用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统的制作方法

本发明涉及金属熔炼技术领域，尤其涉及一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统。

背景技术：

强化熔炼是冶金工艺熔炼发展和设备革新的重要方向，在熔炼合金的过程中需要对熔炼炉进行冷却降温，因此高效的冷却技术对保障强化熔炼具有重要作用。

现有技术中用于感应熔炼炉的冷却系统通常为水冷式，即采用水作为冷却介质来降低熔炼炉的工作温度。该冷却系统一般包括储水罐、进水管和回水管，进水管的一端连接在储水罐的中下部、另一端与熔炼炉的冷却水入口连接；回水管的一端连接在储水罐的顶部、另一端与熔炼炉的冷却水出口连接。但是，由于水的换热效率较低，因此现有的冷却系统难以满足将熔炼炉内部由高温快速冷却至常温的要求。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术中冷却效率低的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统，该系统包括双孔管、第一单孔管、第二单孔管、冷却器、水泵和液态金属泵，所述双孔管的一端缠绕在熔炼炉的坩埚外壁上、另一端设置在冷却器内，水通道液态金属通道所述双孔管具有水通道和液态金属通道，所述液态金属泵的两端通过两根所述第一单孔管分别与所述液态金属通道的进口和出口连通、以形成液态金属的循环回路，所述水泵的两端通过两根所述第二单孔管分别与所述水通道的进口和出口连通、以形成水循环回路。

其中，还包括设置在所述双孔管与所述第一单孔管和所述第二单孔管之间的连接器，所述连接器的顶端设有双孔管连接孔，连接器的底端设有两个单孔管连接孔，所述的双孔管连接孔通过两个管道分别与两个单孔管连接孔连通，所述的双孔管连接孔与双孔管连接，所述的两个单孔管连接孔分别与所述第一单孔管和所述第二单孔管连接。

其中，所述液态金属的熔点低于30℃。

其中，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓锡合金、镓铝合金、镓锌合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

其中，所述液态金属泵为压电泵、电磁泵或蠕动泵。

其中，所述液态金属通道和/或所述水通道的横截面为圆形、椭圆形、正方形或多边形。

其中，所述双孔管和所述第一单孔管的材质为不锈钢或铜。

其中，所述液态金属泵的功率为3-1000w。

其中，所述水泵的功率为10-1500w。

其中，所述冷却器包括壳体和设置在所述壳体上的风扇，所述双孔管的第二端设置在所述壳体中。

本发明结构简单、便于安装，通过利用双孔管形成的液态金属回路和水回路来同时冷却熔炼炉，既提高了冷却效率，又降低了成本；另外，通过调节液态金属泵和水泵的功率来改变液态金属和水的流速，进而可实现冷却速率的调整。

附图说明

图1是本发明实施例的一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统的示意图；

图2是本发明实施例的一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统中双孔管的一种截面示意图；

图3是本发明实施例的一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统中双孔管的另一种截面示意图。

附图标记：

1、双孔管；1-1、液态金属通道；1-2、水通道；2、第一单孔管；

3、第二单孔管；4-1、壳体；4-2、风扇；5、液态金属泵；

6、水泵；7、熔炼炉；8、连接器。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”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发明和简化描述，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发明的限制。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种用于感应熔炼炉的液态金属和水的双路冷却系统，该系统包括双孔管1、第一单孔管2、第二单孔管3、冷却器、水泵6和液态金属泵5，所述双孔管1的一端缠绕在熔炼炉7的坩埚外壁上、另一端设置在冷却器内，且设置在冷却器内的该段双孔管1的形状优选为螺旋状或盘管状，以便通过增大双孔管1与冷却器之间的换热面积来快速降低双孔管1内液态金属和水的温度；所述双孔管1具有水通道1-2和液态金属通道1-1，所述液态金属泵5的两端通过两根所述第一单孔管2分别与所述液态金属通道1-1的进口和出口连通、以形成液态金属的循环回路，即其中一根第一单孔管2的一端与液态金属通道1-1的出口连通、另一端与液态金属泵5的进口连通；另一根第一单孔管2的一端与液态金属泵5的出口连通、另一端与液态金属通道1-1的进口连通。所述水泵6的两端通过两根所述第二单孔管3分别与所述水通道1-2的进口和出口连通、以形成水循环回路，即其中一根第二单孔管3的一端与水通道1-2的出口连通、另一端与水泵6的进口连通；另一根第二单孔管3的一端与水泵6的出口连通、另一端与水通道1-2的进口连通。

由此，当熔炼炉7需要冷却时，启动液态金属泵5、水泵6和冷却器。当液态金属泵5启动时，液态金属开始在液态金属循环回路中循环流动，即液态金属首先流入熔炼炉7，通过导热、辐射和对流等方式与熔炼炉7的坩埚进行换热，充分吸收坩埚传递的热量后，再流入冷却器进行降温，降温后的液态金属又可再流入熔炼炉7吸收热量。同理，当水泵6启动时，水开始在水循环回路中循环流动，即水首先流入熔炼炉7，通过导热、辐射和对流等方式与熔炼炉7的坩埚进行换热，充分吸收坩埚传递的热量后，再流入冷却器进行降温，降温后的水又可流入熔炼炉7吸收热量。由于液态金属的热导率是水的49倍左右，对流换热系数也明显高于水的对流换热系数，因此通过采用液态金属和水同时来冷却熔炼炉7，不仅能大大提高冷却效率，而且由于水廉价易得，且液态金属易于回收、可重复利用、损耗极低，从而可显著节约成本。另外，可通过分别调节液态金属泵5和水泵6的功率来改变液态金属和水的流速，进而可实现冷却速率的调节。也就是说，当需要增大冷却速率时，可通过增大液态金属泵5的功率来提高液态金属的流速，从而可增大单位时间内液态金属从熔炼炉7带出的热量，以此增大冷却速率。

优选地，还包括设置在所述双孔管1与所述第一单孔管2和所述第二单孔管3之间的连接器8，所述连接器8的顶端设有双孔管连接孔，连接器8的底端设有两个单孔管连接孔，所述的双孔管连接孔通过两个管道分别与两个单孔管连接孔连通，所述的双孔管连接孔与双孔管1连接，所述的两个单孔管连接孔分别与所述第一单孔管2和所述第二单孔管3连接。由于液态金属泵5和水泵6运行时，会带动双孔管1、第一单孔管2和第二单孔管3发生轻微震动，通过在双孔管1与第一单孔管2和第二单孔管3的连接处设置连接器8，既可以起到缓冲作用、提高管道连接处的强度、避免发生液态金属或水的泄露，还便于整体管路的组装。

优选地，所述液态金属的熔点低于30℃，其化学性质稳定、无毒、饱和蒸气压极低且不易蒸发。

进一步地，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓锡合金、镓铝合金、镓锌合金、镓铟锡合金或镓铟锡锌合金。

优选地，所述液态金属泵5为压电泵、电磁泵或蠕动泵。

优选地，所述液态金属通道1-1和/或所述水通道1-2的横截面为圆形、椭圆形、正方形或多边形。其中，液态金属通道1-1和水通道1-2的横截面的面积和形状可以相同，也可以不同，只要保证液态金属和水能够按照指定速度流动即可。例如，当熔炼炉7需迅速冷却时，即对冷却效率的要求较高时，可采用横截面为椭圆形的液态金属通道1-1，水通道1-2设置在双孔管1内除液态金属通道1-1以外的剩余空间里，且液态金属通道1-1的横截面面积大于水通道1-2横截面面积的双孔管1。

优选地，所述双孔管1和所述第一单孔管2的材质为不锈钢或铜。需要说明的是，双孔管1和第一单孔管2的材质可以但不限于是不锈钢或铜，只要具有一定强度、且不与液态金属发生反应即可。

优选地，所述液态金属泵5的功率为3-1000w。

优选地，所述水泵6的功率为10-1500w。

优选地，所述冷却器包括壳体4-1和设置在所述壳体4-1上的风扇4-2，所述双孔管1的第二端设置在所述壳体4-1中。液态金属和水在熔炼炉7中吸收热量后，流入冷却器壳体4-1中，周围的空气通过风扇4-2的驱动与双孔管1进行强制对流换热、以对液态金属和水进行冷却。

另外，除了采用风冷式的冷却器外，还可以采用水冷式的冷却器，例如管壳式冷却器。

下面以风冷式的冷却器为例，对本实施例的双路冷却系统的使用方法进行说明：

s1、安装管道：首先，根据熔炼炉7的容量或功率匹配合适的管道、水泵6和液态金属泵5，然后进行组装。例如，如图2所示，当熔炼炉7的容量或功率较小时，可采用横截面为圆形的双孔管1，其中液态金属通道1-1和水通道1-2的横截面也为圆形；液态金属采用熔点为15.6℃的镓铟合金；液态金属泵5采用功率为50w电磁泵；水泵6的功率为100w；双孔管1和第一单孔管2的材质均选用铜。如图3所示，当熔炼炉7的容量或功率较大时，采用横截面为圆形的双孔管1，其中液态金属通道1-1和水通道1-2的横截面为半圆形；液态金属采用熔点为11℃的镓铟锡合金；液态金属泵5采用功率为600w蠕动泵；水泵6的功率为800w；双孔管1和第一单孔管2的材质选用不锈钢。

s2、当熔炼炉7需要冷却时，启动风扇4-2、液态金属泵5和水泵6：液态金属和水分别沿着液态金属通道1-1和水通道1-2从熔炼炉7中流出，将熔炼炉7的坩埚传递的热量带出，然后流入冷却器，通过风扇4-2进行降温，降温后的液态金属和水又可以再次流入熔炼炉7吸收热量。

需要说明的是，本发明的技术方案中双孔管1可为一根完整的管道，也可为几段管道依次连接形成的。例如，双孔管1可由三根双孔管依次连接而成，即可由缠绕在熔炼炉7的坩埚外壁的双孔管、熔炼炉7和冷却器之间的双孔管以及设置在冷却器中的双孔管依次焊接形成。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。