專利名稱：有色金屬熔液泵及使用這種金屬泵的熔化爐系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種有色金屬熔液泵以及使用這種金屬泵的熔化爐系統。
背景技術：
以往，將有色金屬即Al、Cu、Si或這些有色金屬中至少兩種物質的合金、或Mg合金等的導體(電導體)的有色金屬從熔化爐或保溫爐中出液的方法之一是，預先在爐底附近的爐壁上打孔并按上塞子，通過此塞子的拔裝進行出液。但是，實施這種方法時，由于對象物是高溫的有色金屬溶液，因此，不可避免地伴隨著很大的危險。實際采用的另一種方法是使用真空泵進行出液。但是，這種方法在操作性和可靠性方面存在問題，實際上很少被采用。另一種方法是使用機械泵進行出液。但是，這種方法存在嚴重損傷泵的槳葉(碳纖維)、需要高額的維護費等缺點。此外，還有一種方法是使用電磁泵進行出液。但是，這種方法電力消耗大，需要高度的維護管理等，實際運用案例極少。
發明內容
現有的技術中存在上述問題。本發明是鑒于上述技術中存在的問題而提出的，其目的在于提供一種結構簡單、 價格低廉且無需人介入即可進行有色金屬熔液出液的有色金屬熔液泵及使用這種金屬泵的熔化爐系統。本發明的有色金屬熔液泵由以下部分構成，將內部空間與為在外部開口而設在各側壁上的下端入口和上端開口相連通的、在上述側壁內形成的、具備螺旋通道的有色金屬熔液通道的容器體，具有設在所述內部空間內的、可環繞縱向軸線旋轉的、旋轉時其磁場強度可使磁力線在穿過上述螺旋通道內色金屬熔液的狀態下移動的磁場裝置以及旋轉驅動上述磁場裝置的驅動裝置。本發明的有色金屬熔液泵還具有如下附加技術特征所述螺旋通道的上端通過所述容器體的所述側壁內形成的縱向上升通道與所述上端開口相通。 所述磁場裝置由永久磁鐵組成。所述磁場裝置具備在所述軸線周圍安裝的多個永久磁鐵，所述各永久磁鐵被磁化，使內側和外側相對于所述軸線成為磁極，并且，多個永久磁鐵沿所述軸線周圍的外周側和內周側安裝，使各不同磁極交替排列。所述磁場裝置具有一個永久磁鐵，所述永久磁鐵被磁化，使夾有所述軸線橫向相對的兩側成為磁極。具有堵塞所述容器體中的所述內部空間的蓋子，所述磁場裝置呈垂直狀態且可旋轉狀態與所述蓋子相對安裝。
所述蓋子上裝有所述驅動裝置。所述驅動裝置的輸出軸與可旋轉支撐所述磁場裝置的軸通過連軸器相連，實現旋轉力的傳送。所述蓋子具有使所述內部空間與外部相通的送風孔和排風孔，可以從所述送風孔送入所述內部空間，將已冷卻的空氣從所述排風孔向外部排出。鼓風機的送風管與所述送風孔相通，排風管與所述排風孔相通。所述容器體由作為外筒的圓柱形容器和作為內筒的內側容器構成雙重結構容器， 在所述圓柱形容器的側壁上形成所述有色金屬熔液通道。所述容器體高度的下半部分設有所述螺旋通道，上半部分設有所述上升通道。所述螺旋通道幾乎與所述容器體的整體高度相等。所述蓋子上有出液孔，且所述蓋子上裝有與所述出液孔相通的出液管。所述出液孔與所述有色金屬熔液通道呈密封狀態相通。具有一個所述容器體和發射出不同磁場強度的多個磁場裝置，相對于所述容器體，更換所述多個磁場裝置的任意一個即可使用。所述有色金屬熔液通道的橫剖面為圓形、橢圓形、矩形或多角形。出液管呈連通狀態與所述上端開口相連接，所述出液管的端部設有所述有色金屬熔液向外流出的出液口。所述出液口設在高于所述下端入口之處。依照本發明，還可提供一種熔化爐系統，該系統具有所述有色金屬溶液泵和帶有存儲有色金屬熔液的存儲空間的爐，可在所述下端入口浸漬于存儲在該存儲空間中的有色金屬中的狀態下，將所述有色金屬熔液存儲在所述爐中的所述存儲空間內。依照本發明，又提供一種熔化爐系統，該系統具有所述有色金屬溶液泵和帶有存儲有色金屬熔液的存儲空間的爐，可在所述下端入口浸漬于存儲在該存儲空間中的有色金屬中的狀態下，將所述有色金屬熔液存儲在所述爐中的所述存儲空間內，并且，所述出液管上的所述出液口的位置低于所述爐中存儲的熔液液面。
圖1 (a)為本發明的第一種實施方式的有色金屬熔液泵的縱剖示意圖、(b)為圓柱形容器部分的縱剖示意圖。圖2(a)為圖1的有色金屬熔液泵平面圖、(b)為蓋子的剖面圖、(c)圖為2(a)去掉蓋子后的平面圖。圖3(a)為磁場裝置的平面示意圖、(b)為磁場裝置的另一種實施方式的平面圖。圖4為有色金屬熔液泵的第二種實施方式的縱剖示意圖。圖5為圖1使用有色金屬熔液泵的熔化爐系統縱剖示意圖。圖6為表示圖5熔化爐系統的其他實施方式的縱剖示意圖。
具體實施例方式圖1(a)為本發明的第一種實施方式的縱剖面示意圖，圖2(a)為其平面圖示意圖。 從圖1 (a)中可以看出，1 (a)、圖2(b)所示的本發明的第一種實施方式中的有色金屬熔液泵1，其結構為，依靠電磁力將有色金屬熔液(Al、Cu、ai或這些有色金屬中至少2種物質的合金、或Mg合金等的導體(電導體)的熔液)從下端入口吸入，從出液口 3排出。從圖1(a)中可以看出，具體結構為，上述下端入口 2呈開口狀態位于用耐火材料 (耐熱材料)制成的、作為外筒的圓柱形容器5的圓柱形側壁底部附近。在上述圓柱形容器5的上緣部分，上端開口 6呈開口狀態與上述出液口 3相通。該上端開口 6在下述去掉蓋子12的平面2(c)中直接表示出來。下端入口 2與上端開口 6通過上述圓柱形容器5的圓柱形側壁內有色金屬熔液通道8相通。該有色金屬熔液通道 8由相連的2個通道構成，即從僅顯示圓柱形容器5的圖1 (b)中可以看出，有色金屬熔液通道8由相互連通的容器體11下半部分的螺旋通道8a和上半部分的縱向上升通道8b構成。有色金屬熔液M在下述電磁力的驅動下被吸入下端入口 2，通過螺旋通道8盤旋上升至上升通道8b，再通過該上升通道8上升，從上述出液口 3排出。此外，橫剖面顯示上述有色金屬熔液通道8為圓形，當然，橫剖面的形狀不光可以是圓形，還可以是橢圓形、矩形、多角形或其他形狀。從圖1(a)、圖2(c)中可以看出，在上述圓柱形容器5的內側，作為內筒裝有4個絕熱材料制成的相同圓柱形內側容器，構成所謂的耐火材料制成的雙重結構容器體11。該容器體的內部11為所謂的內部空間。從圖1(a)中可以看出，該容器體11上部開口設有蓋子12。該蓋子12的剖面圖如圖2(b)所示。從圖2(b)中可以看出，該蓋子12上有熔液孔12a、送風孔12b、排風孔12c、 輸出軸孔12d。上述內部空間通過送風孔12b、排風孔12c與外部相通。從圖1(a)、圖2(a)中可以看出，在上述蓋子12的上述排風孔12c內設有密封、相通的排風管14。該排風管14的上端為排風口 14a。從圖1(a)、圖2(a)中可以看出，該蓋子12上裝有接近于L型的出液管15。即該出液管15的出口端部為上述出液口 3。該出液管15的下端與上述蓋子12的上述熔液孔 1 呈密封狀態相通。并且，該熔液孔1 與上述圓柱形容器5的上述通道汕相通。這樣， 上述上升通道8b通過上述出液管5與上述出液口 3相通。即上述圓柱形容器5的上述下端入口 2通過螺旋通道8a、上升通道8b和出液管15與上述出液口 3相通。從圖1(a)、圖(b)中可以看出，在上述蓋子12的上面，通過基座17裝有帶有沿軸線AL的縱向輸出軸18a的驅動電機(驅動裝置)18。并且，在該蓋子12的下面，設有由軸承13支撐的可轉動軸19。上述輸出軸18a通過上述蓋子12的輸出軸孔12d，依靠連軸器 (圖未示)與軸19相連(連接在一起)，實現旋轉力的傳送。即上述輸出軸18a與上述軸 19相連，使輸出軸18a的旋轉能夠傳送至軸19。該軸19的下端部分裝有磁場裝置20。即磁場裝置20依靠蓋子12垂懸在內側容器4內。該磁場裝置20的磁力線ML幾乎呈水平方向射出，穿過上述螺旋通道8a內的有色金屬熔液后再次呈水平方向返回，構成磁場強度。依靠該磁場強度啟動上述驅動電機18后磁場裝置20開始旋轉，磁力線ML隨之在穿過螺旋通道8a內的有色金屬熔液M的同時旋轉移動。有色金屬熔液M依靠此時產生的電磁力沿此螺旋通道8a流動上升至上述通道8b，再進一步上升至上述出液管15，從上述出液口 3排出。如上所述，如果磁場裝置20射出的磁力線ML為穿過螺旋通道8a內的有色金屬熔液M的磁力線，那么具體可采用各種各樣的結構。
例如，可以采用圖3(a)或圖3(b)所示的結構。圖3(a)所示的結構為使用在上述軸線AL周圍配置的4個永久磁鐵25的結構。即在上板22和下板23之間夾有多個永久磁鐵25，例如在虛擬圓周上排列著的4個柱狀永久磁鐵25。各永久磁鐵25被磁化，使上述軸線AL周圍的內周側和外周側成為磁極。并且， 沿圓周方向相鄰的2個永久磁鐵25、25被磁化，使其外周側與內周側的磁極相互不同。因此，從圖3 (a)中可以看出，某永久磁鐵25射出的磁力線ML會進入相鄰的另一個永久磁鐵 25，并且，如上所述，這些磁力線ML會穿過上述螺旋通道8a內的有色金屬熔液Μ。這樣，在磁力線ML旋轉移動的同時，有色金屬熔液M在螺旋通道8a內盤旋上升。圖3(b)所示的結構為使用1個永久磁鐵的結構。即如圖3(b)所示，也可以將磁場裝置20作為一根圓柱形永久磁鐵27。在該永久磁鐵27上，夾著上述軸線AL橫向相對的兩側部分各自被磁化為不同的磁極。從該永久磁鐵27中射出的磁力線ML也作用于螺旋通道8a內的有色金屬熔液Μ。有色金屬熔液M依靠該磁力線ML在螺旋通道8a內盤旋上升。使用該圖3 (b)的磁場裝置20時，也可采取某種方法將磁場裝置20安裝在在軸19 上，通過軸19旋轉驅動該磁場裝置20。并且，從圖1(a)、圖2(a)中可以看出，上述蓋子12上裝有鼓風機四。該鼓風機四的送風管29a呈密封狀態與蓋子12的上述送風孔12b相通。這樣，鼓風機四送風時，如圖 1(a)中箭頭所示，空氣通過內部空間對各部分進行冷卻，并從上述排風口 14a向外排出。此外，在圖2中，30為電源控制盤，在此對上述驅動電機18和上述鼓風機四進行供電和控制。對上述結構的有色金屬熔液泵1的運行進行說明。該有色金屬熔液泵1在浸漬在有色金屬熔液M中的狀態下，即至少是在上述下端入口 2浸漬在有色金屬熔液M中的狀態下使用的。并且，鼓風機四應保持實時工作的狀態， 以保證在冷卻的狀態下出液。該泵的運行說明如下通常，磁場(磁力線ML)作用于有色金屬熔液M，如果移動該磁場，則有色金屬熔液M中會產生渦電流。這樣一來，在有色金屬熔液中，電磁力會按磁場的移動方向產生。因此，在本發明中，有色金屬熔液的通道(螺旋通道8a)的安裝與磁場的移動面(電磁力作用面)呈一定角度，作用于有色金屬熔液的電磁力則分為垂直分量和水平分量。螺旋通道8a 內的有色金屬熔液依靠該垂直分量被推至上方，這樣，螺旋通道8a內的有色金屬熔液在磁場裝置20旋轉的同時，呈螺旋運動向上方移動。不久，上述有色金屬熔液從螺旋通道8a移至上升通道8b。上升通道8b內的有色金屬熔液從后方向被上推至出液管15，從出液口 3 流出。此時，隨著有色金屬熔液在螺旋通道8a內的移動，下端入口 2同時吸入新的有色金屬熔液，輸送至螺旋通道8a內。這樣，有色金屬熔液連續不斷地從下端入口 2吸入，從出液口 3流出。在此，有色金屬熔液M的移動速度、高度(揚程)與磁場的移動速度(旋轉速度) 成正比。因此，如果使用變流器控制磁場裝置20的轉數，則可調整出液量、揚程和出液速度。此外，可通過加長圓柱形容器5，即螺旋通道8a的方式，任意設定揚程。圖4為作為圖1 (a)的第一種實施方式的有色金屬熔液泵1變形例的第二種實施方式的有色金屬熔液泵IA的縱剖面示意圖。該第二種實施方式與第一種實施方式的不同之處在于將形成圓柱形容器5A的有色金屬熔液通道8A中的螺旋通道SAa加長，將上升通道8Ab縮短，以及根據螺旋通道SAa相應地加長磁場裝置20A。即螺旋通道SAa幾乎與容器體IlA的整體高度相等。這樣，由于加長了磁場裝置20A，可以進一步提高依靠磁場裝置20A驅動的有色金屬熔液的驅動能力。此外，雖然我們將圖4的圓柱形容器5A作為圓柱形容器來使用，但還是應該準備幾種在磁場裝置中永久磁鐵長度不同的磁場裝置，根據不同情況交換使用。即有時將圖 1 (a)的磁場裝置20作為磁場裝置使用，有時使用圖4的磁場裝置20A，或使用其他不同長度的永久磁鐵的磁場裝置，這樣可以改變有色金屬熔液M的驅動能力。圖5為圖1 (a)中所示的使用了有色金屬熔液泵1的本發明的熔化爐系統。從圖5中可以看出，有色金屬熔液泵1安裝在保溫爐(或熔化爐)40內，直接浸漬在有色金屬熔液M中。此時，至少上述下端入口 2應浸漬在有色金屬熔液M中。由于浸漬在高溫的有色金屬熔液M中，鼓風機四應經常保持ON狀態。正如剛才說明的那樣，現在打開驅動電機18，電磁力作用于螺旋通道8a內的有色金屬熔液M,有色金屬熔液M在螺旋通道8a內盤旋上升，經上升通道8b和出液管15，從出液口 3流出。此時，由于有色金屬熔液M從下端入口 2被連續不斷地吸入，因此，有色金屬熔液M從出液口 3連續不斷地排入儲液箱。圖6為圖5的熔化爐系統變形例的縱剖面示意圖。圖6所示熔化爐系統IA為，一旦磁場裝置20施加動力，出液口 3A開始出液后，即使切斷該磁場裝置20，停止動力供給，根據虹吸原理，上述熔液仍將不斷流出系統。圖6的系統與圖5的熔化爐系統1的不同點具體如下儲液箱42設在比圖5低的位置。這樣可以使儲液箱42內熔液M2的液面M2s比保溫爐40內熔液M的液面Ms低。將出液管15A下折延長，將頂端的出液口 3A插入儲液箱42內的熔液M2中。在這種狀態下，依靠磁場裝置20將熔液M從出液口 3A排出。之后即使停止磁場裝置20，根據虹吸原理上述熔液仍將不斷流出。即作為系統結構，出液管15A需要有適當的長度，以便使出液口 3A的位置至少可以低于保溫爐40內熔液M的液面Ms。此外，在出液管15A的最高位置的橫向部分安裝排氣管50。正如后面就此問題說明的那樣，這是為了在運行最初時熔液M能夠順利地通過出液管15A上升。具體說明如下上述結構的熔化爐系統IA的具體運行如下打開電源盤30的開關，熔液通過有色金屬熔液通道8 (螺旋通道8a及上述通道 8b)至出液管15A，從出液口 3A流入儲液箱42內的熔液M2內。即開始運轉前，出液管15A內充滿了空氣。該空氣會妨礙熔液M順利通過有色金屬熔液通道8及出液管15A內上升。因此，開始運行前，首先打開出液管15A的閥門50，排出里面的空氣，然后在這種狀態下開始運行。這樣，熔液M沿圓柱形容器5的有色金屬熔液通道8(8a、8b)盤旋上升至出液管15A，開始沿出液管15A的基端部分上升。通過這種上升， 出液管15中的空氣從閥門50中被擠出。熔液M到達閥門50的位置后閥門50關閉，之后，熔液M在沒有出液管15A內空氣的影響下，順利通過出液管15A流入儲液箱42中的熔液M2 內。然后關閉電源盤30對應的開關。即使關閉了開關，之后，由于保溫爐內的熔液M液面 Ms與儲液箱內的熔液M2液面M2s之間存在高度差H，即根據虹吸原理，保溫爐40內的熔液 M將連續不斷地流入儲液箱42內。也就是說即使沒有從外部施加認為的動力，也會連續不斷地出液。
權利要求
1.一種有色金屬熔液泵，其特征在于具有將內部空間與為在外部開口而設在各側壁上的下端入口和上端開口相連通的、在所述側壁內形成的、具備螺旋通道的有色金屬熔液通道的容器體，具有設在所述內部空間內的、可環繞縱向軸線旋轉的、旋轉時其磁場強度可使磁力線在穿過上述螺旋通道內色金屬熔液的狀態下移動的磁場裝置，以及具有旋轉驅動所述磁場裝置的驅動裝置。
2.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述螺旋通道的上端通過所述容器體的所述側壁內形成的縱向上升通道與所述上端開口相通。
3.根據權利要求1所述的線路板，其特征在于所述磁場裝置由永久磁鐵組成。
4.根據權利要求3所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述磁場裝置具備在所述軸線周圍安裝的多個永久磁鐵，所述各永久磁鐵被磁化，使內側和外側相對于所述軸線成為磁極，并且，多個永久磁鐵沿所述軸線周圍的外周側和內周側安裝，使各不同磁極交替排列。
5.根據權利要求3所述的有色金屬熔液泵，其特征在于所述磁場裝置具有一個永久磁鐵，所述永久磁鐵被磁化，使夾有所述軸線橫向相對的兩側成為磁極。
6.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于具有堵塞所述容器體中的所述內部空間的蓋子，所述磁場裝置呈垂直狀態且可旋轉狀態與所述蓋子相對安裝。
7.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述蓋子上裝有所述驅動裝置。
8.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述驅動裝置的輸出軸與可旋轉支撐所述磁場裝置的軸通過連軸器相連，實現旋轉力的傳送。
9.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述蓋子具有使所述內部空間與外部相通的送風孔和排風孔，可以從所述送風孔送入所述內部空間，將已冷卻的空氣從所述排風孔向外部排出。
10.根據權利要求9所述的有色金屬溶液泵，其特征在于鼓風機的送風管與所述送風孔相通，排風管與所述排風孔相通。
11.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述容器體由作為外筒的圓柱形容器和作為內筒的內側容器構成雙重結構容器，在所述圓柱形容器的側壁上形成所述有色金屬熔液通道。
12.根據權利要求2所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述容器體高度的下半部分設有所述螺旋通道，上半部分設有所述上升通道。
13.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述螺旋通道幾乎與所述容器體的整體高度相等。
14.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述蓋子上有出液孔，且所述蓋子上裝有與所述出液孔相通的出液管，所述出液孔與所述有色金屬熔液通道呈密封狀態相通。
15.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于具有一個所述容器體和發射出不同磁場強度的多個磁場裝置，相對于所述容器體，更換所述多個磁場裝置的任意一個即可使用。
16.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述有色金屬熔液通道的橫剖面為圓形、橢圓形、矩形或多角形。
17.根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵，其特征在于出液管呈連通狀態與所述上端開口相連接，所述出液管的端部設有所述有色金屬熔液向外流出的出液口。
18.根據權利要求17所述的有色金屬溶液泵，其特征在于所述出液口設在高于所述下端入口之處。
19.一種熔化爐系統，其特征在于具有根據權利要求1所述的有色金屬溶液泵、和帶有存儲有色金屬熔液的存儲空間的爐，可在所述下端入口浸漬于存儲在該存儲空間中的有色金屬中的狀態下，將所述有色金屬熔液存儲在所述爐中的所述存儲空間內。
20.一種熔化爐系統，其特征在于具有根據權利要求17所述的有色金屬溶液泵、和帶有存儲有色金屬熔液的存儲空間的爐，可在所述下端入口浸漬于存儲在該存儲空間中的有色金屬中的狀態下，將所述有色金屬熔液存儲在所述爐中的所述存儲空間內，并且，所述出液管上的所述出液口的位置低于所述爐中存儲的熔液液面。
全文摘要
本發明提供一種結構簡單、價格低廉且無需人介入即可進行有色金屬熔液出液的有色金屬熔液泵及使用這種金屬泵的熔化爐系統。該有色金屬溶液泵具有將內部空間與為在外部開口而設在各側壁上的下端入口和上端開口相連通的、在上述側壁內形成的、具備螺旋通道的有色金屬熔液通道的容器體，具有設在所述內部空間內的、可環繞縱向軸線旋轉的、旋轉時其磁場強度可使磁力線在穿過上述螺旋通道內色金屬熔液的狀態下移動的磁場裝置以及具有旋轉驅動上述磁場裝置的驅動裝置。
文檔編號F27D3/14GK102213552SQ20111006364
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月15日 優先權日2010年4月7日
發明者高橋謙三 申請人:Zmag株式會社