WO2022138199A1 - 金属溶湯ポンプ - Google Patents

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WO2022138199A1
WO2022138199A1 PCT/JP2021/045309 JP2021045309W WO2022138199A1 WO 2022138199 A1 WO2022138199 A1 WO 2022138199A1 JP 2021045309 W JP2021045309 W JP 2021045309W WO 2022138199 A1 WO2022138199 A1 WO 2022138199A1
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molten metal
flow path
wall
metal flow
bottomed cylinder
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Inventor
謙三 高橋
Original Assignee
株式会社 ヂーマグ
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/02—Electrodynamic pumps
    • H02K44/06—Induction pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/06—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals
    • F04D7/065—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals for liquid metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D27/00—Stirring devices for molten material
    • F27D27/005—Pumps

Definitions

  • the present invention relates to a molten metal pump, more specifically, a molten metal pump for circulating or stirring the molten metal in a furnace, or for transporting the molten metal.
  • a molten metal of a non-ferrous metal such as Al, Cu, Zn, at least two alloys thereof, or a conductor such as Mg alloy is driven by electromagnetic force.
  • Metal molten metal pumps are known.
  • Patent Document 1 describes a pump that drives a molten metal by using an electromagnetic force generated by the magnetic force lines emitted from a permanent magnet moving while penetrating the molten metal. ..
  • the metal molten metal pump of Patent Document 1 has an outer cylinder provided with a molten metal inlet on the bottom wall and an inner cylinder that is detachably stored in the outer cylinder, and a magnetic field device is housed inside the inner cylinder. ..
  • a ring-shaped spacer is interposed between the inner surface of the bottom wall of the outer cylinder and the outer surface of the bottom wall of the inner cylinder.
  • a vortex-shaped chamber) is formed.
  • Patent Document 1 The molten metal pump of Patent Document 1 was made by the present inventor, but the present inventor has continued to pursue research and development toward the realization of a more practical, easy-to-use, and high-performance molten metal pump. rice field. Among them, I came to find the following issues independently.
  • the molten metal is driven by electromagnetic force and flows at high speed, so the bottom wall of the outer cylinder, the bottom wall of the inner cylinder, and the spacer that partition the pump chamber are significantly more easily damaged than the other parts.
  • the outer cylinder and the inner cylinder form the main body, only the pump chamber cannot be renewed. Further, due to damage or deterioration of the spacer, the molten metal in the pump chamber may leak or the discharge pressure may be significantly reduced.
  • the metal molten metal pump of Patent Document 1 since the molten metal inlet for sucking the molten metal in the furnace is provided on the bottom surface of the container (outer cylinder), the metal molten metal pump is installed in a state of being floated from the furnace bottom by the legs. There is a need. In order to reduce the suction resistance of the molten metal, it is necessary to raise the legs, but in that case, it is difficult to ensure the stability of the molten metal pump in the furnace.
  • the present invention has been made based on the above recognition, and an object thereof is to provide a metal molten metal pump having excellent maintainability, low cost and high performance.
  • the molten metal pump according to the present invention is With a bottomed cylinder with side walls and bottom wall, It has a molten metal flow path that connects the suction port and the discharge port, and has a molten metal flow path body that is separate from the bottomed cylinder.
  • a molten metal drive unit having a magnetic field device rotatably arranged around a vertical rotation axis inside the bottomed cylinder, and an electric motor for rotating the magnetic field device. Equipped with The suction port is opened on the side surface of the molten metal flow path body, and the suction port is opened.
  • the magnetic field device has a plurality of permanent magnets and has a plurality of permanent magnets.
  • the plurality of permanent magnets have an upper surface magnetic pole and a lower surface magnetic pole magnetized so that the upper surface portion and the lower surface portion serve as magnetic poles, respectively.
  • the plurality of bottom magnetic poles of the plurality of permanent magnets face the bottom wall in the vertical direction.
  • the plurality of permanent magnets are arranged so that bottom magnetic poles having different polarities are alternately arranged along the circumference of the rotation axis.
  • the molten metal flow path is located below the bottomed cylinder, and the magnetic force lines from the first permanent magnet among the plurality of permanent magnets downward the bottom wall of the bottomed cylinder.
  • the molten metal flow path body may have an inner flow path wall, an outer flow path wall, an upper flow path wall, and a lower flow path wall, and the vertical cross-sectional shape may be closed.
  • the molten metal flow path body may have an inner flow path wall, an outer flow path wall, and a lower flow path wall, and may have an upper surface open without having an upper flow path wall.
  • the molten metal flow path body may have an inner flow path wall, an outer flow path wall, and an upper flow path wall, and may have an open lower surface without a lower flow path wall.
  • the molten metal flow path is an acceleration flow path along the rotation direction of the magnetic field device, an inlet side flow path connecting the suction port and the acceleration flow path, and an outlet side connecting the acceleration flow path and the discharge port. It may have a flow path.
  • the molten metal flow path body may have a substantially U-shaped plane shape.
  • the molten metal flow path body may have a wavy planar shape.
  • the molten metal flow path body may have a substantially L-shaped planar shape.
  • the vertical cross-sectional shape of the molten metal flow path may be a horizontally long rectangular shape.
  • the molten metal flow path body may be detachably attached to the bottomed cylinder body by a fixing tool.
  • a fixing convex portion may be provided on the bottom wall of the bottomed cylinder, and the fixing convex portion may engage with the concave portion surrounded by the inner flow path wall of the molten metal flow path body.
  • FIG. 1 It is sectional drawing of the metal molten metal pump which concerns on embodiment immersed in the metal molten metal in a furnace in the state of use. It is a top view of the molten metal flow path body which concerns on embodiment immersed in the metal molten metal in the furnace in the use state. It is a side view of the metal molten metal pump which concerns on embodiment which attached the molten metal discharge pipe to the discharge port of the molten metal flow path body. It is a top view of the molten metal flow path body which concerns on modification 1. FIG. It is a side view of the molten metal flow path body which concerns on modification 1. FIG. It is a top view of the molten metal flow path body which concerns on modification 2. FIG.
  • FIG. It is a side view of the molten metal flow path body which concerns on modification 2.
  • FIG. It is a top view of the molten metal flow path body which concerns on modification 3.
  • FIG. It is a side view of the molten metal flow path body which concerns on modification 3.
  • FIG. It is a top view of the molten metal flow path body which concerns on modification 4.
  • FIG. It is a side view of the molten metal flow path body which concerns on modification 4.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2 and shows a schematic configuration of the molten metal pump 1.
  • FIG. 2 is a plan view of the molten metal flow path body 20 of the molten metal pump 1.
  • FIG. 3 shows the main body of the metal molten metal pump 1 (bottomed cylinder 10 and molten metal driving unit 30 and the like) and the molten metal flow path body 20 that can be attached to and detached from the main body separately.
  • FIG. 4 is a plan view of the magnetic field device (rotating magnet body) 31 according to the present embodiment
  • FIG. 5 is a plan view of the magnetic field device 31A according to a modified example of the embodiment.
  • a part (at least the molten metal flow path body 20) is immersed in the metal molten metal in a furnace such as a melting furnace or a holding furnace, and as will be described later, an electromagnetic force due to an eddy current is used. It is configured to drive the molten metal.
  • the metal molten metal pump 1 includes a bottomed tubular body 10, a molten metal flow path body 20 provided with a molten metal flow path C, and a molten metal driving unit 30 for driving the metal molten metal in the molten metal flow path C.
  • a fixture 40, a lid 50, a power supply control panel 60, and a blower 70 are provided.
  • the bottomed cylinder 10 is a bottomed cylinder having a side wall 11 and a bottom wall 12.
  • the side wall 11 is formed in a cylindrical shape.
  • the bottom wall 12 closes the lower end of the side wall 11.
  • the side wall 11 may be a cylinder other than a cylinder.
  • the bottomed cylinder 10 is made of a material having fire resistance (refractory material), and is made of, for example, brick.
  • the molten metal flow path body 20 has a molten metal flow path C that connects the suction port P1 and the discharge port P2. At least the suction port P1 is open on the side surface of the molten metal flow path body 20. In the present embodiment, the discharge port P2 is also open on the side surface of the molten metal flow path body 20. Since the suction port P1 is open on the side surface of the molten metal flow path body 20, the molten metal in the furnace can be sucked in without interposing a leg between the metal molten metal pump 1 and the furnace bottom.
  • the molten metal flow path C of the molten metal flow path body 20 is formed in a shape in which the vertical cross section is closed.
  • the molten metal flow path body 20 has an inner flow path wall 21, an outer flow path wall 22, an upper flow path wall 23, and a lower flow path wall 24, and the vertical cross-sectional shape is formed by these flow path walls.
  • a substantially rectangular molten metal flow path C is formed. Since the vertical cross section of the molten metal flow path C is closed in this way, the discharge pressure of the molten metal can be easily increased. Further, since the molten metal flow path C is composed of only the molten metal flow path body 20, the molten metal flow path C can be completely renewed by replacing the molten metal flow path body 20.
  • the molten metal flow path body 20 has a recess R surrounded by the inner flow path wall 21.
  • the vertical cross-sectional shape of the molten metal flow path C is a horizontally long rectangular shape.
  • the length of the molten metal flow path C in the radial direction becomes relatively long, so that the magnetic force lines of the magnetic field device 31 easily penetrate the metal molten metal of the molten metal flow path C.
  • the driving efficiency of the molten metal can be improved.
  • molten metal flow path body 20 a plurality of molten metal flow paths C having different flow path cross-sectional areas (height, etc.) may be prepared and used properly according to a desired discharge amount and the like.
  • the vertical cross-sectional shape of the molten metal flow path C is not limited to a rectangle, and may be a circle, an ellipse, a polygon, or the like.
  • the vicinity of the inlet of the molten metal flow path C may be formed in a tapered shape so that the suction port P1 is wider than the discharge port P2.
  • the molten metal flow path body 20 has a substantially U-shaped plane shape.
  • the suction port P1 and the discharge port P2 are on the same surface.
  • the present invention is not limited to this, and the suction port P1 and the discharge port P2 may be on different surfaces.
  • the molten metal flow path C includes an acceleration flow path C1 along the rotation direction of the magnetic field device 31, an inlet side flow path C2 connecting the suction port P1 and the acceleration flow path C1, and an acceleration flow path C1. And an outlet side flow path C3 connecting the discharge port P2.
  • the upper portion of the I-I line in FIG. 2 is the acceleration flow path C1, and the acceleration flow path C1 accelerates the molten metal.
  • the center of the acceleration flow path C1 substantially coincides with the shaft 33 in a plan view. Since the molten metal flow path C has an acceleration flow path, the metal molten metal in the molten metal flow path C can be efficiently driven.
  • the molten metal flow path body 20 is provided separately from the bottomed cylinder 10 and is detachably provided on the bottomed cylinder 10 under the bottomed cylinder 10. There is.
  • the molten metal flow path 20 is immersed in the molten metal in the furnace when the molten metal pump 1 is used, and the molten metal flow path C is filled with the molten metal (see FIG. 6).
  • the molten metal flow path body 20 is made of a material having fire resistance (refractory material), and is made of, for example, the same material as the bottomed cylinder body 10.
  • the magnetic field line ML from the first permanent magnet among the plurality of permanent magnets 31a of the magnetic field device 31 penetrates downward through the bottom wall 12 of the bottomed cylinder 10. Then, it reaches the molten metal flow path C, penetrates the bottom wall 12 upward from the molten metal flow path C, and returns to the second permanent magnet adjacent to the first permanent magnet, and can be attached to and detached from the bottomed cylinder 10. It is provided.
  • the molten metal flow path body 20 is detachably attached to the bottomed tubular body 10 by a fixture 40.
  • the fixture 40 is, for example, a U-shaped connecting member made of a refractory material, and the end of the connecting member is provided in a fixing hole (not shown) formed in the side wall 11 and the outer flow path wall 22, respectively.
  • the fixture 40 may be a rod-shaped or screw-shaped connecting member.
  • the upper flow path wall 23 of the molten metal flow path body 20 is in contact with the bottom wall 12 of the bottomed tubular body 10 without a gap.
  • the distance between the molten metal flow path C and the magnetic field device 31 becomes short, and the magnetic field penetrating the metal molten metal in the molten metal flow path C becomes strong, so that the driving force of the molten metal can be increased.
  • the present invention is not limited to this, and a gap may be provided between the bottom wall 12 and the upper flow path wall 23.
  • the molten metal driving unit 30 is configured to drive the metal molten metal of the molten metal flow path C formed in the molten metal flow path body 20 by an electromagnetic force.
  • the molten metal driving unit 30 drives the molten metal of the molten metal flow path C from the suction port P1 toward the discharge port P2, whereby the molten metal is discharged from the discharge port P2 and the molten metal in the furnace is discharged from the suction port P1. Is sucked into the molten metal flow path C.
  • the molten metal driving unit 30 includes a magnetic field device (rotating magnet body) 31, an electric motor 32 for rotating the magnetic field device 31, a shaft (rotating shaft) 33 connected to the magnetic field device 31, a coupling (shaft joint) 34, and the coupling (shaft joint) 34. It has a gantry 35 and a bearing housing 36.
  • the magnetic field device 31 is provided in a suspended state inside the bottomed cylinder 10.
  • the magnetic field device 31 is rotatably arranged around the vertical shaft 33.
  • the magnetic field device 31 has a plurality of permanent magnets (magnet pieces) 31a and a support plate 31b that supports the plurality of permanent magnets 31a.
  • four permanent magnets 31a are fixed on the support plate 31b.
  • the magnetic field device 31 may further have another support plate (not shown) that vertically sandwiches the plurality of permanent magnets 31a together with the support plate 31b.
  • the plurality of permanent magnets 31a have an upper surface magnetic pole and a lower surface magnetic pole magnetized so that the upper surface portion and the lower surface portion serve as magnetic poles, respectively.
  • the magnetic field device 31 is arranged in the bottomed cylinder 10 so that the lower surface magnetic poles of the plurality of permanent magnets 31a face the bottom wall 12 of the bottomed cylinder 10 in the vertical direction.
  • the plurality of permanent magnets 31a are arranged so that lower surface magnetic poles (or upper surface magnetic poles) having different polarities are alternately arranged along the circumference of the shaft 33.
  • the magnetic force line ML emitted from the N pole of a certain permanent magnet 31a enters the S pole of the permanent magnet 31a (second permanent magnet) adjacent to the permanent magnet.
  • the number of permanent magnets 31a is preferably an even number in order to form such magnetic force lines ML for all the permanent magnets 31a.
  • the support plate 31b is provided with air holes H5 so that the cooling air introduced into the bottomed cylinder 10 flows around the plurality of permanent magnets 31a.
  • the shape of the support plate 31b is not limited to that shown in FIG. 4, and may be, for example, a substantially cross shape. When the number of permanent magnets 31a is two, the shape of the support plate 31b may be rectangular like the magnetic field device 31A according to the modified example of the present embodiment shown in FIG.
  • the support plate 31b has a plate-like shape, and permanent magnets 31a are fixed to both ends of the support plate 31b. Also in this modified example, the two permanent magnets 31a are arranged so that the lower surface magnetic poles having different polarities are alternately arranged along the circumference of the shaft 33.
  • a magnetic field device having 6 permanent magnets 31a, 8 permanent magnets 31a, ... Is assumed.
  • the rotation speed of the magnetic field device 31 is the same, the time change of the magnetic force lines in the molten metal becomes larger as the number of permanent magnets 31a of the magnetic field device increases, and the driving force of the molten metal can be increased.
  • the electric motor 32 has a rotating shaft 32a and is installed on a gantry 35 so that the rotating shaft 32a is oriented vertically.
  • the rotating shaft 32a is connected to the shaft 33 via a coupling 34.
  • the magnetic field device 31 rotates around the shaft 33.
  • the electric motor 32 is electrically connected to the power supply control panel 60 via the connecting conductor 61.
  • the electric motor 32 is a DC motor and is connected to the positive electrode terminal 60a and the negative electrode terminal 60b of the power supply control panel 60.
  • the rotation speed of the electric motor 32 (that is, the rotation speed of the magnetic field device 31) can be controlled.
  • the electric motor 32 is configured to have a variable rotation speed of the magnetic field device 31 according to the discharge amount of the molten metal.
  • the type of the electric motor 32 is not particularly limited, and may be an AC motor or the like. Further, in the case of an AC motor, the rotation speed of the electric motor 32 may be controlled by an inverter (not shown) of the power supply control panel 60.
  • the shaft 33 is inserted through the bearing housing 36 and the lid 50 (shaft insertion hole H3), and connects the magnetic field device 31 and the electric motor 32.
  • the lower end of the shaft 33 is fixed to the magnetic field device 31 (support plate 31b), and the upper end of the shaft 33 is connected to the rotating shaft 32a of the motor 32 via the coupling 34.
  • the lid 50 is a plate-shaped member that closes the upper opening of the bottomed cylinder 10.
  • the space for accommodating the magnetic field device 31 is defined by the lid 50 and the bottomed cylinder 10.
  • the lid 50 is provided with an air intake port H1, an air discharge port H2, and a shaft insertion hole H3.
  • a ventilation pipe 51 is provided so as to communicate with the air intake port H1.
  • a blower 70 for sending air for cooling the magnetic field device 31 is connected to the blower pipe 51.
  • an exhaust pipe 52 is provided so as to communicate with the air exhaust port H2. The air sent from the blower pipe 51 into the bottomed cylinder 10 is discharged to the outside from the blower pipe 52.
  • the coupling 34 is a shaft joining member that joins the rotating shaft 32a of the electric motor 32 and the shaft 33 fixed to the magnetic field device 31.
  • the gantry 35 is fixed on the lid 50, and the motor 32 is installed on the gantry 35.
  • a shaft insertion hole H4 is provided on the upper surface of the gantry 35.
  • the bearing housing 36 accommodates a bearing (not shown) and is fixed to the lower surface of the lid 50 as shown in FIG.
  • the molten metal flow path body 20 is detachably provided under the bottomed cylinder 10 as a separate body from the bottomed cylinder 10. .. More specifically, the molten metal flow path body 20 is located below the bottomed cylinder 10, and the magnetic force lines from the first permanent magnet among the plurality of permanent magnets 31a are the bottom wall of the bottomed cylinder 10. A bottomed cylinder at a position that penetrates 12 downward to reach the molten metal flow path C, penetrates the bottom wall 12 upward from the molten metal flow path C, and returns to the second permanent magnet adjacent to the first permanent magnet. It is provided on the 10 in a detachable manner.
  • the molten metal flow path C can be easily renewed at low cost by replacing the molten metal flow path body 20.
  • the metal molten metal in the molten metal flow path C is efficiently driven during use, and when the discharge amount decreases, the molten metal flow path body 20 is replaced, so that the performance of the metal molten metal pump can be performed quickly and at low cost. Can be recovered. As a result, downtime loss can be significantly reduced.
  • the suction port P1 for sucking the molten metal in the furnace is open on the side surface of the molten metal flow path body 20, the metal molten metal pump 1 is directly installed on the bottom of the furnace without using the legs (leg members). However, the suction resistance of the molten metal is not affected, and a sufficient discharge amount can be secured.
  • the molten metal flow path body 20 is installed below the bottomed tubular body 10, the outer diameter of the metal molten metal pump 1 does not increase. Therefore, according to the present embodiment, the installability in the furnace is not impaired.
  • the bottomed cylinder 10 and the molten metal flow path body 20 are detachably connected by using the fixing tool 40, but both may be connected without using the fixing tool 40.
  • a convex portion (or concave portion) may be provided on the bottom wall 12 of the bottomed cylinder 10, and the convex portion may be fitted into the concave portion (or convex portion) of the molten metal flow path body 20.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG.
  • the bottom wall 12 of the bottomed cylinder 10 is provided with a fixing convex portion 13, and the fixing convex portion 13 is the inner flow path wall of the molten metal flow path body 20.
  • the fixing convex portion 13 may be provided so as to overlap the shaft 33 in a plan view.
  • the planar shape of the fixing convex portion 13 is abbreviated as the planar shape of the concave portion R of the molten metal flow path body 20. They may be the same.
  • the molten metal flow path body 20 is configured to have an outer peripheral frame portion extending upward from the outer peripheral end thereof, and the bottom portion of the bottomed cylinder 10 fits in the outer peripheral frame portion. You may do so.
  • Such an outer peripheral frame portion may be provided on the bottomed cylinder 10 side.
  • the metal molten metal pump 1 is submerged in the metal molten metal M in the furnace 100.
  • the furnace 100 is, for example, a melting furnace for melting a non-ferrous metal such as aluminum, or a holding furnace for holding a molten metal.
  • the non-ferrous metal is not limited to aluminum, and may be, for example, Al, Cu, Zn, at least two alloys thereof, or an Mg alloy.
  • the bottomed cylinder 10 and the molten metal flow path 20 are preheat the bottomed cylinder 10 and the molten metal flow path 20 in order to reduce thermal shock.
  • the preheat treatment is performed, for example, by blowing warm air from the air intake port H1.
  • the power supply control panel 60 is operated to drive the electric motor 32 at a rotation speed according to a desired discharge amount.
  • cooling air is blown into the bottomed cylinder 10 from the blower 70 through the blower pipe 51 and the air intake port H1 to cool the magnetic field device 31.
  • the cooling air is discharged to the outside from the exhaust pipe 52.
  • the magnetic field device 31 rotates with the rotation of the rotating shaft 32a of the electric motor 32, so that the magnetic force line ML exiting from the permanent magnet 31a and entering the adjacent permanent magnet 31a penetrates the molten metal M'in the molten metal flow path C. Move in the state. Eddy currents are generated in the molten metal M'due to the movement of the magnetic force lines ML. As shown in FIG. 8, the molten metal M'is driven in the circumferential direction of the shaft 33 along the acceleration flow path by the electromagnetic force acting on the molten metal M'by this eddy current.
  • the metal molten metal M'of the molten metal flow path C is discharged from the discharge port P2, and the metal molten metal M of the external furnace 100 is sucked into the molten metal flow path C from the suction port P1. As a result, the molten metal in the furnace 100 circulates.
  • the molten metal pump 1 can be used not only for circulating the molten metal in the furnace but also for pumping the molten metal.
  • the molten metal discharge pipe 25 is connected to the discharge port P2 of the molten metal flow path C.
  • One end of the molten metal discharge pipe 25 is connected to the discharge port P2 of the molten metal flow path body 20, and the other end (discharge port P3) is open.
  • the discharge port P3 has a molten metal level M. in a state where the molten metal pump 1 is installed in the furnace. It is located above L.
  • the molten metal in the molten metal flow path C is driven and discharged from the discharge port P2, and then is pumped up to an external tub (not shown) or the like through the molten metal discharge pipe 25.
  • the molten metal flow path body is not limited to the substantially U-shaped molten metal flow path body 20 having a closed vertical cross-sectional shape as described above, and various types can be considered.
  • the molten metal flow path bodies according to the modified examples 1 to 4 will be described with reference to FIGS. 10A to 13B.
  • Modifications 1 and 2 relate to a molten metal flow path whose planar shape is substantially U-shaped but whose vertical cross-sectional shape is not closed.
  • Modifications 3 and 4 relate to a molten metal flow path whose planar shape is not U-shaped.
  • FIGS. 10A and 10B are plan views of the molten metal flow path body 20A
  • FIG. 10B is a side view of the molten metal flow path body 20A.
  • the molten metal flow path body 20A according to this modified example corresponds to the one obtained by removing the upper flow path wall 23 from the molten metal flow path body 20. That is, the molten metal flow path body 20A has an inner flow path wall 21, an outer flow path wall 22, and a lower flow path wall 24, and the upper surface thereof is open. As a result, after use, the molten metal flow path body 20A can be removed from the bottomed tubular body 10 and maintenance such as removal of solidified metal in the molten metal flow path C can be easily performed. Further, since the upper flow path wall 23 is not provided, the distance between the molten metal flow path C and the magnetic field device 31 is short, and the molten metal driving efficiency can be improved.
  • the upper end surfaces of the inner flow path wall 21 and the outer flow path wall 22 of the molten metal flow path body 20A are in contact with the bottom wall 12 of the bottomed cylinder 10 as closely as possible.
  • FIGS. 11A and 11B are plan views of the molten metal flow path body 20B
  • FIG. 11B is a side view of the molten metal flow path body 20B.
  • the molten metal flow path body 20B according to this modified example corresponds to the one obtained by removing the lower flow path wall 24 from the molten metal flow path body 20. That is, the molten metal flow path body 20B has an inner flow path wall 21, an outer flow path wall 22, and an upper flow path wall 23, and the lower surface thereof is open. Thereby, after use, the molten metal flow path body 20B can be removed from the bottomed tubular body 10 and maintenance such as removal of solidified metal in the molten metal flow path C can be easily performed.
  • the molten metal flow path body 20B of this modification When the molten metal flow path body 20B of this modification is used, it is necessary to submerge the metal molten metal pump 1 to the furnace bottom so that the lower end surfaces of the inner flow path wall 21 and the outer flow path wall 22 are in contact with the furnace bottom. .. It is assumed that the furnace bottom is not flat due to solidification of the molten metal and a gap is created between the molten metal flow path 20B and the furnace bottom. Even in such a case, the molten metal in the furnace is circulated. It is not difficult to secure enough discharge pressure to make it. If necessary, the required discharge pressure can be secured by increasing the rotation speed of the motor 32.
  • FIGS. 12A and 12B are plan views of the molten metal flow path body 20C
  • FIG. 12B is a side view of the molten metal flow path body 20C.
  • the molten metal flow path body 20C has a shape with a closed vertical cross section like the molten metal flow path body 20, but has a wavy planar shape. That is, the molten metal flow path body 20C has an inner flow path wall 21, an outer flow path wall 22, an upper flow path wall 23, and a lower flow path wall 24, and the vertical cross-sectional shape is closed.
  • the planar shape of the molten metal flow path body 20C is wavy, and the suction port P1 and the discharge port P2 are on the same straight line.
  • the molten metal flow path body 20C is suitable, for example, when the metal molten metal pump 1 is installed on the side of the furnace 100.
  • the molten metal flow path C is an acceleration flow path (flow sandwiched between the lines L1 and L2) along the rotation direction of the magnetic field device 31. Since it has a path), the molten metal in the molten metal flow path C can be efficiently driven.
  • the upper flow path wall 23 or the lower flow path wall 24 may be removed and the upper surface or the lower surface may be opened as in the modified examples 1 and 2.
  • FIGS. 13A and 13B are plan views of the molten metal flow path body 20D
  • FIG. 13B is a side view of the molten metal flow path body 20D.
  • the molten metal flow path body 20D has a shape with a closed vertical cross section like the molten metal flow path body 20, but has a wavy planar shape. That is, the molten metal flow path body 20D has an inner flow path wall 21, an outer flow path wall 22, an upper flow path wall 23, and a lower flow path wall 24, and the vertical cross-sectional shape is closed.
  • the planar shape of the molten metal flow path body 20D is substantially L-shaped, and the opening surface of the suction port P1 and the opening surface of the discharge port P2 are orthogonal to each other.
  • the molten metal flow path body 20D is suitable, for example, when the metal molten metal pump 1 is installed at a corner portion (corner portion) of the furnace 100.
  • the molten metal flow path C is a flow path sandwiched between the lines L3 and L4 along the rotation direction of the magnetic field device 31. Since it has a path), the molten metal in the molten metal flow path C can be efficiently driven.
  • the upper flow path wall 23 or the lower flow path wall 24 may be removed and the upper surface or the lower surface may be opened as in the modified examples 1 and 2.
  • opening surface of the suction port P1 and the discharge port P2 may intersect at an acute angle or an obtuse angle, not limited to orthogonality.

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Abstract

［課題］メンテナンス性に優れ、低コストかつ高性能な金属溶湯ポンプを提供する。 ［解決手段］金属溶湯ポンプ(１)は、側壁(１１)および底壁(１２)を有する有底筒体(１０)と、吸込口(Ｐ１)と吐出口(Ｐ２)を繋ぐ溶湯流路(Ｃ)を有し、有底筒体とは別体の溶湯流路体(２０)と、磁場装置(３１)および電動機(３２)を有し、溶湯流路(Ｃ)の金属溶湯を駆動する溶湯駆動部(３０)とを備え、吸込口(Ｐ１)は溶湯流路体(２０)の側面に開口し、磁場装置(３１)は交互に異なる磁極がシャフト(３３)の円周に沿って並ぶように配列された複数の永久磁石(３１ａ)を有し、溶湯流路体(２０)は、有底筒体(１０)の下の位置であって、複数の永久磁石(３１ａ)のうち、第１の永久磁石からの磁力線(ＭＬ)が、底壁(１２)を下方に貫通して溶湯流路(Ｃ)に至り、溶湯流路(Ｃ)から底壁(１２)を上方に貫通して第１の永久磁石に隣り合う第２の永久磁石に戻る位置に、有底筒体(１０)に着脱可能に設けられている。

Description

金属溶湯ポンプ
　本発明は、金属溶湯ポンプ、より詳しくは、炉内の金属溶湯を循環ないし撹拌したり、あるいは金属溶湯を搬送するための金属溶湯ポンプに関する。
　従来、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎまたはこれらのうちの少なくとも２つの合金、あるいはＭｇ合金等の導電体等、非鉄金属の溶湯（以下、単に「金属溶湯」または「溶湯」という。）を電磁力により駆動する金属溶湯ポンプが知られている。このような金属溶湯ポンプの一種として、特許文献１には、永久磁石から出る磁力線が金属溶湯を貫通しながら移動することにより生じる電磁力を利用して金属溶湯を駆動するポンプが記載されている。
　特許文献１の金属溶湯ポンプは、底壁に溶湯入口が設けられた外筒と、外筒に着脱可能に収納される内筒とを有し、内筒の内部に磁場装置が収容されている。外筒の底壁の内面と内筒の底壁の外面との間にリング状のスペーサが介在しており、このスペーサと、外筒の底壁と、内筒の底壁とによってポンプ室（渦型室）が区画形成されている。
特許第６６３３２５８号
　特許文献１の金属溶湯ポンプは本発明者によりなされたものであるが、本発明者はその後も、より実用的で扱いやすく、高性能な金属溶湯ポンプの実現に向けて鋭意研究開発を進めてきた。そのなかで以下の課題を独自に見出すに至った。
　ポンプ室では金属溶湯が電磁力により駆動されて高速で流れるため、ポンプ室を区画形成する、外筒の底壁、内筒の底壁およびスペーサはそれ以外の部分に比べて著しく損傷し易い。しかしながら、外筒と内筒が本体部分を構成しているため、ポンプ室のみを新しくすることができない。また、スペーサの損傷ないし劣化によって、ポンプ室内の溶湯が漏れ出したり、吐出圧が大きく低下するおそれがある。
　ポンプ室の損傷や溶湯漏れ等のトラブルが発生した場合、金属溶湯ポンプの装置全体を交換せねばならず、多大な費用を要するとともに復旧までに長い時間を要する。
　また、特許文献１の金属溶湯ポンプでは、炉内の溶湯を吸い込む溶湯入口が容器（外筒）の底面に設けられているため、金属溶湯ポンプは脚体によって炉底から浮いた状態に設置する必要がある。溶湯の吸込抵抗を減らすには脚体を高くする必要があるが、その場合、炉内における金属溶湯ポンプの安定性を確保することが難しい。
　本発明は、上記の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、メンテナンス性に優れ、低コストかつ高性能な金属溶湯ポンプを提供することである。
　本発明に係る金属溶湯ポンプは、
　側壁および底壁を有する有底筒体と、
　吸込口と吐出口を繋ぐ溶湯流路を有し、前記有底筒体とは別体の溶湯流路体と、
　前記有底筒体の内部に縦向きの回転軸の周りに回転可能に配置された磁場装置と、前記磁場装置を回転させる電動機とを有する溶湯駆動部と、
　を備え、
　前記吸込口は前記溶湯流路体の側面に開口し、
　前記磁場装置は複数の永久磁石を有し、
　前記複数の永久磁石は、それぞれ、上面部分および下面部分が磁極となるように磁化された上面磁極および下面磁極を有し、
　前記複数の永久磁石における前記複数の下面磁極は前記底壁と上下に対向しており、
　前記複数の永久磁石は、異なる極性の下面磁極が交互に前記回転軸の円周に沿って並ぶように配列されており、
　前記溶湯流路体は、前記有底筒体の下の位置であって、前記複数の永久磁石のうち、第１の永久磁石からの磁力線が、前記有底筒体の前記底壁を下方に貫通して前記溶湯流路に至り、前記溶湯流路から前記有底筒体の前記底壁を上方に貫通して前記第１の永久磁石に隣り合う第２の永久磁石に戻る位置に、前記有底筒体に着脱可能に設けられていることを特徴とする。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁、上側流路壁および下側流路壁を有し、縦断面形状が閉じていてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁および下側流路壁を有し、上側流路壁を有さず上面が開放されていてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁および上側流路壁を有し、下側流路壁を有さず下面が開放されていてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路は、前記磁場装置の回転方向に沿った加速流路と、前記吸込口と前記加速流路を接続する入口側流路と、前記加速流路と前記吐出口を接続する出口側流路とを有してもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、平面形状が略Ｕ字状であるようにしてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、平面形状が波状であるようにしてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、平面形状が略Ｌ字状であるようにしてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路の縦断面形状は、横長の略矩形であるようにしてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記溶湯流路体は、固定具により前記有底筒体に着脱可能に取り付けられているようにしてもよい。
　また、前記金属溶湯ポンプにおいて、
　前記有底筒体の前記底壁には固定用凸部が設けられ、前記固定用凸部が前記溶湯流路体の内側流路壁で囲まれた凹部と係合するようにしてもよい。
　本発明によれば、メンテナンス性に優れ、低コストかつ高性能な金属溶湯ポンプを提供することができる。
実施形態に係る金属溶湯ポンプの概略的な構成を示す断面図である。 実施形態に係る金属溶湯ポンプの溶湯流路体を示す平面図である。 実施形態に係る金属溶湯ポンプの本体と、本体に着脱可能な溶湯流路体とを示す分解断面図である。 実施形態に係る磁場装置を示す平面図である。 実施形態の変型例に係る磁場装置を示す平面図である。 実施形態の変型例に係る金属溶湯ポンプの概略的な構成を示す断面図である。 使用状態における炉内の金属溶湯に浸漬された実施形態に係る金属溶湯ポンプの断面図である。 使用状態における炉内の金属溶湯に浸漬された実施形態に係る溶湯流路体の平面図である。 溶湯流路体の吐出口に溶湯排出管が装着された実施形態に係る金属溶湯ポンプの側面図である。 変形例１に係る溶湯流路体の平面図である。 変形例１に係る溶湯流路体の側面図である。 変形例２に係る溶湯流路体の平面図である。 変形例２に係る溶湯流路体の側面図である。 変形例３に係る溶湯流路体の平面図である。 変形例３に係る溶湯流路体の側面図である。 変形例４に係る溶湯流路体の平面図である。 変形例４に係る溶湯流路体の側面図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、各図においては、同等の機能を有する構成要素に同一の符号を付している。
＜金属溶湯ポンプ＞
　図１～図５を参照して、実施形態に係る金属溶湯ポンプ１の構成について説明する。図１は、図２のＩ－Ｉ線に沿う断面図であり、金属溶湯ポンプ１の概略的な構成を示している。図２は金属溶湯ポンプ１の溶湯流路体２０の平面図である。図３は、金属溶湯ポンプ１の本体（有底筒体１０および溶湯駆動部３０等）と、本体に着脱可能な溶湯流路体２０とを分けて示している。図４は本実施形態に係る磁場装置（回転磁石体）３１の平面図であり、図５は実施形態の変型例に係る磁場装置３１Ａの平面図である。
　本実施形態に係る金属溶湯ポンプ１は、溶解炉、保持炉等の炉内の金属溶湯に一部（少なくとも溶湯流路体２０）が浸漬され、後述するように、渦電流による電磁力を利用して金属溶湯を駆動するように構成されている。
　金属溶湯ポンプ１は、図１に示すように、有底筒体１０と、溶湯流路Ｃが設けられた溶湯流路体２０と、溶湯流路Ｃの金属溶湯を駆動する溶湯駆動部３０と、固定具４０と、蓋体５０と、電源制御盤６０と、ブロワー７０と、を備えている。
　以下、金属溶湯ポンプ１の各構成について詳しく説明する。
　有底筒体１０は、側壁１１および底壁１２を有する有底の筒体である。側壁１１は円筒状に構成されている。底壁１２は側壁１１の下端部を閉塞する。なお、側壁１１は円筒状以外の筒体であってもよい。有底筒体１０は、耐火性を有する材料（耐火材）からなり、たとえば煉瓦から構成される。
　溶湯流路体２０は、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２を繋ぐ溶湯流路Ｃを有する。少なくとも吸込口Ｐ１は溶湯流路体２０の側面に開口している。本実施形態では、吐出口Ｐ２も溶湯流路体２０の側面に開口している。吸込口Ｐ１が溶湯流路体２０の側面に開口しているため、金属溶湯ポンプ１と炉底の間に脚体を介在させなくても炉内の溶湯を吸い込むことができる。
　本実施形態では、図１に示すように、溶湯流路体２０の溶湯流路Ｃは縦断面が閉じた形状に形成されている。詳しくは、溶湯流路体２０は、内側流路壁２１、外側流路壁２２、上側流路壁２３および下側流路壁２４を有しており、これらの流路壁により、縦断面形状が略矩形の溶湯流路Ｃが形成されている。このように溶湯流路Ｃの縦断面が閉じた形状であるため、金属溶湯の吐出圧を容易に高めることができる。また、溶湯流路Ｃが溶湯流路体２０のみで構成されるため、溶湯流路体２０を交換することで溶湯流路Ｃを完全に新しくすることができる。
　溶湯流路体２０は、図２に示すように、内側流路壁２１で囲まれた凹部Ｒを有する。
　なお、好ましくは、溶湯流路Ｃの縦断面形状は横長の略矩形である。これにより、流路断面積が一定の条件においては、溶湯流路Ｃの半径方向の長さが比較的長くなるため、磁場装置３１の磁力線が溶湯流路Ｃの金属溶湯を貫通し易くなり、金属溶湯の駆動効率を向上させることができる。
　また、溶湯流路体２０として、溶湯流路Ｃの流路断面積（高さ等）が異なる複数のものを用意して、所望の吐出量などに応じて使い分けてもよい。
　なお、溶湯流路Ｃの縦断面形状は矩形に限られるものではなく、円形、楕円形、多角形等であってもよい。
　また、炉内の金属溶湯を吸い込みやすくするために、吸込口Ｐ１が吐出口Ｐ２よりも広くなるように溶湯流路Ｃの入口付近はテーパー状に形成されてもよい。
　図２に示すように、溶湯流路体２０は、平面形状が略Ｕ字状である。本実施形態では、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２は同一面にある。ただし、これに限られず、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２が異なる面にあってもよい。
　図２に示すように、溶湯流路Ｃは、磁場装置３１の回転方向に沿った加速流路Ｃ１と、吸込口Ｐ１と加速流路Ｃ１を接続する入口側流路Ｃ２と、加速流路Ｃ１と吐出口Ｐ２を接続する出口側流路Ｃ３とを有する。図２のＩ－Ｉ線の上側部分が加速流路Ｃ１であり、加速流路Ｃ１は溶湯を加速する。加速流路Ｃ１の中心はシャフト３３に平面視でほぼ一致する。溶湯流路Ｃが加速流路を有するため、溶湯流路Ｃの金属溶湯を効率良く駆動することができる。
　図１および図３に示すように、溶湯流路体２０は、有底筒体１０とは別体のものとして、有底筒体１０の下に有底筒体１０に着脱可能に設けられている。溶湯流路体２０は、金属溶湯ポンプ１の使用時において炉内の金属溶湯に浸漬され、溶湯流路Ｃは金属溶湯で満たされる（図６参照）。溶湯流路体２０は、耐火性を有する材料（耐火材）からなり、たとえば、有底筒体１０と同じ材料で構成される。
　溶湯流路体２０は、図１に示すように、磁場装置３１の複数の永久磁石３１ａのうち、第１の永久磁石からの磁力線ＭＬが、有底筒体１０の底壁１２を下方に貫通して溶湯流路Ｃに至り、溶湯流路Ｃから底壁１２を上方に貫通して第１の永久磁石に隣り合う第２の永久磁石に戻る位置に、有底筒体１０に着脱可能に設けられている。
　図１に示すように、溶湯流路体２０は、固定具４０により、有底筒体１０に着脱可能に取り付けられている。この固定具４０は、たとえば、耐火材からなるコの字状の接続部材であり、側壁１１および外側流路壁２２にそれぞれ形成された固定用の穴（図示せず）に当該接続部材の端部が挿入されることにより、溶湯流路体２０は有底筒体１０に着脱可能に取り付けられる。固定具４０は、棒状ないしネジ状の接続部材であってもよい。
　なお、図１では、溶湯流路体２０の上側流路壁２３が有底筒体１０の底壁１２に隙間なく接している。これにより、溶湯流路Ｃと磁場装置３１との間の距離が短くなり、溶湯流路Ｃの金属溶湯を貫く磁場が強くなることから、金属溶湯の駆動力を高くすることができる。ただし、本発明は、これに限定されるものでなく、底壁１２と上側流路壁２３との間に隙間を空けてもよい。
　次に、溶湯駆動部３０について説明する。
　溶湯駆動部３０は、溶湯流路体２０に形成された溶湯流路Ｃの金属溶湯を電磁力により駆動するように構成されている。溶湯駆動部３０は、溶湯流路Ｃの金属溶湯を吸込口Ｐ１から吐出口Ｐ２に向けて駆動し、それにより、金属溶湯を吐出口Ｐ２から吐出させるとともに、炉内の金属溶湯を吸込口Ｐ１から溶湯流路Ｃに吸い込ませる。
　溶湯駆動部３０は、磁場装置（回転磁石体）３１と、磁場装置３１を回転させる電動機３２と、磁場装置３１に接続されたシャフト（回転軸）３３と、カップリング（軸継手）３４と、架台３５と、ベアリングハウジング３６とを有する。
　磁場装置３１は、図１に示すように、有底筒体１０の内部に懸垂状態に設けられている。この磁場装置３１は、縦向きのシャフト３３の周りに回転可能に配置されている。磁場装置３１は、図１および図４に示すように、複数の永久磁石（磁石片）３１ａと、複数の永久磁石３１ａを支持する支持板３１ｂと、を有している。本実施形態では、４個の永久磁石３１ａが支持板３１ｂ上に固定されている。なお、磁場装置３１は、支持板３１ｂとともに複数の永久磁石３１ａを上下に挟み込む別の支持板（図示せず）をさらに有してもよい。
　複数の永久磁石３１ａは、それぞれ、上面部分および下面部分が磁極となるように磁化された上面磁極および下面磁極を有している。そして、複数の永久磁石３１ａの下面磁極が有底筒体１０の底壁１２と上下に対向するように、磁場装置３１は有底筒体１０内に配置されている。
　図４に示すように、複数の永久磁石３１ａは、異なる極性の下面磁極（もしくは上面磁極）が交互にシャフト３３の円周に沿って並ぶように配列されている。これにより、ある永久磁石３１ａ（第１の永久磁石）のＮ極から出た磁力線ＭＬは、その永久磁石に隣り合う永久磁石３１ａ（第２の永久磁石）のＳ極に入る。なお、すべての永久磁石３１ａについて、このような磁力線ＭＬが形成されるようにするために、永久磁石３１ａの個数は偶数個であることが好ましい。
　図４に示すように、支持板３１ｂには、有底筒体１０内に導入された冷却空気が複数の永久磁石３１ａの周囲を流れるように、空気孔Ｈ５が設けられている。
　なお、支持板３１ｂの形状は図４に示すものに限られず、たとえば、略十字状であってもよい。また、永久磁石３１ａの数が２個の場合、支持板３１ｂの形状は、図５に示す、本実施形態の変型例に係る磁場装置３１Ａのように、長方形状であってもよい。
　磁場装置３１Ａでは、支持板３１ｂは板棒状であり、支持板３１ｂの両端にそれぞれ永久磁石３１ａが固定されている。本変型例においても、２個の永久磁石３１ａは、異なる極性の下面磁極がシャフト３３の円周に沿って交互に並ぶように配列されている。
　上記の他にも、６個の永久磁石３１ａ、８個の永久磁石３１ａ、・・・を有する磁場装置が想定される。一般に、磁場装置の永久磁石の数が少ないほど、磁力線ＭＬが遠くまで到達するという利点がある。一方、磁場装置３１の回転速度が同じ場合、金属溶湯における磁力線の時間変化は磁場装置の永久磁石３１ａの数が多いほど大きくなり、溶湯駆動力を増大させることができる。
　電動機３２は、図１に示すように、回転軸３２ａを有し、回転軸３２ａが縦向きになるように架台３５の上に設置されている。回転軸３２ａは、カップリング３４を介してシャフト３３に接続されている。回転軸３２ａが回転することにより、磁場装置３１はシャフト３３の周りに回転する。
　図１に示すように、電動機３２は、接続導体６１を介して電源制御盤６０に電気的に接続されている。たとえば、電動機３２は直流モータであり、電源制御盤６０の正極の端子６０ａおよび負極の端子６０ｂに接続されている。電源制御盤６０の出力（電圧、電流等）を調整することにより、電動機３２の回転速度（すなわち、磁場装置３１の回転速度）を制御することができる。電動機３２の回転速度を上げることで、溶湯流路体２０の吐出口Ｐ２からの金属溶湯の吐出量を増やすことができる。このように、電動機３２は、金属溶湯の吐出量に応じて磁場装置３１の回転数を可変なものとして構成されている。
　なお、電動機３２の種類は特に限定されず、交流モータ等であってもよい。また、交流モータの場合、電動機３２は電源制御盤６０のインバータ（図示せず）により、回転速度が制御されてもよい。
　シャフト３３は、図１に示すように、ベアリングハウジング３６および蓋体５０（軸挿通孔Ｈ３）に挿通されており、磁場装置３１と電動機３２を接続する。シャフト３３の下端は磁場装置３１（支持板３１ｂ）に固定され、シャフト３３の上端はカップリング３４を介して電動機３２の回転軸３２ａに接続されている。
　蓋体５０は、有底筒体１０の上部開口を閉塞する板状部材である。この蓋体５０と有底筒体１０により、磁場装置３１を収容する空間が画成されている。蓋体５０には、空気取入口Ｈ１と空気排出口Ｈ２および軸挿通孔Ｈ３が設けられている。空気取入口Ｈ１に連通するように送風パイプ５１が設けられている。この送風パイプ５１には、磁場装置３１を冷却するための空気を送り込むブロワー７０が接続されている。また、空気排出口Ｈ２に連通するように排風パイプ５２が設けられている。送風パイプ５１から有底筒体１０内部に送り込まれた空気は排風パイプ５２から外部に排出される。
　カップリング３４は、電動機３２の回転軸３２ａと、磁場装置３１に固定されたシャフト３３とを継合する軸継合部材である。
　架台３５は蓋体５０上に固定されており、この架台３５上に電動機３２が設置されている。架台３５の上面には、軸挿通孔Ｈ４が設けられている。なお、回転軸３２ａとシャフト３３が一体的に構成される等の場合は、架台３５を省略して、電動機３２を蓋体５０上に直接設置してもよい。
　ベアリングハウジング３６は、ベアリング（図示せず）を収容しており、図１に示すように、蓋体５０の下面に固定されている。
　以上説明したように、本実施形態に係る金属溶湯ポンプ１では、溶湯流路体２０が有底筒体１０とは別体のものとして有底筒体１０の下に着脱可能に設けられている。より詳しくは、溶湯流路体２０は、有底筒体１０の下の位置であって、複数の永久磁石３１ａのうち、第１の永久磁石からの磁力線が、有底筒体１０の底壁１２を下方に貫通して溶湯流路Ｃに至り、溶湯流路Ｃから底壁１２を上方に貫通して第１の永久磁石に隣り合う第２の永久磁石に戻る位置に、有底筒体１０に着脱可能に設けられている。
　これにより、本実施形態によれば、溶湯流路体２０を交換することで、溶湯流路Ｃを容易に、かつ低コストで新しくすることができる。その結果、使用時において溶湯流路Ｃの金属溶湯を効率良く駆動するとともに、吐出量が低下した場合には、溶湯流路体２０を交換することで、迅速かつ低コストで金属溶湯ポンプの性能を回復することができる。その結果、ダウンタイムロスを大幅に低減することができる。
　また、炉内の溶湯を吸い込む吸込口Ｐ１が溶湯流路体２０の側面に開口しているため、脚体（脚部材）を用いずに金属溶湯ポンプ１を炉底に直接設置した場合であっても、溶湯の吸込抵抗は影響を受けず、十分な吐出量を確保することができる。
　また、有底筒体１０の下方に溶湯流路体２０が設置されるので、金属溶湯ポンプ１の外径が大きくならない。よって、本実施形態によれば、炉内への設置性を損なうことがない。
　（金属溶湯ポンプの変型例）
　上記の説明では、固定具４０を用いて有底筒体１０と溶湯流路体２０は着脱可能に接続されていたが、固定具４０を用いずに両者を接続してもよい。たとえば、有底筒体１０の底壁１２に凸部（または凹部）を設け、この凸部が溶湯流路体２０の凹部（または凸部）に嵌合するようにしてもよい。
　このような変型例について図６を参照して説明する。図６は図２のＩ－Ｉ線に沿う断面図を示している。
　本変型例に係る金属溶湯ポンプ１Ａでは、有底筒体１０の底壁１２には固定用凸部１３が設けられており、この固定用凸部１３が溶湯流路体２０の内側流路壁２１で囲まれた凹部Ｒと係合することで、有底筒体１０と溶湯流路体２０が着脱可能に接続される。
　なお、固定用凸部１３は、平面視でシャフト３３と重なるように設けられてもよい。
　また、有底筒体１０と溶湯流路体２０がしっかりと着脱可能に接続されるようにするために、固定用凸部１３の平面形状は溶湯流路体２０の凹部Ｒの平面形状と略同一であるようにしてもよい。
　図示しないが、他の変型例として、溶湯流路体２０が、その外周端から上方に延出した外周枠部を有するものとして構成され、この外周枠部に有底筒体１０の底部が収まるようにしてもよい。このような外周枠部が有底筒体１０側に設けられてもよい。
　＜金属溶湯ポンプの動作＞
　次に、上述した実施形態に係る金属溶湯ポンプ１の動作について説明する。
　図７に示すように、炉１００内の金属溶湯Ｍに金属溶湯ポンプ１を沈める。炉１００は、たとえば、アルミニウム等の非鉄金属を溶解するための溶解炉、または金属溶湯を保持するための保持炉である。なお、非鉄金属は、アルミニウムに限られず、たとえば、Ａｌ，Ｃｕ，Ｚｎもしくはこれらのうちの少なくとも２つの合金、またはＭｇ合金であってもよい。
　金属溶湯ポンプ１を炉１００内に設置する前に、熱衝撃を低減するため、有底筒体１０および溶湯流路体２０を予熱しておくことが好ましい。予熱処理は、たとえば、空気取入口Ｈ１から温風を吹き込むことにより行う。
　金属溶湯ポンプ１を炉１００内に設置した後、電源制御盤６０を操作して、所望の吐出量に応じた回転速度で電動機３２を駆動する。なお、金属溶湯ポンプ１の動作中は、ブロワー７０から送風パイプ５１および空気取入口Ｈ１を介して冷却空気を有底筒体１０の内部に吹き込んで磁場装置３１を冷却する。冷却空気は排風パイプ５２から外部に排出される。
　電動機３２の回転軸３２ａの回転に伴って磁場装置３１が回転することにより、ある永久磁石３１ａから出て隣接する永久磁石３１ａへ入る磁力線ＭＬは溶湯流路Ｃ内の金属溶湯Ｍ’を貫通した状態で移動する。磁力線ＭＬの移動により金属溶湯Ｍ’に渦電流が発生する。この渦電流により金属溶湯Ｍ’に作用する電磁力によって、金属溶湯Ｍ’は、図８に示すように、加速流路に沿って、シャフト３３の円周方向に駆動される。これにより、溶湯流路Ｃの金属溶湯Ｍ’は吐出口Ｐ２から吐出されるとともに、外部の炉１００の金属溶湯Ｍが吸込口Ｐ１から溶湯流路Ｃに吸い込まれる。その結果、炉１００内の金属溶湯が循環することとなる。
　なお、金属溶湯ポンプ１は炉内の金属溶湯を循環させる用途だけでなく、金属溶湯を汲み上げるために使用することも可能である。この場合、図９に示すように、溶湯流路Ｃの吐出口Ｐ２に溶湯排出管２５を接続する。溶湯排出管２５は、一端が溶湯流路体２０の吐出口Ｐ２に接続され、他端（排出口Ｐ３）が開放されている。排出口Ｐ３は、金属溶湯ポンプ１が炉内に設置された状態で溶湯レベルＭ．Ｌよりも上方に位置する。これにより、溶湯流路Ｃの金属溶湯は駆動されて吐出口Ｐ２から吐出された後、溶湯排出管２５を通って、外部の桶（図示せず）等に汲み上げられる。
＜溶湯流路体の変型例＞
　溶湯流路体については、上述した縦断面形状が閉じた略Ｕ字状の溶湯流路体２０に限られず、種々のものが考えられる。以下、変型例１～４に係る溶湯流路体について、図１０Ａ～図１３Ｂを参照して説明する。変型例１および２は、平面形状は略Ｕ字状であるが、縦断面形状が閉じていない溶湯流路体に関する。変形例３および４は、平面形状がＵ字状ではない溶湯流路体に関する。
　（変型例１）
　図１０Ａおよび図１０Ｂを参照して変型例１に係る溶湯流路体２０Ａについて説明する。図１０Ａは溶湯流路体２０Ａの平面図であり、図１０Ｂは溶湯流路体２０Ａの側面図である。
　本変型例に係る溶湯流路体２０Ａは、溶湯流路体２０から上側流路壁２３を取り去ったものに相当する。すなわち、溶湯流路体２０Ａは、内側流路壁２１、外側流路壁２２および下側流路壁２４を有し、上面が開放されている。これにより、使用後、溶湯流路体２０Ａを有底筒体１０から取り外し、溶湯流路Ｃ内で凝固した金属の除去等のメンテナンスを容易に行うことができる。また、上側流路壁２３が設けられていないため、溶湯流路Ｃと磁場装置３１との距離が短く、溶湯駆動効率を向上させることができる。
　なお、吐出圧を確保する観点から、溶湯流路体２０Ａの内側流路壁２１および外側流路壁２２の上端面は有底筒体１０の底壁１２とできるだけ隙間なく接することが好ましい。
　（変形例２）
　次に、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照して変型例２に係る溶湯流路体２０Ｂについて説明する。図１１Ａは溶湯流路体２０Ｂの平面図であり、図１１Ｂは溶湯流路体２０Ｂの側面図である。
　本変型例に係る溶湯流路体２０Ｂは、溶湯流路体２０から下側流路壁２４を取り去ったものに相当する。すなわち、溶湯流路体２０Ｂは、内側流路壁２１、外側流路壁２２および上側流路壁２３を有し、下面が開放されている。これにより、使用後、溶湯流路体２０Ｂを有底筒体１０から取り外し、溶湯流路Ｃ内で凝固した金属の除去等のメンテナンスを容易に行うことができる。
　本変形例の溶湯流路体２０Ｂを用いる場合、金属溶湯ポンプ１を炉底まで沈めて内側流路壁２１および外側流路壁２２の下端面が炉底と接するようにすることが必要である。なお、溶湯金属の凝固などにより炉底が平坦でなく、溶湯流路体２０Ｂと炉底に隙間が生じる場合が想定されるが、このような場合であっても、炉内の金属溶湯を循環させる程度の吐出圧を確保することは困難ではない。必要であれば、電動機３２の回転数を上げることで所要の吐出圧の確保を図ることができる。
　（変形例３）
　次に、図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して変型例３に係る溶湯流路体２０Ｃについて説明する。図１２Ａは溶湯流路体２０Ｃの平面図であり、図１２Ｂは溶湯流路体２０Ｃの側面図である。
　本変型例に係る溶湯流路体２０Ｃは、溶湯流路体２０と同様に縦断面が閉じた形状を有するが、平面形状が波状である。すなわち、溶湯流路体２０Ｃは、内側流路壁２１、外側流路壁２２、上側流路壁２３および下側流路壁２４を有し、縦断面形状が閉じている。そして、溶湯流路体２０Ｃの平面形状は、波状であり、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２は同一直線上にある。
　溶湯流路体２０Ｃは、たとえば、炉１００の辺部に金属溶湯ポンプ１を設置する場合に好適である。
　本変型例によれば、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２が同一直線上にありながらも、溶湯流路Ｃは磁場装置３１の回転方向に沿った加速流路（線Ｌ１とＬ２で挟まれた流路）を有するため、溶湯流路Ｃの金属溶湯を効率良く駆動することができる。
　なお、溶湯流路体２０Ｃにおいて、変型例１，２のように、上側流路壁２３または下側流路壁２４を取り去り、上面または下面を開放してもよい。
　（変型例４）
　次に、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照して変型例４に係る溶湯流路体２０Ｄについて説明する。図１３Ａは溶湯流路体２０Ｄの平面図であり、図１３Ｂは溶湯流路体２０Ｄの側面図である。
　本変型例に係る溶湯流路体２０Ｄは、溶湯流路体２０と同様に縦断面が閉じた形状を有するが、平面形状が波状である。すなわち、溶湯流路体２０Ｄは、内側流路壁２１、外側流路壁２２、上側流路壁２３および下側流路壁２４を有し、縦断面形状が閉じている。そして、溶湯流路体２０Ｄの平面形状は、略Ｌ字状であり、吸込口Ｐ１の開口面と吐出口Ｐ２の開口面は直交している。
　溶湯流路体２０Ｄは、たとえば、炉１００の角部（隅部）に金属溶湯ポンプ１を設置する場合に好適である。
　本変型例によれば、吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２の開口面が直交しながらも、溶湯流路Ｃは磁場装置３１の回転方向に沿った加速流路（線Ｌ３とＬ４で挟まれた流路）を有するため、溶湯流路Ｃの金属溶湯を効率良く駆動することができる。
　なお、溶湯流路体２０Ｄにおいて、変型例１，２のように、上側流路壁２３または下側流路壁２４を取り去り、上面または下面を開放してもよい。
　また、直交に限らず、鋭角または鈍角で吸込口Ｐ１と吐出口Ｐ２の開口面が交わるようにしてもよい。
　上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
１　金属溶湯ポンプ
１０　有底筒体
１１　側壁
１２　底壁
１３　固定用凸部
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ　溶湯流路体
２１　内側流路壁
２２　外側流路壁
２３　上側流路壁
２４　下側流路壁
２５　溶湯排出管
３０　溶湯駆動部
３１，３１Ａ　磁場装置
３１ａ　永久磁石
３１ｂ　支持板
３２　電動機
３２ａ　回転軸
３３　シャフト
３４　カップリング
３５　架台
３６　ベアリングハウジング
４０　固定具
５０　蓋体
５１　送風パイプ
５２　排風パイプ
６０　電源制御盤
６０ａ，６０ｂ　端子
６１　接続導体
７０　ブロワー
１００　炉
Ｃ　溶湯流路
Ｃ１　加速流路
Ｃ２　入口側流路
Ｃ３　出口側流路
Ｈ１　空気取入口
Ｈ２　空気排出口
Ｈ３，Ｈ４　軸挿通孔
Ｈ５　空気孔
Ｍ，Ｍ’　金属溶湯
ＭＬ　磁力線
Ｐ１　吸込口
Ｐ２　吐出口
Ｐ３　排出口
Ｒ　（溶湯流路体の）凹部

Claims (11)

  1. 　側壁および底壁を有する有底筒体と、
    　吸込口と吐出口を繋ぐ溶湯流路を有し、前記有底筒体とは別体の溶湯流路体と、
    　前記有底筒体の内部に縦向きの回転軸の周りに回転可能に配置された磁場装置と、前記磁場装置を回転させる電動機とを有する溶湯駆動部と、
    　を備え、
    　前記吸込口は前記溶湯流路体の側面に開口し、
    　前記磁場装置は複数の永久磁石を有し、
    　前記複数の永久磁石は、それぞれ、上面部分および下面部分が磁極となるように磁化された上面磁極および下面磁極を有し、
    　前記複数の永久磁石における前記複数の下面磁極は前記底壁と上下に対向しており、
    　前記複数の永久磁石は、異なる極性の下面磁極が交互に前記回転軸の円周に沿って並ぶように配列されており、
    　前記溶湯流路体は、前記有底筒体の下の位置であって、前記複数の永久磁石のうち、第１の永久磁石からの磁力線が、前記有底筒体の前記底壁を下方に貫通して前記溶湯流路に至り、前記溶湯流路から前記有底筒体の前記底壁を上方に貫通して前記第１の永久磁石に隣り合う第２の永久磁石に戻る位置に、前記有底筒体に着脱可能に設けられていることを特徴とする金属溶湯ポンプ。
  2. 　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁、上側流路壁および下側流路壁を有し、縦断面形状が閉じていることを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯ポンプ。
  3. 　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁および下側流路壁を有し、上側流路壁を有さず上面が開放されていることを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯ポンプ。
  4. 　前記溶湯流路体は、内側流路壁、外側流路壁および上側流路壁を有し、下側流路壁を有さず下面が開放されていることを特徴とする請求項１に記載の金属溶湯ポンプ。
  5. 　前記溶湯流路は、前記磁場装置の回転方向に沿った加速流路と、前記吸込口と前記加速流路を接続する入口側流路と、前記加速流路と前記吐出口を接続する出口側流路とを有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の金属溶湯ポンプ。
  6. 　前記溶湯流路体は、平面形状が略Ｕ字状であることを特徴とする請求項５に記載の金属溶湯ポンプ。
  7. 　前記溶湯流路体は、平面形状が波状であることを特徴とする請求項５に記載の金属溶湯ポンプ。
  8. 　前記溶湯流路体は、平面形状が略Ｌ字状であることを特徴とする請求項５に記載の金属溶湯ポンプ。
  9. 　前記溶湯流路の縦断面形状は、横長の略矩形であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の金属溶湯ポンプ。
  10. 　前記溶湯流路体は、固定具により前記有底筒体に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の金属溶湯ポンプ。
  11. 　前記有底筒体の前記底壁には固定用凸部が設けられ、前記固定用凸部が前記溶湯流路体の内側流路壁で囲まれた凹部と係合することを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の金属溶湯ポンプ。
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