小型冷坩埚真空感应熔炼设备的独立冷却系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种小型冷坩埚真空感应熔炼设备的独立冷却系统，包括水箱、水泵，其特征是：在水箱下部设有出水管，出水管连接水泵，水泵出口连接一个管状供水器，沿管状供水器的长度方向设有一排供水水咀，供水水咀连接供水支管，供水支管在设备内循环后连接回水支管，回水支管与置于水箱上方的回水水咀排连接。其优点是：不依赖外界的循环水条件而形成循环冷却回路，体积小、冷却能力强，而且结构紧凑、美观，容易监控。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种小型冷坩埚真空感应熔炼设备的独立冷却系统，属于冶金中的冷却系统领域。
技术介绍
真空感应熔炼设备必须有冷却系统，它用来冷却感应电源、变压器、感应圈、炉体、 真空泵，以及其它需要冷却的部件，例如模具。冷却系统必须完备、可靠，否则会造成设备无法正常工作，甚至引起设备损坏。冷却系统一般采用循环水系统，它由水池、水泵、供水总管、设备冷却装置、回水总管等部分组成。水池一般建在室外，它的容积要相当大，大多超过 10m3。冷却系统也可以直接用自来水或其他水源供水，回水则向环境排放。后面这种冷却系统虽然简单，但是会造成水资源的严重浪费。冷坩埚真空感应熔炼设备对冷却系统的要求特别严格，因为在它的紫铜坩埚内盛着温度1500 2000°C的金属液体，冷却效果稍有欠缺或轻微的故障就会立即引起紫铜坩埚烧毁，导致高压水与高温金属液交混，带来炉体爆炸的危险。这种设备可以使用上面介绍的循环水系统进行冷却，但是供给坩埚的水路必须保证有足够高的压力和流量，必须对它的压力、流量、水温给予严密的监控。冷坩埚真空感应熔炼设备最重要的用途之一是装备科研、教学的实验室和高科技小企业，这些单位大多原来没有循环水系统，甚至是没有建设大型水池的条件。所以添置这种设备时需要为设备配备特殊设计的循环冷却水系统。在实验室、教研室、研究室和高科技小企业的条件下，这种冷却系统必须具有结构紧凑，占地面积小的特点，同时，它的冷却能力必须很强，这是冷坩埚设备的特别要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种不依赖外界的循环水条件而形成循环冷却回路的体积小、冷却能力强，而且结构紧凑、美观，容易监控的小型冷坩埚真空感应熔炼设备的独立冷却系统。本技术的目的是通过以下方式实现的本技术包括水箱、水泵，其特征是在水箱下部设有出水管，出水管连接水泵， 水泵出口连接一个管状供水器，沿管状供水器的长度方向设有一排供水水咀，供水水咀连接供水支管，供水支管在设备内循环后连接回水支管，回水支管与置于水箱上方的回水水咀排连接。本技术的优点是1)在缺乏外部循环水系统的条件下为，冷坩埚真空感应熔炼设备设计了一种由设备自身配备的独立冷却系统；2)这种冷却水系统体积很小，结构紧凑、美观，特别适合实验室、研究室和高科技单位使用；3)这种冷却水系统虽然体积很小，但是却有很强的冷却能力，适合于冷坩埚设备对冷却系统的特别高的冷却能力的要求；4)这种冷却系统的操作方便，运行可靠，而且结构简单，造价低。附图说明图1是本技术的冷却系统的结构示意图；图2是本技术的用冷气体冷却回水的冷却系统的示意图；图3是用液态气体和一种盘状热交换器冷却回水的冷却系统的示意图，在该图中，实线箭头表示液态气体的流向，虚线箭头表示冷却水的流向；图4是用冰冷却回水的冷却系统的示意图；图5是带有坩埚路冷却系统的冷却系统的示意图。在以上各图中，01.水冷铜坩埚，02.熔炼设备，03.冷却水箱，04.水泵，05.供水器，06.供水支管，07.回水支管，08.回水水咀排，09.水阀，10.供水水咀，11.水压表， 12.回水监测盒，13.水位表，14.冷气体气源(高压气瓶或液态气体罐)，15.冷气体调节阀，16.冷气体管路，17.冷气体排放口，18.热交换器，19.热交换器的盘状腔体，20.流向供水器的冷却水，21.从回水水咀排汇集的回水，22.辅助冷却容器(如副水箱或冰盒)，23冰或干冰，24.冰盒中的隔板，25.坩埚路系统的水箱，26.坩埚路系统的水泵，27.坩埚路系统的阀门，28.坩埚路系统的回水水咀排，29.坩埚路系统的冷介质装置。具体实施方式参照附图1，本技术包括水箱03、水泵04，在水箱03下部设有出水管，出水管连接水泵04，水泵04出口连接一个管状供水器05，沿管状供水器05的长度方向设有一排供水水咀10，在供水水咀10上及管状供水器05前端设有水阀09及水压表11，供水水咀10 连接供水支管06，供水支管06在设备内循环后连接回水支管07，回水支管07与置于水箱 3上方的回水水咀排8连接。本技术设计的水箱，其体积应该只占设备总体积的几分之一，根据设备的大小，一般在0. 03m3 3m3的范围内，大多是0. 05m3 Im30为了使设备的结构紧凑，可以将水箱03或水箱03和水泵04放进设备的柜体02 中，供水器05则一般装在柜体外面。在这种情况下，回水水咀排08可以也放在柜体的内部，这时每路回水的温度、流量和压力无法直接观察和感觉，必须使用若干传感器来监测这些参数；另外一种办法是在柜体02的外面设置小尺寸的回水监测盒12，将回水水咀排08 置于监测盒12的上方，回水在监测盒里汇集后再导入柜体中的水箱03 (见图幻。在后面一种情况下，回水的情况仍然可以直接得到观察和感觉。监测合的侧壁可以全部或部分用玻璃制作，这使对回水的观察更加方便。在水箱置于柜体内部的情况下，回水的水位需要用水位传感器进行监控，例如浮子型的水位计或伸到柜体外面的连通器型的玻璃水位表13。在冷坩埚中，炉料的温度大多是1000 2000°C，在小水箱的条件下，坩埚产生的热量能使水箱里的水在数十秒内沸腾，失去冷却能力，导致金属坩埚立即烧溶。所以，本实用技术还必须具有在使用容积很小的水箱的条件下产生很大的冷却能力的特点。用致冷机冷却水箱里的水其冷却速度不够快，而且致冷机的体积比较大，价格也比较高。本技术实现在使用容积很小的水箱的条件下产生很大的冷却能力这一目的的措施是利用冷介质冷却水箱里的水，冷介质包括冷气体(高压气体或液态气体)，也可以是冰和干冰等固态物质。可以利用的高压气体有很多种类，最常用的是高压空气、高压氮气、高压氧气、高压氮气，等等。使用时将气源14中的气体通过调节阀15和管路16通入水箱03中的水里 (见图幻。这些气体虽然不一定温度很低，但是，它们在排放口 17排放时体积急剧增大产生低温。可以使用的液态气体也有很多种类，例如液态空气、液氮、液氧、液氮等等，其使用方法与使用高压气体时相似(见图幻。考虑到液态气体的比重小，它们总是漂浮在水面并迅速挥发，冷却效果不好。所以，在这种情况下需要利用热交换器18，它由液态气体的通道组成，在通道内流动液态气体对交换器外面的水产生冷却作用。液态气体的温度接近-200°C，所以冷却效果特别强烈。符合上述要求的热交换器都属于本技术的范围，其结构可以是各种各样的。 其例之一是在水箱03中呈螺旋形或蛇形曲折延伸的管道18(见图2、；在第二个例子中， 热交换器是在水箱中呈迭层状排列相互连通的盘状腔体19，盘状腔体在外形上可以是平板状、塔盖形、倒锥面形等各种形状，可以按照塔盖形、倒锥面形交替排列，也可以是其它形状和排列(见图幻。回水自上而下流过低温的盘面，从盘面边缘流到下一层，再经过低温盘面后流到再下一层。依次类推，回水的温度迅速被降低。冷却水也可以经过在盘面上的孔洞流向下一层。在使用冷气体的条件下，冷气体的排放口 17和回水水路的口径都不能小，以防回水在冷气体排放口和回水的通道上结冰，封闭气体排放口或回水通道。使用冰或干冰冷却回水的办法包括预先准备一定数量的冰或干冰23，当水箱的温度升高时向水箱03投放冰或干冰，使水温降低；也可以把冰置于水箱上部或上方的冰盒 22中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种小型冷坩埚真空感应熔炼设备的独立冷却系统，包括水箱、水泵，其特征是：在水箱下部设有出水管，出水管连接水泵，水泵出口连接一个管状供水器，沿管状供水器的长度方向设有一排供水水咀，供水水咀连接供水支管，供水支管在设备内循环后连接回水支管，回水支管与置于水箱上方的回水水咀排连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李碚，
申请(专利权)人：李碚，
类型：实用新型
国别省市：15