[发明专利]用于旋转式喷射器的双功能叶轮

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年9月27日由申请人提交的美国临时专利申请61/883728的优先权，该申请的内容在此以引用方式并入本申请。

技术领域

本改进主要涉及用于将颗粒盐助熔剂和/或粉末状金属合金元素添加至液体的旋转式喷射器的领域，其可应用于铝熔炼保温炉。

背景技术

旋转式喷射器用于处理熔融铝，例如如美国专利6960239中的公开。在所述申请中，旋转式喷射器，称为旋转式助熔剂喷射器，用于将颗粒物质引入装在大容量熔炉中的熔融铝。

已知的旋转式助熔剂喷射器的一个例子如图1中的旋转轴15所示，其通常由耐温材料制成，例如石墨，其一端安装有叶轮16。沿所述轴设置通向穿过叶轮16的轴向出口的供给管。助熔剂，通常形式为颗粒盐混合物，其沿供给管由载气携带。叶轮16具有刀片等，以通过称为“剪切”的动作促进助熔剂在熔融金属中的融合。叶轮的几何设计直接与剪切效率相关，为此，使用了径向定向的刀片，在熔融金属中产生径向推力。叶轮16在熔融金属中的旋转深度d，相当于叶轮16的上边缘与熔体表面13之间的距离。传统上，为叶轮预设最小深度d以进行正确运转。基于其应用，该最小深度d等于或大于叶轮的直径。

在熔融铝中引入合金成分也是常见的。一旦引入了合金成分，船螺旋桨式的斜刃叶轮在熔融金属中旋转，以在熔融铝中均匀混合合金成分。斜刃叶轮在熔融金属内产生轴向推力，且该轴向推力与混合效率相关。

所有上述步骤在熔炉中生产一批次的铝需要显著量的时间；因此，可以理解，虽然已知旋转式助熔剂喷射器和旋转式搅拌器能够达到一定满意程度，其全过程持续时间限制了铝生产工厂的总生产力。因此，普遍需要其达到更高效率。

发明内容

本申请所述的双功能叶轮，在熔融金属中产生径向推力，能够以令人满意的效率水平剪切助熔剂，而同时亦产生搅拌该熔融金属的轴向推力。因此，与助熔剂叶轮或搅拌叶轮相比，双功能叶轮可以看作是提供了额外功能。此外，在一些实例中观察到，与依序先后使用助熔剂叶轮和搅拌叶轮相比，使用本处教导的叶轮生产一批次铝合金的总加工时间更低。

在一个方面中，提供了用于在熔融金属中在转动方向上转动的双功能叶轮，其作为旋转式喷射器的一部分，所述叶轮包括：主体，其具有轴线；多个刃部，其围绕所述轴线相互间隔地周向设置；和与所述轴线重合的开孔；所述刃部具有径向延伸部和倾斜部，其中所述径向延伸部面向所述转动方向且在所述转动中共同产生径向流分量，所述倾斜部也面向所述转动方向，相对于径向平面倾斜，且在所述转动中共同产生远离所述旋转式喷射器的轴向流分量。

在又一方面中，提供用于在熔融金属中在转动方向上转动的双功能叶轮，其作为旋转式喷射器的一部分，所述叶轮包括：主体，其具有轴线和中心出口；径向刃部组，其在所述出口附近围绕所述轴线相互间隔地周向设置，且各具有面朝所述转动方向的径向刃部前沿面，所述径向刃部前沿面在所述转动中共同产生径向流分量；多个通道，每个所述通道在对应的一对相邻径向刃部之间延伸；径向面组，其围绕所述轴线相互间隔地周向设置，每个所述径向面形成对应的所述通道之一的轴向界限；和轴向刃部组，其从所述径向刃部组径向朝外地围绕所述轴线相互间隔地周向设置，且各具有面朝所述转动方向的前沿面，所述轴向刃部前沿面相对于径向平面倾斜，并在所述转动中共同产生轴向远离所述旋转式喷射器的轴向流分量。

在又一方面中，提供一种使用具有叶轮和轴向出口的旋转式喷射器处理熔融金属的方法，所述方法同时包括：通过转动所述叶轮，在所述熔融金属中产生轴向流分量和径向流分量；通过所述叶轮喷射至少颗粒材料或气体；和以所述叶轮的转动部分和以转动中的刃部产生的阻力，剪切所述喷射的颗粒材料。

通过阅读本公开，本领域技术人员能够清楚领会本改进中的许多其他特征及其组合。

附图说明

在附图中：

图1所示为用于装在熔炉中的熔融铝的旋转式喷射器的示意图。

图2和图3所示为双功能叶轮的第一实施例的两个不同斜视图。

图4是图2和图3的叶轮的远端面的平面视图。

图5是图2和图3的叶轮的侧视图。

图6所示为由双功能叶轮产生的复合流的示意图。

图7是双功能叶轮的第二实施例的斜视图。和

图8是由图7的叶轮产生的复合流的示意图。

具体实施方式