專利名稱：用于控制管道中流體流動(dòng)的電磁閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種用來(lái)控制負(fù)載情況下在管道內(nèi)的液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)的電磁閥，該電磁閥包括一個(gè)用磁場(chǎng)可穿透的材料制成的管狀體，圍繞著該管狀體，至少設(shè)置有一個(gè)多相激勵(lì)線圈，以產(chǎn)生一個(gè)沿著所說(shuō)的管狀體的縱軸方向可調(diào)整的磁場(chǎng)。
在冶金術(shù)的領(lǐng)域內(nèi)，例如，在工業(yè)鑄造設(shè)備中，或在用于在鋼鐵制品上涂覆金屬或金屬合金涂層的設(shè)備中，例如熱電鍍裝置，或在另外一些應(yīng)用中，常常需要能控制液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，此時(shí)，所述金屬或金屬合金呈熔融狀態(tài)，需要對(duì)其溫度的上升作進(jìn)一步的控制，或者，所述金屬或金屬合金在室溫下就呈液態(tài)，例如水銀。為了控制液體金屬或金屬合金的流動(dòng)，習(xí)慣上利用機(jī)電或流體力學(xué)裝置，如帶有滑閥的噴管、注塞桿…等等。
由于這些裝置中含有可滑動(dòng)的機(jī)械構(gòu)件，因此，這些裝置需要相當(dāng)大的投資和相對(duì)較高的維修費(fèi)。
由于這個(gè)原因，一段時(shí)期來(lái)就提出采用電磁閥，這種電磁閥不包含任何可滑動(dòng)的機(jī)械構(gòu)件，該機(jī)械構(gòu)件是用來(lái)控制負(fù)載情況下一種金屬或金屬合金在一管道內(nèi)的流動(dòng)的。這類電磁閥的工作原理類似于線性馬達(dá)的原理，可滑動(dòng)附件所起的作用，由上述流動(dòng)要被控制的金屬或金屬合金來(lái)完成。在這些電磁閥中，設(shè)有多相激勵(lì)線圈，并使此線圈通電，使得它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，沿與上述液態(tài)金屬或金屬合金負(fù)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(gè)多相激勵(lì)線圈所產(chǎn)生的、并作用在上述管道內(nèi)的液態(tài)金屬上的磁動(dòng)勢(shì)，與所述管道中液態(tài)金屬的流體靜壓強(qiáng)所產(chǎn)生的力相反。通過(guò)調(diào)節(jié)所述多相激勵(lì)線圈內(nèi)的電流強(qiáng)度，就能夠調(diào)節(jié)上述管道內(nèi)液態(tài)金屬或金屬合金的流量。所述多相激勵(lì)線圈內(nèi)的電流強(qiáng)度越大，則穿過(guò)上述電磁閥而流動(dòng)的所述液態(tài)金屬或金屬合金的流量越小。理論上，用強(qiáng)度足夠的電流，就能夠阻止到達(dá)上述閥門的所述液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)。然而，阻止該液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，所需的電流強(qiáng)度相當(dāng)大，因此，使所述電磁閥維持在“關(guān)閉”狀態(tài)所需的電功率也相當(dāng)大，實(shí)際上，已證明，要使所述液態(tài)金屬或金屬合金完全、確實(shí)停止流動(dòng)是困難的。
為了能完全阻止上述液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，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(guān)閉，這橫斷屏障有一個(gè)小出口孔，該小孔與所說(shuō)的管狀體縱軸不重合或偏心。雖然這樣一種結(jié)構(gòu)能有效地保證完全阻止上述液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，但為此需維持相當(dāng)大的電流強(qiáng)度，此外，當(dāng)所述電磁閥打開時(shí)，這個(gè)帶有偏心小出口孔的橫斷屏障會(huì)引起擾動(dòng)，降低該液態(tài)金屬或金屬合金流動(dòng)的壓力，這在某些應(yīng)用中是不允許的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電磁閥，對(duì)控制和阻止負(fù)載情況下一種液態(tài)金屬或金屬合金在一管道中的流動(dòng)來(lái)說(shuō)，這種電磁閥比迄今所已知的那些電磁閥所需的電功率少，并且當(dāng)此閥打開時(shí)，這種電磁閥在所述流動(dòng)中，只引起微少的擾動(dòng)。
為些，按照本發(fā)明，用于控制負(fù)載情況下在一管道內(nèi)的一種液態(tài)金屬或金屬合金流動(dòng)的電磁閥，包括一個(gè)由磁場(chǎng)可穿透的材料所制的管狀體和設(shè)置在所述管狀體周圍的至少一個(gè)多相激勵(lì)線圈，以產(chǎn)生一個(gè)沿同一管狀體縱軸方向的可調(diào)整的磁場(chǎng)。所說(shuō)的閥的特征在于它包含一中心部分，此中心部分位于該管狀體內(nèi)，并沿軸向延伸，所述中心部分在它和所說(shuō)的管狀體的內(nèi)壁之間，形成一個(gè)基本上是環(huán)形的、用于使所述液態(tài)金屬或金屬合金通過(guò)的通道，而這液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)是要被控制的。
按照本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，可以把一條磁鐵嵌入一塊磁場(chǎng)可穿透的材料之中，來(lái)構(gòu)成上述中心部分，所說(shuō)的中心部分，通過(guò)由所述材料制成的一些旋臂，與上述閥的管狀體相連接。
雖然沒(méi)有完全闡明本發(fā)明的電磁閥比已有技術(shù)的電磁閥效率高的原因，但仍然可以想到的是，基于這樣的事實(shí)一方面，上述激勵(lì)線圈所產(chǎn)生的磁通量，被裝在所述管狀體內(nèi)的上述中心部分所集中，另一方面，上述液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，被限制在上述中心部分和所述管狀體內(nèi)壁之間環(huán)形區(qū)域內(nèi)，也就是說(shuō)，限制在磁場(chǎng)強(qiáng)度自然是較強(qiáng)、因此比上述管狀通道中心處更有效的區(qū)域內(nèi)，這個(gè)環(huán)狀區(qū)域更靠近圍繞所述管狀體的上述激勵(lì)線圈。
參照附圖來(lái)看下面的說(shuō)明，本發(fā)明將比較容易被理解，其中

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)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(xiàn)在來(lái)看附圖，在圖1和圖2中所示的電磁閥，已知包括一個(gè)由一種磁場(chǎng)可穿透的材料所制的管狀體1，該磁場(chǎng)由一多相激勵(lì)線圈2所產(chǎn)生，激勵(lì)線圈2圍繞在管狀體1的周圍，并且由強(qiáng)度可變的多相電流源3供給電流。
這里，上述電磁閥是打算用來(lái)控制呈熔融狀態(tài)的一種金屬或金屬合金的流動(dòng)的，管狀體1最好用一種高熔點(diǎn)的、與所述液態(tài)金屬或金屬合金接觸時(shí)是不可濕的材料制成，例如，用一種陶瓷材料制成。
此外，在這種情況下，上述管狀體沿其整個(gè)長(zhǎng)度，緊緊地圍繞著一種用于加熱管狀體1到一足夠的溫度的加熱裝置4，使得上述液態(tài)金屬或金屬合金能維持在一個(gè)預(yù)定的、比其熔點(diǎn)溫度高的溫度。加熱裝置4可以用已知的方法構(gòu)成，例如，用一種電磁感應(yīng)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(tài)，則管狀體1不需要用一種高熔點(diǎn)的材料來(lái)制造，可以簡(jiǎn)單地用一種磁場(chǎng)可穿透的、強(qiáng)度足以保證上述閥的管狀體的機(jī)械強(qiáng)度的，并與穿過(guò)所述閥的上述金屬或金屬合金相適應(yīng)的材料制成。
設(shè)置多相激勵(lì)線圈2，并使該線圈通電，以產(chǎn)生一個(gè)沿著管狀體1的縱軸方面可調(diào)整的磁場(chǎng)，這樣，所述液態(tài)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(dòng)，而由多相激勵(lì)線圈2所產(chǎn)生的、作用于流動(dòng)在管狀體1內(nèi)的上述金屬或金屬合金上的磁動(dòng)勢(shì)F的方向，與G相反。作為例子，多相激勵(lì)線圈2可采用由法國(guó)Saint-Martin d′Heres的MADUAH實(shí)驗(yàn)室制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(shuō)的線圈內(nèi)設(shè)置一些循環(huán)冷卻流體通道，由此來(lái)冷卻該線圈。激勵(lì)多相激勵(lì)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(wǎng)中得到，此三相電力網(wǎng)與降壓變壓器相連接，使電壓降為17V，而其本身經(jīng)由一強(qiáng)度調(diào)節(jié)裝置連接到線圈2上。
按照本發(fā)明，中心部分5在管狀體1內(nèi)沿軸向延伸，并通過(guò)許多旋臂或凸緣6支持在管狀體1內(nèi)，中心部分5的長(zhǎng)度基本上與管狀體1的長(zhǎng)度一樣，旋臂或凸緣6可以與中心部分5的長(zhǎng)度相等，或只延伸中心部分5長(zhǎng)度的一部分那么長(zhǎng)。中心部分5和臂6的截面形狀，最好使得能對(duì)管狀體1內(nèi)流動(dòng)的上述液態(tài)金屬或金屬合金產(chǎn)生的擾動(dòng)最少。由于同樣的理由，要選擇管狀體1的內(nèi)徑和中心部分5的外經(jīng)，使得在中心部分5和管狀體1之間的通道的環(huán)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(chǎng)可穿透的材料中來(lái)構(gòu)成中心部分5，該材料最好是與構(gòu)成管狀體和旋臂或凸緣6的材料相同，例如，用一種高熔點(diǎn)的、與所述液態(tài)金屬或金屬合金接觸時(shí)不可濕的材料。磁鐵棒7保證了由多相激勵(lì)線圈2所產(chǎn)生的磁場(chǎng)回路。
在圖1所顯示的實(shí)施例中，上述電磁閥可以包含第二個(gè)多相激勵(lì)線圈9，安排激勵(lì)線圈9通電，以使激勵(lì)線圈9完成與多相激勵(lì)線圈2相類似的作用。多相激勵(lì)線圈9可以與電流源3相連接，例如，經(jīng)由一個(gè)開關(guān)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(diào)多相電流源11相接。在第一種情況下，多相激勵(lì)線圈9加倍完成與激勵(lì)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(lì)線圈2那一段范圍有少量泄漏液流，這些泄漏的液流可在后面很容易地被多相激勵(lì)線圈9所產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻止。第二種結(jié)構(gòu)的好處是進(jìn)一步降低了要完全阻止所述液態(tài)金屬或金屬合金流動(dòng)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(shè)備的尺寸。
在管狀體1的入口端，裝有一個(gè)凸緣或其它連接裝置12，上述電磁閥通過(guò)連接裝置，被固定在運(yùn)送液態(tài)金屬或金屬合金的管道13的一端，或固定到一個(gè)容納所說(shuō)的液態(tài)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(gè)凸緣或另外合適的連接裝置14，如果需要的話，通過(guò)該凸緣或連接裝置14，把所述電磁閥連接到另一個(gè)傳送液態(tài)金屬或金屬合金的管道15上。
這里打算用該電磁閥來(lái)控制一種液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)，可以為管狀體1或管道15，有益地設(shè)置一個(gè)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(nèi)的所述的液態(tài)金屬或金屬合金的氧化。
作為例子，用內(nèi)徑為14mm的管狀體1和外經(jīng)為8mm的中心部分5，以及直徑為45mm、每相為10匝的多相激勵(lì)線圈，所構(gòu)成的一種電磁閥，就可能完全阻止熔融鋅合金的流動(dòng)，這種熔融狀態(tài)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(lì)線圈的電流是2400A。(應(yīng)該注意到，上述作試驗(yàn)的系統(tǒng)，并不是最佳的，也沒(méi)有包括調(diào)節(jié)強(qiáng)度的裝置;因此，可以預(yù)計(jì)，完全足以阻止上述熔融鋅的流動(dòng)所需要的電流強(qiáng)度，還是要低于2400A的)。作為比較，使用一個(gè)沒(méi)有中央中心部分的電磁閥，為了實(shí)際上完全阻止上述熔融鋅合金的流動(dòng)，需要供給所述線圈的多相電流強(qiáng)度，至少是本發(fā)明電磁閥的4至5倍。
不用說(shuō)，上述所說(shuō)明的電磁閥的實(shí)施例，僅僅是給出了指示性的、但非限制性的例子，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)上述說(shuō)明，可很容易地作出許許多多的修改，而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制負(fù)載情況下在一管道內(nèi)的一種液態(tài)金屬或金屬合金的流動(dòng)的電磁閥，所說(shuō)的閥包括一個(gè)由磁場(chǎng)可穿透的材料所制成的管狀體，和環(huán)繞在所說(shuō)的管狀體的周圍安置的一個(gè)多相激勵(lì)線圈，該線圈用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)沿著同一管狀體的縱軸方向可調(diào)整的磁場(chǎng)，其特征在于所說(shuō)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(shuō)的中心部分在它和管狀體的內(nèi)壁之間，形成一個(gè)基本上是環(huán)形的通道，此通道使流動(dòng)要被控制的上述液態(tài)金屬或金屬合金通過(guò)。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的電磁閥，其特征在于上述中心部分由在一塊磁場(chǎng)可穿透的材料中嵌入一根磁鐵棒而構(gòu)成，所說(shuō)的中心部分，是通過(guò)用所述材料制成的旋臂，與所述的閥的管狀體相連接的。
3.按照權(quán)利要求1或2之一所說(shuō)的電磁閥，其特征在于上述閥的管狀體，或者與所說(shuō)的閥相接的管子，有益地設(shè)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(shuō)的閥內(nèi)的上述液態(tài)金屬或金屬合金氧化。
4.按照權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)所說(shuō)的電磁閥，其特征在于該電磁閥包括圍繞著所述閥的管狀體的、二個(gè)并列排置的多相激勵(lì)線圈。
5.按照權(quán)利要求4所說(shuō)的電磁閥，其特征在于所述那些多相激勵(lì)線圈，與一些分離的可調(diào)節(jié)的電流源相連接。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種用于控制負(fù)載情況下在一管道內(nèi)的一種液態(tài)金屬或金屬合金流動(dòng)的電磁閥，它包括一個(gè)由磁場(chǎng)可穿透的材料制成的管狀體，一個(gè)圍繞在所說(shuō)的管狀體周圍安置的激勵(lì)線圈，以產(chǎn)生一個(gè)沿著上述同一管狀體的縱軸可調(diào)整的磁場(chǎng)。所說(shuō)的閥的特征在于其包含一中心部分，該中心部分安裝在上述管狀體內(nèi)，并沿著該管狀體軸線延伸，所說(shuō)的中心部分在它和上述管狀體的內(nèi)壁之間，形成一個(gè)基本上是環(huán)形的通道，此通道使流動(dòng)要被控制的上述液態(tài)金屬或金屬合金通過(guò)。
文檔編號(hào)G05D7/00GK1048256SQ9010322
公開日1991年1月2日 申請(qǐng)日期1990年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月2日
發(fā)明者德洛特·約瑟 申請(qǐng)人:法國(guó)加爾瓦·洛林股份有限公司