ИНДУКЦИОННЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ НАСОС Российский патент 2006 года по МПК H02K44/06 

Область техники

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим электромагнитное силовое воздействие на жидкий металл, которые нашли широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, например в атомной энергетике.

Предшествующий уровень техники

Известен индукционный цилиндрический насос (Г.А.Баранов и др. «Расчет и проектирование индукционных МГД - машин с жидкометаллическим рабочим телом», рис.2.3) для перекачки жидкометаллического теплоносителя натрий - калий, содержащий три основные узла: статор, неподвижный ротор и рабочий канал. Статор состоит из восьми пакетов магнитопровода с пазами для 54 дисковых катушек первичной обмотки. Ротор состоит из остова и 24 пакетов магнитопровода, набранных из электротехнической стали толщиной 0,5 мм и уложенных в пазы, профрезированные в остове.

Рабочий канал образован двумя концентрически расположенными трубами, выполненными из нержавеющей стали толщиной 2 мм.

Недостатками этого конструктивного решения являются негерметичность статора, а следовательно, и обмотки, т.е. невозможность использования этого насоса в погружном варианте, и низкая надежность (выход из строя одной катушки вследствие пробоя на корпус или межвиткового замыкания приводит к отказу в работе насоса).

Известна конструкция двухобмоточного насоса (патент США №4166714), используемая для перекачки жидкометаллического теплоносителя по трубопроводам, содержащая сердечник, набранный из 16 пакетов продольно-шихтованной электротехнической стали с расположенной в нем внутренней обмоткой, корпус с внешней обмоткой и 16 пакетами магнитопровода и рабочий канал, образованный концентрически расположенными обечайкой сердечника и обечайкой корпуса. Для охлаждения обмоток предусмотрена подача охлаждающей жидкости.

К преимуществам упомянутого насоса, по сравнению с однообмоточным насосом, можно отнести более высокие энергетические характеристики, а также более высокую надежность (возможность работы насоса при выходе из строя одной обмотки).

Недостатком этого решения является также негерметичность статора, т.е. невозможность использования этого насоса в погружном варианте.

Наиболее близким техническим решением из известных является электромагнитный насос по патенту США №4166714.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является создание погружного двухобмоточного насоса с высокими энергетическими характеристиками.

Задачей изобретения является создание герметичных внешнего и внутреннего индукторов.

Технический результат изобретения заключается в повышении кпд насоса, cosϕ ресурса, а также надежности работы.

Это достигается тем, что насос имеет два герметичных индуктора (внутренний и внешний). В каждом индукторе имеется своя обмотка. Конструкция магнитопровода внутреннего индуктора позволяет технологически просто расположить катушки обмотки и соединить их между собой за счет того, что магнитопровод состоит из двух узлов: шайб и продольно-шихтованных пакетов. Упомянутые пакеты образуют внутренний сердечник, являющийся ярмом для замыкания магнитного потока.

Во входной части внутренний индуктор через три дистанцера, расположенных под углом 120°, закреплен на головной части внешнего индуктора. Через проходки в дистанцерах выполнены выводы трехфазной обмотки внутреннего индуктора. Выводы обмотки из корпуса насоса выполнены через гермовводы, благодаря которым исключены доступ кислорода воздуха к жиле катушек и окисление последней. Тем самым обеспечиваются высокий ресурс и надежность работы обмоток. В хвостовой части внутренний индуктор имеет скользящую опору, благодаря которой обеспечивается компенсация различных термических удлинений внутреннего и внешнего индукторов.

Внешний и внутренний индукторы имеют одинаковые геометрические параметры (число катушек, число пазов, число и ширина зубцов, катушки и зубцы упомянутых индукторов расположены друг под другом). Обе обмотки имеют одинаковую схему включения. Благодаря этому обеспечивается синхронная по фазам работа обмоток и получение высоких энергетических характеристик.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - продольный разрез насоса;

фиг.2 - сечение А-А;

На фиг.1 показан индукционный цилиндрический насос, состоящий из герметичного корпуса 1, внешнего индуктора, включающего в себя обмотку 2 и магнитопровод 3, и узла компенсации 4; внутреннего индуктора, включающего в себя обмотку 5 и магнитопровод, который набран из разрезных шайб 6 шихтованной электротехнической стали с отверстиями для соединения катушек между собой, и сердечника 7, являющегося ярмом, центрального стяжного стержня внутреннего индуктора 8, дистанцеров 9, подвижной опоры 10 и рабочего канала 11, образованного тонкостенными обечайками 12 и 13, компаунда 14 и гермовводов 15.

На фиг.2 показаны разрезные шайбы 6, сердечник 7 магнитопровода.

Осуществление изобретения

Индукционный цилиндрический насос работает следующим образом. Во внешнюю и внутреннюю обмотки подается трехфазное переменное напряжение. Переменный ток, протекающий по обмоткам, создает суммарное переменное по времени магнитное поле, которое индуцирует ток в жидкометалическом теплоносителе рабочего канала. Наведенный электрический ток, взаимодействуя с магнитным полем индукторов, создает силу, толкающую жидкометаллический теплоноситель вдоль рабочего канала. Повышенная энергоемкость насоса за счет одновременной работы обеих обмоток позволяет достичь заявленный технический результат (повысить кпд насоса, cosϕ, а также надежность работы).

Тепло, выделяемое в обмотках и магнитопроводах, отводится к теплоносителю в рабочем канале и к теплоносителю снаружи насоса.

Источники информации

1. Электромагнитный насос.

МПК Н 02 N 4/20

НКИ 417-50

Патент США №4166714.

2. Г.А.Баранов и др.

«Расчет и проектирование индукционных МГД - машин с жидкометаллическим рабочим телом».

Москва, Атомиздат, 1978, рис.2.3.

Изобретение относится к индукционным цилиндрическим насосам, обеспечивающим электромагнитное силовое воздействие на жидкометаллический теплоноситель рабочего канала. Насос имеет герметичный корпус с расположенным в нем внешним индуктором, содержащим обмотку и магнитопровод, герметичный внутренний индуктор с обмоткой и магнитопроводом, собранным из разрезных шайб шихтованной электротехнической стали и внутреннего сердечника, являющегося ярмом. В головной части внутренний индуктор закреплен на внешнем индукторе с помощью трех дистанцеров, в хвостовой части имеет скользящую опору. Через проходки в дистанцерах выполнены выводы трехфазной обмотки внутреннего индуктора. Обе обмотки имеют одинаковую схему включения. Выводы обмоток внутреннего и внешнего индукторов выполнены через гермовводы, установленные на корпусе. Зубцы магнитопровода и катушек обмоток внешнего и внутреннего индукторов расположены в строгом соответствии друг с другом. Рабочий канал образован концентрически расположенными тонкостенными обечайками внешнего герметичного индуктора и внутреннего герметичного индуктора. Техническим результатом является повышение надежности работы и коэффициента полезного действия. 2 ил.

Индукционный насос, содержащий герметичный корпус с заключенным в нем внешним индуктором с обмоткой и магнитопроводом, тонкостенную обечайку рабочего канала с узлом компенсации, а также внутренний герметичный индуктор, содержащий обмотку, магнитопровод, зубцы которого выполнены из разрезных шайб шихтованной электротехнической стали, облицовочную тонкостенную обечайку, отличающийся тем, что магнитопровод внутреннего индуктора выполнен с ярмом в виде продольно-шихтованных пакетов, уложенных в пазы на центральном стяжном стержне внутреннего индуктора.