JP2006341281A - 溶融金属用電磁ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 コア２の保護管の保持部分でダクト内の溶融金属の停滞、溶融金属の酸化物等のカスの溜まり等が生じにくく、しかもその清掃等のメンテナンスもしやすくする。
【解決手段】 溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属を通す筒状のダクト１、１’と、ダクト１の外周に設けられ、同ダクト１の中に移動磁界を発生させる誘導子１４と、ダクト１内に配置され、前記誘導子１４で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア２と、このコア２を覆うように設けられた保護管３とを有する。そしてコア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’の継手５、５’または１５で挟持することにより、コア２をダクト１内に保持すると共に、保護管３のフランジ６に溶融金属を通す円弧状通路７を設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溶融アルミニウムや溶融亜鉛等の溶融金属を搬送するために使用される溶融金属用誘導電磁ポンプに関し、特にダクト内部で磁路を形成するコアを固定するため、コアを覆った保護管をダクトに固定する構造を改良し、溶融金属の流れの滞りが無く、メンテナンスをしやすくした溶融金属用電磁ポンプに関する。

例えば鋳造等の分野では溶融アルミニウムなどを搬送するために、電磁誘導作用により溶融金属に推力を与えて搬送する溶融金属用電磁ポンプが利用されている。このような溶融金属用電磁ポンプは、磁性体製のコアに巻線を巻いた誘導子により筒状のダクト内部に移動磁界を発生させて溶融金属に推力を与える形式の誘導形電磁ポンプが主流である。

このような誘導形電磁ポンプは、特公平４−５２７０８号公報や特開平７−２０３６６８号公報に開示されている。溶融金属が流れる管状のダクト管の外周に移動磁界を発生するためのコアに巻線を巻いた誘導子を配置し、管状のダクトの内部に誘導子により発生した磁界の磁路となる磁性体のコアを配置している。コアは耐熱性及び耐食性を有する筒状の保護管により覆われている。従って、溶融金属の流路は管状のダクトと保護管との間に形成される環状部分となり、これにより、この種の電磁ポンプは環状流路形電磁ポンプと呼ばれている。

電磁ポンプにおいて、ダクト内部にコアを配置しないと、ダクト内部に磁路が形成されないため、ダクトの中央部の磁束密度が極端に小さくなって、その部分の推力が低くなり、或いは推力が無くなってしまう。このため、ダクト内部にコアを配置することが不可欠となる。しかしながら、ダクト内部にコアを設けた鋳造用の環状流路形電磁ポンプでは、コアの保護管に設けたスペーサや、このスペーサに当たって保護管を保持するためのダクト内周の突起等があるため、その部分で溶融金属の停滞が生じやすい。そのため、溶融金属の表面に生じる酸化物等のカスがたまりやすく、しかもその除去が面倒である。

図８は、溶融金属用電磁ポンプの従来例を示すもので、溶融アルミニウムや溶融亜鉛を搬送する一般的なものである。溶融金属１２を入れた溶融金属槽１１の底部近くに斜め上向きに接続された真っ直ぐなダクト１には、９０゜に曲げられた給湯用の先のダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して接続されている。この先のダクト１’は、バネ１０により手前のダクト１に押しつけられ、継手５、５’の間に挿入された耐熱性のガスケットにより継手５、５’の部分のシール性が確保されている。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。

手前の真っ直ぐなダクト１の周囲には、磁性体製のコアに巻線を施した円筒形状の誘導子１４が配置されている。またこのダクト１の中には、その中心軸が一致するように磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。このコア２は、両端が閉じられた円筒形の保護管３の中に収納されており、ダクト１内の溶融金属と直接接触しないようになっている。保護管３は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られており、その中のコア２の周囲にクッション材としてアルミナ、マグネシア等のセラミック繊維或いはセラミック粉末等の充填材８が充填されている。

保護管３の両端近くの周囲に突起状のスペーサ１８、１８が突設され、このスペーサ１８、１８がダクト１の内周に当たり、コア２をダクト１の中心に保持している。さらにまたこの両端のスペーサ１８、１８は、ダクト１の内周に設けた突起状のストッパ１９、１９に当たり、ダクト１の長手方向の所定の位置に保持されている。
ダクト１、１’は、その外周に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ１７により加熱され、溶融金属の凝固を防ぐ。

このような方式の環状溶融金属用誘導電磁ポンプでは、前記の保護管３のスペーサ１８、１８とダクトのストッパ１９、１９の位置で溶融金属の停滞が起こりやすい。このため、図８の符号Ｃで示す位置に溶融金属の酸化物等のカスが溜まりやすい。図８では、上側のスペーサ１８とストッパ１９の位置のみを符号Ｃで示しているが、下側のスペーサ１８とストッパ１９の位置も同様である。

図８に符号Ｃで示す位置にカスが溜まると、コア２の長手方向の熱膨張による延びが妨げられ、ダクト１を加熱、冷却するときの熱サイクルにより、ダクト１とコア２に熱応力が発生し、破損することがある。特に、ダイキャスト用アルミニウム合金のように、マグネシウム成分が多い溶融金属を搬送する場合は、ダクト１内に酸化物のカスが多く発生する。

この対策として従来では、ダクト１の中に窒素ガスを流し込んで、酸化防止の雰囲気を作り、溶融金属の酸化物の発生を抑えている。しかし、溶融金属12を流した後、ダクト１’の出口に蓋をしてからダクト１に窒素ガスを流しているので、蓋するまでの間に空気が入ってしまい、これでも酸化物の発生を完全に抑えることはできない。
さらに、前記のスペーサ１８とストッパ１９の位置に酸化物のカスがたまった場合に、それを取り除くためには、ダクト１を完全に分解しなければならず、そのために誘導子１４の取り外し、再取付、調整等の面倒なメンテナンス作業を必要とする。

図９は、保護管３の端部にフランジ２１を設け、これをダクト１’と押え蓋２０との間に挟持してコア２をダクト１の中心軸上に配置、固定した例である。コア２は棒２２を介して押え蓋２０に固定されている。他の部分は図８に示した環状溶融金属用誘導電磁ポンプと同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。

この構造の環状溶融金属用誘導電磁ポンプでは、前記フランジ２１とダクト１’の接合部分に出来るポケット状のくぼみ、すなわち図９に符号Ｄにより示した位置に溶融金属の停滞が起こりやすい。このため、図９の符号Ｄで示す位置に溶融金属の酸化物等のカスが溜まりやすい。

図８と図９は外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプであるが、図１０は、浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの例である。このタイプの環状溶融金属用誘導電磁ポンプは誘導子１４をセラミック等の耐熱性及び耐食性を有する材料からなる保護胴１６の中に収納し、ポンプの部分全体を溶融金属１２の中に浸漬している。保護胴１６の下端中央に溶融金属を導入する孔があり、この部分にダクト１の下端が接合されている。このダクト１の下端の孔からダクト１内に溶融金属を汲み上げる形式である。電磁ポンプそのものの構造及びダクト１、１’の接続は基本的に図９に示したものと同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。

この構造の環状溶融金属用誘導電磁ポンプでも、図９により前述した外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプと同様にフランジ２１とダクト１’の接合部分に出来るポケット状のくぼみ、すなわち図１０に符号Ｅにより示した位置に溶融金属の停滞が起こりやすい。このため、図１０の符号Ｅで示す位置に溶融金属の酸化物等のカスが溜まりやすい。
特開平７−２０３６６８号公報 特開２００１−１２１２５５号公報 特開２０００−２６３２２０号公報 特公平４−５２７０８号公報

本発明は、前述した従来の溶融金属用電磁ポンプにおける課題に鑑み、コア２の保護管の保持部分でダクト内の溶融金属の停滞、溶融金属の酸化物等のカスの溜まり等が生じにくく、しかもその清掃等のメンテナンスもしやすい溶融金属用電磁ポンプを提供するものである。これにより、熱サイクル時に熱応力が発生しにくく、破損しにくい溶融金属用電磁ポンプを提供することを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、第一に、コア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’の継手５、５’または１５で挟持し、これによりコア２を収納した保護管３をダクト１内に保持するようにした。第二に、この保護管３のフランジ６に溶融金属を通す円弧状通路７を設け、そこに溶融金属を通すようにした。

すなわち、本発明による溶融金属用電磁ポンプは、溶融金属を通す筒状のダクト１、１’と、ダクト１の外周に設けられ、同ダクト１の中に移動磁界を発生させる誘導子１４と、ダクト１内に配置され、前記誘導子１４で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア２と、このコア２を覆うように設けられた保護管３とを有する。そしてコア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’の継手５、５’または１５で挟持することにより、コア２をダクト１内に保持すると共に、保護管３のフランジ６に溶融金属を通す通路７を設けたことを特徴とする。この溶融金属を通す通路７が保護管３のフランジ６に設けた円弧状の長孔からなる。

このような本発明による溶融金属用電磁ポンプでは、コア２を覆った保護管３がその一部に設けたフランジ６によりダクト１、１’の継手５、５’または１５に挟持されるため、保護管３の固定場所が１個所で済む。また、保護管３のフランジ６に溶融金属を通す通路７を設けたことにより、溶融金属の流路の途中にポケット状の窪みも生じない。そのために、溶融金属の酸化物等のカスが溜まりにくい。仮に溶融金属の酸化物等のカスが溜まった場合でも、保護管３の固定個所が１個所であるため、温度の上下に伴う熱応力の発生も無く、保護管３等の破損も起こりにくい。

さらに、保護管３の固定個所がダクト１、１’の継手５、５’、１５の部分であるため、その継手５、５’または１５を外すだけで保護管３の取り出しが可能である。或いは保護管３を取り出さなくても、ダクト１’を外すだけで、フランジ６の付近に溜まったカスをフランジ６の円弧状通路７を通して耳かきのような掻き出し棒や吸引パイプで取り出すことが出来るので、メンテナンスも極めて容易となる。

以上説明した通り、本発明による溶融金属用電磁ポンプでは、ダクト１、１’の中に溶融金属の酸化物等のカスが溜まりにくく、また溜まっても熱応力による保護管３の破損も起こりにくく、さらに保護管３の清掃等のメンテナンスも容易となる。これにより、トラブルが少なく、その回避も容易な溶融金属用電磁ポンプとなり得る。

本発明では、コア２を覆った保護管３の一部にフランジ６を設けて、このフランジ６をダクト１、１’の継手５、５’で挟持し、さらにこの保護管３のフランジ６に溶融金属を通す通路７を設けることで、その目的を達成するようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。

図１は、本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの一実施例である。この溶融金属用誘導電磁ポンプの構成は基本的に図８により前述した従来の電磁ポンプと同じであり、同じ部分は同じ符号を付してある。
溶融金属１２を入れた溶融金属槽１１の底部近くの斜めの壁面１３に給湯口が開口しており、この給湯口にフランジ状の継手５を介して真っ直ぐなダクト１が接続されている。このダクト１は図１に（い）おて左側の先端側が高くなるように傾斜している。

この真っ直ぐなダクト１の先端には、９０゜に曲げられた給湯用のダクト１’がフランジ継手等の継手５、５’を介して接続されている。図２は図１のダクト１、１’の継手５、５’の前後の部分を拡大して示している。これらのダクト１、１’は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。図１に示すように、ダクト１、１’は、その周囲に設けた保温用のマイクロヒータ等からなるヒータ１７により加熱され、ダクト１、１’の中の溶融金属の凝固を防ぐようになっている。

図１と図２に示すように、手前のダクト１の中には、その中心軸が一致するように磁性体製の円柱体からなるコア２が配置されている。このコア２は、両端が閉じられた円筒形の保護管３の中に収納されており、ダクト１内の溶融金属と直接接触しないようになっている。コア２の保護管３は、セラミック等の耐熱性、耐食性のある材料で作られている。

保護管３の給湯用のダクト１’に近い一端部の周囲にフランジ６が延設され、このフランジ６の外周に近い部分が前記ダクト１とダクト１’とを接続する継手５、５’の間に挟持されている。これにより、コア２がダクト１の中心に位置するよう保持されている。給湯用のダクト１’は、バネ１０により手前のダクト１に押しつけられ、図示してないガスケットにより継手５、５’の間に前記保護管３のフランジ６を挟持すると共に、シール性を確保している。

保護管３はセラミック等の成型体であるため、別部材としてフランジ６を設けるよりは、フランジ６を保護管３と一体に成型したものがよい。保護管３の中には、コア２を保護管３の中心に保持し、且つ運転時の振動によるがたつきを無くすため、クッション材としてアルミナ、マグネシア等のセラミック繊維或いはセラミック粉末等の充填材８が充填される。図１と図２に示したように、図示の実施例では、保護管３の端部がセラミック等の耐熱性、耐食性のある端栓４により閉じられるようになっている。コア２や充填材８はこの端栓４を開けて保護管３の中に収納、充填される。

前記のフランジ６の継手５、５’に挟持された外周に近い部分より内周側の部分には、溶融金属を通すための通路７が設けられている。図３に示したように、例えばこの通路７は、円周方向に長い長孔状のものであり、通路７の間は保護管３の本体部分である円筒部分とフランジ６の継手５、５’により挟持される外周側のリム状の部分とを一体に連絡するスポーク状の連結部１０となっている。図４に示すように、このスポーク状の連結部１０の断面は、出来るだけ溶融金属の流動抵抗を少なくするように、楕円形または円形とするのが好ましい。

図１に示すように、手前の真っ直ぐなダクト１の周囲には、磁性体製のコアに巻線を施した円筒形状の誘導子１４が配置されている。この誘導子１４により、ダクト１の内部に移動磁界が形成され、ダクト１内の溶融金属に推力が与えられる。前記の磁性体製のコア２は、ダクト１の中心軸上に移動磁界の磁路を形成するもので、これにより、ダクト１内の移動磁界の磁束密度を維持し、ダクト１内での溶融金属の推力を確保する。

図５は、本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例である。この実施例では、溶融金属槽１１の給湯口側のダクト１のフランジ１５により保護管３のフランジ６を挟持している。すなわち、給湯口が開口した溶融金属槽１１の底部近くの斜めの壁面１３に開口した給湯口の周囲とダクト１の継手５との間に保護管６のフランジ６を挟持している。このフランジ６の継手５と溶融金属槽１１の壁面１３とにより挟持されたリム状の外周近い部分より内側の部分に溶融金属の円弧状通路７を有することは図１〜図４により前述した実施例と同じである。さらに、その他の溶融金属用電磁ポンプとしての構成も前述した実施例と同じである。図５の方が、フランジ６が溶融金属中に常に浸漬しており、フランジ６の円弧状通路７に酸化物の発生することが無く好ましい。図示していないが、図1の方式であってもダクト１’を長くしてフランジ６の円弧状流路７が溶融金属に浸漬するようにすれば、流路の狭い円弧状通路７の酸化物による流路閉塞が少なくなる。例えば、その方法としては、炉11の溶融金属12を高くするか、電磁ポンプに僅かな電磁力を掛けておいて、フランジ６の円弧状流路７を溶融金属12で満たしてやればよい。

図６と図７は、浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの例である。このタイプの環状溶融金属用誘導電磁ポンプは誘導子１４をセラミック等の耐熱性及び耐食性を有する材料からなる保護胴１６の中に収納し、ポンプの部分全体を溶融金属１２の中に浸漬している。誘導子１４は保護胴１６とダクト１とにより溶融金属１２に対して接触しないように絶縁されている。保護胴１６の下端中央に溶融金属を導入する孔があり、この部分にダクト１の下端が接合されている。このダクト１の下端から溶融金属を汲み上げる形式である。電磁ポンプそのものの構造及びダクト１、１’の接続は基本的に図１や図５に示したものと同様であり、同じ部分は同じ符号で示している。

図６で示した浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの実施例は、垂直なダクト１と途中が９０゜に曲がった給湯用のダクト１’との継手５、５’の間に保護管３のフランジ６の外周に近い部分を挟持した例である。これに対し、図７で示した浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの実施例は、保護胴１６の下端中央に設けた溶融金属を導入する孔の周囲と、ここにダクト１の下端を接合するためのフランジ１５との間に保護管３のフランジ６の外周に近い部分を挟持した例である。図６は外付形の図１の実施例に対応する例であり、図７は外付形の図５の実施例に対応する例である。フランジ６のリム部分より内周側の部分に溶融金属の円弧状通路７が形成されていること、及びその他の構成は浸漬形と外付形との違いを除けば、それぞれ図１や図５に示した溶融金属用電磁ポンプと同じである。
図７のフランジ６は常に溶融金属中に隠れ、流路が狭い円弧状流路７に酸化物による流路閉塞がない。図6に図示は無いが、電磁ポンプに僅かの電磁力を発生させて、フランジ６が溶融金属で隠れる様にしておけば、円弧状流路７が酸化物によって流路閉塞することが無い。

本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの一実施例を示す断面図である。 図１に示した環状溶融金属用誘導電磁ポンプのコア及びダクトの継手部分を示す要部拡大断面図である。 図２のＡ−Ａ’線拡大断面図である。 図３のＢ−Ｂ’線拡大断面図である。 本発明による外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の実施例を示す断面図である。 本発明による浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の一実施例を示す断面図である。 本発明による浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の他の実施例を示す断面図である。 外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの従来例を示す断面図である。 外付形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの他の従来例を示す断面図である。 浸漬形の環状溶融金属用誘導電磁ポンプの従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ ダクト
１’ ダクト
２ コア
３ 保護管
５ ダクトの継手
５’ ダクトの継手
６ 保護管のフランジ
７ フランジの通路
１４ 誘導子
１５ ダクトの継手

Claims (3)

1. 溶融金属を通す筒状のダクト（１）、（１’）と、ダクト（１）の外周に設けられ、同ダクト（１）の中に移動磁界を発生させる誘導子（１４）と、ダクト（１）内に配置され、前記誘導子（１４）で発生した移動磁界の磁路を形成する磁性体からなるコア（２）と、このコア（２）を覆うように設けられた保護管（３）とを有する溶融金属用電磁ポンプにおいて、コア（２）を覆った保護管（３）の一部にフランジ（６）を設けて、このフランジ（６）をダクト（１）、（１’）の継手（５）、（５’）、（１５）で挟持することにより、コア（２）をダクト（１）内に保持すると共に、保護管（３）のフランジ（６）に溶融金属を通す通路（７）を設けたことを特徴とする溶融金属用電磁ポンプ。
2. 溶融金属を通す円弧状通路（７）が保護管（３）のフランジ（６）に設けた円弧状の長孔からなることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属用電磁ポンプ。
3. フランジ（６）に設けられた円弧状通路（７）が常に、何らかの形で溶融金属が満たされ、円弧状通路（７）に酸化物発生えをしない様にした事を特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属用電磁ポンプ。

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