JPH04506596A - パイプ内の流体の流れを制御するための電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 パイプ内の流体の流れを制御するための電磁弁本発明は、磁場透過性材料から成 る管状ボディと、該管状ボディの長軸に沿って移動する磁場を発生させるために 管状ボディの周囲に配置された少なくとも１つの多相フィールドコイルとを含む 負荷下のパイプ内の液相状の金属または金属合金の流れを制御するための電磁弁 に係る。

冶金の分野では、例えば、工業用鋳造装置または高温ガルバナイジング装置のよ うな鉄及び鋼製品を金属または金属合金の被膜で被覆する装置、またはその他の 用途で、液相状の金属または金属合金の流れを制御できることがしばしば必要に なる。この場合、金属または金属合金が調節された温度上昇によって溶融状態に なったものでもよく、または、金属または金属合金が例えば水銀の場合のように 周囲温度で常態で液体であるものでもよい、液状の金属または金属合金の流れを 調節するために、滑り弁付きノズル、ストッパロッドなどのような電気機械的ま たは流体力学的システムを使用するのが普通である。これらのシステムは、シス テム中に可動機械的部材が存在するので設備費及び保守費が比較的高い。

このような理由から、負荷下のパイプ内の液相状の金属または金属合金の流れを 調節するための可動機械的部材を全く含まない電磁弁を使用することは以前から 既に提案されている。この種の電磁弁は、リニアモータと同様の原理に従って作 動する。その流れが調節されるべき金属または金属合金が、電機子の役割を果た す、これらの電磁弁においては、多相フィールドコイルが配置されており、該コ イルは、負荷下のパイプ内の液状の金属または金属合金の正常な流動方向に対し て向流方向で伝播する磁場を発生させるように電気接続されている。言い替える と、多相フィールドコイルによって発生しパイプ内の液状金属に作用する起磁力 は、パイプ内の液状金属の静水圧に起因する力に対抗する。多相フィールドコイ ル内の電流の強度を調整することによって、パイプ内の液状の金属または金属合 金の流量を調節することが可能である。多相フィールドコイル内の電流の強度が 大きいほど、電磁弁に流れる液状の金属または金属合金の流量が小さい、理論的 には、十分に強力な電流を使用することによって、弁に到着する液状の金属また は金属合金の流れを遮断し得る。しかしながら、液状の金属または金属合金の流 れを遮断するために必要な電流の強度は比較的大きく、従って、電磁弁を「閉」 常態に維持するために必要な電力も大きい、実際、液状の金属または金属合金の 流れを完全に且つ確実に遮断することは難しいことが判明した。

液状の金属または金属合金の流れを完全に遮断するために、管状ボディの長軸に 対してオフセットまたは偏心した流出オリフィスを有する横断壁によって電磁弁 の管状ボディの出口端を部分的に閉頒することが提案された。かかる構造は、液 状の金属または金属合金の流れの完全な遮断を有効に確保し得るが、このために 必要な電流強度はやはり比較的大きく、更に、電磁弁が「開」状態であるときは 、偏心流出オリフィスを有する横断壁が外乱（乱流）を生じさせ、液状の金属ま たは金属合金の流れの内部で圧力降下を生じさせる。このような状態はいくつか の用途では許容できない。

従って本発明の目的は、負荷下のパイプ内の液状の金属または金属合金の流れを 調節及び遮断するための必要電力が従来の電磁弁よりも小さく、弁が開いている ときに前記流れにほとんど外乱を導入しない電磁弁を提供することである。

このために、本発明によれば、負荷下のパイプ内の液相状の金属または金属合金 の流れを調節するための電磁弁が、磁場に透過性の材料から成る管状ボディと、 該管状ボディの長軸に沿って移動する磁場を発生させるべく管状ボディの周囲に 配置された少なくとも１つの多相フィールドコイルとを含み、前記弁の特徴は、 管状ボディ内に維持されて軸方向に延びているコアを含み、前記コアは、それ自 体と前記管状ボディの内壁との間に、その流れが調節されるべき液状の金属また は金属合金が通るための実質的に環状の通路を形成していることである。

本発明の好ましい実施態様によれば、コアは、磁場に透過性の材料の内部に埋込 まれた磁気棒から構成されることができ、前記コアは同じ材料から成るラジアル アームによって弁の管状ボディに接続されている。

本発明の電磁弁が従来公知の電磁弁よりも有効であるという理由は完全には解明 されていないが、一方では、フィールドコイルによって発生した磁束が管状ボデ ィ内に配備されたコアによって収集され、他方では、液状の金属または金属合金 の流れがコアと管状ボディの内壁との間に維持された環状領域に閉じ込められる からであると考えられる。

即ち、前記環状領域は管状ボディを包囲するフィールドコイルにより近接してお り、当然の結果として、環状領域の磁場が管状パイプの中央の磁場よりも強い、 従って、環状領域が管状バイブの中央よりも有効な領域であると考えることがで きる。

添付図面に示す非限定実施例に基づいて本発明の実施例を以下に説明する。

図１は本発明の電磁弁の軸方向断面概略図である。

図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った半断面図である。

図１及び図２に示す電磁弁は、公知のごとく、管状ボディｌを含み、該管状ボデ ィは、該管状ボディ１を包囲し可変強度の多相電流源３から給電される多相フィ ールドコイル２によって発生する磁場に透過性である。

溶融した金属または金属合金の流れを調節するために電磁弁を使用する場合には 、ボディ１を、溶融した金属または金属合金と接触してもぬれない耐火性材料、 例えばセラミックス材料から製造するのが好ましい。

更にこの場合、溶融した金属または金属合金をその融点よりも高温の所定温度に 維持するための十分な温度にボディ１を加熱し得る加熱デバイス４が管状ボディ を全長にわたって包囲しているのが好ましい。加熱デバイス４は公知のごとく、 例えば電磁誘導加熱デバイスまたは電気加熱抵抗器から構成され得る。

また、金属または金属合金が低温または周囲温度で液体のときは、ボディ１が耐 火性材料から製造される必要はなく、磁場に透過性であり、弁胴の機械的強度を 確保するために十分な剛性を有し且っ量弁を通る金属または金属合金と適合性の 材料から製造されるだけでよい。

多相フィールドコイル２は、管状ボディ１の長軸に沿って移動する磁場を発生さ せるように配置され電気接続されている。この磁場の方向は、管状ボディ１を流 れる液状の金属または金属合金に多相フィールドコイル２が作用させる起磁力Ｆ が、矢印Ｇで示される静水圧の作用下の液状の金属または金属合金の流れに対向 するような方向である。

多相フィールドコイル２は例えば、ｒＭＡＤＹＬＡＭＪ研究所、Ｓａｉｎｔ−Ｍ ａｒｔｉｎ　ｄ’　Ｈｅｒｅｓ、Ｆｒａｎｃｅで製造されている型のコイルから 構成され得る。

必要な場合には、公知のごとく、フィールドコイルに設けられたチャネルに循環 する冷却流体によってフィールドコイルを冷却してもよい、電流源３によって与 えられる多相フィールドコイル２の励起に必要な電流は、例えば、電圧を１７Ｖ に低下させることができそれ自体が強度調節デバイスによってフィールドコイル ２に結合されている降圧変圧器に接続されな３相ネットワーク３８０Ｖ−５０Ｈ ｚから得られる。

本発明によれば、コア５は管状ボディ１内部で軸方向に延びており、いくつかの ラジアルアームまたはフランジ６によって該ボディの内部に維持されている。コ ア５は管状ボディ１とほぼ同じ長さを有してもよく、アームまたはフランジ６は コアラと同じ長さでもよくまたはコアの長さの一部だけに延びていてもよい、好 ましくは、コアラとフランジ６とが、管状ボディ１の内部に流れる液状の金属ま たは合金中に置棚をできるだけ生じさせないような形状に設計される。同じ理由 から、管状ボディ１の内径及びコアラの外径は、コアラとボディ１との間の通路 の環状断面積が、電磁弁の上流及び任意に下流の通路の環状断面積に等しくなる ように選択される。好ましくは、コア５が、磁場に透過性の材料の内部８に埋込 まれた磁気棒７から構成されている。この材料は好ましくは、アームまたはフラ ンジ６及び管状ボディ１を形成する材料と同じ材料、例えば液状の金属または金 属合金と接触してもぬれない耐火性材料である。磁気棒７は多相フィールドコイ ル２によって発生した磁場のループ化を確保する。

図１に示す実施例においては、電磁弁が、多相フィールドコイル２と同様の役割 を果たすことができるように配置され電気接続された第２の多相フィールドコイ ル９を含んでもよい、多相フィールドコイル９は、例えばスイッチ１０を介して 電流源３に接続されることもでき、または、図１に点線で示すように調整可能な それ自体の多相電流源１１に接続されることもできる。第１の場合には、多相フ ィールドコイル９が多相フィールドコイル２と同じ機能の重複を確保し、コイル ２が故障した場合の緊急コイルとして使用され得る。第２の場合には、小さい流 量は多相フィールドコイル９によって発生した磁場によって容易に遮断されるの で、多相フィールドコイル２のレベルで小さい流量のリークが許容される。この 第２の構造の利点は、液状の金属または金属合金の流れを完全に遮断するために 必要なエネルギ消費量を減らし、フィールドコイル２及び９に電流を供給するた めに必要な装置の寸法を小さくすることができることである。

管状ボディ１はその入口端にフランジまたは別の連結手段１２を備えており、こ れらの手段を介して、液状の金属または合金の導入パイプ１３の末端または該液 状の金属または合金の収容容器に電磁弁を接続できる。同様にして、管状ボディ １はその出口端にもフランジまたは別の適当な連結手段を有し、これらの手段を 介して、必要に応じて液状の金属または金属合金の別の搬送パイプ１５に電磁弁 を接続できる。

電磁弁が溶融した金属または金属合金の流れを調節するために使用される場合、 管状ボディ１またはパイプ１５は、電磁弁にトラップされた液状の金属または金 属合金の酸化を防止する中性または不活性のガスを調節噴射できる噴射器１６を 備えるのが有利である。

例えば、内径１４ｍｍのボディ１と外径８ｍｍのコアとを有し、１つの相あたり １０巻きの直径４５ｍｍの多相フィールドコイルを１つだけ含む電磁弁を用いる と、電磁弁の入口の静水圧２．５Ｘ１０’Ｐａ　（０，２５バール）で温度４８ ０℃に維持された溶融亜鉛合金の流れを完全に遮断することが可能である。この ために、多相フィールドコイルには２．４０ＯＡの電流が供給される。（実験に 用いたアセンブリが最適化されたものでなく、強度調節デバイスを備えていなか ったことに注目されたい、従って、溶融亜鉛合金の流れを完全に遮断するために 十分な電流の強度が２゜４０ＯＡよりも小さいことも予想される）、比較のため に、中央コアを含まない電磁弁で溶融亜鉛合金の流れをほぼ完全に遮断するため には、フィールドコイルに４〜５倍以上の強度の多相電流を供給することが必要 であろう。

上記に記載した電磁弁の実施例は単なる代表例として与えられたもので本発明が 記載の実施例に限定されないこと、及び、本発明の範囲を逸脱することなく当業 者による多数の変更が可能であることは勿論明らかであろう。

補正嘗の写しく翻訳文）提出書（特許法高１８４条の８）平成３年１２月２日 圏

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．負荷下のパイプ（１３，１５）内の液相状の金属または金属合金の流れを調 節するための、磁場に透過性の材料から成る管状ボディ（１）と、該管状ボディ の長軸に沿って移動する磁場を発生させるべく前記管状ボディの周囲に配置され た少なくとも１つの多相フィールドコイル（２）とを含む電磁弁であって、前記 弁が、管状ボディ（１）内に維持されて軸方向に延びているコア（５）を含み、 前記コア（５）は、それ自体と前記管状ボディの内壁との間に、その流れが調節 されるべき液状の金属または金属合金が通るための実質的に環状の通路を形成し ていることを特徴とする電磁弁。
2. ２．前記コア（５）が、磁場に透過性の材料の内部（８）に埋込まれた磁気棒（ ７）から構成され、前記コア（５）は前記コアと同じ材料から成るラジアルアー ム（６）によって前記弁の管状ボディ（１）に接続されていることを特徴とする 請求項１に記載の電磁弁。
3. ３．弁の管状ボディ（１）または前記弁が接続されるパイプ（１３，１５）が好 ましくは、前記弁にトラップされた液状の金属または金属合金の酸化を防止する 中性または不活性のガスを調節噴射し得る噴射器（１６）を備えることを特徴と する請求項１または２に記載の電磁弁。
4. ４．弁の管状ボディ（１）の周囲に並列配置された２つの多相フィールドコイル （２，９）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁 弁。
5. ５．多相フィールドコイル（２，９）が、調製自在な異なる電流源（３，１１） に接続されることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。