JPS60247462A - 鋳造施設において電磁式圧送を行なうための横鉢 - 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 本発明は、一般的に鋳物業界において、そして特に軽・
金属業界において、溶融金属を電磁力のみによって動か
して型を満たすような鋳物施設で電磁圧送を行なうため
の構体に係る。

従来の技術 このような目的で電磁力を利用することは公知であり、
電磁ポンプに関する多数の特許に開示されている。これ
らの特許は一般に２つの種類に分けられる。

第１の種類は、液体ナトリウム用のポンプに関するもの
で、これは主として高速中性子原子炉に使用される。世
界中で知られている電磁ポンプ特許の大部分は、この形
式のポンプに関するものである。我々が知っている最も
初期の特許は、今世紀の始めまでさかのぼり、最初のポ
ンプは、Ｈａｒｔｍａｎによって１９１８年に製作され
ている。

その主たる特許は、Ａｌｂｅｒｔ　Ｅｉｎｓｔｅｉｎ氏
及びＬｅ。

５ｚｅｌａｒｄ氏のもので、これらは１９３０年代にベ
ルリンに最初に出願された（例えば、特許第５′５５．
４１３号、クラス１７ａ、グループ３０４及び特許第４
７６．８１２号、クラス３１ｃ、グループ２６）。ナト
リウムは、一般的に低炭素ステンレススチールで作られ
たダクト内で空気と接触しないように保たれ、このダク
トのまわりにポンプの作動部が構成され、磁気部分及び
電気巻線自体は空気中に置かれる。

これらの″ナトリウム″ポンプは、それらの構造及び用
途が本発明の適用分野と大きく異なるので、ここでは背
景技術として説明するが、同じ物理学的原理を用いて、
金属が移動せしめられるので、本発明によるポンプを液
体ナトリウムの圧送にも問題なく使用できることになる
。

第２の種類の電磁ポンプは、ナトリウムではなくて溶融
金属を移動させるために工業的に使用されている。この
ポンプは、原子炉技術に使用されるのではなくて、鋳物
技術に使用される。一般的に述べると、鋳物業界で使用
されている電磁ポンプは、次の３つの原理のうちの１つ
で作動する。

１）レンツの法則に基づいて作動するポンプ２）水中ポ
ンプ、及び ３）炉の外部に直接取り付けられるポンプ系統・ これら全てのポンプに共通した欠点は、金属を溶融する
炉の外部にあるダクトを通して溶融金属を流すことであ
る。その結果、溶融金属が偶発的に漏れた場合に、ポン
プの電気的部分及びその周囲の装置が破壊されるおそれ
が強くなる。

本発明の好ましい実施例では、液体金属によってポンプ
が損傷を受けるおそれが減少される。

発明の構成、作用及び効果 本発明は、電磁ポンプの磁気部品及び液体巻回を炉内の
構体の耐熱セラミック内に一体化し、然して、ポンプを
作動するに必要な電気的巻線をこの構体の外部に配置す
ることより成る。

これにより、炉の耐熱セラミックが磁路を取り巻いてこ
れを液体金属（このような温度においては非常に腐食性
が強い）から保護するので、溶融金属が漏れ出すおそれ
がなくなる。金属タンクは、通常それ自体が防水になブ
ているが、この金属タンクにセラミックの裏張りが一般
的に含まれる。このタンクの目的は、溶融金属の移送中
（例えば、ひしやくの形態）に炉のセラミック部分に機
械的強度を与えるかもしくは耐衝撃性を与えることであ
る。

このようにして、１つ以上の既知の電磁ポンプ系統をこ
のような体内に一体化することができる。然し乍ら、所
期の使用目的においては、以下に述べるような新規なポ
ンプ系統を使用するのが便利である。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施例を詳細に説明
する。

実施例 ここに提案する新規なポンプ系統を容易に理解できるよ
うにするため、本発明が、ここに開示する解決策にたど
り着くまでの種々の段階について１つづつ説明する。そ
の各々の段階が本発明の実施例を構成するが、当然のこ
とながら、最後の段階が、ここに取り上げる使用目的に
おける最良の実施例を構成すると考えられる。本発明の
新規なポンプ系統は、部分的に飽和された磁路を使用す
るものである。

第１図は、本発明による電磁ポンプの基本的な作動原理
を示す斜視図である。このポンプは、−次巻線１及び二
次巻線２を有する変成器をペースとするもので、二次巻
線２には液体金属が満たされ、従って「液体巻回」と称
するものを構成する。この液体巻回の前面は、炉内の液
体金属に対して直接間いている。変成器３の磁路は、そ
の垂直の脚が上半分よりも下半分の方が互いに接近する
ように変形されている。これは、一方の脚又は両方の脚
に水平部分を含ませることによって達成される。下半分
の方が上半分よりも互いに接近していることにより、図
示されたように、変成器の左の脚４から右の脚５に向か
って延びる一般的に水平の方向に漏れ磁界が生じる。こ
の漏れ磁界により、磁路の下部の水平枝路７が部分的に
短絡される。

垂直方向の２本の脚が互いに接近する位置において、例
えば、第１図に示すように右の脚５に設けられたノツチ
６のような色々な公知手段のいずれかによって局部的な
飽和状態を形成すれば、２本の垂直脚間に生じる水平方
向の漏れ磁界を更に強くすることができる。これを果た
す他の適当な手段としては、磁路を通る垂直又は水平の
スロットもしくは穴や、垂直脚又は水平枝路に次第に縮
径する部分を設けることや、作動温度に置いて磁性とな
る積層体を、このような温度においてほとんど或いは全
く磁性を呈さない別の積層体と部分的に取り替えたりす
ることや、或いは他の何らかの適当な公知の手段等が含
まれる。

このような飽和は、磁路内の狭い点６のすぐ上に水平漏
れ磁界Ｈｆを確立するように作用し、この水平磁界は磁
路の下方水平枝路をバイパスし、飽和点の上で変成器の
一方の脚から他方の脚へと通過する。

この漏れ磁界Ｈｆは、液体巻回２に誘起された二次電流
Ｉｓとあいまって、アンペアの法則により垂直方向の力
Ｑを発生する。

実際には、上記の理論で働く電磁ポンプ系統は、第２図
、第３図及び第４図に示すように、鋳物施設に設置され
た炉のセラミック構体に鋳込まれる。

第２図は、炉の断面図であり、左から右へ、充填鉢１０
１、溶融もしくは保持体１０２、及び電気ヒータ、素子
１０３が示されている。当然のことながら、本発明を変
更せずに、ガス又はオイル或いは誘導システムによって
炉を加熱することができる。電磁ポンプ系統は、図示さ
れたように炉の右側で、構体に設置される。この構体は
液体巻回１０４を備え、この液体巻回は、入口オリフィ
ス１０５を経て主炉に連通していると共に、ダクト１０
６を経て外部に通じている。磁路１０７は巻線１０８に
よって駆動される。セラミックの仕切板１０９が液体巻
回１０４の前面を炉１０２内の液体金属から分離し、炉
と電磁ポンプとの間の不所望な流れを減少する。従って
、作動巻回１゜４は、炉の底面より上にあり、この巻回
を空にできるように炉の底面に向かって傾斜している。

第３図は、ｘ−ｘ’線に沿った電磁ポンプ系統の縦断面
図であり、液体巻回１０４の入口は、図面でみて右側で
且つその作動部より下にあることが明らかであろう。又
、第３図には、磁路１０７及びその−次励磁巻線１０８
が示されている。

第３図では、飽和ノツチが１１０で示されている。

第４図は、Ｙ−Ｙ’線に沿った液体巻回１０４の横断面
図であり、磁路１０７、出口流路１０６及びセラミック
の仕切１０９を示している。この仕切は、液体巻回１０
４を炉］０２の主部分内の溶融金属から部分的に分離す
る。

第１図に概略的に示された特定磁気飽和の電磁ポンプ系
統は、ポンプ系統として考えられる唯一の態様ではない
。第１図のポンプ系統以外のもので、磁気飽和を使用し
ていて、炉のセラミック構体に合体することのできる多
数の色々な電磁ポンプ系統について以下に説明する。

第５図は、第１図に類似した第１の変形態様を示してい
る。この変形態様においては、変成器が３つの垂直磁気
枝路を有し、中央の枝路５４が液体巻回５２の中央を貫
通している。液体巻回の電流は、先ず、垂直脚５７及び
中央の脚５４より成る磁路によって誘起されると共に、
他方の垂直脚５３′＆び中央の脚５４より成る磁路によ
っても誘起される。磁路５３−５４では、巻線５８が漏
れ磁界を形成するように働き、この漏れ磁界は飽和ノツ
チ５６によって増強され、脚５４及び５３の相対的に接
近した下部間に延びる。第５図では、磁路の上部水平枝
路の各半分に２つの別々の巻線５１及び５８が設けられ
て示されている。これら２つの巻線に代って、１つの共
通の巻線を中央の脚５４に巻き付けてもよい。

第６図に示された更に別の変形態様においては、３本の
垂直磁気脚を有する変成器に対し、３本全部の脚がその
下部付近で互いに接近されていて、２つの重畳された液
体巻回が直列に接続されたポンプを形成している。アン
ペアの法則による２つのバク１−ル図は、圧送力が加算
されることを示している。

同様に、第７図に示された更に別の変形態様では、３脚
の変成器が使用され、その外側の脚が中央の脚に接近さ
れて、単一の液体巻回に並列作用を及ぼすポンプが形成
される。各々の半巻回が作動し、金属を上方に押し上げ
る。２つの出口は互いに独立していてもよいし、平行な
流れ増大作用を得るように接続されていてもよい。又、
第７図では、１つの巻線が中央の脚に取り付けられてい
る。

又、第８図に示すように、単一磁路を有する変成器を使
用することもできる。この変成器は。

１つの励磁巻線８１と、２本の垂直脚８３及び８４とを
有し、２つの液体巻回８２及び８７が各々の垂直脚のま
わりに設けられていて、２本の脚間に延びる共通部分８
８を共有している。液体巻回８２．８７及び共通部分８
８の前面は、液体金属を供給すべく、炉の主体に体して
開いている。垂直脚８３と８４の互いに接近した部分間
にある共通部分８８は、電磁ポンプ系統の作動領域を構
成する。この作動領域８８では、２つの液体巻回８２及
び８７に誘起された電流の強さ及び方向が加算的となる
。飽和ノツチ８６は、下方の水平枝路８９の中央に配置
され、漏れ磁界Ｈｆを増大するように働く。アンペアの
法則によるベクトル図は、合成力が上向きであることを
示している。

飽和ノツチ８６に代って、２つの垂直枝路８３及び８４
の互いに接近した部分の各々に次第に縮径する部分を設
けてもよいし、或いは、上記の飽和発生手段のいずれか
を設けてもよい。

電磁ポンプ巻回を得るためにここに開示する局部的な飽
和を形成する特定の手段は、本発明の範囲内に他の使用
目的も含まれるので、いずれかのやり方に限定されるも
のではなく、当事者に明らかなように、例えば、複数の
脚及び複数の巻回を有していて、多数の段に分散した並
列及び／又は直列の作用を用いているような変成器を使
用することもできる。

実際上、炉の構体は、原理的には第８図に示された電磁
ポンプ系統と共に作られ、この電磁ポンプ系統は構体の
セラミック材に埋め込まれる。

第９図は、第２図と同様の図であるが、電磁ポンプ系統
を含む炉の１部分のみを示している。

磁路２０７は、作動巻回２０４及び金属の出口ダクト２
０６と同様に、セラミック材に部分的に埋設される。励
磁巻線２０８は、周囲の空気中に置かれる。作動巻回２
０４は、金属入口オリフィス２０５を経て炉２０２の溶
融金属と連通ずる。この部分は、作動部分２０４と、こ
の作動部分２０４に接続された２つの巻回の前部及び後
部のみを示している。これらの部分は、炉の底面より高
い位置にあり、仕切２０９は作動巻回の下部レベルより
下に延びており、入口オリフィス２０５を経て作動巻回
２０４と炉２０２との間に生じる液体金属の不所望な流
れを制限する。

第１０図は、第３図と同様のｘ−ｘ’線に沿った断面図
であり、変成器の磁路２０７及び励磁巻線２０８を示し
ている。巻回２０４の作動部は、変成器２０７の垂直脚
の互いに接近した部分間に位置される。この場合には、
垂直脚の互いに接近した部分を２１０のまわりで次第に
縮径することによって飽和が得られる。２つの巻回２１
１及び２１２と、それらの共通の部分２０４は、垂直脚
の互いに接近した部分２１０を取り巻き、炉と連通して
いる。巻回２１１及び２１２は、入口２０５において炉
の底付近から、後方に延びた作動巻回２０４のレベルま
で上方に延び、これにより、両方の液体巻回を空にする
ことができる。

巻線２０８は、炉の上に配置されて示されているが、そ
の片側、例えば鉢の前部に配置することもできる。この
ような場合には、出口ダクト２０６を傾斜せずに、巻回
２０４の作動部の真上に垂直に延ばすことができ、これ
により、この出］コダクトに接続される出口管路をどの
方向に向けることもできる。

本発明の範囲を逸脱せずに、巻線２０８を２つに分割し
て２つの半巻線とし、炉の各側に配置することができる
。

第１１図は、第４図と同様の横断面図であり、変成器の
磁路２０７．液体巻回２０４０作動部、その各側にある
２つの巻回２１１及び２１２、仕切２０９並びに出口管
路２０６を示しておりこの出口管路はこの部分の上に配
置されているので点線で示しである。

第１２図は、第９図と同様であるが別の態様を示した側
面図である。この第１２図は、少なくとも磁路３０７及
び液体巻回３０４の一部を、セラミックのブロック３１
３（これは鉢のセラミック裏張りと同じであるか又は別
のものである）内に作るように電磁ポンプ系統の少なく
とも一部をモールドするという変形構造を示している。

検体３１５は除去することができ、検体３１５のセラミ
ック材３２４は、その内部形状が、電磁ポンプ系統を含
むセラミックブロック３１３の外部形状を受け入れるの
に適したものとなるように鋳造される。鉢と電磁ポンプ
系統との間にはアルミナフェルト又はファイバの柔軟性
シー１−が配置され、これにより、分解を容易にすると
ともに液体金属が飛び散りしこよって漏れるおそれを防
止する。アルミナフェルトは、市販の物である。

炉３１６の固定部は、取り外し可能な鉢３１５を受け入
れることのできるフレーム３１７に固定される。取り外
し可能な鉢は、一般のスクリュー／ナツトシステム３１
８（第１３図参照）により炉に組み立てられ、各システ
ムは、取り外し可能な鉢３１５と炉３１６との間に配置
されるアルミナフェルト又はファイバーガスケット３１
９を圧着するために少なくとも１つのバネを含む。

第１３図は、組み立てられた炉の平面図であり、炉が、
取り外し可能なセラミックるつぼを含。

むことを示している。このるつぼは、例えば、電気ロン
ドによって加熱されるか、或いは、るつぼの外面に取り
付けられた金属被膜又は炉のセラミック材もしくはファ
イバーに埋設された金属被膜によって加熱される。

第１４図は、炉を互いに分解した時の各部を示す分解図
である。

ここに示す炉は、長方形であるが、当然のことながら、
条件に応じた炉及び電磁ポンプ系統を形成するように別
の所望の形状にしてもよい。特開様に、検体に電磁ポン
プ系統を組み込ませることに関連した本発明の範囲から
逸脱せずに、１組の別々の電磁用の鉢もしくは所与の鉢
に対する色々な電磁ポンプ系統を容易に使用することが
できる。

このようなポンプ系統は、多数のやり方で、鋳物設備に
用いることができる。これらは、低圧または高圧の鋳造
装置、回転木馬型の鋳造装置、真空状態で鋳造を行なう
装置、ロストワックス型の鋳造装置等と組み合わせて使
用できる。このようなポンプは、重力によって鋳造を行
なう必要性を排除すると共に、炉より高い位置にある型
へ金属を鋳込むことができる。又、これらのポンプは。

炉から金属を移すのにも使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電磁ポンプ系統の基本的な原理を示す斜視図
であり、 第２図、第３図及び第４図は、各々、本発明によって第
１の検体を組み込んだ炉の断面図、端面図及び平面図で
あり、 第５図、第６図、第７図及び第８図は、第１図と同様の
斜視図であって、４つの色々な電磁ポンプ系統を示す図
であり、 第９図、第１０図及び第１１図は、第２図。 第３図及び第４図と同様の断面図であって本発明による
第２の構体を組み込んだ炉を示す図であり、第１２図は
、本発明による取り外し可能な構体を有する炉の側面断
面図であり、 第１３図は、第１２図の炉の平面図であり、そして 第１４図は、第１２図の炉の分解断面図である。 １・・・−次巻線　２・・・二次巻線 ３・・・変成器　４．５・・・脚 ７・・・水平枝路 １０１・・・充填鉢、 １０２・・・溶融又は保持体 １０３・・・電気ヒータ素子 １０４・・・液体巻回　１０５・・・オリフィス１０６
・・・ダクト　１０７・・・磁゛路１０８・・・巻線 １０９・・・セラミック仕切 〈〕 ｒ＼ 　− 昭和　年　月　日 １．事件の表示　昭和６０年特許願第３２５５６号３、
補正をする者 事件との関係　出願人 氏名　アンリ　カルボネル ４、代理人

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉用の構体において、電気励磁巻線が周囲の空気
   中に配置された電磁ポンチ系統を備え、磁路の少なくと
   も一部と、圧送さるべき液体金属で構成された巻回の少
   なくとも一部が、上記鉢の、　セラミック材の中に配置
   されたことを特徴とする構体。
2. （２）上記磁路は、磁気的に飽和可能な部分を含む特許
   請求の範囲第（１）項に記載の構体。
3. （３）上記磁路の磁気的に飽和可能な部分は、磁路の２
   つの垂直枝路が互いに離れているところではなくて互い
   に接近している領域の近くに位置され、上記枝路の相対
   的に接近した上記部分間に漏れ磁界を向けて液体金属の
   上記巻回の少なくとも一部に通し、これに電流を誘起さ
   せる特許請求の範囲第（２）項に記載の構体。
4. （４）上記電磁ポンプ系統は、液体金属の二次巻回を２
   つ接続して使用し、この接続された巻回は、その作動部
   を構成する共通の中心部を有し、この作動部は、局部的
   な飽和を含む磁路の上記相対的に接近した枝路間に配置
   され、磁路の垂直枝路間で上記巻回の上記作動部に漏れ
   磁界が通り、この漏れ磁界は、液体巻回の作動部に誘起
   される電流と組み合わされて、液体金属を圧送する力を
   形成する特許請求の範囲第（３）項に記載の構体。
5. （５）上記鉢は、炉から取り外しできる特許請求の範囲
   第（１）項に記載の構体。
6. （６）電磁ポンプ系統の作動磁路の少なくとも一部及び
   液体金属巻回の少なくとも一部は、予めモールドされた
   セラミックブロックに組み込まれ、このセラミックブロ
   ック自体は炉のセラミック裏張りに取り外し可能に組み
   込まれる特許請求の範囲第（１）項に記載の構体。
7. （７）少なくとも２つの電磁ポンプ系統が上記鉢に組み
   込まれる特許請求の範囲第（１）項に記載の構体。