JPH03164594A - セラミック製溶融金属ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、溶融アルミなどの溶融金属を取吸う業界、
例えば、製練ないし精練業界、メツキ業界、ダイキャス
ト業界等において、溶融金属の移送ないし炉内循環時等
に使用する溶融金属ポンプの改良に関するものである。

［従来の技術］ 元来、溶融金属の移送は手じやくで汲み出すか、タップ
ホールから取鍋に移して運ばれていたのであるが、作業
能率の向上、軽済性及び安全性確保の見地から自動、連
続、パイプ移送を可能とする専用ポンプが嘱望されてい
た。

そのため、溶融金属の移送用ポンプとして、カーボン製
のポンプが開発され使用されているが、溶融鉛等を対象
とする場合はともかく、溶融亜鉛、溶融アルミなどを対
象とする場合には、溶湯による腐蝕、摩耗が著しく、耐
用時間がきわめて短いという欠点を有していた。比較的
耐蝕性を有するカーボン製においても、特にインペラー
やシャフトのような回転部品は、精々４８０〜７２０時
間程度の耐用時間しかなく、また、コラムや吐出し管の
ように空気中にある部分の酸化が激しく、特に気液界面
においてはアルミ表面ドロスにより強烈な腐食作用を受
けた。

また、溶湯内部に浸漬して使用されるインペラーは溶湯
中に混入した炉材の破片などの異物が閉塞しやすく、溶
湯不能に陥ったり、シャフト折損などの事故が多（、保
守に多大の労力を必要とし１台の操業のために２〜３台
のＴ−備ポンプを必要とした。

すなわち、いずれの部分も殆んど消耗品的な使用状態と
なり、ポンプ使用による効率アンプは朋待てきるものの
、経済性の面、保守作業の面において大きな問題を有し
ており、ポンプ使用の有効性を認識しながらも、耐用年
数の長い専用ポンプのない点から、未だに手じゃ（ある
いは取鍋で移送している現場も多いのが現状であった。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、セラミック材料、特に常圧焼結法による窒化珪
素セラミックのポンプに対する適用可能性を探ったとこ
ろ、テストピースによる溶湯浸漬テストで良好な結果が
得られ、溶融金属ポンプＨ料としての好適性を確認した
のである。これに基づき、少なくとも過酷な条件にさら
されるインペラーおよびシャフトを常圧焼結法による窒
化珪素セラミック製とすることが考えられるが、インペ
ラー構造およびシャフトに対する取付構造においても改
良を加える必要があった。

すなわち、従来から使用されているインペラー構造では
、溶融金属の付着、成長、身食い現象のない材料を使用
したとしても、溶湯中の異物が閉塞して揚湯不能に陥る
可能性があり、またインペラー周辺のケーシング内面に
溶湯金属が付着成長して回転不能になる恐れもある。さ
らにまた、ケーシングがカバーを有する場合、カバーの
取付けに金属ボルトを使用すると溶湯ないで溶解してカ
バーとケーシングが分離する恐れがある。セラミックス
製ボルトを使用しても溶湯がネジ部に浸入固着してボル
トの取り外しが不可能となる。このような構造において
は、いかにセラミック製のインペラーおよびシャフトを
用いたポンプであっても、長期間に渡って良好な稼働状
態が得られる溶融金属ポンプを提供することは困難であ
る。

そこで、この発明の目的とするところは、セラミック製
溶融金属ポンプにおいて、特にインペラーおよびケーシ
ングの構造について改良を加え、セラミック製溶融金属
ポンプとして最適の構造を提供するところにある。

［問題点を解決するための手段］ ］二記目的達成のため、鋭意検討した結果、吊り下げ式
、溶湯内浸漬式溶融金属ポンプにおいて、インペラーは
底面にブレードを有するオープン型インペラー、すなわ
ち、片羽根の開放型インペラーを採用して異物の閉塞を
回避し、ケーシングはその］二面にインペラー設置孔を
存するカバーのない構造とし、このインペラー設置孔を
通して上記オープン型インペラーをケーシングの渦室に
位置させる構成とした。

すなわち、この発明のセラミック製溶融金属ポンプは、
架台に」二端部を取付けたコラム及び吐出し管の下端部
においてケーシングを支持し、１一端部において駆動モ
ータの出力軸に連結したシャフト下端部に、底面にブレ
ードをＨするオープン型インペラーを中央ボス部におい
て取り付け、ケーシング−に面に形成されたインペラー
設置孔を通してインペラーをケーシングの渦室に位置さ
せた構造としたものである。

インペラーが肉厚部をｈすると、熱衝撃によってクラッ
クが発生する恐れがあるので、当該インペラーには、イ
ンペラー設置孔の内周面に対向する外周面と中央ボス部
の間に肉厚低減用の凹部を形成することが望ましい。ま
た、ケーシングとインペラー間にわずかな隙間が生じる
ため、溶湯が噴出する恐れがあるので、インペラーの−
に面外周部に、ケーシング」−面に沿って突出する水平
状突縁を形成することが望ましい。

また、ケーシングをカーボン製とした場合、インペラ一
対向面における摩耗、溶融金属の付着成長が問題となる
ので、ケーシングの渦室におけるブレード下端面の対向
面及びインペラー外周面が対向する設置孔の内周面には
、セラミック製のライニング部材、特に常圧焼結法によ
る窒化珪素セラミック製のライニング部Ｈを設置するの
が望ましい。

［作用］ 十−述のように、この発明においては、セラミックス製
溶融金属ポンプにおいて、インペラーは底面にブレード
を有するオープン型としているため異物の閉塞が回避さ
れ、シャフトのこぜやこれに基づく折損事故が生じる恐
れがない。

また、チーシンク１１面にインペラー設置孔を形成し、
シャフト下端部に取り付けたインペラーをこのインペラ
ー設置孔を通してケーシング渦室に位置させる構造とし
たので、ケーシング上面にカバー等がないためシャフト
およびインペラーを簡単にケーシングから取り外すこと
ができるとともに、カバー等をケーシングに固定する際
の問題点、すなわち、溶湯に対する耐溶解性および易取
外し性を有するボルトの使用という難問にも対処し得る
。

またシャフトに取り付けられるインペラーの中央ボス部
と、インペラー設置孔の内周面に対向する外周面との間
に肉厚低減用の四部を形成したインペラーの場合、熱衝
撃によるクラックの発生が防止できる。さらにインペラ
ーの１−面外周部に、ケーシング上面に沿って突出する
水平状突縁を設けるとケーシングとインペラー間のわず
かな隙間から溶湯が噴出する恐れもなく、また渦室内の
圧力損失も防止できる。

また、インペラ一対向面、すなわち、ケーシングの渦室
におけるブレード下端面の対向面及びインペラー外周面
が対向する設置孔の内周面に、セラミック製のライニン
グ部材を設置すれば、摩耗および溶融金属の付着成長が
防止でき耐久性が向」ニする。

［実施例］ 第１図は、この発明に係る溶融金属ポンプの一実施例を
示す縦断面図で、符号１はケーシング、２はシャフト、
３はインペラー、４はコラム、５は吐出し管を示してい
る。

ケーシング１は、」ユ端部をセットフランジ６及び７に
よってそれぞれ架台８に取付けられたコラム４及び吐出
し管５の下端部を差込み、耐熱モルタルで固めて支持さ
れている。インペラー３は、底面にブレード３ｂを有す
る片羽根の開放型インペラーとし、中央ボス部３ａに螺
合したシャフト２によって支持され、ケーシング１の２
１−面に形成したインペラー設置孔１ａを通して、底面
のブレード３ｂがケーシング１の渦室１ｂに位置するよ
うにケーシング１内に設置されている。シャフト２の」
、二端部は、図示の通り、軸継手９ａ、９ｂ及びユニバ
ーサルジョインｌ−１０を介して駆動モーター１１の出
力軸１１ａに連結されている。１２は、架台８上に取付
けたモーター台である。１３は、吐出し管５の１一端に
連結した吐出しベント管で、そのフランジ部、架台８及
びセットフランジ７を通したボルトの両端部にナツトを
螺合し、セットフランジ７共々架台８に固定されている
。セットフランジ６及び７は、ともに二つ側構造で、合
せフランジ６ａ、７ａに締着したボルト、ナツトでコラ
ム４及び吐出し管５の」二端部を抱きかかえるように保
持している。１４は、吐出し管５と吐出しベント管１３
の間に装着したガスケットでセラミックペーパーを使用
している。−に記シャフト２、インペラー３、コラム４
及び吐出し管５は、常圧焼結法による窒化珪素セラミッ
クを用い、ケーシング１はカーボン製、吐出しベント管
１３の内面はセラミックファイバー製としている。耐熱
衝撃性を高めるため、コラム４及びシャフト２は中空状
とし、吐出し管５の気液界面より」ニガの内面には、セ
ラミックファイバー製の断熱チューブ１５を装着してい
る。

また底面にブレード３ｂを設けたセミオープン形のイン
ペラー３は、ケーシング１に形成されたインペラー設置
孔１ａの内周面に対向する外周面とボス部３ａとの間に
肉厚低減用の四部３ｃが形成されている。１６は、この
四部３ｃを埋める耐熱モルタルである。また、ケーシン
グ１におけるインペラー設置孔１ａの内周面及びブレー
ド３ｂの下端面が対向する渦室１ｂ内の対向面には、摩
耗防止のため、それぞれ常圧焼結法による窒化珪素セラ
ミック製のライニング部＋Ａ’　１７．１８が設置され
ている。１９は吸込孔、２０はケーシング１の下端に取
付けたバッフルプレートである。

第５図は、インペラー３の他例を示すもので、上面外周
部に、ケーシング１の上面に沿って突出する水平状突縁
３ｄを有しており、溶融金属がケーシングとインペラー
間の隙間から垂直方向に吹出すのを防止している。

」二記第１図に基づく溶融金属ポンプを用い、溶湯温度
７２０〜７５０℃の溶融アルミニューム合金鋳物を対象
として溶湯の汲み出しを実施した。

その結果、数か月経過後においても順調な稼働状態が継
続され、溶融アルミニューム合金鋳物の付着はほとんど
なく、僅かに付着した溶融アルミニューム合金鋳物もこ
すれば簡単に削り落され、身食い現象は見られなかった
。勿論、熱衝撃によるクラックの発生、接液部の腐蝕も
なく、また、ケーシング内部における詰り現象も見られ
なかった。

［発明の効果］ 以−にの通り、この発明は溶融金属ポンプとして、溶融
金属の付着、成長、身食い現象のないセラミック材料を
使用することにより、溶融亜鉛はもとより、溶融アルミ
ニューム、溶融アルミニューム合金を対象とする場合で
も、耐蝕性、耐摩耗性、耐熱衝撃性、耐濡れ性、耐反応
性に勝れたセラミックス製溶融金属ポンプを得る場合に
おいて、従来と同様の構造を採用したのでは１−全の効
果が得られないことに鑑み、構造面において改良を加え
たもので、底面にブレードを有するセミオープン形のイ
ンペラーを採用することによって溶融金属の閉塞を回避
するとともに、ケーシングの１゛１面に形成したインペ
ラー設置孔を通してシャフト下端部に取り付けたインペ
ラーをケーシング内に位置させる構成としたので、シャ
フト、インペラーのケーシングからの着脱もきわめて容
易となっている。

また、シャフトに対するインペラーの取付けは、インペ
ラーの中央ボス部によって行うとともに、インペラーの
中央ボス部に肉厚低減用の凹部を形成し、かつインペラ
ー−に面外周部にケーシング内面に沿って突出する水平
状突縁を形成した例においては、熱衝撃によるクラック
発生の恐れが回避され、またポンプ稼働中において溶湯
の吹１−げがないポンプとなし得たのである。

さらに、インペラー周辺のケーシング内面にセラミック
製のライニング部オイを設置した例においては、液中メ
タルの作用によってシャフトのふれが防止されるととも
に、ケーシングの摩耗および溶融金属の付着成長を防止
し得るものである。

以にの通り、この発明は従来から嘱望されながら条件の
過酷さの故に実現されなかった金属溶湯内浸漬式のセラ
ミック製溶融金属ポンプにおいて、特に構造面において
改良を加えることにより、実用機の提供を可能にしたの
であり、溶融金属を対象光する移送ないし炉内循環用の
ポンプとして最適のものを提供し得たのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るセラミック製溶融金属ポンプ
の一実施例を示す縦断面図、 第２図よ、同ポンプにおけるインペラーのみの拡大縦断
面図、 第３図よ、同底面図、 第４図よ、ケーシングの縦断面図、 第５図よ、インペラーの他例を示す要部縦断面図である
。 １・・・ケーシング　　１ａ・・・インペラー設置孔１
ｂ・・・渦室　　　　　２・・・シャフト３・・・イン
ペラー　　　３ａ・・・ボス部３ｂ・・・ブレード　　
　３ｃ・・・四部３ｄ・・・水平状突縁　　４・・・コ
ラム５・・・吐出し管　　　　８・・・架台１１・・・
駆動モーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）架台に上端部を取付けたコラム及び吐出し管の下
   端部においてケーシングを支持し、上端部において駆動
   モータの出力軸に連結したシャフト下端部に、底面にブ
   レードを有するオープン型インペラーを中央ボス部にお
   いて取り付け、ケーシング上面に形成されたインペラー
   設置孔を通してインペラーをケーシングの渦室に位置さ
   せてなるセラミック製溶融金属ポンプ。
2. （２）インペラーが、中央ボス部と、インペラー設置孔
   の内周面に対向する外周面との間に肉厚低減用の凹部を
   有し、かつ上面外周部に、ケーシング上面に沿って突出
   する水平状突縁を有する特許請求の範囲第１項記載のセ
   ラミック製溶融金属ポンプ。
3. （３）ケーシングがカーボン製であり、ケーシングの渦
   室におけるブレード下端面の対向面及びインペラー外周
   面が対向する設置孔の内周面に、セラミック製のライニ
   ング部材を設置してなる特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載のセラミック製溶融金属ポンプ。