用於控制管道中流體流動的電磁閥的製作方法
2023-06-11 19:31:21 1
專利名稱：用於控制管道中流體流動的電磁閥的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種用來控制負載情況下在管道內的液態金屬或金屬合金的流動的電磁閥，該電磁閥包括一個用磁場可穿透的材料製成的管狀體，圍繞著該管狀體，至少設置有一個多相激勵線圈，以產生一個沿著所說的管狀體的縱軸方向可調整的磁場。
在冶金術的領域內，例如，在工業鑄造設備中，或在用於在鋼鐵製品上塗覆金屬或金屬合金塗層的設備中，例如熱電鍍裝置，或在另外一些應用中，常常需要能控制液態金屬或金屬合金的流動，此時，所述金屬或金屬合金呈熔融狀態，需要對其溫度的上升作進一步的控制，或者，所述金屬或金屬合金在室溫下就呈液態，例如水銀。為了控制液體金屬或金屬合金的流動，習慣上利用機電或流體力學裝置，如帶有滑閥的噴管、注塞杆…等等。
由於這些裝置中含有可滑動的機械構件，因此，這些裝置需要相當大的投資和相對較高的維修費。
由於這個原因，一段時期來就提出採用電磁閥，這種電磁閥不包含任何可滑動的機械構件，該機械構件是用來控制負載情況下一種金屬或金屬合金在一管道內的流動的。這類電磁閥的工作原理類似於線性馬達的原理，可滑動附件所起的作用，由上述流動要被控制的金屬或金屬合金來完成。在這些電磁閥中，設有多相激勵線圈，並使此線圈通電，使得它所產生的磁場，沿與上述液態金屬或金屬合金負載情況下在所述管道中正常的流向相反的方向分布。換而言之，這個多相激勵線圈所產生的、並作用在上述管道內的液態金屬上的磁動勢，與所述管道中液態金屬的流體靜壓強所產生的力相反。通過調節所述多相激勵線圈內的電流強度，就能夠調節上述管道內液態金屬或金屬合金的流量。所述多相激勵線圈內的電流強度越大，則穿過上述電磁閥而流動的所述液態金屬或金屬合金的流量越小。理論上，用強度足夠的電流，就能夠阻止到達上述閥門的所述液態金屬或金屬合金的流動。然而，阻止該液態金屬或金屬合金的流動，所需的電流強度相當大，因此，使所述電磁閥維持在「關閉」狀態所需的電功率也相當大，實際上，已證明，要使所述液態金屬或金屬合金完全、確實停止流動是困難的。
為了能完全阻止上述液態金屬或金屬合金的流動，曾提議用一橫斷屏障，使上述電磁閥管狀體的出口端，部分關閉，這橫斷屏障有一個小出口孔，該小孔與所說的管狀體縱軸不重合或偏心。雖然這樣一種結構能有效地保證完全阻止上述液態金屬或金屬合金的流動，但為此需維持相當大的電流強度，此外，當所述電磁閥打開時，這個帶有偏心小出口孔的橫斷屏障會引起擾動，降低該液態金屬或金屬合金流動的壓力，這在某些應用中是不允許的。
因此，本發明的一個目的是提供一種電磁閥，對控制和阻止負載情況下一種液態金屬或金屬合金在一管道中的流動來說，這種電磁閥比迄今所已知的那些電磁閥所需的電功率少，並且當此閥打開時，這種電磁閥在所述流動中，只引起微少的擾動。
為些，按照本發明，用於控制負載情況下在一管道內的一種液態金屬或金屬合金流動的電磁閥，包括一個由磁場可穿透的材料所制的管狀體和設置在所述管狀體周圍的至少一個多相激勵線圈，以產生一個沿同一管狀體縱軸方向的可調整的磁場。所說的閥的特徵在於它包含一中心部分，此中心部分位於該管狀體內，並沿軸向延伸，所述中心部分在它和所說的管狀體的內壁之間，形成一個基本上是環形的、用於使所述液態金屬或金屬合金通過的通道，而這液態金屬或金屬合金的流動是要被控制的。
按照本發明的一個最佳實施例，可以把一條磁鐵嵌入一塊磁場可穿透的材料之中，來構成上述中心部分，所說的中心部分，通過由所述材料製成的一些旋臂，與上述閥的管狀體相連接。
雖然沒有完全闡明本發明的電磁閥比已有技術的電磁閥效率高的原因，但仍然可以想到的是，基於這樣的事實一方面，上述激勵線圈所產生的磁通量，被裝在所述管狀體內的上述中心部分所集中，另一方面，上述液態金屬或金屬合金的流動，被限制在上述中心部分和所述管狀體內壁之間環形區域內，也就是說，限制在磁場強度自然是較強、因此比上述管狀通道中心處更有效的區域內，這個環狀區域更靠近圍繞所述管狀體的上述激勵線圈。
參照附圖來看下面的說明，本發明將比較容易被理解，其中
圖1是按照本發明的一個電磁閥的軸向剖面的示意圖。
圖2是沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線剖面的一半的視圖。
現在來看附圖，在圖1和圖2中所示的電磁閥，已知包括一個由一種磁場可穿透的材料所制的管狀體1，該磁場由一多相激勵線圈2所產生，激勵線圈2圍繞在管狀體1的周圍，並且由強度可變的多相電流源3供給電流。
這裡，上述電磁閥是打算用來控制呈熔融狀態的一種金屬或金屬合金的流動的，管狀體1最好用一種高熔點的、與所述液態金屬或金屬合金接觸時是不可溼的材料製成，例如，用一種陶瓷材料製成。
此外，在這種情況下，上述管狀體沿其整個長度，緊緊地圍繞著一種用於加熱管狀體1到一足夠的溫度的加熱裝置4，使得上述液態金屬或金屬合金能維持在一個預定的、比其熔點溫度高的溫度。加熱裝置4可以用已知的方法構成，例如，用一種電磁感應加熱裝置或用一種加熱電阻。
另一方面，如果上述金屬或金屬合金在低溫下或在室溫下呈液態，則管狀體1不需要用一種高熔點的材料來製造，可以簡單地用一種磁場可穿透的、強度足以保證上述閥的管狀體的機械強度的，並與穿過所述閥的上述金屬或金屬合金相適應的材料製成。
設置多相激勵線圈2，並使該線圈通電，以產生一個沿著管狀體1的縱軸方面可調整的磁場，這樣，所述液態金屬或金屬合金在流體靜壓力的作用下，沿著箭頭G所指的方向流動，而由多相激勵線圈2所產生的、作用於流動在管狀體1內的上述金屬或金屬合金上的磁動勢F的方向，與G相反。作為例子，多相激勵線圈2可採用由法國Saint-Martin d′Heres的MADUAH實驗室製造的那種類型的線圈，如果必要的話，可用已知的方法，在所說的線圈內設置一些循環冷卻流體通道，由此來冷卻該線圈。激勵多相激勵線圈2所需的電流由電源3供給，例如，可從380V，50HZ的三相電力網中得到，此三相電力網與降壓變壓器相連接，使電壓降為17V，而其本身經由一強度調節裝置連接到線圈2上。
按照本發明，中心部分5在管狀體1內沿軸向延伸，並通過許多旋臂或凸緣6支持在管狀體1內，中心部分5的長度基本上與管狀體1的長度一樣，旋臂或凸緣6可以與中心部分5的長度相等，或只延伸中心部分5長度的一部分那麼長。中心部分5和臂6的截面形狀，最好使得能對管狀體1內流動的上述液態金屬或金屬合金產生的擾動最少。由於同樣的理由，要選擇管狀體1的內徑和中心部分5的外經，使得在中心部分5和管狀體1之間的通道的環形截面面積，與上述電磁閥的向上流的通道及可能的向下流的通道的圓形截面面積相等。最好是把一根磁鐵棒7嵌入到一塊磁場可穿透的材料中來構成中心部分5，該材料最好是與構成管狀體和旋臂或凸緣6的材料相同，例如，用一種高熔點的、與所述液態金屬或金屬合金接觸時不可溼的材料。磁鐵棒7保證了由多相激勵線圈2所產生的磁場迴路。
在圖1所顯示的實施例中，上述電磁閥可以包含第二個多相激勵線圈9，安排激勵線圈9通電，以使激勵線圈9完成與多相激勵線圈2相類似的作用。多相激勵線圈9可以與電流源3相連接，例如，經由一個開關10與電流源3相連接，也可以與它自己的、如圖1中虛線所示的、可調多相電流源11相接。在第一種情況下，多相激勵線圈9加倍完成與激勵線圈2同樣的功能，在線圈2出故障的情況下可以作為備用線圈。在第二種情況下，可允許在多相激勵線圈2那一段範圍有少量洩漏液流，這些洩漏的液流可在後面很容易地被多相激勵線圈9所產生的磁場阻止。第二種結構的好處是進一步降低了要完全阻止所述液態金屬或金屬合金流動所需的能量消耗，而且還限制了向線圈2和9提供電流所需設備的尺寸。
在管狀體1的入口端，裝有一個凸緣或其它連接裝置12，上述電磁閥通過連接裝置，被固定在運送液態金屬或金屬合金的管道13的一端，或固定到一個容納所說的液態金屬或金屬合金的容器上。類似地，在管狀體1的出口端，也可以包含一個凸緣或另外合適的連接裝置14，如果需要的話，通過該凸緣或連接裝置14，把所述電磁閥連接到另一個傳送液態金屬或金屬合金的管道15上。
這裡打算用該電磁閥來控制一種液態金屬或金屬合金的流動，可以為管狀體1或管道15，有益地設置一個注入器16，使得能從注入器16，有控制地注入中性或惰性氣體，以避免保留在上述電磁閥內的所述的液態金屬或金屬合金的氧化。
作為例子，用內徑為14mm的管狀體1和外經為8mm的中心部分5，以及直徑為45mm、每相為10匝的多相激勵線圈，所構成的一種電磁閥，就可能完全阻止熔融鋅合金的流動，這種熔融狀態的鋅合金的溫度保持在480℃，在該電磁閥入口處的流體靜壓力是2.5×104帕(0.25巴)。為此，供給所述多相激勵線圈的電流是2400A。(應該注意到，上述作試驗的系統，並不是最佳的，也沒有包括調節強度的裝置;因此，可以預計，完全足以阻止上述熔融鋅的流動所需要的電流強度，還是要低於2400A的)。作為比較，使用一個沒有中央中心部分的電磁閥，為了實際上完全阻止上述熔融鋅合金的流動，需要供給所述線圈的多相電流強度，至少是本發明電磁閥的4至5倍。
不用說，上述所說明的電磁閥的實施例，僅僅是給出了指示性的、但非限制性的例子，本領域普通技術人員根據上述說明，可很容易地作出許許多多的修改，而不會背離本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於控制負載情況下在一管道內的一種液態金屬或金屬合金的流動的電磁閥，所說的閥包括一個由磁場可穿透的材料所製成的管狀體，和環繞在所說的管狀體的周圍安置的一個多相激勵線圈，該線圈用來產生一個沿著同一管狀體的縱軸方向可調整的磁場，其特徵在於所說的閥包括一中心部分，該中心部分沿上述管狀體的軸向延伸，所說的中心部分在它和管狀體的內壁之間，形成一個基本上是環形的通道，此通道使流動要被控制的上述液態金屬或金屬合金通過。
2.按照權利要求1所說的電磁閥，其特徵在於上述中心部分由在一塊磁場可穿透的材料中嵌入一根磁鐵棒而構成，所說的中心部分，是通過用所述材料製成的旋臂，與所述的閥的管狀體相連接的。
3.按照權利要求1或2之一所說的電磁閥，其特徵在於上述閥的管狀體，或者與所說的閥相接的管子，有益地設置有一注入器，該注入器使得能有控制地注入中性或惰性氣體，以避免保留在所說的閥內的上述液態金屬或金屬合金氧化。
4.按照權利要求1至3中任何一個所說的電磁閥，其特徵在於該電磁閥包括圍繞著所述閥的管狀體的、二個並列排置的多相激勵線圈。
5.按照權利要求4所說的電磁閥，其特徵在於所述那些多相激勵線圈，與一些分離的可調節的電流源相連接。
全文摘要
本發明是關於一種用於控制負載情況下在一管道內的一種液態金屬或金屬合金流動的電磁閥，它包括一個由磁場可穿透的材料製成的管狀體，一個圍繞在所說的管狀體周圍安置的激勵線圈，以產生一個沿著上述同一管狀體的縱軸可調整的磁場。所說的閥的特徵在於其包含一中心部分，該中心部分安裝在上述管狀體內，並沿著該管狀體軸線延伸，所說的中心部分在它和上述管狀體的內壁之間，形成一個基本上是環形的通道，此通道使流動要被控制的上述液態金屬或金屬合金通過。
文檔編號G05D7/00GK1048256SQ9010322
公開日1991年1月2日 申請日期1990年6月2日 優先權日1989年6月2日
發明者德洛特·約瑟 申請人:法國加爾瓦·洛林股份有限公司