МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАСОС Российский патент 1998 года по МПК H02K44/02 

Изобретение относится к напорному оборудованию для перекачивания расплавов металлов и может быть использовано для удаления алюмоцинкового расплава из ванны агрегата покрытия стальной полосы.

Известны конструкции магнитогидродинамических (МГД) насосов для перекачивания расплавов металлов в контурах теплоносителей ядерных реакторов, содержащие размещенные в корпусе индукторы бегущего поля, расположенные вдоль рабочих каналов [1, 2]
Недостатком известных устройств является низкая ремонтопригодность и большое энергопотребление, обусловленное низким КПД.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к изобретению является МГД насос, используемый в устройстве для очистки ванн горячего цинкования. МГД насос содержит корпус с рабочим каналом. Перекачивание расплава МГД насосом осуществляется за счет создания с помощью индукторов, размещенных в корпусе, бегущего электромагнитного поля [3]
Недостатки известной конструкции МГД насоса состоят в следующем. Корпус насоса не позволяет эксплуатировать насос при попадании перекачиваемого расплава внутрь, этот насос неремонтопригоден. КПД насоса низок (не превышает 50%).

Целью изобретения является повышение надежности и ремонтопригодности насоса. Помимо этого повышается КПД насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в конструкции МГД насоса, содержащей корпус с рабочим каналом и индукторами бегущего поля, корпус выполнен разъемным в виде двух симметричных герметизированных блоков коробчатой формы, со смежными стенками, вдоль каждой из которых размещен индуктор бегущего поля, при этом блоки скреплены герметично, а рабочий канал образован из двух продольных пазов прямоугольного сечения, каждый из которых выполнен на наружной стороне смежной стенки блока. Возможен вариант выполнения устройства, по которому глубина каждого паза составляет 58-63% толщины смежной стенки блока.

Сущность предложенного технического решения состоит в следующем. Выполнение корпуса МГД насоса из двух герметизированных независимых блоков позволяет повысить надежность насоса, т.к. при попадании расплава металла в один блок другой полностью сохраняет работоспособность, что позволяет завершить процесс перекачивания алюмоцинкового расплава из ванны агрегата покрытия. Поврежденный МГД насос может быть быстро отремонтирован путем замены разгерметизированного и залитого расплавом блока.

Рабочий канал с высотой поперечного сечения, оптимизированной относительно толщины стенки, позволяет повысить КПД насоса с 3-5% до 17-20%
По сравнению с известными конструкциями предложенная конструкция МГД насоса более жесткая и теплоустойчивая, что позволило исключить необходимость дополнительного охлаждения обмоток индукторов, повысить работоспособность при температуре перекачиваемого расплава 600-650^oC.

На фиг. 1 изображен МГД насос, вид спереди; на фиг. 2 сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 зависимость КПД насоса от относительной глубины паза (P/B)•100%
МГД насос содержит разъемный корпус 1, состоящий из двух симметричных герметизированных блоков 2 и 3 коробчатой формы, внутри которых вдоль смежных стенок 4 и 5 в направлении вертикальной оси OO_I размещены трехфазные обмотки индукторов 6 и 7 бегущего поля. Герметизированные блоки 2 и 3 изготовлены из коррозионностойкой стали аустенитного класса 12Х18Н10Т, не обладающей магнитными свойствами и не взаимодействующей с расплавом алюмоцинка. Рабочий канал насоса образован из двух продольных пазов 8 и 9 прямоугольного сечения, выполненных на наружной стороне смежных стенок 5 и 4 соответственно. Глубина H каждого паза составляет 58-63% от толщины B смежной стенки 4 или 5. В нижней части корпуса 1 установлена фильтрующая сетка 10, закрывающая вход в рабочий канал. Выход рабочего канала связан с отводящим патрубком 11. Герметизированные блоки 2 и 3 взаимно плотно сжаты и скреплены с помощью сварных швов и накладок 12. За счет этого достигается герметичное скрепление блоков.

Экспериментально установлено, что если глубина H пазов 8 и 9 будет составлять менее 58% или более 63% от толщины B смежных стенок 4 и 5, то КПД насоса снизится с 17-20% до 3-5% (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом. Перед ремонтом агрегата горячего алюмоцинкования стальной полосы МГД насос после предварительного подогрева погружают в расплав. При этом алюмоцинковый расплав сквозь фильтрующую сетку 10 заполняет рабочий канал насоса, образованный продольными пазами 8 и 9. Поскольку блоки 2 и 3 коробчатой формы герметизированы, расплав алюмоцинка внутрь их не попадает. Затем обмотки индукторов 6 и 7 подключают к источнику трехфазного электрического тока, в результате чего вдоль смежных стенок 4 и 5 в направлении оси OO_I корпуса 1 МГД насоса начинает действовать бегущее электромагнитное поле. Взаимодействие бегущего электромагнитного поля со столбом алюмоцинка в канале, образованном пазами 8 и 9, приводит к появлению подъемной силы, выталкивающей расплав в верхнюю часть корпуса 1, откуда он сливается через отводящий патрубок 11. Сварные швы и накладки 12 прочно удерживают герметизированные блоки 2 и 3 во взаимно прижатом положении через смежные стенки 4 и 5, что препятствует вытеканию расплава блока 2 в блок 3.

По мере слива расплава из отводящего патрубка 11 новые его порции поступают через фильтрующую сетку 10 в нижнюю часть корпуса 1. После окончания перекачивания расплава МГД насос удаляют из ванны агрегата горячего алюмоцинкования.

В случае аварийной разгерметизации одного из блоков, например блока 3, внутрь него попадает расплав алюмоцинка, который замыкает витки обмотки индуктора 6 и выводит его из строя. При этом индуктор 6 отключают от источника тока, а перекачивание завершают с использованием только индуктора 7. Хотя производительность МГД насоса при этом падает, процесс удаления расплава алюмоцинка из ванны удается завершить. Этим достигается повышение надежности МГД насоса.

Для ремонта МГД насоса с помощью газокислородного резака удаляют с корпусом 1 сварные швы и накладки 12, соединяющие блоки 2 и 3. Поврежденный блок 3 заменяют унифицированным исправным и осуществляют крепление взаимно прижатых через смежные стенки 4 и 5 блоков 2 и 3. Крепление и герметизацию места разъема производят посредством сварных швов и накладок 12. За счет такого конструктивного решения достигается повышение ремонтопригодности МГД насоса.

Выполнение каждого паза 8 и 9 на глубину H (0,58 0,63)B обеспечивает повышение КПД данной конструкции насоса до 17-20% ч
Технико-экономические преимущества предложенного МГД насоса заключаются в том, что он обладает более высокой надежностью и ремонтопригодностью по сравнению с известными конструкциями.

Помимо этого при оптимальной глубине пазов увеличивается КПД насоса.

Источники, использованные при составлении описания изобретения
1. RU, авторское свидетельство N 748749, H 02 K 4/20, 1980.

2. А.М.Андреев и др. Электромагнитные насосы для основных контуров реакторов на быстрых нейтронах. Препринт А-0340, Ленинград, НИИЭФА, 1977.

3. RU, авторское свидетельство N 1700095, C 23 C 2/06, 1991.

Магнитогидродинамический насос для перекачивания алюмоцинкового расплава содержит корпус с рабочим каналом. Корпус разъемный в виде двух симметричных герметизированных блоков 2, 3 коробчатой формы. Блоки имеют смежные стенки 4, 5. Вдоль каждой стенки размещен индуктор 6, 7. Блоки скреплены герметично. Рабочий канал образован двумя продольными пазами 8, 9 прямоугольного сечения. Глубина каждого паза составляет 58 - 63% толщины смежной стенки блока 4, 5. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Магнитогидродинамический насос для перекачивания алюмоцинкового расплава, содержащий корпус с рабочим каналом и индукторами бегущего поля, отличающийся тем, что корпус выполнен разъемным в виде двух симметричных герметизированных блоков коробчатой формы со смежными стенками, вдоль каждой из которых размещен индуктор, при этом блоки скреплены герметично, а рабочий канал образован из двух продольных пазов прямоугольного сечения, каждый из которых выполнен на наружной стороне смежной стенки блока. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что глубина каждого паза составляет 58 63% толщины смежной стенки блока.