专利名称：铝合金铸造用直流平面电磁泵的制作方法
技术领域：
本发明属于泵类，具体涉及一种铝合金铸造用直流平面电磁泵。
电磁泵是一种输送导电流体的装置，在许多工业部门均有应用。目前用于铝合金铸造的电磁泵大都是交流电磁泵，如《特种铸造及有色合金》杂志1998年增刊(总第98期)中《冷室压铸机用新型熔融金属输送系统》一文中介绍的电磁泵，以及1988年10月11日美国专利说明书中公开的《金属液电磁泵》。交流电磁泵具有整体结构简单，不需电极元件，因此方案易于实施。但由于交流电磁泵采用交流工作方式，其产生电磁推力的电流与磁感应强度很难做到同相位，往往存在一定的相位差，而只有处于同相的部分才能对定向推力起作用。当电流和磁感应强度相位相同时，二者同时换向，不影响导电流体的定向运动；当电流和磁感应强度存在相位差时，二者在某一段时间内只有一相改变方向，这样电磁力的作用方向就变成了反方向，不仅对流体的定向运动不起作用，还有负面影响，因此交流电磁泵工作效率一般很低，如果通过变频方式减少所述相位差，则可大大提高效率，但设备投资大，加之结构庞大，使用维修不便。
直流电磁泵与交流电磁泵相比，其体积较小，工作效率高，但由于直流电磁泵电极与金属液直接接触，需要考虑电极高温抗氧化性、耐金属液腐蚀、高的导电性以及对电磁元件磁隙磁场强度的影响等，难以实施。特别是熔融铝液对许多电导体具有较强的浸蚀作用，所以一般直流电磁泵不应用于较高温工况条件。
本发明的目的就是针对现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、工作可靠、效率高的适用于较高温工况条件下的铝合金铸造用的直流平面电磁泵。
一般电磁泵均与保温炉配套使用，根据使用时安装位置的不同可分为内置式、底置式和侧置式。内置式电磁泵工作时泵体淹没在保温炉坩埚铝液中，虽然其结构紧凑，但对泵体材料性能要求高，并需要一定的冷却；底置式和侧置式电磁泵安装在保温炉外部，对材料性能要求不像前者高，这对于方案实施和降低成本是有益的。底置式电磁泵铝液从坩埚底部进入泵体，沉积于底部的熔渣或异物有可能被卷入泵体，易造成泵体损坏并影响铝液质量。鉴于以上原因，本发明设计的直流平面电磁泵采用侧置式。
铝合金铸造用直流平面电磁泵包括泵体、连接管、升液管、电极和电磁铁，泵体设置在保温炉坩埚一侧，泵体进液口通过连接管与坩埚侧壁出液口密封连接，泵体出液口与升液管下端密封连接；电极安装在泵体流槽两端，电磁铁两极头分置于泵体流槽两侧，且电磁铁两极头的轴线与电极所在平面垂直，电极在泵体中形成直流电场，电磁铁在泵体中形成直流磁场。
上述泵体流槽出口处带有导流翼，该导流翼改变了流槽中电力线的方向和分布，可起到抑制电流漫流，提高电磁泵效率的作用。
上述电磁铁是带聚磁极头的分体式环形开口直流电磁铁，该电磁铁通过一机械装置操纵其分合，既可保障电磁铁磁隙所需的较大的磁感应强度，又便于泵体结构设计和设备安装维修。
下面结合附图进一步详细说明本发明
图1为本发明结构及安装示意图；图2为图1中A-A向的剖面图；图3为直流平面电磁泵的工作原理图；图4为不带导流翼的泵体流槽结构示意图；图5为带导流翼的泵体流槽结构示意图。
其中1、炉盖 2、坩埚 3、外壳 4、绝热材料 5、连接管6、电极 7、泵体 8、激磁线圈 9、电磁铁 10、电极 11、升液管 12、加热套 13、泄流口 14、泵体流槽 15、导流翼如图1、图2所示，保温炉由坩埚2、炉盖1组成。本发明直流平面电磁泵设置在保温炉一侧，由连接管5、泵体7、升液管11、电磁铁9和电极6、10组成，泵体内腔流槽14纵向呈扁平形，其进液口通过连接管5与保温炉坩埚侧壁出液口密封连接，出液口与升液管11下端密封连接。铝液从坩埚2侧壁出液口经连接管5进入泵体流槽14，在流槽中受电磁推力的作用经升液管11进入低压铸造铸型或流入压铸模。为了充分利用铝液，本发明将保温炉坩埚的下部设计成台阶状，以尽可能减少剩余铝液。坩埚出液口设置在距坩埚底部一定高度的位置上，这样可避免沉积在坩埚底部的熔渣及异物卷入泵体，影响铝液质量。沉积物及剩余铝液可从坩埚底部一侧泄流口13排出。
图3所示为电磁泵的工作原理图，当泵体7流槽中充满导电流体，外加如图所示直流电场和磁场时，就会在磁隙间导电流体上产生定向电磁推力，流体就会在该力的作用下，定向移动。
在设计中考虑到铝液流经的通道上可能出现冷隔的问题，本发明分别在坩埚2、连接管5、升液管11上设置了加热套12，并将除电磁铁9、激磁线圈8以外的其他构件置于绝热材料4填充的不锈钢外壳3中。
本发明采用的电磁铁9是带聚磁极头的分体式开口环形直流电磁铁，电磁泵工作时两分体合在一起，磁隙最小，以获得所需的磁感应强度，不工作时两分体分开，避免电磁铁的极头过热。为减少电磁铁周围构件的磁分流影响，接近电磁铁的构件采用非铁磁材料制作。凡与铝液接触的构件，如坩埚、连接管、泵体、电极、升液管均采用陶瓷材料。各陶瓷构件间的连接均采用陶瓷捣打料或耐火纤维制品捣打封接或紧压密封，防止铝液渗漏。
图4、图5是本发明泵体流槽结构示意图，其中图4是不带导流翼的泵体流槽结构示意图，图5是带导流翼的泵体流槽结构示意图。图4示意出铝液中的电力线形状及分布，流槽中电力线在泵体出液口处弯曲并超出电磁铁磁场区域，易产生漫流损失，弯曲处的电磁推力产生与液体流动方向相反的分量，这样会减少应有的压头。考虑到上述因素，本发明在泵体流槽出口处增设了导流翼15，改变了流槽中电力线的方向和分布，如图5所示，电力线被拉回到电磁铁磁场作用区内，减少了漫流损失。另外，在电力线弯曲处的电磁推力的水平分量与铝液流动方向一致，有利于液体的流动。该结构有效地提高了电磁泵的工作效率。
铝合金铸造用直流平面电磁泵具有结构紧凑、体积小、效率高、设备投资少等优点，输送液态金属的流量及压力连续、精确可调，能够实现自动提升和输送液态铝合金，工作过程采用全封闭操作，可避免或减少铝液的进一步氧化和吸氢，满足铝合金铸件的生产工艺要求，是生产高品质铝合金铸件的关键设备之一。
权利要求
1.一种铝合金铸造用直流平面电磁泵，包括泵体、连接管、升液管，其特征在于还包括电极和电磁铁，泵体设置在保温炉坩埚一侧，泵体进液口通过连接管与坩埚侧壁出液口密封连接，泵体出液口与升液管下端密封连接；电极安装在泵体流槽两端，电磁铁两极头分置于泵体流槽两侧，且电磁铁两极头的轴线与电极所在平面垂直，电极在泵体中形成直流电场，电磁铁在泵体中形成直流磁场。
2.根据权利要求1所述的铝合金铸造用直流平面电磁泵，其特征在于上述泵体流槽出口处带有导流翼。
3.根据权利要求1所述的铝合金铸造用直流平面电磁泵，其特征在于上述电磁铁是带聚磁极头的分体式环形开口直流电磁铁。
4.根据权利要求1所述的铝合金铸造用直流平面电磁泵，其特征在于上述连接管、升液管上设置有加热套。
5.根据权利要求1所述的铝合金铸造用直流平面电磁泵，其特征在于上述连接管、泵体、电极、升液管均采用陶瓷材料，各陶瓷件间的连接采用陶瓷捣打料封接或用耐火纤维制品封接。
全文摘要
一种铝合金铸造用直流平面电磁泵,包括泵体、连接管、升液管、电极和电磁铁,泵体设置在保温炉坩埚一侧,电极安装在泵体流槽两端,电磁铁两极头分置于泵体流槽两侧。铝液经连接管进入泵体流槽,受电磁推力的作用经升液管进入压铸模。该电磁泵具有体积小、效率高、成本低等优点,能自动提升和输送液态铝合金,输送流量及压力连续、精确可调,工作过程采用全封闭,可避免铝液的进一步氧化和吸氢,满足工艺要求,是生产高品质铝合金铸件的关键设备之一。
文档编号H02K44/02GK1255768SQ9912147
公开日2000年6月7日 申请日期1999年11月17日 优先权日1999年11月17日
发明者程军, 彭有根, 侯击波, 党惊知, 许小忠, 杨晶, 刘云, 赵建平, 李冬云 申请人:华北工学院