TW200908810A - Channel electric inductor assembly - Google Patents

Description

200908810 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種與一容器一起使用以熔化或加熱一導 電液體材料如一熔化之金屬的通道電感總成。 【先前技術】 一種通道電感總成可與一容器一起使用以容納一工業處 理中之熔化金屬。圖1(a)以截面圖之方式顯示一種典型通 道電感總成110。一外殼112大致為該總成提供結構支撐。 該外殼之内壁布有隔熱耐火材料114。軸襯116,形狀通常 為柱形’起一遮蓋一線圈及鐵芯總成之罩子的作用，該鐵 芯總成包括電感線圈118a及變壓器鐵芯11 8b。軸襯116支 撐及冷卻包圍該線圈及鐵芯總成的耐火壁114。該軸襯之 外壁布有隔熱耐火材料114。鄰近該外殼之該等内壁的該 耐火材料及包圍該軸襯之該耐火材料之間的空間界定一金 屬流動通道。圖1 (a)中顯示之該通道電感總成為熟知之一 單迴圈類型’因為金屬圍繞由軸襯116中之該線圈及鐵芯 總成形成的該單迴圈流動。當一交流電流經電感11 8a，導 電金屬被感應性加熱並經由該迴圈之該流動通道在例如圖 1(a)中該等箭頭之方向中移動。該通道電感總成ι1〇典型地 與一容器13 0(亦稱為一上殼）耦合以容納溶化之金屬，如圖 1(b)所示。該容器可從一適當布有耐火材料134的結構性支 撐外壁132形成。藉由金屬從該容器π〇經由該迴圈之該流 動通道的循環’該容器130中之該金屬可被加熱或維持於 一理想處理溫度以用於一工業處理中。舉例來說，該容器 130020.doc 200908810 金屬片可被浸入該容器 申之該金屬可為一鋅合成物，或— 中以將該金屬片鍍鋅。 Ο

在該通道電感總成之製造中，不僅須創造該流動通道， 該流動通道之界壁，其包括多孔耐火材料，亦須被恰當製 作以抵擋熔化之金屬滲入該耐火材料。典型地係該耐火壁 材料係燒結的；意即，在該耐火材料合成物熔點之下作又 足夠將該<火材料之該等粒子聯結於該界壁的—溫度被應 用於該流動通道之該等耐火壁’以對經由該流動通道移動 之熔化金屬形成一本質上不能滲透之邊界。一種實現該流 動通道之構成及耐火壁材料之燒結的傳統方式係為該流動 通道使用一可燃通道模，例如一從木材形成之模。該模被 塑造為與該迴圈之該流動通道之容積一致。在耐火材料被 女裝圍繞該可燃通道模後，該模被點燃並燃燒以藉由燃燒 移除該模，並藉由燃燒之熱量燒結該流動通道之該等耐火 壁。這稱為使用一可燃模。該方法之一缺點為貫穿該通道 模之整個容積的燃燒率通常係不可控制的。因此沿著該整 個流動通道之該耐火壁的燒結度之品質不穩定，導致耐火 壁之局部區域不能被適當燒結。從該流動通道渗入耐火材 料114之熔化金屬能導致金屬洩露至該外殼及/或至該電感 線圏及鐵芯總成，促使該通道電感總成過早失效。 舉例來說，一不可移除通道模可形成於一導電金屬。將 該通道電感總成及位於將要形成之該流動通道内的該導電 金屬模裝配後，一交流電被施加於該電感線圈118a以感應 性熔化該導電通道模。此方法之一缺點為該導電金屬之電 130020.doc 200908810 感應加熱及溶化使在該模熔化前達㈣耐火材料之燒結溫 度變得困難。另外’該模可由焊接件形成，該等焊接點之 快速感隸化將促使該模之部分以―種不規則方式感應性 熔化。因& ’對於一種具有一可被用以適當燒結該流動通 道之該等耐火健後可被令人滿意地耗盡的不可移除通道 模之通道電感總成之需求係存在的。 【發明内容】

本發明之-‘4樣為-種具有_形成於_巾空、大體非磁 性合成物之不可移除通道模的通道電感總成。 本發明之另-態樣為—種形成—通道電感總成之方法。 不可移除中空且大體上非磁性通道模被佈置於容積中形 成該總成之-個或多個流動通道。_加熱液體媒介經由該 中空模之内部而循環以加熱該模之各壁，透過這種方式， 該模外部之該㈣火壁藉由從該模之該等壁之熱量傳導而 被加熱以熱處理該等耐火壁。一定量之材料被供應至該中 空模之内部以化學分解該模。流經該總成m多個電 感器之AC電流可電磁妯蚀恶女—、上、 电磁地使帶有该破分解之模的該—定量 之材料經由該等流動通指^法搭丨、,α、 t >·初逋道循裱以形成一個或多個具有燒結 壁之流動通道。 ' ° 本發明之上述該等及其它態樣將在本說明書及所附之該 等申請項中被提出。 【實施方式】 圖2顯示本發明之诵5首當汚输#，λ 、 逋道電感總成之一例樣。儘管該通 道電感總成被描緣為_雔；阳闽# / ^雙迴圈類型（即兩個流動通道圍繞 130020.doc 200908810 兩個電感線圈及兩個鐵芯總成，各個總成在_ ^ 早獨的軸襯 中），本發明不限於迴圈之數量，該通道電感總成可具有 一單個迴圈或多於兩個迴圈。 電感總成10包括外殼12 ;耐火材料14，其至少部分的分 佈於該外殼之該等内壁；兩個軸襯16，在各個轴襯中有該 等兩個電感線圈及兩個鐵芯總成（各個包括電感線圈^ h及 變壓器鐵芯1 8b)之一；圍繞軸襯丨6之該等外表面的耐火材 料14，及中空，非磁性金屬通道模24，其位於發揮雙迴圈 流動通道之作用的容積中。圖3(a)及圖3(b)顯示模Μ之一 非限制例樣，圖3(a)顯示該模之内部特徵（虛線），圖3(b)顯 示該模設計之外部。在此非限制例樣中，模24具有兩個開 放的柱形管道24a，耐火材料14，軸襯16及該線圈及該等 鐵芯總成被佈置於其中。在該等管道之該等外表面及該模 之該等外壁（例如壁區域24b，24c及24d)之内側之間的容積 界定該模之該中空内部容量。通常來說該模24之頂部可被 打開，若需要，一個或多個支撐元件24e可被提供於跨過 该模之頂部。該模由一非磁性材料形成，因此一般來說當 父流電被施加於線圈18a時其不會受電感應而被熔化。該 杈之成分被選定因此該模將藉由與一被導入該模之該中空 谷積之液體產生反應而被化學分解，如下面所描述。模 可有其他形狀以適應該模將形成的一個或多個流動通道的 理想位置及容量。例如，該模可被形成以提供一通常為橢 圓形而非矩形截面之流動通道圍繞該一個或多個軸襯之選 定區域。—般而έ該中空模之最小壁厚度被選定以提供該 130020.doc 200908810 模之充分的結構完整性及從該模至圍繞該模之該外側 火材料的足夠的熱傳輸特徵，如下所述。 參考圖4(a)’圖4(b)及圖4(e)，—形成本發明之該通道電 感總成之非限制方法被揭示，在㈣圖式中該電感總成之 構成以該電感總成最初放置於其側面而得以實現。參考圖 4(a)，可由結構鋼形成之該外殼最初具有水平定向的第一 外殼側壁12a及垂直定向的外殼底12c。一個或多個軸襯16 可被放置於該外殼中圖4所顯示的理想位置。臨時形式壁 96可被用於將耐火材料14容納於該通道電感總成内直到裝 配後其被轉動至豎直位置。耐火材料14可被形成於第—外 殼側壁12a之内側上至一高度χι。若使用一乾燥耐火材 料’該耐火材料可藉由在耐火材料例如使用一壓製工具而 被遞增時之振動而被壓製（夯實）。 參考圖4(b) ’模24位於將形成一個或多個將在下面被描 述之流動通道的容積内。耐火材料丨4可被增高至高度χ2， 在外殼底12c之該内表面及該模之該等外壁之間以及在軸 襯16之該等外表面及該模之該等外壁之間的容積内，若必 要，則被進一步壓製，例如用一乾燥耐火材料。 最後參考圖4(c)，耐火材料14可被增加至模24之頂部， 至高度x3，若必要，則被進一步壓製，該外殼之相反的外 殼側壁12b可被附接至該總成。然後該通道電感總成可被 轉動至豎直位置，而其外殼底12c被水平定向，臨時形式 壁96可從該電感總成之頂部移除。選擇性地，該一個或多 個軸襯之該等開口端可延伸至側壁12a及12b之外側，如圖 130020.doc •10- 200908810 4(a)，圖4(b)及圖4(c)所示，如在該通道電感總成被完全裝 配後’該電感線圈及鐵芯總成可被插入或從其軸襯移除。 該電感線圈及鐵芯總成可在該通道電感總成裝配過程之任 一合適步驟中被安裝於各個該·一個或多個轴概中。

形成本發明之該通道電感總成之一替代但非限制方法包 括首先將模24及軸襯16插入一豎直外殼12(具有被裝載側 板12b)及當耐火材料被倒入該模之該等外表面之間以及外 殼12及軸襯16之間的容積中時，用臨時支撐結構將該模保 持適當位置。若必要’該整個外殼，及所容納之模及軸 襯’可在耐火材料被增加至容積時被振動，或者替代地， 或與其結合，必要時該耐火材料之振動可使用一壓製工具 來完成。 如上述，在本發明之一通道電感總成形成後，鄰近該模 之該等外部壁的該耐火材料之熱處理已完成。對於鄰近該 模之該等外部壁的耐火材料之熱處理來說，一加熱流體媒 介，可為液體或氣體，經由模24之該中空内部循環以熱處 理將形成該-個或多個流動通道之該等界壁的該財火材 料。此處使用之術語「熱處理」涉及促使鄰近該楱之該等 外部壁的耐火材料的結合對將流經該流動通道的一材料形 成-大體上不能滲透之邊界之任何熱加卫。典型地係，這 將為一燒結加工，雖然該熱處理取決於所使用之特定類型 之耐火材料。燒結可使用定向於任意方向中之該電通道電 感總成而完成；然❿’在此例樣中將參考圖5，其中該電 感總成被顯示處於豎直位置_。該模之該通常打開頂部區 130020.doc 200908810

域可臨日守用蓋子30封蓋。一適當加熱之流體媒介，例如空 軋，可例如藉由一流體泵而被汲入並經由該模之該空洞。 該流體果可為一噴射泵（藉由文丘裏效應（Venturi effect)產 生真空）。舉例來說，一個或多個噴射泵32及33可配置於 該模頂。卩，用於經由蓋子3 〇而將加熱空氣汲入並經由該模 之該空洞容量’如圖5所示。該加熱空氣經由該蓋子中之 個或夕個開口 34而供應。一適當的喷射泵工作流體媒介 被供應至各個噴射泵之工作入口 32&及33&，藉由文丘裏效 應，其將分別從入口 3215及3313將空氣供應吸取至出口 32c 及33c，因此經由該模之該中空汲取該等加熱空氣，如概 要顯不於圖5中的該等箭頭所示。從一個或多個開口 34延 伸入*亥模之該中空的該導管將該加熱空氣導入該模之該中 二。加熱空氣經由該模之該中空内部的流動藉由對流而加 熱該模，該加熱模通常藉由傳導而加熱佈置於該模之該等 卜©的該耐火材料。—個或多個適當的溫度檢測器件， Ή n偶可被安裝於該模之該中空内部以便在該熱處理 程序令監測選點溫度，從而確保在選定區域巾到達適當的 耐火材料熱處理溫度。或者該溫度檢測器件可被後入該模 内或附接至該板之該外部壁。熱處理參數，如該加熱流體 =介之溫度或流體壓力可回應於該等被檢測之溫度而調 整。舉例來說’如果該等溫度檢測器迴圈Α中指示低熱量 而在迴圈Β中指示高熱量，噴射泵32及33可被調節以分別 產生更高或更低流經該等栗之流速，使在迴圈八中達到比 Β更大之熱傳輸。該熱處理程序繼續，直到該等流動 130020.doc -12· 200908810 通道之4等界壁被燒結4者，在該通道電感總成被附接 至其上殼，及該上殼之頂部，而不是該電感總成之頂部可 被臨時地封蓋以對從以及至該模之該中空内部的該加熱流 體媒介供應形成-邊界如上述之後，該熱處理程序可被完 成。雖然射i被帛於本發明之該非限制例樣巾，在本發 明之其他例樣中可使用其他類型之流體流量控制器件。 在該流動通道之該等耐火壁之熱處理後，可移除蓋子 30、溫度檢測器件，如果有使用、及相關之流體媒介循環 裝置，一導電熔化金屬裝料可供應至該模24之該中空内部 以化學分解該模，較佳地係在交流電被供應至該一個或多 個電感18之時，所以隨著該中空模被分解入熔化金屬其 藉由該導電熔化金屬之電磁感應流量而從該流動通道移 除，因此留下一大體上統一的熱處理耐火壁圍繞打開的流 動通道。 典型但不必定的係，用於化學分解該中空模之該導電熔 化金屬裝料之成分和與該通道電感總成一起被使用以在談 上设中溶化或加熱之該炼化金屬相似；因此該中空模之今 成分將基於該導電熔化金屬之屬性而被選擇，以確保該模 將化學分解於該熔化金屬中。藉由示例而非限制之方式， 當該導電溶化金屬裝料為如用於一鑛鋅加工例樣中之辞或 鋅/鋁複合物，該中空、非磁性通道模可由美國鋁業協會 鋁標準合金6601-0(未經回火）組成之1M英寸的金屬板構 成’該標準合金為一種具有最小量之石夕，銅，鎮及絡元素 之銘合成物’其具有充分的抗張強度以作為一通道模。在 130020.doc -13 - 200908810 这些例樣中該大致為鋁之模將會化學分解於該熔化金屬 中。 在本發明之其它例樣中，該液體裝料不必為一金屬合成 物，其可為任何其他能發揮該中空模之化學分解劑作用且 不會堵塞該等流動通道的導電流體材料。 在本發明之其他例樣中，該液體裝料可為一種該中空模 將分解於其中之不導電流體材料。在該模分解後，一導電 材料可供應至該等流動通道與該模已分解於其中之該不導 電材料此σ，交流電被施加於該一個或多個電感線圈】& 以從該等流動通道移除該導電材料。 使用於此之術語「耐火材料」，不考慮形式，可為任何 用於提供Μ熱襯裏之材料，其可包括但不限於可被振動排 列或包裝排列之乾燥散裝粒狀材料，以及由乾燥粒料及一 粘結劑合成且可與一液體混合並灌注之可澆鑄材料。 儘官在本發明之上述例樣中使用—個模，可使用兩個或 多個模以沿著該通道電感Μ之長度形成多冑流動迴圈，各 個流動迴圈藉由耐火材料而彼此隔離。 本發月之上述例樣僅為說明之目的而提供，而非對本發 明作出限制。儘管本發明之描述參考多個不同之實施例， 在此使用之詞句為指述性詞句，而非限制性詞句。雖然描 述於此之本發明參考特定之方式，材料及實施例但本發 明不應被限制於此處揭示之該等特例；相反地，本發明延 展至所有相同功能之結構、方法及用it，例如在該等所附 之請求項之範圍内。熟悉此項技術者，受益於此說明之該 130020.doc -14- 200908810 等教條，可對其作出多種修改，亦可作出若干改變而不脫 離本發明之範圍。 【圖式簡單說明】 為描繪本發明，當前較佳形式係顯示於圖式中；但應理 解本發明並不限於所顯示的嚴格配置及手段。 圖1(a)為一典型單迴圈通道電感總成之剖面圖，圖i(b) 顯示圖1(a)中之該電感總成與一容器結合以容納溶化之金 屬。 圖2為本發明之該通道電感總成之一例樣的剖面圖。 圖3(a)及圊3(b)為一使用於本發明之該通道電感總成中 的不可移除通道模之一例樣。 圖4(a)，4(b)及4(c)為通過圖2中之直線A_A的截面圖， 並顯示一建造本發明之一通道電感總成之方法的一例樣。 圖5顯示一種用於將一加熱液體媒介供應至一與本發明 之5亥通道電感總成一起使用的通道模之中空内部的配置。 【主要元件符號說明】 10 通道電感總成 12 外殼 12a 外殼側壁 12b 外殼側壁 12c 外殼底 14 耐火材料 16 軸襯 18a 電感線圈 I30020.doc -15- 200908810 18b 變壓器鐵芯 20 而才火材料 24 模 24a 柱形管道 24b 壁區域 24c 壁區域 24d 壁區域 24e 支撐元件 30 蓋子 32 喷射泵 32a 工作入口 32b 入口 32c 出口 33 喷射泵 33a 工作入口 33c 出口 33b 入口 34 開口 96 臨時形式壁 110 通道電感總成 112 外殼 114 财火材料 116 轴概 118a 電感線圈 130020.doc -16- 200908810 118b 變壓器鐵芯 130 容器 132 外壁 134 耐火材料 A 迴圈 A-A 直線 B 迴圈 xi 局度 X2 而度 X3 1¾度

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Claims (1)

1. 200908810 申請專利範圍： 1. -種電通道電感總成，包括一具有一個或多個軸襯之 殼’該等軸襯佈置於該外殼内用於在該— — 個或多個軸襯 之各軸襯内谷納一電感線圈及鐵芯總成， 乂及一在該外 忒及該一個或多個軸襯之間的耐火材料， 括： < 了叶^文進之處包 一中空、大體非磁性之通道模，其符合—個或多個流 動通道之形狀，該通道模佈置於在該外殼及該—個或多 個軸襯之間的該耐火材料中，由在—耐火材料熱處理四 度下不變形且在供應至該模之中空内部之材料中可化與 分解的一合成物形成。 予 2. 一種形成一電通道電感總成之方法，包 將一符合該一個或多個流動通道之形狀的中空驟大體 非磁性之通道模定位於該總成之㈣及—個 之間； 將-耐火材料安裝在該中空、大體非磁性之通道模之 外表面及該總成之該等内壁及該一個或多個軸 面之間；及 Γ衣 :由該模之該中空内部使一加熱流體媒介循埶 該模之料壁，藉以使鄰近該巾空通道模之該等^ 的該耐火材料經受一熱處理以形成一密封耐火壁。 3.如請求項2之方法，其中該熱處理為燒結。 如叫求項3之方法’其中使一加熱流體 藉由-個或多個噴射泵經由該模之該中空内部汲 130020.doc 200908810 取該加熱流體媒介。 5. 如請求項4之方法，進一步包括以下步驟：在〆個或多 個點檢測該模之該等壁之溫度；分析在該一個或多個點 之該等所檢測溫度；及回應於在該一個或多個點的該等 所檢測溫度而調整該加熱流體媒介之參數。 6. 如請求項5之方法’其中回應於在該一個或多個點的該 等所檢測溫度而調整該加熱流體媒介之該等參數係藉由 調整流經該一個或多個噴射泵之流體流率而完成。 7. 如凊求項2之方法，進一步包括供應—液體至該模之該 中空内部以化學分解該中空模之步驟。 8. 如叫求項7之方法，進一步包括供應交流電至一佈置於 該一個或多個軸襯之各軸襯中之一電感線圈以從該電通 道電感總成移除該液體之步驟。 9. 一種形成一電通道電感總成之方法，包括以下步驟： 形成該總成之一外殼；

   將一個或多個軸襯定位於該總成中； 將—符合一個或多個流動通道之形狀的中空、大體非 磁性之通道模定位於該外殼之内壁及該一個或多個軸襯 之各外表面之間，該模之該等外壁隔開於該外殼之該内 壁及該-個或多個軸襯之該外表面以形成4火材料容 將耐火材料安裝於該耐火材料容積中。 1 〇·如請求項9之方法，進一步包括姐ώ ^ 、''工由該通道模之中空内 口 ΙΜ盾環一加熱流體媒介以加熱該楔 倮之礒等壁，藉以使鄰 130020.doc 200908810 近忒中空模之S亥等外表面之該耐火材料經受一熱處理以 形成—密封耐火壁之步驟。 1 1 .如明求項1 0之方法，其中該熱處理為燒結。 12. 如凊^項10之方法，其中循環—加熱流體媒介之該步驟 包括藉由—個或多個噴射泵經由該模之該中空内部沒取 該加熱流體媒介。 13. 如吻求項1〇之方法，進一步包括以下步驟：在一個或多 個點檢測該模之該等壁之溫度；分析在該一個或多個點 之該等所檢測溫度；及回應於在該一個或多個點的該等 所檢測溫度而調整該加熱流體媒介之參數。 14. ，請求項13之方法，其中回應於在該一個或多個點的該 等所檢測溫度而調整該加熱流體媒介之該等參數係藉由 調整流經該一個或多個噴射泵之流體流率而完成。 15. 如請求項10之方法，進一步包括供應一導電液體至該模 之該中空内部以化學分解該中空模之步驟。 16·如請求項15之方法，進一步包括供應交流電至一佈置於 該一個或多個軸襯之各軸襯中之一電感線圈以加熱該導 電液體及產生一導電液體流以將該已分解中空模從該一 個或多個流動通道中移除之步驟。 17. 如請求項10之方法，進一步包括供應一液體至該模之該 中空内部以化學分解該中空模之步驟。 18. 如凊求項17之方法，進一步包括以下步驟：供應—導電 材料至該一個或多個流動通道及供應一交流電至一佈置 於"亥一個或多個軸襯之各軸襯中之一電感線圈以將該導 電液體從該電通道電感總成移除之步驟。 130020.doc