓４により閉じられている。コア２や充填材８は、図３に示すように、この端栓４を開けて保護管３の中に収納、充填される。

前記のフランジ６のフランジ５、５’に挟持された外周に近い部分より内周側の部分には、溶融金属１２を通すための通路７が設けられている。図３に示したように、例えばこの通路７は、円周方向に長い長孔状のものであり、通路７の間は保護管３の本体部分である円筒部分とフランジ６のフランジ５、５’により挟持される外周側のリム状の部分とを一体に連絡するスポーク状の部分である。

図１に示すように、手前の真っ直ぐなダクト１の周囲には、磁性体製のコアに巻線を施した円筒形状の誘導子１４が配置されている。この誘導子１４により、ダクト１の内部に移動磁界が形成され、ダクト１内の溶融金属１２に推力が与えられる。前記の磁性体製のコア２は、ダクト１の中心軸上に前記移動磁界の磁路を形成するもので、これにより、誘導子１４により発生した移動磁界の磁束密度を維持し、ダクト１内での溶融金属１２の推力を確保する。

前述のように、一方側のフランジであるポンプ側ダクト１のフランジ５に凹部２２を設け、そこに保護管３のフランジ６を収納することで、保護管３のフランジ６をポンプ側ダクト１の中に内包することが出来る。これにより、保護管３のフランジ６からの放熱を抑えることが出来ると共に、一個所にガスケット２０を挿入することで、フランジ５、５’及び６のシールが可能となる。ダクト１、１’のフランジ５、５’と保護管３のフランジ６との位置合わせも容易である。しかも保護管３の軸方向の位置を、加工しやすいフランジ５の凹部２２で止めることが出来る。

図４と図５は、本発明による外付形の溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプの構成は基本的に図１〜図３により前述した誘導電磁ポンプと同じであるが、この例では給湯側ダクト１’のフランジ５’に凹部２１を設けず、その面を平坦とし、その面にガスケット２０を添えている。このガスケット２０を給湯側ダクト１’のフランジ５’とポンプ側ダクト１のフランジ５及び保護管３のフランジ６との間に挟持している。他の部分は図１〜図３により前述した誘導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。

図６と図７は、浸漬形の溶融金属用誘導電磁ポンプの例である。このタイプの溶融金属用誘導電磁ポンプは誘導子１４をセラミック等の耐熱性及び耐食性を有する材料からなる保護胴１６の中に収納し、ポンプの部分全体を溶融金属１２の中に浸漬している。誘導子１４は保護胴１６とダクト１とにより溶融金属１２に対して接触しないように絶縁されている。保護胴１６の下端中央に溶融金属１２を導入する孔があり、この部分にダクト１の下端が接合され、このダクト１の下端から溶融金属１２を汲み上げる。

図６で示した浸漬形の溶融金属用誘導電磁ポンプの実施例は、垂直なポンプ側ダクト１と途中が９０゜に曲がった給湯側ダクト１’とのフランジ５、５’の間に保護管３のフランジ６の外周に近い部分を挟持した例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプでも、保護管３の端部外周にフランジ６と連続してリブ１８を設け、ポンプ側ダクト１の端部内周に前記リブ１８に対応して溝１９を設けている。そして、コア２を収納した保護管３をポンプ側ダクト１のフランジ５が設けられた開口端からその中に挿入する時、保護管３のリブ１８をポンプ側ダクト１の溝１９の中に差し込んでいる。

また、図７で示した浸漬形の溶融金属用誘導電磁ポンプの実施例は、保護胴１６の下端中央に設けた溶融金属１２を導入する孔の周囲と、ここにダクト１の下端を接合するためのフランジ１５との間に保護管３のフランジ６の外周に近い部分を挟持した例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプでも、保護管３の端部外周にフランジ６と連続してリブ１８を設け、ポンプ側ダクト１の端部内周に前記リブ１８に対応して溝１９を設けている。そして、コア２を収納した保護管３をポンプ側ダクト１のフランジ５が設けられた開口端からその中に挿入する時、保護管３のリブ１８をポンプ側ダクト１の溝１９の中に差し込んでいる。保護管３をポンプ側ダクト１の中に嵌め込む方向が図６により前述した実施例と反対方向である点のみが同実施例と異なっている。

これら図６と図７により前述した実施例において、前述した以外の他の誘導電磁ポンプの構造及びダクト１、１’の接続は、基本的に図１〜図３に示したものと同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。
なお、前述した実施例では説明の便宜上、ダクト１、１’をフランジ５、５’を介して接続されたポンプ側ダクト１と給湯側ダクト１’とに分けて説明しているが、これらを区別する必要は無く、一連のダクトとして把握しても差し支えない。

本発明による溶融金属用誘導電磁ポンプは、溶融状態のアルミニウムや亜鉛等を搬送するために使用するものであり、例えばアルミダイキャスト、低圧鋳造等の鋳造部門や、金属原材料の精錬部門等で利用される。

１ ポンプ側ダクト
１’ 給湯側ダクト
２ コア
３ 保護管
５ ダクトのフランジ
５’ ダクトのフランジ
６ 保護管のフランジ
７ フランジの通路
１８ 保護管のリブ
１９ ダクトの溝
２０ パッキン

Claims (2)

1. 溶融金属（１２）を通す筒状のダクト（１）、（１’）と、ダクト（１）の外周に設けられ、同ダクト（１）の中に移動磁界を発生させる誘導子（１４）と、ダクト（１）内に配置され、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）を覆うように設けられた保護管（３）とを有する溶融金属用誘導電磁ポンプにおいて、コア（２）を覆った保護管（３）の一部にフランジ（６）を設けて、このフランジ（６）をダクト（１）、（１’）のフランジ（５）、（５’）または（１５）で挟持することにより、コア（２）をダクト（１）内に保持すると共に、コア（２）の保護管（３）の外周に等角度間隔で同保護管（３）の長手方向に前記フランジ（６）と一体にリブ（１８）を設け、これに対応してポンプ側ダクト（１）の内周に、やはり等角度間隔で同ダクト（１）の長手方向に溝（１９）を設け、コア（２）の保護管（３）をポンプ側ダクト（１）の中に嵌め込んだ状態で、同保護管（３）のリブ（１８）をポンプ側ダクト（１）の溝（１９）に嵌め込んだことを特徴とする溶融金属用誘導電磁ポンプ。
2. 接合されたダクト（１）、（１’）の何れか一方のフランジ（５）、（５’）と、他方のダクト（１）、（１’）のフランジ（５）、（５’）及び保護管（３）のフランジ（６）との間にパッキン（２０）を挿入して接合したことを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用誘導電磁ポンプ。

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