УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕЛИВА ЖИДКОГО МЕТАЛЛА ИЛИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Устройство для перелива жидкого металла или электропроводных жидкостей
Полезная модель относится к области устройств и способов для транспортировки жидкого металлического расплава или электропроводных жидкостей, в данном случае магния и его сплавов при их разливе.
Известен ряд электромагнитных устройств для перелива жидкого металла. В частности, в качестве устройств для перелива используются магнитодинамические насосы различных модификаций, имеющих Фобразный транспортный канал. Основным недостатком этого типа насосов является сложная Ф-образная форма канала, что препятствует его успешной эксплуатации, т.к. в производстве очистить канал от окислов шлаков представляет значительную трудность (Полишук В.П. и др., Литейное производство, 1968, №12, с. 13-16).
Известны также устройства для перелива, в которых насосы с бегуш,им магнитным полем имеют энергетические характеристики лучше, чем у насоса со сплющенным каналом. Однако конструкция таких насосов также очень сложна, и они не получили промышленного внедрения (Глотов Б. и др.. Литейное производство, 1985, Х210, с.31-32).
В качестве устройств для перелива в том числе жидкого магния используют кондукционный электромагнитный насос, который размещают над уровнем расплава, при этом его можно эксплуатировать только при защите электромагнитной составляющей от теплового излучения выделяемого жидкой ванной металла и печными газами. Его эксплуатация возможна только на печах с электроподогревом или индукционных печах небольшой мощности, чтобы избежать влияния электромагнитного поля печи. Для промышленных пламенных печей такие устройства не применимы.
Вместе с тем применение электромагнитных насосов позволяет организовать спокойный без перемешивания перелив расплавленного металла или иных электропроводных жидкостей из раздаточной печи и закрытую безокислительную подачу его в литейное устройство (кристаллизатор, форму, конвейер и т.п.). Как правило, применение электромагнитной техники оказывается оправданным в тех технологических процессах производства, в частности, магния и его сплавов, где высокий темп работы или особые требования к качеству, как, например, при литье слитков, заставляют искать новые решения транспортировки жидкого металла (Вяткин И.П. и др.. Цветные металлы, 1970,№4, с.57-58).
Техническим результатом заявленной полезной модели является обеспечение плавного регулирования процесса перелива и транспортировки жидкого металла, в том числе, жидкого магния или иных электропроводных жидкостей, что позволяет поддерживать постоянный температурный режим при переливе и разливке в формы и обеспечивает также поддержание заданного диапазона расхода продукта. За счет обеспечения заданного температурного режима и заданных параметров расхода устройство обеспечивает перелив металлов в промышленных условиях.
Техническим результатом также является обеспечение постоянства температуры продукта при транспортировке либо незначительное ее отклонение путем отключения насоса при поступлении жидкого металла или иной электропроводной жидкости в транспортный канал для разлива и т.п.
Технический результат достигается тем, что устройство для перелива жидкого металла или электропроводной жидкости, содержаш,ее транспортный канал, образованный каналом цилиндрического линейного электромагнитного насоса и металлопроводом, для перелива указанных жидкого металла или электропроводной жидкости с установленным
вектором направления движения создаваемым магнитным полем двух полустаторовкороткозамкнутогоасинхронногодвигателя
цилиндрического линейного электромагнитного насоса, между которыми помещен канал насоса для всасывания указанных жидкого металла или электропроводной жидкости, снабжено блоком регулирования тока в обмотках полустаторов, выполненного с возможностью изменения расхода указанных жидкого металла или электропроводной жидкости путем изменения тока в обмотках полустаторов, и установленного в цепи подачи тока в указанные обмотки.
Кроме того, в металлопроводе могут быть установлены датчик наличия жидкого металла или электропроводные жидкости в металлопроводе с возможностью отключать указанные обмотки полустаторов от цепи подачи тока в указанные обмотки при попадании жидкого металла или электропроводной жидкости в металлопровод.
Полезная модель иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 представлена функциональная схема заявленного устройства для перелива жидкого металла или электропроводных жидкостей, на фиг.2 представлен возможный вариант выполнения цилиндрического или плоского линейного электромагнитного насоса, который может быть использован в заявленном устройстве, на фиг.З приведена функциональная блока регулирования перелива жидкого металла или электропроводных жидкостей.
Устройство (фиг.1) содержит емкость 1, в которой находится, например, жидкий магниевый сплав. В указанной емкости 1 размещен цилиндрический или плоский электромагнитный насос 2, канал насоса 2 совмещен с металлопроводом 3, окруженным теплоизоляцией 4 и 5, и расположенным внутри кожуха 6. Кожух 6 с металлопроводом 3 жестко связан с корпусом насоса 2, на другом конце кожуха 6 с металлопроводом 3 установлен электронагреватель 7, в зоне которого имеется выход 8 металлопровода 3 для разлива жидкого металла в форму 9.
Поскольку цилиндрический или плоский насос 2 расположен в емкости 1 с возможностью всасывания в каналы насоса 2 жидкого металла, то для того, чтобы в насос поступала жидкость, он расположен на заданном расстоянии от дна емкости 1. Для этого кожух 6 с металлопроводом 3 крепится на стойке 21 с возможностью изменения положения кожуха 6 с металлопроводом 3 по вертикали, чтобы иметь возможность поднимать или опускать насос 2.
На фиг.2а и 26 приведена схема выполнения электромагнитного насоса 2, который состоит из индуктора 11, коаксиальных труб 12 и 13, образующих канал насоса 2, диффузоров 14 канала и ферромагнитного сердечника 15.
Индуктор 11 охватывает наружную коаксиальную трубу 12 канала насоса, а внутри внутренней трубы 13 размещен ферромагнитный сердечник 15.
Устройство для перелива жидкого металла или электропроводных жидкостей содержит блок 22 регулирования перелива жидкого металла (фиг.З)
В состав блока 22 входят управляемый источник 23 тока, от которого в обмотки статора 11 (индуктор) насоса 2 поступает ток J, датчик 24 наличия металла в транспортном канале, связанный с размыкающим контактом 29, включенным между источником 23 тока и обмотками статора 11, регулятор тока 26, выход которого соединен со входом управления источника 23 тока, а вход соединен с выходом микропроцессора 27. Регулятор 26 соединен с токовой цепью статора 11 с возможностью отслеживания величины тока в обмотках статора 11.
Устройство работает следующим образом.
В заявленном устройстве перелив ведется с помощью цилиндрического или плоского линейного электромагнитного насоса 2.
собой - две половинки раздвинутого статора асинхронного короткозамкнутого двигателя. Расплав из емкости 1 попадает в канал насоса в коаксиально расположенные трубы 12 и 13, внутри которых размещен ферромагнитный сердечник 15, а обмотки 11 статора окружают канал насоса с внешней стороны. Жидкость из емкости 1 при включенном насосе (на обмотки статора подан ток) поступает в канал насоса и движется по нему под действием бегущего магнитного поля, создаваемого индуктором 11 (обмотки статора). При включении насоса 2, т.е. при подаче тока в обмотки статора (индуктор 11) происходит всасывание жидкого металла через перфорированный конус 16 и щаровой клапан 17 в канал 12, 13 цилиндрического или плоского линейного электродинамического насоса 2 посредством движущей силы при создании магнитного поля с установленным вектором направления движения расплава двумя полустаторами короткозамкнутого асинхронного двигателя, между которыми и расположен канал насоса, предназначенный для транспортировки жидкого металла из емкости через канал насоса 2 и металлопровод 3 в форму 9.
При этом величину тока в обмотках статора И регулируют с помощью регулятора тока 26, выход которого подключен ко входу управления управляемого источника тока 23, связанного с обмотками статора 11 (фиг.З).
С помощью замеров была построена зависимость между величиной тока в обмотках статора и расходом Q металла, поступающего в металлопровод 3.
V  Д- статорауБыла построена зависимость Q  Г(1статора) в диапазоне расхода от 1 кг/сек до 10 кг/сек, при заданном сечении канала насоса 2 и металлопровода 3. Данные этой зависимости хранятся в памяти микропроцессора 27. При этом можно выбрать тот или иной режим расхода, т.е. задать определенную величину тока.
Было замечено, что изменяя величину тока Icraropa в обмотках статора 11 можно изменять и величину расхода Q жидкого металла в металлопроводе 8.
Была проведена серия замеров путем изменения величины тока и измерения при этом измерялись величины расхода при заданных сечениях металлопровода и канала насоса. В результате чего бала выявлена
зависимость между Q и IcraropaЗависимость Q  f(IcTaTopa) МОЖНО получить и с помощью определенных математических преобразований. Однако, это не относится к существу изобретения.
Для того, чтобы осуществить регулирование расхода жидкости заявленное устройство для перелива снабжено блоком 22 регулирования тока при переливе жидкого металла или электропроводной жидкости. В состав этого блока также входит микропроцессор 27, в память которого записаны данные полученной зависимости Q  f(IcTaTopa)j микропроцессор 27 связан с регулятором тока 26, предназначенным для преобразования величины тока, задаваемого микропроцессором в управляющее воздействие для управления величиной тока управляемого источника тока 23, включенного в цепь питания статора 11.
В случае необходимости изменения режима расхода устройства с помощью блока ввода 28 можно выбрать режим расхода, вводится команда на задание определенного расхода по этой команде микропроцессор выбирает значение тока, соответствующее расходу, и передает в регулятор 26 тока, по которому регулятор уменьшает или увеличивает величину тока в источнике 23.
Таким образом, при разливе задается нужная величина расхода продукта, в частности, для заявленного устройства можно задать диапазон от 1 кг/сек до 10 кг/сек. Однако, понятно, что можно изменить диапазон в зависимости от необходимых параметров, в том числе меняя сечение транспортного канала, т.е. сечение металлопровода и канала насоса, образующий транспортный канал.
При этом расход, например, регламентируется необходимым количеством металла в единицу времени для обеспечения формирования слитка диаметром от 200 мм до 900 мм и плоских от сечения 65x540 до 200x1200 мм. Приведенный диапазон расхода дан во взаимосвязи со скоростью литья и количеством одновременно отливаемых слитков на одной литейной машине.
Другим отличительным свойством заявленного устройства является обеспечение возможности поддержания при разливе определенной температуры.
Дело в том, что при переливе, например, жидкого магния необходимо поддерживать интервал температур от 650° до 750°С, поскольку температура в интервале 650-750°С обусловлена по нижнему пределу температурой плавления магния, а верхний предел ограничен допустимым перегревом металла при литье, превышение которого приводит к треш;инам в слитках и отливках.
Перепад температур в 5°С на 1 м трубопровода обеспечит заданную температуру литья без критического перегрева расплава, приводяш;его к растрескиванию отливок и сохранит экономичный режим расхода электроэнергии, что сушественно для промышленного производства продукта.
Для обеспечения температурного режима предлагается подача жидкого металла из емкости 1 не постоянно, а порциями. При этом как только жидкий металл достигает определенной зоны в металлопроводе, например, в зоне выхода 8, насос отключается. В этом случае температура
будет поддерживаться в заданных пределах за счет наличия теплоизоляции и определенной скорости транспортирования расплава, с другой стороны исключается перегрев металла.
Порционность подачи достигается тем, что в определенном месте металлопровода устанавливают датчик 24 наличия жидкого металла или электропроводной жидкости.
Датчик срабатывает при изменении сопротивления металлопровода при попадании в зону действия датчика 24 жидкого металла. Изменения сопротивления датчика приводит к размыканию размыкающего контакта 29, установленного в цепи подачи тока в статорную обмотку между источником тока 23 и обмоткой статора 11. При этом насос 2 отключается. Далее по заданной в микропроцессе 27 программе, микропроцессор вновь подает команду регулятору тока 26, о величине тока для подачи в обмотку статора и процесс перелива возобновляется.
Таким образом, в заявленном устройстве для перелива жидких металлов и расплавов солей с плоским или круглым транспортным каналом, состоящим из канала насоса и металлопровода, создается движущая сила, поскольку канал насоса расположен между двумя полустаторами короткозамкнутого асинхронного двигателя, создающего магнитное поле с установленным вектором направления движения расплава. При этом устройство осуществляет регулирование расхода продукта блоком 22 регулирования тока в обмотках статора 11 (два полустатора) указанного асинхронного двигателя для обеспечения регламентированного количества расплава 0,1 кг/сек - 10 кг/сек при заданном температурном диапазоне.
Приведенные варианты осуществления устройства являются одними из возможных примеров реализации и не ограничивают объем защиты заявленного устройства.