用于使气体散布到熔融金属中的推进器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于使气体散布到熔融金属中的推进器，本推进器包括具有顶面和底面以及四个侧壁的长方形棱柱体本体，本体具有穿过顶面和底面延伸的开口，并且本体围绕顶面上的开口限定出轮毂，本推进器还包含从轮毂径向向外延伸的多个细长凹槽，每个凹槽都具有平行于该凹槽的最大尺寸的纵向轴线，并且纵向轴线与开口的半径共线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使气体散布到熔融金属中，更具体地，涉及用于使细碎的气泡均勻地散布到熔融金属中的技术设备。
技术介绍
在处理熔融金属的过程中，有时需要用气体来处理金属。例如，为了去除诸如氢气、非金属掺杂物、以及碱金属的不需要的组分，通常将诸如氮和氩的生产气体(process gas)导入到熔融铝和熔融铝合金中。加入熔融金属中的生产气体与不需要的组分发生化学反应，以将这些不需要的组分转化成能够容易地与剩余的熔融金属区分开的形式(诸如沉淀物或渣滓)。为了达到最佳效果，有必要使生产气体与不需要的组分有效化合。这种效果要求气体散布在尽可能小的气泡中，并且要求气泡均勻地分布在熔融金属中。当需要去除氢气时，生产气体气泡允许氢原子扩散到气泡中并且形成氢分子。然后气泡上升至氢能够被释放到大气或渣滓相(dross phase)或熔剂覆盖层中的表面。如本文中所使用的，所提及的“熔融金属”应被理解成表示受气体净化作用的任何金属，诸如铝、铜、铁及其合金。而且，术语“气体”应被理解成表示对与其相混合的熔融金属有净化作用的任何气体或气体的混合物，包括氩、氮、氯、氟里昂等。迄今为止，都是由诸如喷头的固定件或者由多孔扩散消声器通过喷射使气体与熔融金属相混合。这种技术存在可能出现气体没有充分地散布到熔融金属中的缺陷。为了使气体充分地散步到熔融金属中，通常使用旋转式喷射器，该旋转式喷射器提供了对气泡的剪切作用并且表示搅动/混合生产气体与液态金属。尽管存在组合旋转式/喷射式的装置，但仍然存在一定问题。组合式装置通常表现出较弱的混合作用。有时出现气穴现象或者引起围绕其中装有熔融金属的容器的内部运动的涡流。通常，这些装置散布得气泡太大或者气泡没有均勻地分布在熔融金属中。一种已知现有装置的一个问题是其使用具有可能被渣滓或异物堵塞的通道的推进器。大多数现有装置都是很昂贵的、复杂的，并且仅可用于一类熔融金属精炼系统。经常遇到的其他问题是由于氧化、腐蚀、或者机械强度不够而导致装置的使用寿命较短。后面这些利害关系在铝的情况下尤其麻烦，因为旋转式/喷射式装置通常由石墨制成，而石墨经受正在进行的氧化并且被熔融铝腐蚀掉。因此，起初执行得很好的装置通常很快被氧化并腐蚀掉，从而使它们的混合效率及气体散布效率迅速降低；在严重的情况下，可能出现完全的机械故障。本文中所公开的特殊推进器被证实是非常有效的。该推进器呈具有锋利的角及多个凹槽的长方形棱柱体的形式，其提供了特别有效的混合作用。
技术实现思路
在第一实施例中，一种用于使气体散布到熔融金属中的推进器包括具有顶面和底面以及四个侧壁的长方形棱柱体本体。该本体具有穿过顶面和底面延伸的开口，并且围绕顶面上的开口限定出轮毂。推进器还包括从轮毂径向向外延伸的多个细长凹槽。每个凹槽都具有与凹槽的最大尺寸平行的纵向轴线。每个凹槽都设置在顶面上，并且纵向轴线与开口的半径共线。根据另一个实施例，一种用于使气体散布到熔融金属中的推进器包括推进器本体，该推进器本体包括第一面；与第一面隔开的第二面；在第一面与第二面之间延伸的侧壁；以及在第一面与第二面之间延伸穿过本体的开口。推进器还包括从第一面朝向第二面延伸到本体内且终止于第二面上方的多个凹槽。每个凹槽都从推进器本体的中心部分延伸至侧壁。每个侧壁都与至少两个凹槽相交。根据另一个实施例，一种用于使气体散布到熔融金属中的推进器包括第一面； 与第一面隔开的第二面；在第一面和第二面之间延伸的侧壁；以及在第一面与第二面之间延伸穿过本体的开口。推进器还包括从第一面朝向第二面延伸到本体内且终止于第二面上方的多个凹槽，并且沿着每个凹槽的最长尺寸限定出对称轴。每个凹槽的横截面面积沿着对称轴线的大部分基本不变。附图说明图1是装有熔融金属的容器的横截面图，气体散布装置已浸入其中；图2是图1的散布装置的放大图，所示推进器和轴是分开的关系；图3是图2的推进器的透视图；图4-图14是测试的其他推进器的视图(图4和图6是平面图，剩余的是透视图)；图15是描绘了对于90标准立方英尺/小时图3-图14中所示推进器所需的最小速度(RPM)的图表；以及图16是描绘了图3-图14中所示推进器的氧去除的相关等级的图表； 具体实施例方式本申请结合参考第4，898，367号美国专利和第5，143，357号美国专利。本专利技术涉及一种更有效的推进器。装置10能够用在各种环境中，在此将描述一个典型的装置。参考图1-图3，一种根据本专利技术的喷气装置大体上由参考标号10表示。装置 10适于浸入到装有熔融金属12的容器14中。容器14设有可拆装的盖16，以防止过多的热量从熔融金属12的上表面损失。容器14能够被设置成各种形状，诸如立方形或圆柱形。 为了本描述，容器14将被描述为圆柱形，其内径由图1中的字母D表示。对于非圆柱形的应用，字母D将标识出限定容器14的平均内径的尺寸。装置10包括推进器20和轴40。推进器20和轴40通常由石墨制成，尤其是如果被处理的熔融金属是铝。如果使用石墨，则优选地应该被镀层或者通过其他处理来抗氧化和抗腐蚀。对石墨部分的氧化和腐蚀处理在商业上已实践过，并且能够从诸如俄亥俄州、梭伦市、极光路31935、邮编44139的Metaullics Systems的来源处得到。如图1中所示，轴40是一细长件，其刚性地连接至推进器20并且通过设置在盖16 中的开口 22延伸到容器14外。如图3中所示，推进器20呈具有顶面24、底面26、以及侧壁28、30、32、34的长方形棱柱体的形式。推进器20包括穿过底面26开口的排气口(gas discharge outlet) 36。在优选实施例中，排气口 36(图1)组成螺纹开口 38的一部分，该螺纹开口穿过推进器20延伸，并且其穿过顶面24和底面26开口。如同侧壁28、32和侧壁 30,34,面24,26近似地彼此平行。面24,26以及侧壁28、30、32、34都是平面，这些平面限定出锋利的、成直角的角39。如图2和图3中所示，侧壁30、34具有由字母A标识出的宽度，而侧壁28、32具有由字母B标识出的深度。推进器20的高度，即，顶面24与底面26之间的距离由字母C表示。优选地，尺寸A近似地等于尺寸B，并且尺寸C近似地等于尺寸A的三分之一。与上述尺寸存在偏差也是可行的，但是当尺寸A与尺寸B彼此近似相等(推进器20在平面图中是正方形的)时，并且当角39是锋利的且近似成直角时，将获得最佳性能。而且，角39应该在底面26上方近似垂直于底面26延伸至少一段较短距离。如所示的，角39近似垂直于底面26直至它们与顶面24相交。尽管不希望，但是有可能顶面24会大于或小于底面26，或者顶面24相对于底面26会歪斜；在任何一种情况下，角39都不会近似垂直于底面26。当角39严格垂直于底面26时获得最佳性能。还有可能推进器20在平面图中是三角形的、五边形的、或者多边形的，但是认为除长方形、正方形棱柱体以外的任何形状都表现出降低了剪切气泡和混合气泡的性能。如果有可能，尺寸A、B、和C还应当与容器14的尺寸有关。具体地，已经发现，当推进器20位于容器14内的中心并且尺寸A与D之比在1 6至1 8的范围内时，推进器20执行得最好。尽管推进器20会在几乎任何尺寸或形状的容器14中充分运作，但是前述关系是优选的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于使气体散布到熔融金属中的推进器，所述推进器包括具有顶面和底面以及四个侧壁的长方形棱柱体本体，所述本体具有穿过所述顶面和底面延伸的开口，并且所述本体围绕所述顶面上的开口限定出轮毂，所述推进器还包含从所述轮毂径向向外延伸的多个细长凹槽，每个凹槽都具有与所述凹槽的最大尺寸相平行的纵向轴线，并且所述纵向轴线与所述开口的半径共线。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·内夫，理查德·S·亨德森，伦纳德·D·卢茨，詹姆斯·格雷森，
申请(专利权)人：派瑞泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：US