金属熔体电磁输送装置及方法

1.本发明涉及铸造设备技术领域，具体地，涉及一种金属熔体电磁输送装置及方法。


背景技术：

2.在金属铸造过程中，经常需要输送金属熔体，传统的技术是用中转包进行倾倒，但是倾倒的方式金属熔体氧化严重、温降大，且存在一定安全隐患，因此行业内也发明了一些新的技术来解决这些问题，例如专利文献cn109570481b公开了一种气动熔体运输包系统与熔体输送方法，通过往密封运输包内输入压缩空气，使金属熔体从输送管路压出，该设计相比传统技术虽然更加安全，熔体质量更好，还能实现定量浇注，但该方法还是存在以下缺陷：
3.一是由于包盖和包体紧固密封，导致往运输包中加料不便，效率较低；
4.二是作为高温设备密封难度较大，设备可靠性降低；
5.三是由于需要经常开启包盖加料，加料过程也不可避免会有飞沫、烟气等接触到密封件，还有密封件本身的老化、温度波动导致的热变形、铸造车间粉尘沾染密封件等原因，导致每次的密封程度会有所不同，从而影响后续定量浇注的精度。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种金属熔体电磁输送装置及方法。
7.根据本发明提供的一种金属熔体电磁输送装置，包括：
8.泵管，内部具有容纳空间，上端、下端分别为连通所述容纳空间的出口、进口；
9.泵芯，布置在所述容纳空间内部，上端的周边密封连接所述泵管出口内壁，下端延伸到所述泵管的进口，周向具有分布面且所述分布面的各处与所述泵管的内壁之间形成各处等厚的流道，所述分布面上具有多个连通所述泵芯内部和外部的通孔；
10.磁场发生器，沿所述泵管的周向布置并能够产生磁场使得在所述磁场的作用下能够驱使从所述泵管进口流入的金属熔体经所述流道通过所述通孔最终从所述泵管出口流出。
11.根据本发明提供的一种金属熔体电磁输送方法，利用磁场发生器对泵管中的金属熔体施加交变电磁场来推动所述金属熔体流动并通过泵芯限制金属熔体的流通路径最终迫使所述金属熔体朝设定方向流动。
12.优选地，所述磁场发生器采用螺线管线圈。
13.优选地，所述螺线管线圈采用空心紫铜管绕制成螺旋形状。
14.优选地，所述泵管为陶瓷材料制作的管状结构。
15.优选地，所述泵管置于螺线管线圈内部，所述泵管管壁和螺线管线圈内表面平行。
16.优选地，所述磁场发生器的内部呈环形圆台状，磁场发生器的大直径端朝向泵管的出口，磁场发生器的小直径端朝向泵管的入口；或者
17.所述磁场发生器的内部呈环形圆柱状。
18.优选地，所述金属熔体的流量和熔体温度能够通过调节所述磁场发生器交变电流方式进行调节。
19.优选地，所述磁场发生器上配置有冷却介质。
20.优选地，所述泵芯为倒ω形或v形结构。
21.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
22.1、本发明利用电磁线圈对金属熔体产生电磁力推动金属熔体流动，并通过泵芯阻断熔体的回流通道，使金属熔体朝设定方向流动，从而达到输送金属熔体的目的，与现有技术相比，结构简单可靠，无需密封，操作维护方便，成本低、输送效率高。
23.2、本发明通过改变交变电流控制输送流量和金属熔体感应发热程度，可以方便调节金属熔体输送速度和温度。
24.3、本发明采用交变电流控制技术成熟稳定，操作简单，方便实现自动化、智能化操作。
附图说明
25.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
26.图1为本发明的结构示意图；
27.图2为本发明无泵芯时对比结构示意图；
28.图3本发明实施例2的结构示意图。
29.图中示出：
30.来源容器 1
31.进口连接管道 2
32.泵管 3
33.容纳空间 31
34.出口连接管 4
35.泵芯 5
36.分布面 51
37.通孔 52
38.磁场发生器 6
39.流道 7
40.金属熔体 8
具体实施方式
41.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
42.实施例1：
43.本发明提供了一种金属熔体电磁输送装置，如图1所示，包括泵管3、泵芯5以及磁场发生器6，泵管3内部具有容纳空间31，泵管3的上端、下端分别为连通容纳空间31的出口、进口；泵芯5布置在容纳空间31内部，泵芯5上端周边密封连接泵管3出口内壁，泵芯5下端延伸到泵管3的进口，周向具有分布面51，分布面51的各处与泵管3的内壁之间形成各处等厚的流道7，分布面51上具有多个连通泵芯5内部和外部的通孔52；磁场发生器6沿泵管3的周向布置并能够产生磁场使得在磁场的作用下能够驱使从泵管3进口流入的金属熔体8经流道7通过通孔52最终从泵管3出口流出。
44.磁场发生器6优选采用电磁线圈，例如采用螺线管线圈，本发明在泵管3外部设置螺线管线圈，在泵管3内部设置泵芯5，并让金属熔体8充满泵管3，给螺线管线圈通入交变电流，磁场发生器6上配置有冷却介质用于降温，冷却介质可采用压缩气、冷却水等。金属熔体8在电磁力作用下流动，但内部设置的泵芯5限制了金属熔体8的流通路径，迫使金属熔体8朝设定方向流动，从而达到输送金属熔体8的目的。
45.具体地，螺线管线圈优选采用空心紫铜管绕制成螺旋形状。
46.在具体应用时，泵管3置于螺线管线圈内部，泵管3管壁和螺线管线圈内表面平行。磁场发生器6的内部呈环形圆台状，磁场发生器6的大直径端朝向泵管3的出口，磁场发生器6的小直径端朝向泵管3的入口，从而使电磁推力方向更倾向于与金属熔体8流动方向一致，以便进一步提高输送效率。此时，泵管3、泵芯5侧面也与线圈平行而呈环形圆台状；或者磁场发生器6的内部呈环形圆柱状。
47.金属熔体8的流量和熔体温度能够通过调节磁场发生器6交变电流方式进行调节。
48.泵芯5为倒ω形或v形结构。
49.为了便于更好的理解本发明，现举例说明，如图2所示为本发明无泵芯5时对比示意图，在无泵芯5时，泵管3内金属熔体8外层受到径向电磁推力沿径向往中心移动，而中心的金属熔体8在挤压下转为轴向运动，其中上部的金属熔体8倾向于朝上流动，行业中俗称“驼峰”现象，底部的金属熔体8则更倾向于朝下流动；最终朝上或朝下流动的金属熔体8在负压带动下重新流回外层，如此循环往复，此时金属熔体8只能形成内部回流而不会整体移动。
50.图1和图2的区别在于增加了泵芯5，泵芯5设置于泵管3内部，纵截面呈倒ω形状，泵芯5开口端朝向金属熔体8出口方向，泵芯5封口端朝向金属熔体8入口方向，泵芯5开口端的边缘和泵管3密封连接，泵芯5侧面和泵管3内表面保持平行间距，且泵芯5侧面上设置多个贯穿侧面的通孔52，泵芯5外部金属熔体8受到径向电磁推力依然沿径向往中心移动，进入泵芯5内部，且在中心转为轴向运动；但由于泵芯5封口端的限制，泵芯5内部金属熔体8不能朝封口端流动，而只能从泵芯5开口端被挤出；又由于泵芯5开口端边缘和泵管3密封连接，开口端的金属熔体8不能流回泵芯5外部，因此，泵芯5外部的金属熔体8源源不断进入泵芯5内部，并从泵芯5开口端流出，达到金属熔体8输送目的。
51.本发明还提供了一种金属熔体电磁输送方法，利用磁场发生器6对泵管3中的金属熔体8施加交变电磁场来推动金属熔体8流动并通过泵芯5限制金属熔体8的流通路径最终迫使金属熔体8朝设定方向流动。
52.实施例2：
53.本实施例为实施例1的优选例。
54.本实施例提供了一种金属熔体电磁输送，如图3所示，包括来源容器1，进口连接管道2，泵管3，出口连接管4，泵芯5，磁场发生器6，其中，磁场发生器6采用螺线管线圈，螺线管线圈采用空心紫铜管绕制成螺旋形状。
55.来源容器1盛装需要输送的金属熔体8，来源容器1侧面底部设置有熔体出料口，进口连接管道2、泵管3、出口连接管4依次密封相连，组成金属熔体8输送通道；其中进口连接管道2一端密封连接到来源容器1出料口，另一端密封连接到泵管3入口端；出口连接管4一端密封连接到泵管3出口端，另一端密封连接到用料单元.
56.泵芯5侧面、泵管3、螺线管线圈由内到外依次平行设置，均呈圆台形，泵芯5大径方向均朝向出口方向，泵芯5小径方向朝向入口方向，其中泵管3出口高度低于来源容器1初始液面；泵芯5纵截面呈倒ω形状，泵芯5开口端朝向泵管3出口端，泵芯5封口端朝向泵管3入口端，泵芯5开口端的边缘和泵管3密封连接，泵芯5侧面和泵管3内表面保持平行间距，且泵芯5侧面上设置多个贯穿通孔52。
57.该实施例工作时，泵管3出口高度低于来源容器1初始液面，因此进口连接管道2及泵管3内充满金属熔体8，给螺线管线圈通电后，泵芯5外部金属熔体8受到径向电磁推力通过泵芯5侧面通孔52进入泵芯5内部，由于泵芯5封口端的限制，金属熔体8从泵芯5开口端被挤出而进入出口连接管4；由于负压作用，来源容器1中金属熔体8不断通过进口连接管道2流入泵芯3外部。因此，来源容器1中金属熔体被源源不断推往出口连接管4，达到金属熔体8输送目的。
58.本发明的工作原理如下：
59.螺线管线圈通入交变电流后，泵管3内的金属熔体8会受到向内电磁力作用，使金属熔体8不断从泵芯5外侧从通孔52被推入泵芯5内侧。由于负压的作用，金属熔体8不断从入口进入泵芯5外侧；而泵芯5内侧的金属熔体8由于受泵芯5的限制，在电磁推力作用下只能从开口端流向出口。因此，金属熔体8可以源源不断从入口输送到出口，且通过控制交变电流参数即可调节金属熔体8流量和熔体温度。
60.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
61.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。