專利名稱：一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋁熔煉中的非接觸式攪拌設備技術領域，具體地說，是安裝在鋁熔煉爐底部使用的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置。
背景技術：
在鋁熔煉過程中，為了加快熔化速度以及添加合金后使其合金成分均勻，需要對熔爐內的鋁液進行定期攪拌。目前所采用的非接觸式攪拌方式有交流勵磁攪拌、永磁攪拌和直流勵磁攪拌。交流勵磁攪拌是利用多個線圈平行放置，采用周期性電流相位差方式使其形成行波磁場對鋁液實施攪拌，這種攪拌方式存在的問題是耗電量大，一臺30噸鋁熔爐用交流勵磁攪拌器，每小時要耗電250千瓦 315千瓦，且機構復雜，故障率高。永磁攪拌由于采用大量的耐高溫磁性材料，雖然耗電量只有交流勵磁攪拌的十分之一到十五分之一，但是磁性材料內部含有許多稀有金屬，屬國家控制開采的稀土材料，價格昂貴，與同噸位的交流勵磁攪拌相比，成本約為交流勵磁攪拌的兩倍以上，在一定程度上限制了其發展。 直流勵磁攪拌器，采用直流線圈平行排放的形式，中間無相斥磁極，磁力線構成最短回路， 耗電量雖然只有交流勵磁攪拌器的十分之一左右，但磁場輻射面積、深度和強度都較小，攪拌范圍及攪拌鋁溶液的量小；而且，由于直流線圈采用實心繞制及自然冷卻，線圈散熱慢， 易過熱，磁衰減量大，勵磁功率不宜做大，只能適用于小型熔爐和較薄爐底時使用，應用范圍窄。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種對鋁溶液的作用范圍大、穿透能力強、攪拌效果好、高效節能、成本低廉的風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，包括底盤，以及安裝在底盤上的機架，所述機架上豎向安裝有轉動軸，所述轉動軸的底端連接驅動其旋轉的動力裝置，所述動力裝置受控于控制系統；所述轉動軸的上端安裝有磁軛，所述磁軛具有向外傾斜的上平面，所述上平面上安裝有至少兩個與其垂直的格柵式直流線圈，所述格柵式直流線圈呈環狀間隔均布，每個格柵式直流線圈內安裝有鐵芯，相鄰的兩個鐵芯的同向端極性相反，所述格柵式直流線圈之間安裝有與各鐵芯上端極性相斥的耐高溫永磁體；所述機架上方還安裝有無磁外罩，所述的磁軛、格柵式直流線圈、鐵芯、和耐高溫永磁體均位于所述無磁外罩的內腔中；所述格柵式直流線圈的外側還設有用于對其散熱降溫的風冷裝置。作為優選的技術方案，所述磁軛呈中間高外端低的“一”字形、“十”字形或“米”字形。作為優選的技術方案，所述格柵式直流線圈為兩個，四個或八個；所述鐵芯的上端伸出所述格柵式直流線圈，向外延伸形成發射極。作為優選的技術方案，所述格柵式直流線圈為多層環狀結構，層與層之間隔有耐高溫絕緣墊條，所述耐高溫絕緣墊條呈交錯間隔排列。作為優選的技術方案，所述格柵式直流線圈的外側還設有導磁板，所述導磁板安裝在所述磁軛的外端。作為優選的技術方案，所述風冷裝置包括風機，所述風機設置在無磁外罩內腔中； 或者設置在無磁外罩外部，并通過外部風管向所述格柵式直流線圈吹風或吸風。作為優選的技術方案，所述轉動軸上安裝有至少兩個導電滑環；所述轉動軸為中空軸，所述轉動軸的空腔內穿有導線，所述導線的一端分別與所述格柵式直流線圈及風機電連接，所述導線的另一端分別與所述導電滑環電連接。作為優選的技術方案，所述無磁外罩上還設有測溫裝置。作為優選的技術方案，所述動力裝置包括調頻電機，以及與所述調頻電機的輸出端連接的減速機；所述減速機的輸出端連接所述轉動軸的底端。作為優選的技術方案，所述攪拌裝置還設有行走機構和高度調節裝置。由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是本發明的風冷式復合磁場鋁溶液攪拌裝置使用時，安裝在鋁熔爐下部通道內的導軌上并貼近爐底下平面。由于本發明的攪拌裝置在機架上豎向安裝有由動力裝置驅動的轉動軸，轉動軸的上端安裝有上平面向外傾斜的磁軛，所述上平面上安裝有呈環狀間隔均布的至少兩個與其垂直的格柵式直流線圈，每個格柵式直流線圈內安裝有鐵芯，且相鄰的兩個鐵芯的同向端極性相反；呈環狀布置的格柵式直流線圈之間安裝有與各鐵芯上端極性相斥的耐高溫永磁體；格柵式直流線圈的外側設有風冷裝置。工作時，向格柵式直流線圈通以直流電向外發射磁場，格柵式直流線圈與其內安裝的鐵芯之間構成磁回路，由于磁軛的上平面向外傾斜，格柵式直流線圈和鐵芯均與磁軛的上平面垂直安裝，因此，所構成的磁回路也向外傾斜，因而增大了對鋁熔爐內鋁溶液的作用范圍。由于呈環狀布置的格柵式直流線圈之間安裝有與各鐵芯上端極性相斥的耐高溫永磁體，耐高溫永磁體所產生的永磁場對格柵式直流線圈與鐵芯之間構成的磁回路產生一種排斥力，一方面會使該磁回路受到擠壓，進一步向外偏移，從而進一步增大對鋁熔爐內鋁溶液的作用范圍；同時，格柵式直流線圈與鐵芯之間形成的電磁場與耐高溫永磁體所產生的永磁場之間存在相互的排斥力，該排斥力使磁力線的高度和強度都得到加強，相同高度的磁場力越大，其攪拌力也越大，有利于穿透較厚的鋁熔爐底層耐火材料，增大對鋁溶液的穿透深度。由格柵式直流線圈、鐵芯和耐高溫永磁體組成的磁感應裝置在由動力裝置驅動的轉動軸帶動下，相當于一臺氣隙很大的使用直流磁場的電動機，磁感應裝置相當于電動機的定子，鋁熔液相當于電動機的轉子，由電磁場與永磁場所形成的復合磁場和熔爐中的鋁熔液相互作用產生感應電勢和感生電流，這種感生電流又和磁場作用產生電磁力，從而推動鋁熔液作定向移動，起到攪拌作用。溫度越低，磁場力的衰減越小，由于直流線圈勵磁工作時會產生大量的熱，影響磁場強度和絕緣程度，采用格柵式直流線圈強制風冷，使線圈內部快速散熱，以保證線圈在規定的溫度范圍內工作。生產實踐證明與普通直流勵磁攪拌器相比，在耗電量相同情況下，本發明的風冷式復合磁場鋁溶液攪拌裝置可提高磁場深度30%以上，而總成本增加不足5%，且工作適應性強，應用范圍廣，能夠適用中型鋁熔爐的非接觸式攪拌。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明 圖1是本發明實施例的結構剖視主視示意圖2是圖1中去掉熔鋁爐后俯視的磁極結構剖視示意圖； 圖3是格柵式直流線圈的結構示意圖； 圖4是格柵式直流線圈的橫向剖視示意圖； 圖5是設置四個格柵式直流線圈時的俯視示意圖1和圖5中箭頭所示均為磁力線走向；圖2和圖4中箭頭所示均為冷卻風走向； 圖中1-滾輪；2-底盤；3-線圈滑環；4-上軸承；5-機架；6-轉動軸；7-磁軛；8-導磁板；9-格柵式直流線圈；10-鐵芯；11-測溫裝置；12-控制系統；13-無磁外罩；14-耐高溫永磁體；15-固定座；16-風機滑環；17-調頻電機；18-減速機；19-下軸承；20-移動減速機；21-傳動鏈；22-熔鋁爐；23-風機；24-導風罩；25-耐高溫絕緣墊條。
具體實施例方式如圖1所示，一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，包括底盤2，以及安裝在底盤2上的機架5，轉動軸6通過上軸承4和下軸承19豎向安裝在機架5上，轉動軸6的底端連接驅動其旋轉的動力裝置，所述動力裝置受控于控制系統12 ；所述轉動軸6的上端安裝有磁軛7，所述磁軛7具有向外傾斜的上平面，所述上平面上安裝有至少兩個與其垂直的格柵式直流線圈9，所述格柵式直流線圈9呈環狀間隔均布，每個格柵式直流線圈9內安裝有鐵芯10，相鄰的兩個鐵芯10的同向端極性相反，多個所述格柵式直流線圈9之間安裝有與各鐵芯10上端極性相斥的永磁體14，所述耐高溫永磁體14通過固定座15與磁軛7安裝連接，如圖2所示，所述耐高溫永磁體14由多塊小的耐高溫永磁體組成；機架5上方還安裝有無磁外罩13，所述的磁軛7、格柵式直流線圈9、鐵芯10、和耐高溫永磁體14均位于所述無磁外罩13的內腔中；所述格柵式直流線圈9的外側還設有用于對其散熱降溫的風冷裝置。如圖1和圖2所示，本實施例中，所述磁軛7呈中間高外端低的“一”字形，相應地， 有兩個格柵式直流線圈9，呈“一”字形的磁軛7的每個臂上設有一個格柵式直流線圈9。當然，根據實際生產的需要，所述磁軛7還可以是中間高外端低的“十”字形，如圖4所示，相應地，有四個格柵式直流線圈，呈“十”字形的磁軛7的每個臂上設有一個格柵式直流線圈 9。所述磁軛7還可以是中間高外端低的“米”字形，相應地，有八個格柵式直流線圈。或者根據需要，所述磁軛7可以設置更多個臂。本實施例中，所述鐵芯10的上端伸出所述格柵式直流線圈9，并向外延伸形成發射極，鐵芯10伸出一部分，發射磁場效果好。如圖2、圖3和圖4所示，本實施例中，所述格柵式直流線圈9為多層環狀結構，層與層之間隔有耐高溫絕緣墊條25，所述耐高溫絕緣墊條25呈交錯間隔排列。采用該結構形式的格柵式直流線圈9，由于相鄰的兩層之間被耐高溫絕緣墊條25隔出間隙，因此每層線圈都能夠通風冷卻，使線圈內部快速散熱，保證線圈在規定的溫度范圍內工作；圖2和圖 4中箭頭所示均為冷卻風的走向，呈交錯間隔排列的耐高溫絕緣墊條25，有利于導風，避免阻隔冷風的流動，冷風從一側進入格柵式直流線圈9，迂回流經耐高溫絕緣墊條25后，從另一側流出。本實施例中，所述格柵式直流線圈9的外側還設有導磁板8，所述導磁板8安裝在所述磁軛7的外端，也與磁軛7的上平面垂直安裝，設置導磁板8可以減少漏磁，確保足夠的磁場力和攪拌力。如圖2所示，本實施例中，所述風冷裝置包括風機23，所述風機23設置在無磁外罩 13內腔中，并通過導風罩M向格柵式直流線圈9吹風或吸風，所述風機23和導風罩M — 同隨轉動軸6回轉。當然，也可以將風機設置在無磁外罩13的外部，通過外部風管向所述格柵式直流線圈9吹風或吸風。如圖1所示，本實施例中，所述轉動軸6為中空軸，所述轉動軸6的下部安裝有兩個導電滑環，其中一個為線圈滑環3，另一個為風機滑環16 ；所述轉動軸6的空腔內穿有導線，所述導線的一端分別與所述格柵式直流線圈9及風機23電連接，所述導線的另一端分別與所述線圈滑環3、風機滑環16電連接。如圖1所示，本實施例中，所述無磁外罩13上還設有測溫裝置11，所述測溫裝置 11為溫度傳感器。所述無磁外罩13的頂面為非金屬復合材料，本實施例中選用橡膠石棉板，外罩上表面貼有非金屬耐熱板，內層設有一定強度的骨架，所述骨架采用不導磁的不銹鋼材料，無磁外罩13周圍還設有用于通風的無磁防護網(圖中未具體示出)。如圖1所示，本實施例中，所述動力裝置包括調頻電機17，以及與所述調頻電機17 的輸出端連接的減速機18 ；所述減速機18的輸出端連接所述轉動軸6的底端。所述調頻電機17受控于控制系統12，調頻電機17帶動轉動軸6實現正、反方向交替旋轉，也可以單向旋轉，通過控制系統12的設定，可以使調頻電機17及轉動軸6的轉速可調。如圖1所示，本實施例中，所述攪拌裝置還設有行走機構，所述行走機構包括設置在底盤2下部的滾輪1，所述滾輪1由安裝在底盤2上的移動減速機20通過傳動鏈21來驅動，使整套攪拌裝置在鋁熔爐下部通道內的導軌上滾動行走。當然，也可以采用人力推動的方式。設置行走機構，可以保證設備在非工作狀態時能夠從爐底下方順利地移出。本實施例中，機架5與底盤2固接在一起。當然，本發明的攪拌裝置還可以設有高度調節裝置，使機架5可升降，以滿足不同作業高度的要求。升降方式可以采用機械升降方式或液壓升降方式，現有技術中已有大量成熟的此類升降機構，在此不再詳細贅述。工作時，該攪拌裝置安裝在熔鋁爐22底部的通道內，在格柵式直流線圈9及耐高溫永磁體14轉動的同時，安裝在格柵式直流線圈9外側的風機23通過導風罩M不斷地向格柵式直流線圈9內吹風對其進行強制冷卻，并隨轉動軸6 —起回轉。無磁外罩13側部安裝有測溫裝置11，當實際溫度超過設定工作溫度時，控制系統12可通過測溫裝置11報警提示，保證該攪拌裝置在安全的溫度范圍內工作。以上所述為本發明最佳實施方式的舉例，其中未詳細述及的部分均為本領域普通技術人員的公知常識。本發明的保護范圍以權利要求的內容為準，任何基于本發明的技術啟示而進行的等效變換，也在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，包括底盤，以及安裝在底盤上的機架，其特征在于所述機架上豎向安裝有轉動軸，所述轉動軸的底端連接驅動其旋轉的動力裝置，所述動力裝置受控于控制系統；所述轉動軸的上端安裝有磁軛，所述磁軛具有向外傾斜的上平面，所述上平面上安裝有至少兩個與其垂直的格柵式直流線圈，所述格柵式直流線圈呈環狀間隔均布，每個格柵式直流線圈內安裝有鐵芯，相鄰的兩個鐵芯的同向端極性相反，所述格柵式直流線圈之間安裝有與各鐵芯上端極性相斥的耐高溫永磁體；所述機架上方還安裝有無磁外罩，所述的磁軛、格柵式直流線圈、鐵芯、和耐高溫永磁體均位于所述無磁外罩的內腔中；所述格柵式直流線圈的外側還設有用于對其散熱降溫的風冷裝置。
2.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述磁軛呈中間高外端低的“一”字形、“十”字形或“米”字形。
3.如權利要求2所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述格柵式直流線圈為兩個，四個或八個；所述鐵芯的上端伸出所述格柵式直流線圈，向外延伸形成發射極。
4.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述格柵式直流線圈為多層環狀結構，層與層之間隔有耐高溫絕緣墊條，所述耐高溫絕緣墊條呈交錯間隔排列。
5.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述格柵式直流線圈的外側還設有導磁板，所述導磁板安裝在所述磁軛的外端。
6.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述風冷裝置包括風機，所述風機設置在無磁外罩內腔中；或者設置在無磁外罩外部，并通過外部風管向所述格柵式直流線圈吹風或吸風。
7.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述轉動軸上安裝有至少兩個導電滑環；所述轉動軸為中空軸，所述轉動軸的空腔內穿有導線，所述導線的一端分別與所述格柵式直流線圈及風機電連接，所述導線的另一端分別與所述導電滑環電連接。
8.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述無磁外罩上還設有測溫裝置。
9.如權利要求1所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述動力裝置包括調頻電機，以及與所述調頻電機的輸出端連接的減速機；所述減速機的輸出端連接所述轉動軸的底端。
10.如權利要求1至9任一項所述的一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，其特征在于所述攪拌裝置還設有行走機構和高度調節裝置。
全文摘要
本發明公開了一種風冷式復合磁場的鋁溶液攪拌裝置，包括豎向安裝在機架上的轉動軸，轉動軸的底端連接動力裝置；轉動軸的上端安裝有上平面向外傾斜的磁軛，所述上平面上安裝有至少兩個呈環狀間隔均布且與其垂直的格柵式直流線圈，每個格柵式直流線圈內安裝有鐵芯，相鄰的兩個鐵芯的同向端極性相反，格柵式直流線圈之間安裝有與各鐵芯上端極性相斥的耐高溫永磁體；格柵式直流線圈的外側設有風冷裝置；機架上方安裝有無磁外罩。本發明的攪拌裝置在電磁場和永磁場相互作用所形成的復合磁場下，對鋁熔爐內鋁溶液的作用范圍大；磁力線的高度和強度都得到加強，對鋁溶液的穿透深度大，磁場力大，攪拌力大，攪拌高效，適用范圍廣。
文檔編號F27D27/00GK102230749SQ20111018328
公開日2011年11月2日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者劉梅, 劉茂堂, 劉風亮, 周宇舟, 孫永寶, 賈洪利, 陳雷 申請人:山東華特磁電科技股份有限公司