本實(shí)用新型涉及輸送導(dǎo)電性金屬熔液的輸送泵和使用了該熔液輸送泵的熔液輸送系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

作為銅、鋁等導(dǎo)電性金屬熔液的輸送泵，以往存在機(jī)械泵、電磁泵和真空泵等。這些泵具有以下難點(diǎn)，并且這些難點(diǎn)至今仍未被解決。

即，雖然上述機(jī)械泵是最普及的機(jī)型，但旋轉(zhuǎn)葉片的損傷嚴(yán)重，因而必須適當(dāng)更換。然而，該更換花費(fèi)很多的時(shí)間。更換期間當(dāng)然必須長(zhǎng)時(shí)間停止作業(yè)，由作業(yè)停止造成的損失非常大。此外，旋轉(zhuǎn)葉片本身價(jià)格昂貴，不僅原始成本非常高，而且伴隨更換的運(yùn)營(yíng)成本也非常高。

上述電磁泵的系統(tǒng)因冷卻線圈不得不復(fù)雜，并且為了獲得必要的磁力，需要相當(dāng)大體積的線圈，不能避免大型化。此外，存在電力消耗大、運(yùn)營(yíng)成本變大，必須詳盡地建立防止熔液堵塞的策略等的運(yùn)轉(zhuǎn)管理變得非常繁雜和復(fù)雜等的難點(diǎn)。

上述真空泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將熔液吸入真空泵室內(nèi)的問(wèn)題多，難以運(yùn)轉(zhuǎn)管理。

即，這些以往的泵存在需要復(fù)雜的維護(hù)、花費(fèi)大量的運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)轉(zhuǎn)管理復(fù)雜等難點(diǎn)。

鑒于這樣的難點(diǎn)，很多的使用者期待出現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)管理容易且運(yùn)營(yíng)成本低的熔液輸送泵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的泵為熔液輸送泵，該熔液輸送泵吸入并吐出導(dǎo)電性金屬熔液，其特征在于，包括：

圓筒體，由圓筒狀的側(cè)壁構(gòu)成，具有下端的作為吸入口的下側(cè)開口和上端的上側(cè)開口；

螺旋體，以固定狀態(tài)容納在所述圓筒體中；

磁場(chǎng)裝置，設(shè)置在所述圓筒體的外周，

所述圓筒體具有在所述側(cè)壁開口的作為吐出開口的側(cè)壁開口，

所述螺旋體具有螺旋狀板，通過(guò)所述螺旋狀板的外周端緣與所述圓筒體的內(nèi)面，將所述圓筒體的內(nèi)部劃分形成為沿螺旋狀走向的一條螺旋流動(dòng)路徑，所述螺旋流動(dòng)路徑連通所述下側(cè)開口和所述側(cè)壁開口，

所述磁場(chǎng)裝置具有永磁體，所述永磁體的內(nèi)周側(cè)被磁化為N極和S極中的一個(gè)極，外周側(cè)被磁化為另一個(gè)極，所述永磁體的磁化強(qiáng)度設(shè)定為磁場(chǎng)到達(dá)所述圓筒體的內(nèi)部的強(qiáng)度，

以此方式，形成具有從外周朝向所述圓筒體的中心的橫向磁力線的磁場(chǎng)，或者，形成具有從所述圓筒體的中心放射狀地朝向外周的磁力線的磁場(chǎng)，在所述圓筒體內(nèi)的熔液中縱向流過(guò)電流的情況下，與該電流交叉并由洛倫茲力產(chǎn)生電磁力，通過(guò)該電磁力，使所述熔液在所述螺旋流動(dòng)路徑內(nèi)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，從所述下側(cè)開口朝向所述側(cè)壁開口旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)所述熔液。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式的熔液輸送系統(tǒng)，具有：上述的熔液輸送泵、保持熔液的第一保持爐和保持熔液的第二保持爐，所述第一保持爐連接至所述熔液輸送泵的所述吸入口，所述第二保持爐連接至所述熔液輸送泵的所述吐出口。

附圖說(shuō)明

圖1是示出作為本實(shí)用新型的實(shí)施方式的熔液輸送系統(tǒng)整體的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是示出圖1中的熔液輸送泵的縱剖說(shuō)明圖。

圖3是示出圖2的熔液輸送泵的結(jié)構(gòu)部件的分離狀態(tài)的分離狀態(tài)說(shuō)明圖。

圖4是沿圖2的IV-IV線截取的截面說(shuō)明圖。

圖5是對(duì)應(yīng)于圖4的變型例的截面說(shuō)明圖。

圖6是對(duì)應(yīng)于圖4的變型例的截面說(shuō)明圖。

圖7是對(duì)應(yīng)于圖5的變型例的截面說(shuō)明圖。

圖8是圖2的螺旋體下端支撐板的俯視圖。

圖9是說(shuō)明由熔液輸送泵的洛倫茲力產(chǎn)生的電磁力的操作說(shuō)明圖。

圖10是圖9的操作的說(shuō)明圖。

圖11是示出不同實(shí)施方式的熔液輸送系統(tǒng)整體的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖12是示出圖11的熔液輸送泵的縱剖說(shuō)明圖。

具體實(shí)施方式

從圖1等可知，本實(shí)用新型的實(shí)施方式具體體現(xiàn)為輸送導(dǎo)電性金屬熔液的泵裝置3和使用了該泵裝置的熔液輸送系統(tǒng)100。上述導(dǎo)電性金屬熔液是非鐵金屬(例如，鋁、銅、鋅或硅、或者這些中至少兩者的合金、或者鎂合金等) 熔液以外的鐵等的非鐵金屬以外金屬的熔液。

從圖1可知，上述泵裝置3例如用于從位于下方的下側(cè)保持爐1將熔液M 提升至位于上方的上側(cè)保持爐2。

原理上簡(jiǎn)單地進(jìn)行說(shuō)明，上述泵裝置3是根據(jù)由來(lái)自永磁鐵的磁場(chǎng)和流過(guò)導(dǎo)電性金屬熔液中的電流形成的洛倫茲力所產(chǎn)生的電磁力來(lái)輸送驅(qū)動(dòng)導(dǎo)電性金屬熔液的裝置。由于是根據(jù)這樣的原理(由永磁鐵的磁場(chǎng)和流過(guò)其的電流形成的洛倫茲力)進(jìn)行操作的裝置，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)管理與以往的裝置相比也極其容易，消耗電流與以往的電磁泵相比能夠大大變少，還能夠抑制運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)而由于使用永磁鐵抑制自發(fā)熱，并且由于是機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分不存在的結(jié)構(gòu)，因此，能夠是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且耐于長(zhǎng)期使用的牢固裝置。進(jìn)一步，本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅構(gòu)成為能夠在構(gòu)成部件因高溫熔液損耗時(shí)更換損耗的部件，而且也能夠容易地更換。由此，所謂使用的維護(hù)也變得極其容易。

更具體而言，本實(shí)用新型的實(shí)施方式說(shuō)明如下。

從圖1可知，上述泵裝置3的上下兩端分別連接有保持爐1、2。即，泵裝置3的下端的入口端(吸入口)IN經(jīng)由入口側(cè)的連接管5與保持爐1以連通狀態(tài)連接，上端的出口端(吐出口)OUT經(jīng)由出口側(cè)的連接管6與保持爐2以連通狀態(tài)連接。上述入口端IN和上述出口端OUT隨后詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明，在內(nèi)部通過(guò)形成在管體(殼體)8內(nèi)部的一條螺旋狀的流動(dòng)路徑P相連。該流動(dòng)路徑P 是通過(guò)管體8的內(nèi)面和容納于管體8的螺旋體9的螺旋狀的鰭狀部9a劃分的流動(dòng)路徑。

在圖1的熔液輸送系統(tǒng)100中，為了在上述流動(dòng)路徑P內(nèi)的熔液M縱向流過(guò)電流，設(shè)置為第一電極32A浸沒于保持爐1內(nèi)的熔液M1中，第二電極32 浸沒于保持爐2內(nèi)的M2中的狀態(tài)。這些電極32A、32分別連接至電源裝置33 的正負(fù)端子33a、33b。第一電極32A、第二電極32的位置不限于上述，只要分別與熔液M1、熔液M2電導(dǎo)通即可。

上述電源裝置33可至少作為直流電源裝置發(fā)揮作用，本實(shí)用新型的實(shí)施方式使用作為直流電源裝置和交流電源裝置發(fā)揮作用的多功能電源裝置。即，至少作為直流電源裝置發(fā)揮作用，并且能夠切換正負(fù)輸出端子的極性。而且，也能夠作為低頻率(例如，0至10Hz程度，優(yōu)選的是0至5Hz程度)的交流電源裝置發(fā)揮作用。構(gòu)成為能夠調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出電流。此外，從成本方面出發(fā)，也能夠使用單功能的直流電源裝置。

圖1示出了電源裝置33作為直流電源裝置發(fā)揮作用的情況，端子33a為正端子，端子33b為負(fù)端子。如前述一樣，上述正端子33a連接至上述第一電極32A，負(fù)端子33b連接至第二電極32。由此，來(lái)自電源裝置33的電流i離開端子33a，通過(guò)保持爐1內(nèi)的熔液M1、泵裝置3內(nèi)的熔液、保持爐2內(nèi)的熔液 M2，返回至端子33b。這時(shí)，電流i在圖2示出的管體8(流動(dòng)路徑P)內(nèi)的熔液中從下方朝向上方縱向流動(dòng)。

此外，如從前述的內(nèi)容同樣可知，電源裝置33能夠切換端子33a為負(fù)，端子33b為正。在該情況下，電流i與上述相反，在圖2示出的管體8(流動(dòng)路徑P)內(nèi)的熔液中從上方朝向下方流動(dòng)。

進(jìn)一步，在電源裝置33作為低頻率的交流電源發(fā)揮作用的情況下，電流i 在圖2示出的管體8(流動(dòng)路徑P)內(nèi)的熔液中以上下交替振動(dòng)的方式流動(dòng)。

參照?qǐng)D2和圖3說(shuō)明上述泵裝置3的細(xì)節(jié)。圖2是剖斷泵裝置3的一部分并示出的部分剖斷縱剖說(shuō)明圖，圖3示出了構(gòu)成部件的分離狀態(tài)。從圖2可知，泵裝置3具有：L型中空的管體(殼體)8、螺旋體9、螺旋體下端支撐板10、蓋(螺旋體上端支撐板)11、磁場(chǎng)裝置12。這些部件分別由耐火材料制成。由于耐火材料的化學(xué)成分眾所周知，因此不作詳細(xì)地說(shuō)明，能夠采用二氧化硅 (SiO₂)、氧化鋯(ZrO₂)、碳化硅等的通用材料。

特別是從圖3可知，管體8具有：對(duì)熔液M施予電磁力F的主要的垂直入口管部(圓筒體)8a和次要的在圖中向右彎曲的出口管部8b。這里，入口管部8a和出口管部8b是由相同的材料一體地成型，為高強(qiáng)度的材料。入口管部 (圓筒體)8a由圓筒狀的側(cè)壁構(gòu)成，其下端是所謂的下側(cè)開口UDO(IN)，上端是所謂的上側(cè)開口UPO，側(cè)壁具有側(cè)壁開口SIO。此外，如后述一樣，僅通過(guò)取下圓筒體8a的蓋11，能夠極其容易地裝卸螺旋體9，也能夠容易地執(zhí)行內(nèi)部的清潔、與新的螺旋體9的更換。

進(jìn)一步，如前述一樣，上述入口管部8a的下端的入口端(下側(cè)開口)IN 和入口側(cè)的上述連接管5經(jīng)由上述螺旋體支撐板10連接為連通狀態(tài)。上述出口管部8b的出口側(cè)的出口端(吐出口)OUT與出口側(cè)的上述連接管6連接為連通狀態(tài)。

在上述管體8(入口管部8a)內(nèi)，上述螺旋體9在不旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)且可拆卸的狀態(tài)下以固定狀態(tài)被容納。即，在容納時(shí)，從圖2可知，螺旋體9在上下通過(guò)上述蓋11和上述螺旋體下端支撐板10夾緊，以不旋轉(zhuǎn)且上下方向不運(yùn)動(dòng)的方式以固定狀態(tài)進(jìn)行支撐。即，上述螺旋體9以上下方向和旋轉(zhuǎn)方向上固定的狀態(tài)容納在在上述管體8的內(nèi)部。

在圖8示出了上述螺旋體下端支撐板10的俯視圖。從圖8可知，螺旋體下端支撐板10通過(guò)在圓板穿設(shè)多個(gè)連通開口10a，構(gòu)成為具有圓環(huán)狀的周緣部 10b、將周緣部10b的內(nèi)緣的相對(duì)兩個(gè)部分相連的支撐部10c。支撐部10b能夠設(shè)置多個(gè)。特別是從圖2可知，通過(guò)螺旋體下端支撐板10的上述連通開口10a，上述入口側(cè)的連接管5和上述管體8的入口端IN連通。從圖8可知，在上述支撐部10c的表面(內(nèi)側(cè)表面)的大約中央，凹設(shè)有從下方以固定狀態(tài)支撐螺旋體9的后述軸部9a的支撐孔10d。

例如從圖3可知，上述螺旋體9具有：圓柱狀的軸部9a、螺旋狀的一枚鰭狀部(螺旋狀板)9b。上述鰭狀部9b在軸部9a的外周以螺紋牙狀旋轉(zhuǎn)的方式配置。上述螺旋體9能夠從起初構(gòu)成為一體，也能夠通過(guò)之后附加鰭狀部9b 至軸部9a而構(gòu)成。在圖3中，螺旋體9的鰭狀部9b形成為所謂的左旋螺紋狀，但也能夠形成為右旋螺紋狀。形成為右旋螺紋狀的情況時(shí)，為了在相同方向上驅(qū)動(dòng)熔液M，電流i的方向反向地(從上方朝下方的方向)流過(guò)即可。

雖然在之前也簡(jiǎn)單敘述過(guò)，從圖2可知，通過(guò)鰭狀部9b的最外周端面與上述入口管部8a的內(nèi)面劃分形成一條螺旋狀的上述流動(dòng)路徑P。從圖2可知，該流動(dòng)路徑P作為入口側(cè)的下端與上述入口端IN連通，作為出口側(cè)的上端與上述出口端OUT連通。

作為上述螺旋體9，能夠預(yù)先準(zhǔn)備多種類型的各種結(jié)構(gòu)的螺旋體。即，預(yù)先準(zhǔn)備改變了鰭狀部9b的節(jié)距的多種類型的螺旋體9。根據(jù)裝置的規(guī)格、用途確定使用哪種螺旋體9。根據(jù)其每次用途可更換使用。使用節(jié)距小的螺旋體時(shí)，熔液M的縱向速度變慢，使用節(jié)距大的螺旋體時(shí)，熔液的縱向速度變快。

如圖2中所示，上述磁場(chǎng)裝置12外置在環(huán)繞上述管體8的外周。磁場(chǎng)裝置12以能夠相對(duì)于上述管體8在上下方向上調(diào)節(jié)的方式通過(guò)任意的方式安裝。由此，在上下方向上移動(dòng)磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置31，能夠選擇更高效的熔液M的驅(qū)動(dòng)位置。此外，能夠在永磁鐵更不受溫度影響的低溫位置配置磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置31。這些優(yōu)選位置例如在相同條件下通過(guò)觀察熔液M的驅(qū)動(dòng)能力能夠進(jìn)行推測(cè)。

從圖2同樣可知，磁場(chǎng)裝置12是在環(huán)狀的外殼12b容納同樣環(huán)狀的永磁鐵裝置12a的裝置。在外殼12b的期望位置能夠設(shè)置空氣冷卻用的孔(空氣引入口、排出口)。此外，特別是從沿上述磁場(chǎng)裝置12的IV-IV線觀察的橫截面說(shuō)明圖的圖4可知，永磁鐵裝置12a具有：環(huán)狀的永磁體本體12a1、包圍永磁鐵本體的內(nèi)周面和外周面的強(qiáng)磁性材制的環(huán)狀磁軛12a21、12a22。從圖4同樣可知，永磁鐵本體12a1是所謂的環(huán)狀，分別將內(nèi)周側(cè)磁化為N極，外周側(cè)磁化為S極。而且，如圖5所示，磁化方向與此相反，可分別將內(nèi)周側(cè)磁化為S 極，外周側(cè)磁化為N極。在相反進(jìn)行磁化的情況下，為了在流動(dòng)路徑P中提升熔液M，改變電流i的方向即可。

此外，在圖4、圖5中，永磁鐵裝置12a雖然構(gòu)成為一體式的環(huán)狀裝置，從圖6、圖7可知，也能夠構(gòu)成為由多個(gè)永磁鐵片12aa形成的裝置。在該情況下，上述磁軛12a21、12a22作為將多個(gè)永磁鐵片12aa磁性相連的強(qiáng)磁性磁軛而發(fā)揮作用。

以上說(shuō)明的泵裝置3和熔液輸送系統(tǒng)100例如以以下的方式組裝。只是，組裝順序除以下說(shuō)明的以外，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況等采用各種順序。

即，特別是從圖3可知，管體8的入口管部8a的下端的凸緣部8a1和入口側(cè)的上述連接管5的凸緣部5a將上述螺旋體支撐板10夾持并連接為連通狀態(tài)，并且，管體8的出口管部8b的前端的凸緣部8b1和出口側(cè)的連接管6的凸緣部 6a連接為連通狀態(tài)。

在上述入口管部8a，上述磁場(chǎng)產(chǎn)生裝置31以任意的順序安裝為外置狀態(tài)。之后，將螺旋體9從上方(上側(cè)開口UPO)插入在入口管部8a內(nèi)，螺旋體的下端通過(guò)上述螺旋體下端支撐板10支撐。之后，將上述蓋11安裝至入口管部 8a。在蓋11的內(nèi)面，特別是從圖3可知，凹設(shè)有將螺旋體9的軸部9a的頂部容納為固定狀態(tài)的支撐孔11a。由此，上述螺旋體9通過(guò)蓋11和螺旋體支撐板 10支撐為固定狀態(tài)。

此外，拆卸通過(guò)與上述相反的順序能夠執(zhí)行。通過(guò)拆卸，根據(jù)需要，能夠?qū)⒙菪w9更換為同類型的新的螺旋體或其它類型的新的螺旋體。在更換為其它類型的螺旋體情況下，能夠?qū)⑷垡篗的上升速度改變?yōu)樗璧乃俣?。然而，由于上述拆卸能夠僅通過(guò)上述蓋11的取下執(zhí)行，因此，能夠極其容易執(zhí)行維護(hù)。此外，通過(guò)分離入口側(cè)的連接管5和出口側(cè)的連接管6，也可進(jìn)行泵裝置3本身的更換。當(dāng)然，也可進(jìn)行螺旋體下端支撐板10的更換。

接著，對(duì)通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的泵裝置3驅(qū)動(dòng)熔液M進(jìn)行說(shuō)明。

來(lái)自圖1的電源裝置33的電流i，特別是從圖2可知，在入口管部8a(流動(dòng)路徑P)內(nèi)的熔液中從上向下縱向流過(guò)。來(lái)自磁場(chǎng)裝置12的磁力線ML，特別是從圖9可知，從外周朝向中心方向。上述電流i和上述磁力線ML交叉并由洛倫茲力產(chǎn)生電磁力F。電磁力F在整個(gè)外周形成為圖9中右旋的電磁力。因此，該電磁力F被合成，通過(guò)合成力RF，熔液在圖9中右旋地旋轉(zhuǎn)。即，熔液在上述流動(dòng)路徑P內(nèi)右旋旋轉(zhuǎn)。由此，從圖2可知，熔液沿上述螺旋體9的鰭狀部9b的向上斜面，以螺旋階梯升高的方式環(huán)繞并上升。在圖10原理上示出熔液旋轉(zhuǎn)的同時(shí)上升的狀況。接著從入口管部8a的上端側(cè)到達(dá)出口管部8b，接著經(jīng)由出口側(cè)的連接管6流入爐本體2。這時(shí)，通過(guò)改變上述電流i的強(qiáng)度，能夠調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)熔液M的能力，即單位時(shí)間內(nèi)的輸送量。該情況下的電力消耗與以往的裝置的電磁體的電力消耗相比極少。

此外，作為磁場(chǎng)裝置12，在使用圖5的裝置的情況時(shí)，將從上述電源裝置 33流出的電流方向反向即可。

此外，在圖1的系統(tǒng)中，從電源裝置33流過(guò)低頻率的交流電流時(shí)，在泵裝置3(入口管部8a)內(nèi)，對(duì)熔液以短周期左右切換將要旋轉(zhuǎn)的方向，提供振動(dòng)。通過(guò)該振動(dòng)除去熔液內(nèi)部的不純物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熔液品質(zhì)的提高。即，也可以進(jìn)行在熔液的品質(zhì)提高后提升至上方的爐本體2的使用方法。此外，還可進(jìn)行各種使用方法。例如，能夠?qū)⑸戏降臓t本體2中的熔液引導(dǎo)至泵裝置3并改善品質(zhì)，之后再返回至爐本體2等。

圖11、圖12示出了本實(shí)用新型的實(shí)施方式的不同示例。在該示例中，泵裝置3A為不同結(jié)構(gòu)的裝置。即，在之前說(shuō)明的實(shí)施方式中，殼體8為L(zhǎng)型的管形狀，而圖9、圖10的實(shí)施方式是殼體18為筆直管狀的制造容易的結(jié)構(gòu)。與此相伴，上端部分為與下端部分相同的結(jié)構(gòu)，并且與出口側(cè)的上述連接管6 連接。即，在圖8的螺旋體支撐板10在其支撐孔10d朝向下方的狀態(tài)下夾持在出口側(cè)的連接管6之間的狀態(tài)下使用。由于其他的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)相同，因此省略詳細(xì)說(shuō)明。同樣在該實(shí)施方式中，可進(jìn)行螺旋體9、螺旋體支撐板10等的更換。此外，圖中，5A是與入口側(cè)的連接管5相同的連接管。

此外，在上述說(shuō)明的實(shí)施方式中，管體8(入口管部8a)為垂直豎立的狀態(tài)，但不一定需要是垂直的，也能夠設(shè)置成傾斜的狀態(tài)。