专利名称：用于控制管道中流体流动的电磁阀的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用来控制负载情况下在管道内的液态金属或金属合金的流动的电磁阀，该电磁阀包括一个用磁场可穿透的材料制成的管状体，围绕着该管状体，至少设置有一个多相激励线圈，以产生一个沿着所说的管状体的纵轴方向可调整的磁场。
在冶金术的领域内，例如，在工业铸造设备中，或在用于在钢铁制品上涂覆金属或金属合金涂层的设备中，例如热电镀装置，或在另外一些应用中，常常需要能控制液态金属或金属合金的流动，此时，所述金属或金属合金呈熔融状态，需要对其温度的上升作进一步的控制，或者，所述金属或金属合金在室温下就呈液态，例如水银。为了控制液体金属或金属合金的流动，习惯上利用机电或流体力学装置，如带有滑阀的喷管、注塞杆…等等。
由于这些装置中含有可滑动的机械构件，因此，这些装置需要相当大的投资和相对较高的维修费。
由于这个原因，一段时期来就提出采用电磁阀，这种电磁阀不包含任何可滑动的机械构件，该机械构件是用来控制负载情况下一种金属或金属合金在一管道内的流动的。这类电磁阀的工作原理类似于线性马达的原理，可滑动附件所起的作用，由上述流动要被控制的金属或金属合金来完成。在这些电磁阀中，设有多相激励线圈，并使此线圈通电，使得它所产生的磁场，沿与上述液态金属或金属合金负载情况下在所述管道中正常的流向相反的方向分布。换而言之，这个多相激励线圈所产生的、并作用在上述管道内的液态金属上的磁动势，与所述管道中液态金属的流体静压强所产生的力相反。通过调节所述多相激励线圈内的电流强度，就能够调节上述管道内液态金属或金属合金的流量。所述多相激励线圈内的电流强度越大，则穿过上述电磁阀而流动的所述液态金属或金属合金的流量越小。理论上，用强度足够的电流，就能够阻止到达上述阀门的所述液态金属或金属合金的流动。然而，阻止该液态金属或金属合金的流动，所需的电流强度相当大，因此，使所述电磁阀维持在“关闭”状态所需的电功率也相当大，实际上，已证明，要使所述液态金属或金属合金完全、确实停止流动是困难的。
为了能完全阻止上述液态金属或金属合金的流动，曾提议用一横断屏障，使上述电磁阀管状体的出口端，部分关闭，这横断屏障有一个小出口孔，该小孔与所说的管状体纵轴不重合或偏心。虽然这样一种结构能有效地保证完全阻止上述液态金属或金属合金的流动，但为此需维持相当大的电流强度，此外，当所述电磁阀打开时，这个带有偏心小出口孔的横断屏障会引起扰动，降低该液态金属或金属合金流动的压力，这在某些应用中是不允许的。
因此，本发明的一个目的是提供一种电磁阀，对控制和阻止负载情况下一种液态金属或金属合金在一管道中的流动来说，这种电磁阀比迄今所已知的那些电磁阀所需的电功率少，并且当此阀打开时，这种电磁阀在所述流动中，只引起微少的扰动。
为些，按照本发明，用于控制负载情况下在一管道内的一种液态金属或金属合金流动的电磁阀，包括一个由磁场可穿透的材料所制的管状体和设置在所述管状体周围的至少一个多相激励线圈，以产生一个沿同一管状体纵轴方向的可调整的磁场。所说的阀的特征在于它包含一中心部分，此中心部分位于该管状体内，并沿轴向延伸，所述中心部分在它和所说的管状体的内壁之间，形成一个基本上是环形的、用于使所述液态金属或金属合金通过的通道，而这液态金属或金属合金的流动是要被控制的。
按照本发明的一个最佳实施例，可以把一条磁铁嵌入一块磁场可穿透的材料之中，来构成上述中心部分，所说的中心部分，通过由所述材料制成的一些旋臂，与上述阀的管状体相连接。
虽然没有完全阐明本发明的电磁阀比已有技术的电磁阀效率高的原因，但仍然可以想到的是，基于这样的事实一方面，上述激励线圈所产生的磁通量，被装在所述管状体内的上述中心部分所集中，另一方面，上述液态金属或金属合金的流动，被限制在上述中心部分和所述管状体内壁之间环形区域内，也就是说，限制在磁场强度自然是较强、因此比上述管状通道中心处更有效的区域内，这个环状区域更靠近围绕所述管状体的上述激励线圈。
参照附图来看下面的说明，本发明将比较容易被理解，其中
图1是按照本发明的一个电磁阀的轴向剖面的示意图。
图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线剖面的一半的视图。
现在来看附图，在图1和图2中所示的电磁阀，已知包括一个由一种磁场可穿透的材料所制的管状体1，该磁场由一多相激励线圈2所产生，激励线圈2围绕在管状体1的周围，并且由强度可变的多相电流源3供给电流。
这里，上述电磁阀是打算用来控制呈熔融状态的一种金属或金属合金的流动的，管状体1最好用一种高熔点的、与所述液态金属或金属合金接触时是不可湿的材料制成，例如，用一种陶瓷材料制成。
此外，在这种情况下，上述管状体沿其整个长度，紧紧地围绕着一种用于加热管状体1到一足够的温度的加热装置4，使得上述液态金属或金属合金能维持在一个预定的、比其熔点温度高的温度。加热装置4可以用已知的方法构成，例如，用一种电磁感应加热装置或用一种加热电阻。
另一方面，如果上述金属或金属合金在低温下或在室温下呈液态，则管状体1不需要用一种高熔点的材料来制造，可以简单地用一种磁场可穿透的、强度足以保证上述阀的管状体的机械强度的，并与穿过所述阀的上述金属或金属合金相适应的材料制成。
设置多相激励线圈2，并使该线圈通电，以产生一个沿着管状体1的纵轴方面可调整的磁场，这样，所述液态金属或金属合金在流体静压力的作用下，沿着箭头G所指的方向流动，而由多相激励线圈2所产生的、作用于流动在管状体1内的上述金属或金属合金上的磁动势F的方向，与G相反。作为例子，多相激励线圈2可采用由法国Saint-Martin d′Heres的MADUAH实验室制造的那种类型的线圈，如果必要的话，可用已知的方法，在所说的线圈内设置一些循环冷却流体通道，由此来冷却该线圈。激励多相激励线圈2所需的电流由电源3供给，例如，可从380V，50HZ的三相电力网中得到，此三相电力网与降压变压器相连接，使电压降为17V，而其本身经由一强度调节装置连接到线圈2上。
按照本发明，中心部分5在管状体1内沿轴向延伸，并通过许多旋臂或凸缘6支持在管状体1内，中心部分5的长度基本上与管状体1的长度一样，旋臂或凸缘6可以与中心部分5的长度相等，或只延伸中心部分5长度的一部分那么长。中心部分5和臂6的截面形状，最好使得能对管状体1内流动的上述液态金属或金属合金产生的扰动最少。由于同样的理由，要选择管状体1的内径和中心部分5的外经，使得在中心部分5和管状体1之间的通道的环形截面面积，与上述电磁阀的向上流的通道及可能的向下流的通道的圆形截面面积相等。最好是把一根磁铁棒7嵌入到一块磁场可穿透的材料中来构成中心部分5，该材料最好是与构成管状体和旋臂或凸缘6的材料相同，例如，用一种高熔点的、与所述液态金属或金属合金接触时不可湿的材料。磁铁棒7保证了由多相激励线圈2所产生的磁场回路。
在图1所显示的实施例中，上述电磁阀可以包含第二个多相激励线圈9，安排激励线圈9通电，以使激励线圈9完成与多相激励线圈2相类似的作用。多相激励线圈9可以与电流源3相连接，例如，经由一个开关10与电流源3相连接，也可以与它自己的、如图1中虚线所示的、可调多相电流源11相接。在第一种情况下，多相激励线圈9加倍完成与激励线圈2同样的功能，在线圈2出故障的情况下可以作为备用线圈。在第二种情况下，可允许在多相激励线圈2那一段范围有少量泄漏液流，这些泄漏的液流可在后面很容易地被多相激励线圈9所产生的磁场阻止。第二种结构的好处是进一步降低了要完全阻止所述液态金属或金属合金流动所需的能量消耗，而且还限制了向线圈2和9提供电流所需设备的尺寸。
在管状体1的入口端，装有一个凸缘或其它连接装置12，上述电磁阀通过连接装置，被固定在运送液态金属或金属合金的管道13的一端，或固定到一个容纳所说的液态金属或金属合金的容器上。类似地，在管状体1的出口端，也可以包含一个凸缘或另外合适的连接装置14，如果需要的话，通过该凸缘或连接装置14，把所述电磁阀连接到另一个传送液态金属或金属合金的管道15上。
这里打算用该电磁阀来控制一种液态金属或金属合金的流动，可以为管状体1或管道15，有益地设置一个注入器16，使得能从注入器16，有控制地注入中性或惰性气体，以避免保留在上述电磁阀内的所述的液态金属或金属合金的氧化。
作为例子，用内径为14mm的管状体1和外经为8mm的中心部分5，以及直径为45mm、每相为10匝的多相激励线圈，所构成的一种电磁阀，就可能完全阻止熔融锌合金的流动，这种熔融状态的锌合金的温度保持在480℃，在该电磁阀入口处的流体静压力是2.5×104帕(0.25巴)。为此，供给所述多相激励线圈的电流是2400A。(应该注意到，上述作试验的系统，并不是最佳的，也没有包括调节强度的装置;因此，可以预计，完全足以阻止上述熔融锌的流动所需要的电流强度，还是要低于2400A的)。作为比较，使用一个没有中央中心部分的电磁阀，为了实际上完全阻止上述熔融锌合金的流动，需要供给所述线圈的多相电流强度，至少是本发明电磁阀的4至5倍。
不用说，上述所说明的电磁阀的实施例，仅仅是给出了指示性的、但非限制性的例子，本领域普通技术人员根据上述说明，可很容易地作出许许多多的修改，而不会背离本发明的范围。
权利要求
1.一种用于控制负载情况下在一管道内的一种液态金属或金属合金的流动的电磁阀，所说的阀包括一个由磁场可穿透的材料所制成的管状体，和环绕在所说的管状体的周围安置的一个多相激励线圈，该线圈用来产生一个沿着同一管状体的纵轴方向可调整的磁场，其特征在于所说的阀包括一中心部分，该中心部分沿上述管状体的轴向延伸，所说的中心部分在它和管状体的内壁之间，形成一个基本上是环形的通道，此通道使流动要被控制的上述液态金属或金属合金通过。
2.按照权利要求1所说的电磁阀，其特征在于上述中心部分由在一块磁场可穿透的材料中嵌入一根磁铁棒而构成，所说的中心部分，是通过用所述材料制成的旋臂，与所述的阀的管状体相连接的。
3.按照权利要求1或2之一所说的电磁阀，其特征在于上述阀的管状体，或者与所说的阀相接的管子，有益地设置有一注入器，该注入器使得能有控制地注入中性或惰性气体，以避免保留在所说的阀内的上述液态金属或金属合金氧化。
4.按照权利要求1至3中任何一个所说的电磁阀，其特征在于该电磁阀包括围绕着所述阀的管状体的、二个并列排置的多相激励线圈。
5.按照权利要求4所说的电磁阀，其特征在于所述那些多相激励线圈，与一些分离的可调节的电流源相连接。
全文摘要
本发明是关于一种用于控制负载情况下在一管道内的一种液态金属或金属合金流动的电磁阀，它包括一个由磁场可穿透的材料制成的管状体，一个围绕在所说的管状体周围安置的激励线圈，以产生一个沿着上述同一管状体的纵轴可调整的磁场。所说的阀的特征在于其包含一中心部分，该中心部分安装在上述管状体内，并沿着该管状体轴线延伸，所说的中心部分在它和上述管状体的内壁之间，形成一个基本上是环形的通道，此通道使流动要被控制的上述液态金属或金属合金通过。
文档编号G05D7/00GK1048256SQ9010322
公开日1991年1月2日 申请日期1990年6月2日 优先权日1989年6月2日
发明者德洛特·约瑟 申请人:法国加尔瓦·洛林股份有限公司