JP5254168B2 - 溶融金属供給装置 - Google Patents

Description

本発明は金属が溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属を鋳造用の金型、その他溶融金属を使用する個所へ搬送、供給する装置に関し、特に傾動する溶融金属槽と溶融金属用電磁ポンプとを併用する方式であって、電磁ポンプを設けたダクトが溶融金属槽と共に傾動される構造の溶融金属供給装置に関する。

従来において、溶融金属を鋳造装置の金型等に充填するため、溶融状態で収納された溶融金属槽から溶融金属を鋳造用の金型に供給するための装置としては、溶融金属槽を傾動させて溶融金属の重力により金型に注ぎ込む方式や、電磁ポンプを利用して溶融金属槽に接続したダクトの中の溶融金属に推力を与え、金型に注ぎ込む方式等が使用されている。さらに、この２つの手段を併用した溶融金属供給装置、すなわち傾動する溶融金属槽と電磁ポンプとを併用したものも提案されている。例えば下記特許文献１と特許文献２に記載された溶融金属供給装置が既に明らかになっており、これらは溶融金属槽と電磁ポンプを設けたダクトとが共に傾動される構造を有する。

このような傾動する溶融金属槽と電磁ポンプとを併用した溶融金属供給装置では、溶融金属槽を傾動することにより、溶融金属を電磁ポンプの推力が作用する高さまでダクトに送り出し、そこから電磁ポンプでダクト内の溶融金属に推力を与え、金型等に送り出す。溶融金属の供給を終了するときは、溶融金属槽を逆に傾動させてその傾きを元に戻すことにより、ダクト内の溶融金属を溶融金属槽に戻す。

この傾動する溶融金属槽と電磁ポンプとを併用した溶融金属供給装置では、溶融金属槽の傾動により同槽内の溶融金属をダクトに送り出すとき、ダクトに溶融金属が急激に流入しようとしてダクトが溶融金属によって衝撃を受けたり、傾動中は湯面が安定しないので、電磁ポンプ出力を調整しながら流量調整することは非常に困難である。これによってダクト内の溶融金属に過渡的な圧力変動が起こり、溶融金属の液面が乱れ、それが安定するのに或る程度時間がかかる。これが原因で溶融金属の供給量の変動や溶融金属の供給サイクルの長時間化等の問題が起こる。このような過渡的な圧力変動は同様にして溶融金属槽の傾きを元に戻してダクト内の溶融金属を溶融金属槽に戻すときも同様にして起こる。

特開２０００−１２６８６０号公報 特開平０８−１５０４５７公報

本発明は前述のような傾動する溶融金属槽と電磁ポンプとを併用した溶融金属供給装置における前記の課題に鑑み、溶融金属槽の傾動による電磁ポンプ側への溶融金属の送り出しと戻しとの動作において、溶融金属の過渡的な圧力変動が起こりにくく、溶融金属の乱れの少ない移動を可能とし、これにより毎回の溶融金属の供給量の安定化や供給サイクルの短縮化等を図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、溶融金属槽の供給側に向けて次第に高くなるような勾配を有する傾斜面に沿ってその延長上に接続したダクトへ溶融金属を送り出し、この溶融金属を前記ダクトに設けた電磁ポンプによる推力が及ぶす位置まで傾け保持し、液面センサで溶融金属の液位を検知しながら、電磁ポンプによる推力を可変し、電磁ポンプダクトの湯が炉側に戻らないように、かつダクト内で湯面が一定になるように調整しながら水平位置まで溶融金属槽を戻す。その後、供給側に溶融金属を供給するようにした。ダクト側から溶融金属槽に溶融金属を戻す時は、炉は水平のままとして電磁ポンプの出力をゆっくり下げて行き、炉内の湯面変動が生じないようにする。

すなわち、本発明による溶融金属供給装置は溶融金属槽を傾動することにより、溶融金属を電磁ポンプの推力が作用する高さまでダクトに送り出し、電磁ポンプの出力でダクト内の湯面を保持しながら水平位置まで溶融金属槽を戻した後、そこから電磁ポンプがダクト内の溶融金属に及ぼす推力により溶融金属を送り出すものである。溶融金属槽は供給側に向けて次第に高くなるような勾配を有する傾斜面を底面に有し、この傾斜面の延長上にダクトを接続し、このダクトに電磁ポンプを設けている。

この溶融金属供給装置において、溶融金属槽の溶融金属をダクトへ送り出すときは、前記傾斜面の先に接続されたダクト側が低くなるように溶融金属槽を傾動する。溶融金属槽をそのままにして運転するときは、液面センサで溶融金属の液位を検知し、その液位に応じた出力を電磁ポンプに与え、溶融金属の吐出量を一定に保つ運転をするのがよい。ダクトから溶融金属を溶融金属槽に戻すときはこの逆に溶融金属槽を傾動し、傾きを元に戻す。

前記ダクトを溶融金属槽に接続した接続口は、その断面積をダクトの流路断面積より小さくする。これにより、溶融金属槽の溶融金属をダクトへ送り出すときやダクトから溶融金属を溶融金属槽に戻すときに、流路のコンダクタンスが大きくなるので、溶融金属の急激な流量変動が抑えられ、過渡的な圧力変動や湯面変動を抑えることが出来る。さらに、溶融金属槽の傾斜面のダクトとの接続部に峰状の凸部を設けることでやはり流路のコンダクタンスが大きくなり、同様にして溶融金属の急激な圧力変動や流量変動が抑えられる。また溶融金属槽１の傾斜面９と反対側の後壁面１８も傾斜面９と逆方向の勾配になっているため、この後壁面１８の勾配により溶融金属槽１を傾動したときの傾斜面９及びダクト１０側の溶融金属の流動が吸収される。やはり溶融金属の急激な圧力変動や流量変動を抑える作用がある。
この様に炉底をＶ字型にすることによって傾動時の湯面変動を抑える方式以外に、炉底を円弧状（凹状）にすることに依っても同様の効果が得られる。

以上説明した通り、本発明による溶融金属供給装置では、溶融金属槽の傾動による電磁ポンプ側への溶融金属の送り出しと戻しにおいて、溶融金属の過渡的な圧力変動が起こりにくく、溶融金属の液面の乱れを抑えることが出来る。これにより乱れの無い溶融金属の移動が可能となり、毎回の溶融金属の供給量の安定化や供給サイクルの短縮化等を図ることが出来る。また、炉を水平に戻しながら電磁ポンプ出力をあげて電磁ポンプダクト内に一定の湯面で湯を保持しておくので、そのまま給湯動作に移れて、給湯サイクルの短縮化が図れる。さらにダクトパッキン部より溶融金属が漏れた場合は、電磁ポンプの電源を切れば、ダクト内の湯は炉に戻るので、安全性と漏れ後のメンテナンスがやりやすくなる。

本発明による溶融金属供給装置の一実施例を示す溶融金属槽を傾ける前の状態の縦断側面図である。 図１に示した溶融金属供給装置の一実施例の部分拡大縦断側面図である。 本発明による溶融金属供給装置の一実施例を示す溶融金属槽を傾けた状態の縦断側面図である。 図３に示した溶融金属供給装置の一実施例の部分拡大縦断側面図である。 本発明による溶融金属供給装置の他の実施例を示す溶融金属槽を傾けた状態の縦断側面図である。

本発明ではその目的を達成するため、溶融金属槽にその供給側に向けて次第に高くなるような勾配を有する傾斜面を形成し、この傾斜面の延長上にダクトを接続し、このダクトに電磁ポンプを設けた。
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供給装置の一実施例を示す縦断側面図であり、図２はその要部拡大図である。
溶融金属槽１には溶融状態の金属、すなわち溶融金属を収納する。溶融金属槽１の底部近くに浸漬ヒータ８が設けられ、これにより溶融金属槽１に収納された溶融金属が加熱され、その溶融状態が維持される。この浸漬ヒータ８は溶融金属槽１の壁の中に埋め込まれたシーズヒータ等に代えることが出来、さらにはバーナー等の火炎ヒータに代えることも出来る。

この溶融金属槽１は基台２に載せられており、この基台２はブラケット３により床１９の上に揺動自在に支持されている。基台２の一端部には床１９上に設置された油圧シリンダ等のアクチュエータ４が連結しており、このアクチュエータ４の駆動により基台２がブラケット３の軸を中心として揺動される。基台２の他端は、床１９の上に設置された圧縮コイルバネ等のダンパ５によって弾力的に支持され、揺動時の衝撃や振動が吸収される。

溶融金属槽１の底部には傾斜面９が設けられており、この傾斜面９は溶融金属槽１のほぼ中央部から図１において右側の供給側、すなわち後述するダクト１０が接続された端側に向けて次第に高くなるよう２０゜〜３０゜程度の勾配が設けられている。またこの傾斜面９の勾配は、前記ブラケット３の軸を中心とする溶融金属槽１の揺動により可変される。すなわち前記ブラケット３の軸を中心とする溶融金属槽１の揺動により傾斜面９の図１において右側のダクト１０が接続された端側が図１と図３に示すように上下動し、勾配が２０゜〜３０゜程度と５〜１０゜程度との間で変動する。

勾配面９に対して溶融金属槽１の後方側、すなわちダクト１０と反対側は後壁面１８となっており、この後壁面１８は溶融金属槽１のほぼ中央から図１において左側、すなわちダクト１０と反対側にいくに従って高くなるような急な６０゜前後の勾配を有する。前記傾斜面９と後壁面１８及びそられを挟む側面に囲まれた部分が溶融金属槽１の溶融金属を収納する部分となっている。

溶融金属槽１の側面には、前記傾斜面９の延長上にダクト１０が接続され、このダクト１０の先端側が溶融金属槽１から突出している。ダクト１０は、溶融金属槽１の傾斜面９とほぼ同じ勾配をもって接続されると共に、その底部は前記傾斜面９のほぼ延長上にある。

溶融金属槽１のダクト１０との接続口１５は円形、矩形またはスリット状の開口部であるが、その接続口１５の面積はダクト１０の流路断面積より狭く設定されている。さらに、溶融金属槽１の前記傾斜面９のダクト１０との接続口１５の手前の部分には、峰状の凸部１６が形成されている。

溶融金属槽１の天部はほぼ閉じており、その中間部から下方に向けて垂下壁２０が張り出している。この垂下壁２０は前記傾斜面９と後壁面１８及びそられを挟む側面に囲まれた溶融金属を収納する部分の幅方向（図１において紙面前後方向）にわたってその部分の上半分を仕切っている。

溶融金属槽１の天部の前記垂下壁２０よりダクト１０側には、液面センサ１４が設けられている。この液面センサ１４は例えばレーザや赤外線等の電磁波により溶融金属槽１の中の溶融金属の液面を検知するものである。溶融金属槽１が傾動するので使用上に制約はあるが、電磁波を使用した前記の非接触液面センサ１４に代えて棒状のプローブを溶融金属に浸漬して電気抵抗、誘導起電力、誘電率等の電気量の変化で溶融金属の液面を検知する、いわゆる浸漬型液面センサを使用することも出来る。

溶融金属槽１の天部の前記垂下壁２０より後壁面１８側には、金属の投入口６が設けられており、この投入口６は蓋７により開閉される。この投入口６から溶融金属槽１の中に溶融状態の金属またはインゴット等の固形状態の金属が投入され、補充される。

前記ダクト１０の途中には溶融金属用の電磁ポンプ１１が設けられている。この電磁ポンプ１１は、ダクト１０を囲んで設けた磁性体製のヨーク１２にダクト１０を囲むようにコイル１３を巻いて構成されている。さらにダクト１０の中の前記ヨーク１２に囲まれた部分に棒状の磁性体製の内部磁芯としてのコア２１が配置されている。

この溶融金属用の電磁ポンプ１１は、例えば３相交流リニアモータと同じ原理のもので、前記コイル１３に駆動電力として三相交流を通電することにより、ヨーク１２からコア２１を通して移動磁界が形成され、これによりダクト１０の内部の溶融金属に推力が与えられる。このダクト１０の先端には溶融金属を吐出するための吐出管１７が設けられている。この吐出管１７は、下方へ曲がったエルボ管等からなる。

このような溶融金属供給装置では、溶融金属槽１の中に溶融金属を収納し、これを浸漬ヒータ８で加熱してその溶融状態を維持する。
図１と図２に示すように基台２を水平にした状態では、溶融金属槽１の中の溶融金属は傾斜面９側からダクト１０の下部に流入するが、電磁ポンプ１１の電磁力が溶融金属に作用するレベルには達しない。

次に、図１と図２に示した状態から図３と図４に示すように、アクチュエータ４により基台２とその上に載った溶融金属槽１を傾斜面９とダクト１０側が下がるように傾けると、溶融金属槽１の中の溶融金属は傾斜面９側からダクト１０に流入し、同ダクト１０内の溶融金属が電磁ポンプ１１の電磁力が作用する高さに達する。
そこで電磁ポンプ１１に駆動電力を通電し、ダクト１０内の溶融金属に電磁力を作用させると、溶融金属に推力が与えられ、液面センサで溶融金属の液位を検知しながら、電磁ポンプによる推力を可変し、図１と図２に示した状態の水平位置まで溶融金属槽を戻す。その時ダクト１０内の溶融金属に電磁力を作用させ、ダクト内の湯は保持されている。その後、供給側にその溶融金属が吐出配管１７を通して所要の供給先に供給される。溶融金属を順次繰り返し間欠供給するときは、電磁ポンプ１１の制御により溶融金属の供給と保持を繰り返す。
溶融金属の供給を停止するときは、電磁ポンプ１１への通電を徐々に小さくし停止する。

このようにして溶融金属が溶融金属槽１からダクト１０へ、その逆にダクト１０から溶融金属槽１へ往復するとき、溶融金属槽１のダクト１０との接続口１５は、ダクト１０の流路断面積より狭くなっているため、その部分の流動抵抗が大きく、溶融金属槽１とダクト１０との間で急激な溶融金属の移動が防止される。これにより、溶融金属の移動に伴う過渡的な圧力変動や液位の乱れが抑えられ、安定した溶融金属の移動がなされる。また、溶融金属槽１の傾斜面９のダクト１０との接続口１５の手前に峰状の凸部１６があるため、この部分でも流動抵抗が高くなり、同様にして溶融金属槽１の傾動時の過渡的な圧力変動や液位の乱れが抑えられる。さらに、溶融金属槽１の後壁面１８もその勾配により溶融金属槽１を傾動したときの溶融金属の流動を吸収する。何れもこれらは溶融金属槽１の傾動時の過渡的な圧力変動や液位の乱れが抑える手段として共通している。

図５に他の実施例を示す。図１に示した溶融金属供給装置の一実施例では、溶融金属槽１の底面を形成する後壁面１８と傾斜面９とが勾配の異なる平坦な面により形成されていたが、図５に示した実施例では、溶融金属槽１の底面となる後壁面１８と傾斜面９とが連続する円弧状の面（部分円筒面）によりに形成されている。この実施例では、溶融金属槽１の中の溶融金属が後壁面１８と傾斜面９との間を連続して流れて移動出来るため、溶融金属槽１を傾けても溶融金属が波立たない。
図５に示した実施例の他の部分は前述の図１〜図４に示した実施例と同様であり、同じ部分はそれら図１〜図４と同じ符合で示している。

本発明は、鋳造準備及び鋳造サイクルの時間を短くし、さらに溶融金属槽１を傾動した時の過渡的な溶融金属の圧力変動や液面の乱れ等が防止出来るので、溶融金属の供給により製造される鋳物製品等を能率よく製造するのに利用することが可能である。

１ 溶融金属槽
２ 基台
３ ブラケット
４ アクチュエータ
５ ダンパ
９ 傾斜面
１０ ダクト
１１ 電磁ポンプ
１４ 液面センサ
１５ 接続口
１６ 傾斜面の凸部
１８ 後壁面

Claims (5)

1. 溶融金属槽（１）を傾動することにより、溶融金属を電磁ポンプ（１１）の推力が作用する高さまでダクト（１０）に送り出し、そこから電磁ポンプ（１１）がダクト（１０）内の溶融金属に及ぼす推力により同溶融金属を送り出す溶融金属供給装置において、溶融金属槽（１）は供給側に向けて次第に高くなるような勾配を有する傾斜面（９）を底面に有し、この傾斜面（９）の延長上にダクト（１０）を接続し、この溶融金属槽（１）とダクト（１０）との接続口（１５）の断面積をダクト（１０）の流路断面積より小さくし、このダクト（１０）に電磁ポンプ（１１）を設けたことを特徴とする溶融金属供給装置。
2. 溶融金属槽（１）の傾斜面（９）のダクト（１０）との接続部に峰状の凸部（１６）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶融金属供給装置。
3. 溶融金属槽（１）の傾斜面（９）と反対側の後壁面（１８）が傾斜面（９）と逆方向の勾配になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属供給装置。
4. 溶融金属槽（１）は溶融金属の液位を検知し、その液位に応じた出力を電磁ポンプ（１１）に与えるための液面センサ（１４）を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶融金属供給装置。
5. 溶融金属槽（１）の炉底を円弧状にしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の溶融金属供給装置。

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