本發(fā)明涉及金屬成型設備，具體涉及水冷同軸電極機構(gòu)。

背景技術：

在目前的真空感應爐的水冷同軸電極應用中，機構(gòu)固定感應熔煉或可旋轉(zhuǎn)澆注的實現(xiàn)方式較多，并多為手動控制或半自動控制。然而，目前的水冷同軸電極存在密封效果差、絕緣效果差、實現(xiàn)運動功能單一、安全性較差等缺點。這使得其在金屬壓鑄機，尤其是真空環(huán)境下的非晶金屬壓鑄機的應用中受到一定限制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種即可旋轉(zhuǎn)又可擺動，且機構(gòu)運行可靠的水冷同軸電極。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水冷同軸電極，其中所述水冷同軸電極包括：

電極組件，所述電極組件包括內(nèi)電極和外電極，其中，所述內(nèi)電極與所述外電極同軸地置于所述外電極內(nèi)部并與所述外電極絕緣地間隔開；

感應線圈，所述感應線圈的兩端分別連接于所述外電極的輸出端和所述內(nèi)電極的輸出端；

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)與所述電極組件關聯(lián)并用于驅(qū)動所述電極組件一起圍繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；以及

擺動機構(gòu)，所述擺動機構(gòu)與所述電極組件關聯(lián)并用于驅(qū)動所述電極組件和所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)一起圍繞第二軸線旋轉(zhuǎn)，其中所述第一軸線與所述第二軸線垂直。

一實施例中，所述擺動機構(gòu)包括擺動支架和第一驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置安裝于第一安裝座，所述擺動支架與第二安裝座固定連接，其中所述第二安裝座能夠相對于所述第一安裝座運動。

一實施例中，所述水冷同軸電極進一步包括膨脹節(jié)，其中所述膨脹節(jié)的一端用作所述第二安裝座，以及所述膨脹節(jié)的另一端固定于所述第一安裝座上。

一實施例中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第二驅(qū)動裝置和旋轉(zhuǎn)套筒，其中所述第二驅(qū)動裝置與所述旋轉(zhuǎn)套筒關聯(lián)以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)套筒旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)套筒通過旋轉(zhuǎn)軸承安裝于所述第二安裝座上，以及所述外電極安裝于所述旋轉(zhuǎn)套筒內(nèi)并且所述外電極與所述旋轉(zhuǎn)套筒絕緣地間隔開。

一實施例中，所述第一驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機和減速機構(gòu)，所述驅(qū)動電機的輸出軸與所述減速器的輸入軸連接，所述減速器的輸出軸與所述第二安裝座連接；和/或，所述第二驅(qū)動裝置包括驅(qū)動電機、減速機、小帶輪、大帶輪以及皮帶，其中所述驅(qū)動電機的輸出軸與所述減速機的輸入軸連接，所述減速機的輸出軸與所述小帶輪連接，所述小帶輪經(jīng)由所述皮帶與所述大帶輪連接，以及所述大帶輪固定安裝于所述旋轉(zhuǎn)套筒上。

一實施例中，所述擺動支架的兩端分別通過擺動主動軸和擺動從動軸分別與所述第一驅(qū)動裝置和所述第一安裝座連接。

一實施例中，所述擺動從動軸上設有編碼器。

一實施例中，所述外電極的輸入端連接有第一電極夾子，所述內(nèi)電極的輸入端連接有第二電極夾子，其中，所述第一電極夾子和所述第二電極夾子分別通過電纜與第一母板組件和第二母板組件電連接，所述第一母板組件和所述第二母板組件通過支桿安裝于所述擺動支架上。

一實施例中，所述外電極上設有第一外電極水嘴和第二外電極水嘴，所述內(nèi)電極上設有第一內(nèi)電極水嘴和第二內(nèi)電極水嘴，其中冷卻源從第一外電極水嘴進入，從第二外電極水嘴流出進入所述感應線圈的入口，并從所述感應線圈的出口進入所述第一內(nèi)電極水嘴，然后從所述第二內(nèi)電極水嘴出來；或者，冷卻源從第一內(nèi)電極水嘴進入，然后從第二內(nèi)電極水嘴流出進入所述感應線圈的入口，并從所述感應線圈的出口進入所述第一外電極水嘴，然后從所述第二外電極水嘴流出。

一實施例中，所述外電極與所述旋轉(zhuǎn)套筒之間設有絕緣件，所述外電極的第一端與所述內(nèi)電極的第一端通過絕緣螺釘固定連接，且所述外電極的第一端與所述內(nèi)電極的第一端之間設有絕緣件。

一實施例中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設有旋轉(zhuǎn)定位開關和旋轉(zhuǎn)機械限位，以及所述擺動機構(gòu)設有擺動限位開關和擺動機械限位。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供了一種金屬壓鑄機，所述金屬壓鑄機包括真空熔煉爐并包括上述的水冷同軸電極，其中所述第一安裝座固定安裝于所述真空熔煉爐上或作為所述真空熔煉爐的一部分，所述感應線圈位于所述真空熔煉爐內(nèi)并能夠在所述真空熔煉爐內(nèi)分別圍繞所述第一軸線和所述第二軸線旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的電極組件即可旋轉(zhuǎn)又可擺動，且機構(gòu)運行可靠。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的水冷同軸電極的剖視圖。

圖2是圖1的水冷同軸電極的一部分的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是設有圖1的水冷同軸電極的金屬壓鑄機的真空熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中為清楚起見，真空熔煉爐局部切除。

圖4是設有圖1的水冷同軸電極的金屬壓鑄機的真空熔煉爐的結(jié)構(gòu)示意圖，其中為清楚起見，真空熔煉爐局部切除且移除了保護罩。

附圖標記列表：

1、感應線圈；2、內(nèi)電極；3、外電極；4、前端絕緣件；5、絕緣套；6、中端絕緣件；7、旋轉(zhuǎn)套筒；8、擺動支架；9、真空熔煉爐；10、膨脹節(jié)；11、擺動主動軸；12、第一驅(qū)動裝置；121、減速器；13、擺動從動軸；14、軸承；15、編碼器；16、軸承；17、軸承；18、旋轉(zhuǎn)定位開關；19、第二驅(qū)動裝置；20、母板組件；21、母板組件；22、電極夾子組件；23、電極夾子組件；24、支桿；25、保護罩；26、線纜；27、線纜；28、螺釘絕緣帽；29、螺釘絕緣套；30、水嘴；31、水嘴；32、旋轉(zhuǎn)定位環(huán)；33、密封螺母；34、密封圈；35、旋轉(zhuǎn)限位開關；36、擺動限位開關；37、后端絕緣件；38、大帶輪；39、小帶輪；皮帶40；1001、第一軸線；1002、第二軸線。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點。應理解的是，附圖所示的實施例并不是對本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術方案的實質(zhì)精神。

如圖1-4所示，水冷同軸電極包括外電極3和內(nèi)電極2，其中內(nèi)電極2和外電極3為筒狀件。內(nèi)電極2與外電極3同軸地置于外電極內(nèi)部并與外電極3絕緣地間隔開。外電極3的輸入端和內(nèi)電極2的輸入端分別與電源連接，外電極3的輸出端和內(nèi)電極2的輸出端分別與感應線圈1的兩端連接。外電極3和內(nèi)電極2通過連接件連接而形成電極組件。電極組件可經(jīng)由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)圍繞第一軸線1001旋轉(zhuǎn)。電極組件和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)還可經(jīng)由擺動機構(gòu)一起圍繞第二軸線1002旋轉(zhuǎn)，其中第一軸線1001與第二軸線1002垂直。

下面以水冷同軸電極在金屬壓鑄機的真空熔煉爐9中的應用為例來說明詳細描述本發(fā)明的水冷同軸電極。如圖所示，膨脹節(jié)10的一端密封固定在真空熔煉爐9上。擺動支架8與膨脹節(jié)10的另一端密封連接，由膨脹節(jié)來消化擺動機構(gòu)擺動時的變形量，且保證設備真空度。擺動支架8與真空熔煉爐9通過擺動主動軸11、擺動從動軸13實現(xiàn)相對運動。擺動主動軸11與第一驅(qū)動裝置12連接，實現(xiàn)擺動的動力驅(qū)動。第一驅(qū)動裝置12包括驅(qū)動電機并設有減速器121，可調(diào)整擺動速度。擺動從動軸13通過軸承14使用運動更順暢。擺動從動軸端與擺動支架8有鍵槽連接，通過連在擺動從動軸13上的編碼器15來實現(xiàn)精確控制機構(gòu)的擺動工位。

擺動支架8與旋轉(zhuǎn)套筒7間由軸承16、軸承17來實現(xiàn)各自的相對運動。擺動支架與旋轉(zhuǎn)套筒7之間由密封圈34來實現(xiàn)真空熔煉爐密封。本實施例中，第一驅(qū)動裝置和擺動支架等構(gòu)成擺動機構(gòu)。第一驅(qū)動裝置包含驅(qū)動電機和減速器。應理解的是，擺動機構(gòu)可以由其他合適的機構(gòu)來實現(xiàn)，只要其能夠驅(qū)動電極組件和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)一起圍繞一軸線以合適的速度旋轉(zhuǎn)即可。還應理解的是，膨脹節(jié)可以由其他柔性管道來替代。

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第二驅(qū)動裝置19和旋轉(zhuǎn)套筒7。在旋轉(zhuǎn)套筒7上固定大帶輪38，通過皮帶連接小帶輪39。小帶輪39由第二驅(qū)動裝置19提供動力，實現(xiàn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)動作。第二驅(qū)動裝置包含有驅(qū)動電機和減速機，可任調(diào)整轉(zhuǎn)動速度。在旋轉(zhuǎn)套筒7上安裝有旋轉(zhuǎn)定位環(huán)32，通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)定位開關35，可實現(xiàn)任意設備旋轉(zhuǎn)角度。在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和擺動機構(gòu)全程位置分別安裝有旋轉(zhuǎn)限位開關35和擺動限位開關36，從電信號起到安全保護作用；又在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和擺動機構(gòu)全程位置分別安裝有旋轉(zhuǎn)機械限位塊及擺動機械限位塊，從機械上起做安全保護作用。本實施例中，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)由第二驅(qū)動裝置、旋轉(zhuǎn)套筒和帶輪等構(gòu)成。應理解的是，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可以由其他合適的機構(gòu)來實現(xiàn)，只要其能夠驅(qū)動電極組件一起圍繞一軸線以合適的速度旋轉(zhuǎn)即可。

旋轉(zhuǎn)套筒7通過中端絕緣件6、后端絕緣件37與外電極3密封固定連接。中端絕緣件6不僅實現(xiàn)真空密封，又可使外電極3與旋轉(zhuǎn)套筒7間絕緣。后端絕緣件37實現(xiàn)外電極3與旋轉(zhuǎn)套筒7間絕緣。外電極3通過前端絕緣件4、絕緣套5與內(nèi)電極2密封連接，且實現(xiàn)相互絕緣。內(nèi)電極2與外電極3前端分別設有螺紋扣，使之與感應線圈1密封連接，由感應線圈來實現(xiàn)感應熔煉。

內(nèi)電極2與外電極3連接的螺釘絕緣、外電極與旋轉(zhuǎn)套筒連接的螺釘絕緣均由螺釘絕緣帽28和螺釘絕緣套29來實現(xiàn)。螺釘絕緣套將固定螺釘與電極內(nèi)、外焊件完全隔開，螺釘絕緣帽又將固定螺釘裸露在外的部分完全遮擋，此套絕緣裝置將螺釘完全包裹，完美實現(xiàn)了絕緣功能，且長時間使用安全。

電極夾子組件22與電極夾子組件23分別固定在內(nèi)電極2與外電極3上，無相對運動。母板組件20(即第一母板組件)與母板組件21(即第二母板組件)通過支桿24分別固定在擺動支架8上。電極夾子組件22與母板組件20間通過線纜26連接，電極夾子組件23和母板組件21間通過線纜27連接。由于線纜比較柔軟，可完姜消化掉機構(gòu)旋轉(zhuǎn)動作時的相對位移。母板組件20與母板組件21再分別與電源通過線纜連接，此處線纜消化掉機械擺動時的位移。

在內(nèi)電極2與外電極3尾端分別安裝有水嘴30及水嘴31，在內(nèi)電極2和外電極3的頭端還分別設有水嘴41和42，由此可對機構(gòu)進行水冷處理。一實施例中，冷卻源，例如水或其他冷卻流體，可從水嘴30進入，從水嘴42流出進入感應線圈的入口，并從感應線圈的出口進入水嘴41，然后從水嘴31出來。另一實施例中，冷卻源從水嘴31進入，然后從水嘴41流出進入感應線圈的入口，并從感應線圈的出口進入水嘴42，然后從水嘴30流出。這里，水嘴30和42可分別稱為第一外電極水嘴和第二外電極水嘴，水嘴31和41可分別稱為第一內(nèi)電極水嘴和第二內(nèi)電極水嘴。較佳地，水嘴30和42設置在外電極的兩端。較佳地，水嘴31和41設置在內(nèi)電極的兩端。

由于機械線纜較多，在擺動支架外側(cè)上安裝有保護罩25，保護罩25可以透明的，既安全又美觀。

工作時，水冷同軸電極根據(jù)控制器(圖未示)給出的控制指令，內(nèi)電極和外電極通電，通過感應線圈對容納于加熱容器，例如坩堝43內(nèi)的材料進行感應加熱。同時，通入諸如水等冷卻液對相關部件進行冷卻。當加熱容器內(nèi)的材料加熱到一定程度時，可以通過擺動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)將加熱容器移動至指定位置，然后將已經(jīng)加熱好的材料倒入指定位置。

本發(fā)明的水冷同軸電極使得真空感應熔煉線圈既可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)傾倒動作，又可實現(xiàn)擺動到不同工位的動作。由此，可實現(xiàn)繁瑣的工藝步驟。采用母線連接結(jié)構(gòu)可使得旋轉(zhuǎn)時阻力減小。采用編碼器、限位開關等元器件，可以實現(xiàn)全自動控制。另外，可連接件，例如固定螺釘完全絕緣處理，安全可靠。

本發(fā)明的水冷同軸電極尤其適于應用于金屬壓鑄機，這種金屬壓鑄機通常包括壓射裝置、真空熔煉裝置以及模具裝置。水冷同軸電極用于對待壓鑄的金屬材料進行加熱熔化。水冷同軸電極的感應線圈等位于真空熔煉裝置的真空室內(nèi)。本發(fā)明的水冷同軸電極也可應用于需要在真空環(huán)境下加熱的其他設備中。

以上已詳細描述了本發(fā)明的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。