PL162378B1 - przez przewód rurowy PL PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Zaw ór elektrom agnetyczny do regulacji przeplywu m etalu lub stopu metali w fazie cie- klej przez przewód rurow y pod obciazeniem, zawierajacy korpus rurow y z m aterialu prze- nikalnego dla pola magnetycznego, oraz wielo- fazowe uzwojenie nie wzbudzajace, umiesz- czone dokola wymienionego korpusu rurowego w celu wytwarzania pola m agnetycznego, ruchom ego wzdluz osi podluznej tegoz kor- pusu rurow ego, znamienny tym, ze zawiera rdzen (5), który jest przytrzym ywany i biegnie osiowo w korpusie rurowym (1), przy czym wymieniony rdzen (5) tworzy pomiedzy soba a scianka wewnetrzna korpusu rurow ego w przyblizeniu pierscieniowy kanal do prow a- dzenia cieklego m etalu lub stopu m etali, któ- rego przeplyw nalezy regulowac. FIG. 1 PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zawór elektromagnetyczny do regulacji przepływu metalu lub stopu metali w fazie ciekłej przez przewód rurowy.

W dziedzinie metalurgii, na przykład w wyposażeniu przemysłowym do odlewania lub w wyposażeniu do pokrywania wyrobów hutniczych powłoką z metalu lub stopu metali, takim jak urządzenie do cynkowania ogniowego, lub w innych jeszcze zastosowaniach niezbędna jest często możliwość regulacji przepływu metalu lub stopu metali w fazie ciekłej. Pod tym względem metal lub stop metali jest roztopiony wskutek kontrolowanego podniesienia jego temperatury, bądź też metal lub stop metali jest normalnie ciekły w temperaturze otoczenia, co zachodzi na przykład w przypadku rtęci. W celu regulacji przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, stosuje się zazwyczaj układy elektromechaniczne lub hydromechaniczne, na przykład kadziowe wylewy suwakowe, żerdzie zatyczkowe itp. Układy te powodują znaczne nakłady inwestycyjne oraz stosunkowo duże koszty obsługi technicznej i konserwacji ze względu na obecność w tych układach ruchomych elementów mechanicznych.

W związku z tym proponowano już od pewnego czasu stosowanie zaworów elektromagnetycznych, nie zawierających żadnego ruchomego elementu mechanicznego, w celu regulacji przepływu metalu lub stopu metali przez przewód rurowy pod obciążeniem. Zawory elektromagnetyczne tego typu działają na zasadzie, podobnej do zasady silnika liniowego, przy czym funkcję ruchomego twornika spełnia tu metal lub stop metali, którego przepływ należy regulować. W tych

162 378

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.

przedstawia zawór elektromagnetyczny według wynalazku w przekroju osiowym i widoku schematycznym, a fig. 2 - to samo w półprzekroju wzdłuż osi II-II z fig. 1.

Zawór elektromagnetyczny, przedstawiony na fig. 1 i 2, zawiera korpus rurowy 1, wykonany z materiału, który jest przenikalny dla pola magnetycznego, wytworzonego przez wielofazowe uzwojenie wzbudzające 2, które otacza korpus rurowy 1 i które może być zasilane prądem elektrycznym ze źródła 3 prądu wielofazowego o regulowanym natężeniu.

W przypadku, gdy zawór elektromagnetyczny jest przeznaczony do regulacji przepływu roztopionego metalu lub stopu metali, korpus 1 jest wykonany korzystnie z materiału żaroodpornego, niezwilżalnego w zetknięciu z roztopionym metalem lub stopem metali, na przykład z materiału ceramicznego.

Ponadto w tym przypadku korpus rurowy jest korzystnie otoczony ściśle na całej swej długości urządzeniem grzejnym 4, mogącym nagrzewać korpus 1 do temperatury, wystarczającej do utrzymywania roztopionego metalu lub stopu metali w zadanej temperaturze, wyższej od jego temperatury topnienia. Urządzenie grzejne 4 może być utworzone w znany sposób, na przykład przez urządzenie, wykorzystujące indukcję elektromagnetyczną, lub przez elektryczne oporniki grzejne.

Z drugiej strony, jeżeli metal lub stop metali jest ciekły w niskiej temperaturze lub w temperaturze otoczenia, to korpus 1 nie musi być wykonany z materiału żaroodpornego, lecz może być po prostu z materiału, który jest przenikalny dla pola magnetycznego, dostatecznie sztywny dla zapewnienia wytrzymałości mechanicznej korpusu oraz odpowiedni dla metalu lub stopu metali, który przepływa przez wymieniony zawór.

Wielofazowe uzwojenie wzbudzające 2 jest umieszczone i połączone elektrycznie tak, aby wytwarzać pole, które może przemieszczać się wzdłuż osi podłużnej korpusu rurowego 1 w takim kierunku, że siły magnetomotoryczne F, jakimi oddziaływa wielofazowe uzwojenie wzbudzające 2 na ciekły metal lub stop metali, przepływający przez korpus rurowy 1, są kierowane przeciwnie względem kierunku przepływu wymienionego ciekłego metalu lub stopu metali, uwidocznionego za pomocą strzałki G, pod działaniem ciśnienia hydrostatycznego. Wielofazowe uzwojenie wzbudzające 2 może być na przykład uzwojeniem wytwarzanym przez laboratorium „Madylam w SaintMartin d'Heres we Francji. W razie potrzeby to uzwojenie może być chłodzone w znany sposób za pomocą płynu chłodzącego, obiegającego w kanałach, przewidzianych w wymienionym uzwojeniu. Prąd elektryczny, niezbędny do zasilania wielofazowego uzwojenia wzbudzającego 2, dostarczany przez źródło 3, można otrzymywać na przykład z sieci trójfazowej 380 V, 50 Hz, przyłączonej do transformatora obniżającego napięcie, zdolnego do jego obniżenia do 17 V i przyłączonego z kolei do wzbudnika 2 za pośrednictwem urządzenia do regulacji natężenia.

W myśl wynalazku rdzeń 5 biegnie osiowo w korpusie rurowym 1 i jest w nim przytrzymywany za pomocą szeregu ramion lub pasów promieniowych 6. Rdzeń 5 może mieć w przybliżeniu tę samą długość jak korpus rurowy 1, a ramiona lub pasy 6 mogą mieć tę samą długość jak rdzeń 5 lub ciągnąć się jedynie na części jego długości. Rdzeń 5 i ramiona 6 są tak sprofilowane, aby wywoływać możliwie jak najmniej zaburzeń w metalu lub stopie metali, przepływającym przez korpus rurowy

1. Dla tych sa mych przyczyn średnica wewnętrzna korpusu rurowego 1 oraz ś rednica rdzenia 5 są tak dobrane, aby pole przekroju pierścieniowego kanału pomiędzy rdzeniem 5 a korpusem 1 było równe polu przekroju przepływu przed i ewentualnie za zaworem elektromagnetycznym. Rdzeń 5 jest utworzony korzystnie przez pręt magnetyczny 7, zatopiony w masie 8 materiału, przenikalnego dla pola magnetycznego, przy czym materiał ten jest korzystnie tym samym materiałem, z którego wykonane są ramiona lub pasy 6 i korpus rurowy 1, na przykład materiałem żaroodpornym, niezwilżalnym w zetknięciu w ciekłym metalem lub stopem metali. Pręt magnetyczny 7 zapewnia zamknięcie pola magnetycznego, wytwarzanego przez wielofazowe uzwojenie wzbudzające.

W przykładzie wykonania, przedstawiony na fig. 1, zawór elektromagnetyczny zawiera drugie wielofazowe uzwojenie wzbudzające 9, umieszczone i połączone elektrycznie tak, aby mogło spełniać funkcję, podobną do funkcji wielofazowego uzwojenia wzbudzającego 2. Wielofazowe uzwojenie wzbudzające 9 może być przyłączone do źródła prądu 3 na przykład za pośrednictwem przełącznika 10 lub do osobnego źródła 11 regulowanego prądu wielofazowego, jak to jest uwido162 378 zaworach elektromagnetycznych wielofazowe uzwojenie wzbudzające jest umieszczone i połączone elektrycznie w staki sposób, że wzbudzane przez nie pole magnetyczne przemieszcza się przeciw prądowi względem normalnego kierunku przepływu ciekłego metalu lub stopu metali przez przewód rurowy pod obciążeniem. Inaczej mówiąc, siła magnetomotoryczna, wytworzona przez wielofazowe uzwojenie wzbudzające i przyłożona do ciekłego metalu w przewodzie rurowym, jest przeciwnie skierowana względem siły, uwarunkowanej ciśnieniem hydrostatycznym ciekłego metalu w przewodzie. Regulując natężenie prądu w wielofazowym uzwojeniu wzbudzającym, można regulować natężenie przepływu ciekłego metalu lub stopu metali w przewodzie. Im większe jest natężenie prądu elektrycznego w wielofazowym uzwojeniu wzbudzającym, tym mniejsze jest natężenie przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, przepływającego przez zawór elektromagnetyczny. Stosując dostatecznie duże natężenie prądu, można teoretycznie zahamować przepływ ciekłego metalu lub stopu metali, dochodzącego do zaworu. Tym nie mniej natężenie prądu, niezbędne do wstrzymania przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, jest stosunkowo duże, a zatem również moc elektryczna, wymagana do utrzymania zaworu elektromagnetycznego w stanie „zamknięcia, jest duża i w praktyce okazało się rzeczą trudną uzyskanie całkowitego i niezawodnego zatrzymania przepływu ciekłego metalu lub stopu metali.

W celu uzyskania całkowitego zatrzymania przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, proponowano częściowe zamykanie wylotu korpusu rurowego zaworu elektromagnetycznego za pomocą ścianki poprzecznej, mającej otwór wylotowy, mimoosiowy lub zdecentrowany względem osi podłużnej wymienionego korpusu rurowego. Jeśli nawet układ taki pozwala na efektywne całkowite zatrzymanie przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, to jednak natężenie prądu, niezbędne do tego celu, pozostaje nadal stosunkowo duże, a ponadto - gdy zawór elektromagnetyczny jest „otwarty - ścianka poprzeczna ze swym zdecentrowanym otworem wylotowym wywołuje zakłócenia (turbulencje) i straty obciążenia w przepływie ciekłego metalu lub stopu metali, które mogą być nie do przyjęcia w niektórych zastosowaniach.

Celem wynalazku jest zatem opracowanie zaworu elektromagnetycznego, który wymaga mniejszej w porównaniu ze znanymi dotychczas zaworami elektromagnetycznymi mocy elektrycznej, w celu regulowania i zatrzymywania przepływu ciekłego metalu lub stopu metali w przewodzie rurowym pod obciążeniem, oraz który wprowadza jedynie niewielkie zakłócenia w wymienionym przepływie, gdy zawór jest otwarty.

W tym celu w myśl wynalazku zawór elektromagnetyczny do regulacji przepływu metalu lub stopu metali w fazie ciekłej przez przewód rurowy pod obciążeniem zawiera korpus rurowy z materiału magnetycznego oraz co najmniej jedno wielofazowe uzwojenie wzbudzające, umieszczone dokoła wymienionego korpusu rurowego w celu wytwarzania pola magnetycznego, ruchomego wzdłuż osi podłużnej tegoż korpusu rurowego. Zgodnie z wynalazkiem, wymieniony zawór zawiera rdzeń, który jest utrzymywany i ciągnie się osiowo w korpusie rurowym, przy czym wymieniony rdzeń tworzy pomiędzy sobą a ścianką wewnętrzną wymienionego korpusu rurowego w przybliżeniu pierścieniowy kanał do prowadzenia ciekłego metalu lub stopu metali, którego przepływ należy regulować.

Według zalecanej postaci wykonania wynalazku rdzeń może być utworzony przez pręt magnetyczny, zatopiony w masie materiału, przenikalnego dla pola magnetycznego, przy czym wymieniony rdzeń jest połączony z korpusem rurowym zaworu za pomocą ramion promieniowych, wykonanych z wymienionego materiału.

Chociaż przyczyny, dla których zawór elektromagnetyczny według wynalazku jest bardziej efektywny od znanych dotychczas zaworów tego typu, nie są całkowicie wyjaśnione, to jednak można sądzić, ze jest to uwarunkowane faktem, iż z jednej strony strumień magnetyczny, wytwarzany przez uzwojenie wzbudzające, jest skupiany przez rdzeń, przewidziany w korpusie rurowym, oraz że z drugiej strony przepływ ciekłego metalu lub stopu metali jest ograniczony do przestrzeni pierścieniowej, zawartej pomiędzy rdzeniem a ścianką wewnętrzną korpusu rurowego, tj. do obszaru, w którym pole magnetyczne ma z natury rzeczy większe natężenie, a zatem jest bardziej efektywne, niż pośrodku przewodu rurowego, ponieważ ta przestrzeń pierścieniowa jest położona bliżej uzwojenia wzbudzającego, które otacza wymieniony korpus rurowy.

162 378 cznione na fig. 1 linią kreskowo-punktową. W pierwszym przypadku wielofazowe uzwojenie wzbudzające 9 dubluje tę samą funkcję jaką spełnia wielofazowe uzwojenie wzbudzające 2 i może być stosowane jako uzwojenie awaryjne w przypadku uszkodzenia uzwojenia 2. W drugim przypadku można ewentualnie dopuścić niewielkie natężenie przepływu przeciekowego na wysokości wielofazowego uzwojenia wzbudzające 2, który może być następnie z łatwością zatrzymany przez pole magnetyczne , wytworzone za pomocą wielofazowego uzwojenia wzbudzającego 9. Ten drugi układ jest interesujący ze względu na zmniejszenie ponadto zużycia energii, niezbędnej do całkowitego zatrzymania przepływu ciekłego metalu lub stopu metali, oraz na ograniczenie wymiarów urządzeń, nieodzownych do zasilania prądem uzwojeń wzbudzających 2 i 9.

Korpus rurowy 1 jest zaopatrzony na wejściu w kołnierz lub inne złącze 12 za pomocą którego można zamocować zawór elektromagnetyczny na końcu przewodu 13 do doprowadzania ciekłego metału lub stopu metali lub na pojemniku, zawierającym wymieniony ciekły metal albo stop metali. Podobnie korpus rurowy 1 może także mieć na wyjściu kołnierz lub inne odpowiednie złącze 14, za pomocą którego można połączyć zawór elektromagnetyczny - w razie potrzeby - z innym przewodem 15 do przesyłania ciekłego metalu lub stopu metali.

W przypadku, gdy zawór elektromagnetyczny jest przeznaczony do regulacji przepływu roztopionego metalu lub stopu metali, korpus rurowy 1 lub przewód 15 można zaopatrzyć korzystnie w dyszę 16, umożliwiającą regulowane wtryskiwanie gazu obojętnego, hamującego utlenianie ciekłego metalu lub stopu metali, przepływającego przez zawór elektromagnetyczny.

Za pomocą zaworu elektromagnetycznego, którego korpus 1 ma średnicę wewnętrzną 14 mm, oraz rdzenia 5 mającego średnicę zewnętrzną 8 mm, i który zawiera jeden tylko wzbudnik wielofazowy, mający dziesięć zwojów na fazę, o średnicy 45 mm, było możliwe całkowite zatrzymanie przepływu roztopionego stopu cynkowego, który był utrzymywany w temperaturze 480°C, przy czym ciśnienie hydrostatyczne na wejściu zaworu elektromagnetycznego wynosiło 2,5 · 10⁴Pa (0,25 bara). W tym celu wzbudnik wielofazowy był zasilany prądem o natężeniu 2400 A. Należy zauważyć, że układ, za pomocą którego przeprowadzano eksperyment, me był zoptymalizowany i nie zawierał urządzenia do regulacji natężenia, można zatem spodziewać się, że natężenie prądu, wystarczające do wywołania całkowitego zatrzymania przepływu roztopionego cynku, byłoby jeszcze mniejsze, niż 2400 A. Tytułem porównania z zaworem elektromagnetycznym bez rdzenia środkowego, w celu niemal całkowitego zatrzymania przepływu roztopionego stopu cynkowego, należałoby zasilać wzbudnik prądem wielofazowym o natężeniu co najmniej cztery do pięciu razy większym.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zawór elektromagnetyczny do regulacji przepływu metalu lub stopu metali w fazie ciekłej przez przewód rurowy pod obciążeniem, zawierający korpus rurowy z materiału przenikalnego dla pola magnetycznego, oraz wielofazowe uzwojenie nie wzbudzające, umieszczone dokoła wymienionego korpusu rurowego w celu wytwarzania pola magnetycznego, ruchomego wzdłuż osi podłużnej tegoż korpusu rurowego, znamienny tym, że zawiera rdzeń (5), który jest przytrzymywany i biegnie osiowo w korpusie rurowym (1), przy czym wymieniony rdzeń (5) tworzy pomiędzy sobą a ścianką wewnętrzną korpusu rurowego w przybliżeniu pierścieniowy kanał do prowadzenia ciekłego metalu lub stopu metali, którego przepływ należy regulować.
2. 2. Zawór elektromagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że rdzeń (5) jest utworzony przez pręt magnetyczny (7), zatopiony w masie (8) materiału, przenikalnego dla pola magnetycznego, przy czym wymieniony rdzeń (5) jest połączony z korpusem rurowym (1) zaworu za pomocą ramion promieniowych (6), wykonanych również z tego samego materiału przenikalnego dla pola magnetycznego.
3. 3. Zawór elektromagnetyczny według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że korpus rurowy (1) lub przewód (13, 15), z którym połączony jest zawór, jest zaopatrzony korzystnie w dyszę (16), umożliwiającą regulowane wtryskiwanie gazu obojętnego, hamującego utlenianie ciekłego metalu lub stopu metali, zawartego w zaworze.
4. 4. Zawór elektromagnetyczny według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że zawiera dwa wielofazowe uzwojenia wzbudzające (2,9), umieszczone obok siebie dokoła korpusu rurowego (1) zaworu.
5. 5. Zawór elektromagnetyczny według zastrz. 4, znamienny tym, że wielofazowe uzwojenia wzbudzające (2, 9) są przyłączone do różnych regulowanych źródeł prądu (3,11).