NO162640B - Pumpe for flytende metall. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjeldet ei pumpe eller en reguleringsventil for flytende metall.

Transport av flytende metall fra et sted til et annet og uttømming for ulike formål, ikke minst ved utstøping, har alltid vært en arbeidsoperasjon med faremomentei: og reguler ingsproblemer .

Kjente pumpeprinsipper

Foruten anvendelse av rent mekaniske løfteinnretninger for å oppnå fallhøyde for å oppnå bevegelse i smeltet metall, finnes også ulike pumpetypet. De rent mekaniske pumpene - slik som sentrifugalpumper - har sine begrensninger på grunn a<y >temperaturproblemene, holdbarheten av konstruksjons-materialene, tetningene osv. Bruk av trykkluft, trykkgass eller vakuum betinger spesielle konstruksjoner med sine klare begrensninger.

Det finnes metallpumper på markedet som utnytter rent elektriske fenomener. De er basert på det kjente fenomen, at når en strømførende Leder krysses av en magnetisk fluks, blir lederen utsatt for en mekanisk kraftpåvirkning.

Prinsippet utnyttes i pumper for flytende metall hvor f.eks. en likestrøm ledes gjennom metallet ved hjelp av elektrisk ledende elektroder i berøring med metallet. Den magnetiske fluksen som krysser strømbanene gjennom metallet skaffes tilveie ved anvendelse av en permanent magnetot eller en like-st r ømsmagnet . Problemet med denne typen pumper er holdbarheten av elektrodene og tetningen rundt dem. Fot visse metaller kan opptceringen av elektrodene gi uønsket forurensning.

Samme grunnprinsipp, men da anvendt på samme måte som ved drift av en asynkronmotor, er også anvendt som pumpe for metall. 1 det tilfellet påvirkes det flytende metallet inne i en kanal av ildfast materiale av det løpende magnetiske feltet fra en lineær - motor - vikling. Dette er en relativt komplisert elektrisk konstruksjon med store krav til det anvendte ildfaste materialet, for å redusere luftgapet mest mulig.

t'ora\ålet med oppfinnelsen

Oppfinnelsens generelle formål er å skape ei pumpe eller reguleringsventil, som er enklere og rimeligere i anlegg og drift enn kjente pumper. Et mer spesifikt formål er å skape ei pumpe hvor disse forutsetninger gjelder: - den magnetiske fluks og den induserte strømmen, som sammen skal resultere i trykkstigning, må skaffes tilveie ved anvendelse av en meget enkel statisk spole som tilføres vekselstrøm (oftest nettfrekvens). - ingen elektriske deler må ha kontakt med det flytende metallet

kravene til veggtykkelsen for røret eller kanalen som fører det flytende metallet må ikke være kritisk.

Oppfinnelsens prinsipp

Ut fra dette som grunnlag foreslås det å utforme ei pumpe/reguleringsventil slik det er angitt i den karakteriser-ende delen av patentkrav 1.Ytterligere gunstige trekk er angitt i underkravene.

for enkelthets skyld skal det ved forklaring av oppfinnelsens prinsipp bare refereres til pumpefunksjonen. Reguleringsventilfunksjonen oppnås ved å montere pumpa i mot-strømsposisjon.

For å forklare virkemåten er det videre en forenkling om en refererer til en rotasjonssymmetrisk utførelse av pumpa. Dette er ingen absolutt forutsetning, dersom et kvadratisk eller kantet tverrsnitt av en eller annen grunn skulle være ønskelig.

En innretning i samsvar med oppfinnelsen kan løse mange problemer; ved behandling av flytende metall.

vSom pumpe med full regulerbarhet fra null løftehøyde ti.1 den maksimale den er konstruert for kan fordelaktig anvendes f or:

- nøyaktig regulert utstøpingsmengde ved for eksempel kontinuerlig støpeinnretninger. - hurtigstøping av småporsjoner ved serieproduksjon (lavtrykk og presstøp). - utstøping av enhetsklumper av legeringsmateriale f.eks. ferrolegeringer.

- nødpumping av smelte

- tømming av hjelpeinnretninger ved utstøpingsanlegg slik som f ilter innretninger.

Pumpa kan brukes til erstatning for løfte eller tippeinn-retninger som er mye brukt fot å skaffe fallhøyde og strøm nings reguler ing.

Ei pumpe for liten trykkstigning, men stor føringsmengde vil finne anvendelse for - transport av flytende metall i dertil innrettede renner eller tør. - omrøring i ovn eller blandebeholde r ved raffinering, ved legeringskorreksjon, ved innblanding av fibre osv.

Som reguleringsventil for flytende metall vil denne opp finnelsen uten videre kunne brukes ved å plassere pumpa slik at den danner mottrykk ved uttapping som foregår ved vanlig gravitas jonspåvir kning. Som reguler ingsverit i l vil konstruk-sjonen kunne løse de fleste av de oppgaver som er nevnt som pumpe, men da med en noe mindre krevende dimensjonering.

Eksempel:

I tegningen viser

fig. I et langsaksialt snitt gjennom den sentrale delen av ei pumpe i samsvar med oppfinnelsen,

fig. 2A et tilsvarende langsaksialt snitt av en variant til pumpa i fig. 1, mens

fig. 2B viser et tverrsnitt etter linja A-B i fig. 2A.

Grunnelementet for metallpumpa er vist skjematisk på Fig.

1. Det sylindriske pumperøret 11 er omgitt av en konséntrisk plassert induksjonsspole 12. Fra området ved spolens nedre ende er plassert enden av et fortrengningslegeme 13. Dette kan være avsluttet med en konus som vist på Fig. 1, eller enden kan avsluttes på annen måte som for eksempel er antydet med st rek-kurvene 14 på figuren. Tilføres spolen vekselstrøm, vil denne sette opp en magnetisk fluks som antydet med feltlinjene som trenger inn i det metallfylte pumperør, og vil indusere strøm i konsentriske baner i metallet. Overalt hvor strøm og magnetiske f elt- 1 i.njer krysser hverandre innover mot sentrum oppstår et trykk som adderer seg opp til et maksimum inne ved pumpas akseparti. Selv om trykkdannelsen er størst ute ved pumpeveggen, hvor fluks og indusert strømtetthet er størst, blir det resulterende trykket størst i midten av pumpehuset hvor en får summen av all trykkdannelse i hele pumpevolumet. Hadde det ikke vætt annet enn flytende metall i røret, ville metallet strømme ut i begge retninget fta spolen. Oppfinnelsens vesentlige punkt et plassetingen av et fortrengings-legeme konsenttisk i tøtet. Dermed dannes et tingrom for det flytende metallet omkring fortrengningslegemet. Jo mindre avstanden mellom fotttengningslegemet og pumpetøtet et - den avstand som et betegnet t rpå fig. 1 - desto met av trykkdannelsen i pumpehuset dannes framfor enden av fortrengningslegemet. Idet fortrengningslegemet er fastmontert i forhold til pumperøret og spolen, vil trykket som dannes i det flytende metallet framfor enden av fortrengningslegemet bate kunne bevege metallet i en tetning og det et slik pilene viset i

Fig. 1.

Fotutsetningen for at pumpa får en trykkdannelse som driver det flytende metallet i en retning, er at en del av trykkdannelsen oppstår innenfor fortrengningslegemets tverrsnitt i pumpehuset. Som det er vist i feltbildet som er skissert på fig. 1, vil det også hetske et ttykk på metallet i ringtommet omkting fortrengningslegemet. Dette trykket virker mot pumpas arbeidsretning og vil begrense pumpas ttykkhøyde. Motttykket kan tedusetes ved å gjøte avstanden som tidligete nevnt, så.liten som mulig. Men det finnes strømmingstekniske og andre praktiske begrensninger her.

En måte å løse dette problemet på - som er et annet vesentlig punkt ved denne oppfinnelse - er å utføre fottreng-ningslegemets keramiske ytre med en rekke finner 15 som antydet på Fig. 2. Disse finnene kan ha sin avslutning kortere eller lenger fram på fortrengningslegemets ende. Finnene vil dele ringrommet opp i sektorer og derved hindre indusert strøm å gå der, eller i allfall begrense den sterkt. Dermed oppheves trykkdannelse i et område hvor den utelukkende er negativ. Finnene kan alternativt være integrert med røret 11 slik at de rager radialt inn fra rørveggen.

Det er også en mulighet til å øke pumpas trykkhøyde ved å utføre fortrengningslegemet, som forutsetningsvis er av elektrisk ikke-ledende materiale, med en kjerne av magnetisk materiale. Hensikten med dette er å påvirke feltbildet fra spolen slik at enda flere feltlinjer gir trykkbidrag i positiv retning. Dette kan ytterligere forsterkes med blikkpakker på utsida av spolen.

En annen måte å påvirke feltbildet fra en induksjonsspole som i dette tilfellet, kan være å plassere kontra-vindinger ved enden av spolen eller en kortslutningsvikling.

Pumpe og rørføringer til og fra pumpa må ved driftsstans, eventuelt også under normal drift, tilføres varme for at metallet ikke skal størkne. Dette kan oppnåes ved induktiv oppvarming med vikling om rørene. For selve pumpa kan dette enklest oppnås ved å lage en viss klaring mellom finner og pumperør. Dersom en ønsker å nytte finnene for fiksering av fortrengningslegemet inni pumperøret, kan det samme oppnås med hakk i ryggen på finnene. Beskrivelsene som er gitt i dette avsnitt må oppfattes som illustrerende for en pumpekonstruk-sjon som mange detaljer må avpasses etter hverandre for å oppnå optimum.

Claims (7)

1. Pumpe eller reguleringsventil for flytende metall, med et rør (11) av ildfast eller tilsttekklig motstandsdyktig materiale med liten eller ingen elektrisk ledningsevne, i et område er omgitt av en konsentrisk plassert induksjonsspole (12) fot vekselstrøm, kataktetisett ved at det inne i det omtådet av tøtet hvot spolen et, endet et sylindrisk fottrengningslegeme (13) med diametet mindte enn pumpetøtets indte diametet, slik at det dannes et sylindtisk tingrom som i spoleområdet går over til fullt rør tverrsnitt.

2. Pumpe eller reguleringsvent i 1 i samsvar med krav 1, karakterisert ved at fotttengningslegemets avslutningsende (14) i ttykktetningen avsluttes rett avkuttet eller med en ellet annen spiss avhengig av aktuell sttømnings-hastighet fot metallet.

3. Pumpe eller reguleringsventi 1 i samsvar med krav 1 og 2, karakterisert ved at spolen (12) plasseres med en viss overdekning av fortrengningslegemets (13) trykkende, for maksimering av trykkdanneIsen.

4. Pumpe eller reguleringsventil i samsvar med krav 1 og 2, karakterisert ved at fortrengningslegemet (13) og/eller rørets innside utformes med et antall langsgå-ende radiale finner (IB) med avslutning ved fortrenging-legemets trykkende, for å hindre vekselstrømmen i å gå i pumpehusets ringrom.

5. Pumpe eller reguleringsventil i samsvar med kravene 1, 2, 3 og 4, karakterisert ved at den enden av induksjonsspolen som vender mot pumpas/ventilens ringromparti avsluttes med vindinger i kontraretning eller at det plasseres en kottslutningsting ved enden av spolen.

6. Pumpe eller reguleringsventil i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det sylindriske fortrengningslegemet utføres av et magnetisk materiale eller utføres med en magnetisk kjerne omgitt av ildfast materiale.

7. Pumpe eller teguletingsventil i samsvar med krav 1 og 6, karakterisert ved at det plasseres magnetiske blikkpakker rundt og utenfor spolen, med polender mot røret.