專利名稱：鋁合金鑄造用直流平面電磁泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于泵類，具體涉及一種鋁合金鑄造用直流平面電磁泵。
電磁泵是一種輸送導電流體的裝置，在許多工業(yè)部門均有應用。目前用于鋁合金鑄造的電磁泵大都是交流電磁泵，如《特種鑄造及有色合金》雜志1998年增刊(總第98期)中《冷室壓鑄機用新型熔融金屬輸送系統(tǒng)》一文中介紹的電磁泵，以及1988年10月11日美國專利說明書中公開的《金屬液電磁泵》。交流電磁泵具有整體結構簡單，不需電極元件，因此方案易于實施。但由于交流電磁泵采用交流工作方式，其產生電磁推力的電流與磁感應強度很難做到同相位，往往存在一定的相位差，而只有處于同相的部分才能對定向推力起作用。當電流和磁感應強度相位相同時，二者同時換向，不影響導電流體的定向運動；當電流和磁感應強度存在相位差時，二者在某一段時間內只有一相改變方向，這樣電磁力的作用方向就變成了反方向，不僅對流體的定向運動不起作用，還有負面影響，因此交流電磁泵工作效率一般很低，如果通過變頻方式減少所述相位差，則可大大提高效率，但設備投資大，加之結構龐大，使用維修不便。
直流電磁泵與交流電磁泵相比，其體積較小，工作效率高，但由于直流電磁泵電極與金屬液直接接觸，需要考慮電極高溫抗氧化性、耐金屬液腐蝕、高的導電性以及對電磁元件磁隙磁場強度的影響等，難以實施。特別是熔融鋁液對許多電導體具有較強的浸蝕作用，所以一般直流電磁泵不應用于較高溫工況條件。
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種結構簡單、工作可靠、效率高的適用于較高溫工況條件下的鋁合金鑄造用的直流平面電磁泵。
一般電磁泵均與保溫爐配套使用，根據(jù)使用時安裝位置的不同可分為內置式、底置式和側置式。內置式電磁泵工作時泵體淹沒在保溫爐坩堝鋁液中，雖然其結構緊湊，但對泵體材料性能要求高，并需要一定的冷卻；底置式和側置式電磁泵安裝在保溫爐外部，對材料性能要求不像前者高，這對于方案實施和降低成本是有益的。底置式電磁泵鋁液從坩堝底部進入泵體，沉積于底部的熔渣或異物有可能被卷入泵體，易造成泵體損壞并影響鋁液質量。鑒于以上原因，本發(fā)明設計的直流平面電磁泵采用側置式。
鋁合金鑄造用直流平面電磁泵包括泵體、連接管、升液管、電極和電磁鐵，泵體設置在保溫爐坩堝一側，泵體進液口通過連接管與坩堝側壁出液口密封連接，泵體出液口與升液管下端密封連接；電極安裝在泵體流槽兩端，電磁鐵兩極頭分置于泵體流槽兩側，且電磁鐵兩極頭的軸線與電極所在平面垂直，電極在泵體中形成直流電場，電磁鐵在泵體中形成直流磁場。
上述泵體流槽出口處帶有導流翼，該導流翼改變了流槽中電力線的方向和分布，可起到抑制電流漫流，提高電磁泵效率的作用。
上述電磁鐵是帶聚磁極頭的分體式環(huán)形開口直流電磁鐵，該電磁鐵通過一機械裝置操縱其分合，既可保障電磁鐵磁隙所需的較大的磁感應強度，又便于泵體結構設計和設備安裝維修。
下面結合附圖進一步詳細說明本發(fā)明

圖1為本發(fā)明結構及安裝示意圖；圖2為圖1中A-A向的剖面圖；圖3為直流平面電磁泵的工作原理圖；圖4為不帶導流翼的泵體流槽結構示意圖；圖5為帶導流翼的泵體流槽結構示意圖。
其中1、爐蓋 2、坩堝 3、外殼 4、絕熱材料 5、連接管6、電極 7、泵體 8、激磁線圈 9、電磁鐵 10、電極 11、升液管 12、加熱套 13、泄流口 14、泵體流槽 15、導流翼如圖1、圖2所示，保溫爐由坩堝2、爐蓋1組成。本發(fā)明直流平面電磁泵設置在保溫爐一側，由連接管5、泵體7、升液管11、電磁鐵9和電極6、10組成，泵體內腔流槽14縱向呈扁平形，其進液口通過連接管5與保溫爐坩堝側壁出液口密封連接，出液口與升液管11下端密封連接。鋁液從坩堝2側壁出液口經連接管5進入泵體流槽14，在流槽中受電磁推力的作用經升液管11進入低壓鑄造鑄型或流入壓鑄模。為了充分利用鋁液，本發(fā)明將保溫爐坩堝的下部設計成臺階狀，以盡可能減少剩余鋁液。坩堝出液口設置在距坩堝底部一定高度的位置上，這樣可避免沉積在坩堝底部的熔渣及異物卷入泵體，影響鋁液質量。沉積物及剩余鋁液可從坩堝底部一側泄流口13排出。
圖3所示為電磁泵的工作原理圖，當泵體7流槽中充滿導電流體，外加如圖所示直流電場和磁場時，就會在磁隙間導電流體上產生定向電磁推力，流體就會在該力的作用下，定向移動。
在設計中考慮到鋁液流經的通道上可能出現(xiàn)冷隔的問題，本發(fā)明分別在坩堝2、連接管5、升液管11上設置了加熱套12，并將除電磁鐵9、激磁線圈8以外的其他構件置于絕熱材料4填充的不銹鋼外殼3中。
本發(fā)明采用的電磁鐵9是帶聚磁極頭的分體式開口環(huán)形直流電磁鐵，電磁泵工作時兩分體合在一起，磁隙最小，以獲得所需的磁感應強度，不工作時兩分體分開，避免電磁鐵的極頭過熱。為減少電磁鐵周圍構件的磁分流影響，接近電磁鐵的構件采用非鐵磁材料制作。凡與鋁液接觸的構件，如坩堝、連接管、泵體、電極、升液管均采用陶瓷材料。各陶瓷構件間的連接均采用陶瓷搗打料或耐火纖維制品搗打封接或緊壓密封，防止鋁液滲漏。
圖4、圖5是本發(fā)明泵體流槽結構示意圖，其中圖4是不帶導流翼的泵體流槽結構示意圖，圖5是帶導流翼的泵體流槽結構示意圖。圖4示意出鋁液中的電力線形狀及分布，流槽中電力線在泵體出液口處彎曲并超出電磁鐵磁場區(qū)域，易產生漫流損失，彎曲處的電磁推力產生與液體流動方向相反的分量，這樣會減少應有的壓頭?？紤]到上述因素，本發(fā)明在泵體流槽出口處增設了導流翼15，改變了流槽中電力線的方向和分布，如圖5所示，電力線被拉回到電磁鐵磁場作用區(qū)內，減少了漫流損失。另外，在電力線彎曲處的電磁推力的水平分量與鋁液流動方向一致，有利于液體的流動。該結構有效地提高了電磁泵的工作效率。
鋁合金鑄造用直流平面電磁泵具有結構緊湊、體積小、效率高、設備投資少等優(yōu)點，輸送液態(tài)金屬的流量及壓力連續(xù)、精確可調，能夠實現(xiàn)自動提升和輸送液態(tài)鋁合金，工作過程采用全封閉操作，可避免或減少鋁液的進一步氧化和吸氫，滿足鋁合金鑄件的生產工藝要求，是生產高品質鋁合金鑄件的關鍵設備之一。
權利要求
1.一種鋁合金鑄造用直流平面電磁泵，包括泵體、連接管、升液管，其特征在于還包括電極和電磁鐵，泵體設置在保溫爐坩堝一側，泵體進液口通過連接管與坩堝側壁出液口密封連接，泵體出液口與升液管下端密封連接；電極安裝在泵體流槽兩端，電磁鐵兩極頭分置于泵體流槽兩側，且電磁鐵兩極頭的軸線與電極所在平面垂直，電極在泵體中形成直流電場，電磁鐵在泵體中形成直流磁場。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋁合金鑄造用直流平面電磁泵，其特征在于上述泵體流槽出口處帶有導流翼。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋁合金鑄造用直流平面電磁泵，其特征在于上述電磁鐵是帶聚磁極頭的分體式環(huán)形開口直流電磁鐵。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋁合金鑄造用直流平面電磁泵，其特征在于上述連接管、升液管上設置有加熱套。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋁合金鑄造用直流平面電磁泵，其特征在于上述連接管、泵體、電極、升液管均采用陶瓷材料，各陶瓷件間的連接采用陶瓷搗打料封接或用耐火纖維制品封接。
全文摘要
一種鋁合金鑄造用直流平面電磁泵,包括泵體、連接管、升液管、電極和電磁鐵,泵體設置在保溫爐坩堝一側,電極安裝在泵體流槽兩端,電磁鐵兩極頭分置于泵體流槽兩側。鋁液經連接管進入泵體流槽,受電磁推力的作用經升液管進入壓鑄模。該電磁泵具有體積小、效率高、成本低等優(yōu)點,能自動提升和輸送液態(tài)鋁合金,輸送流量及壓力連續(xù)、精確可調,工作過程采用全封閉,可避免鋁液的進一步氧化和吸氫,滿足工藝要求,是生產高品質鋁合金鑄件的關鍵設備之一。
文檔編號H02K44/02GK1255768SQ9912147
公開日2000年6月7日 申請日期1999年11月17日 優(yōu)先權日1999年11月17日
發(fā)明者程軍, 彭有根, 侯擊波, 黨驚知, 許小忠, 楊晶, 劉云, 趙建平, 李冬云 申請人:華北工學院