ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС Российский патент 2014 года по МПК H02K44/06 

Описание патента на изобретение RU2533056C1

Изобретение относится к МГД технике, в частности к цилиндрическим линейным индукционным насосам (ЦЛИН) для перекачивания жидкометаллических теплоносителей на атомных электростанциях, в химической и металлургической отраслях промышленности.

Известен ряд конструкций цилиндрических линейных индукционных насосов, основными узлами которых являются индуктор, внутренний магнитопровод и кольцевой канал (далее канал). Индуктор состоит из наружного и внутреннего магнитопроводов. В пазах наружного магнитопровода уложены катушки обмотки возбуждения. Внутренний магнитопровод очехлован внутренней стенкой канала, которая вместе с наружной образуют канал [Глухих В.А., Тананаев А.В., Кириллов И.Р. Магнитная гидродинамика в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.196, рис.6.4 (а, б)]. Обмотка индуктора создает бегущее магнитное поле, при взаимодействии которого с индуктированными в жидком металле токами возникает электромагнитное усилие, обеспечивающее перемещение жидкого металла.

Однако приведенная конструкция ЦЛИН имеет недостатки. Вследствие различных коэффициентов линейного расширения материалов внутреннего магнитопровода и внутренней стенки канала между ними, в процессе эксплуатации насоса, образуется зазор, затрудняющий охлаждение внутреннего магнитопровода перекачиваемым металлом. В результате, при высоких температурах перекачиваемого металла, внутренний магнитопровод может нагреваться выше точки Кюри и терять магнитные свойства. Кроме того, в этих условиях тонкая внутренняя стенка канала теряет устойчивость, образуя продольную гофру, в результате чего нарушается герметичность внутренней стенки канала и насос выходит из строя. Для обеспечения плотного прилегания внутренней стенки канала к магнитопроводу принимают различные меры.

Известен принимаемый за прототип цилиндрический линейный индукционный насос [патент РФ №2029427 от 27.10.1992]. Насос содержит индуктор с катушками обмотки возбуждения, канал, содержащий внутреннюю и наружную стенки, внутренний магнитопровод. Внутренний магнитопровод собран из листов электротехнической стали и опирается на внутреннюю трубу. По концам магнитопровод защемлен конусными цанговыми втулками, которые имеют продольные разрезы в количестве, равном количеству пакетов. Магнитопровод имеет внутренние конусные поверхности от концов к середине с углом α=arctg D/L, где D - наружный диаметр магнитопровода; L - длина магнитопровода. Однако такая конструкция имеет существенные недостатки. Одним из них является возможность заклинивания как подвижных цанговых втулок, так и опирающихся на них пакетов штампованных листов электротехнической стали внутреннего магнитопровода, что, в конечном итоге, приводит к снижению надежности и коэффициента полезного действия насоса. Другим недостатком является значительная сложность и трудоемкость изготовления, поскольку возникает необходимость обеспечить высокую точность обработки и прилегание конических поверхностей пакетов штампованных листов электротехнической стали и вставной цанговой втулки.

Заявляемое техническое решение направлено на устранение вышеуказанных недостатков, присущих аналогу и прототипу, а именно на повышение надежности работы и коэффициента полезного действия насоса.

Поставленная задача достигается тем, что в цилиндрическом линейном индукционном насосе, содержащем индуктор с внутренним магнитопроводом и канал с поименованными входом, выходом и сочлененными внутренним магнитопроводом и внутренней стенкой канала, с целью повышения надежности и коэффициента полезного действия насоса сочленение внутреннего магнитопровода и внутренней стенки канала выполнено в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого расположен со стороны выхода из канала, причем внутренняя стенка канала закреплена со стороны входа в канал, а внутренний магнитопровод закреплен со стороны выхода из канала.

На фиг.1 изображен продольный разрез цилиндрического линейного индукционного насоса, а на фиг.2 - фрагмент А (см. фиг.1) продольного разреза в увеличенном масштабе.

Насос содержит канал 1 и индуктор 2 (на фиг.2 не показан). Канал 1 имеет внутреннюю 3 и наружную 4 стенки канала, при этом внутренняя стенка 3 канала закреплена со стороны входа в канал. Индуктор включает магнитопровод 5, представляющий собой пакеты, набранные из штампованных листов электротехнической стали, в пазах которых размещены катушки 6 обмотки возбуждения, внутренний магнитопровод 7, набранный из листов электротехнической стали, часть из которых опирается на трубу 8. При этом внутренний магнитопровод 7 закреплен со стороны выхода из канала, образованного внутренней 3 и наружной 4 стенками канала.

Насос работает следующим образом. При включении напряжения создается бегущее магнитное поле, под действием которого в жидком металле индуктируется ток, в результате взаимодействия которого с магнитным полем в жидком металле возбуждается электромагнитная сила, обеспечивающая движение жидкого металла, перемещающегося вдоль канала насоса 1. Одновременно с этим за счет потерь от вихревых токов нагреваются пакеты из листов электротехнической стали внутреннего магнитопровода 7 и внутренняя стенка канала 3. Тепловые потери, включая и тепловые потери пакетов внутреннего магнитопровода, передаются через внутреннюю стенку канала в перекачиваемый металл.

Благодаря введению совокупности существенных признаков, а именно выполнению сочленения внутреннего магнитопровода и внутренней стенки канала в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого расположен со стороны выхода из канала, причем внутренняя стенка канала закреплена со стороны входа в канал, а внутренний магнитопровод закреплен со стороны выхода из канала, при работе насоса наряду с одновременным увеличением радиальных и осевых размеров внутренней стенки канала и внутреннего магнитопровода происходит их встречное смещение относительно друг друга в осевом направлении, за счет чего достигается их постоянный плотный контакт. В результате такого контакта улучшается охлаждение внутреннего магнитопровода, а следовательно, исключается его перегрев, при этом повышается надежность работы и коэффициент полезного действия насоса.

Действительно, благодаря введению совокупности вышеуказанных признаков, увеличивается устойчивость внутренней стенки канала к воздействию внешнего давления, то есть снижается вероятность возникновения продольной гофры на внутренней стенке канала и, таким образом, увеличивается надежность канала, а следовательно, надежность насоса в целом. Кроме этого, упрощается процесс сборки по сравнению с аналогичной операцией в случае их цилиндрического сочленения.

Дополнительно к этому, увеличение коэффициента полезного действия насоса достигается благодаря тому, что меньший диаметр конусных поверхностей выполнен со стороны выхода из канала. Поясним это явление более подробно. Известно, [Витковский И.В., Лаврентьев И.В. Электромагнитные процессы в кольцевом канале при конечных магнитных числах Рейнольдса // Магнитная гидродинамика. 1976. N 1. С.107-111], что при движении токопроводящей жидкости (рабочего тела) в кольцевом зазоре канала, размещенного в радиальном магнитном поле, происходит смещение результирующего магнитного поля и его существенное искажение по направлению движения рабочего тела.

В заявляемом решении меньший диаметр конусной поверхности расположен со стороны выхода из канала, поэтому немагнитный зазор на выходе имеет большую величину по отношению к аналогичному параметру на входе в канал. Поэтому улучшается структура результирующего магнитного поля. В результате упомянутое искажение будет меньшим, так как величина индукции магнитного поля, при неизменной величине намагничивающей силы, пропорциональна величине немагнитного зазора. Понятно, что за счет уменьшения искажения магнитного поля коэффициент полезного действия насоса будет большим.

Похожие патенты RU2533056C1

название год авторы номер документа
Сердечник цилиндрического линейного индукционного насоса и цилиндрический линейный индукционный насос 2020
  • Петрунин Владимир Павлович
  • Богомолов Александр Сергеевич
  • Балашов Владимир Александрович
RU2765977C2
Магнитопровод индуктора цилиндрического линейного индукционного насоса и цилиндрический линейный индукционный насос 2020
  • Петрунин Владимир Павлович
  • Богомолов Александр Сергеевич
  • Балашов Владимир Александрович
RU2765978C2
Цилиндрический линейный индукционный насос 2020
  • Петрунин Владимир Павлович
  • Богомолов Александр Сергеевич
  • Балашов Владимир Александрович
RU2766431C2
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС 2014
  • Витковский Иван Викторвоич
  • Кириллов Игорь Рафаилович
  • Федеряева Валерия Святославовна
RU2578128C1
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС 1992
  • Голованов М.М.
  • Огородников А.П.
RU2029427C1
ИНДУКТОР ТРЕХФАЗНОГО ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЛИНЕЙНОГО ИНДУКЦИОННОГО НАСОСА ИЛИ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) 2007
  • Кириллов Игорь Рафаилович
  • Огородников Анатолий Петрович
  • Преслицкий Геннадий Венидиктович
  • Беляков Вячеслав Петрович
RU2358374C1
ИНДУКЦИОННЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ НАСОС 2004
  • Анисимов Евгений Павлович
  • Дрыгина Тамара Алексеевна
  • Вахрушин Михаил Петрович
  • Степанов Владимир Сергеевич
  • Драгунов Юрий Григорьевич
RU2282932C2
ИНДУКЦИОННЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ НАСОС 2004
  • Дрыгина Тамара Алексеевна
  • Анисимов Евгений Павлович
  • Вахрушин Михаил Петрович
  • Степанов Владимир Сергеевич
  • Драгунов Юрий Григорьевич
RU2282297C2
Винтовой электромагнитный насос 1981
  • Витковский Иван Викторович
  • Малков Александр Александрович
SU1001353A1
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС 1988
  • Алексеева Г.И.
  • Безгачев Е.А.
  • Карлеев В.М.
  • Огородников А.П.
SU1560016A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 533 056 C1

Реферат патента 2014 года ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС

Изобретение относится, в частности, к цилиндрическим линейным индукционным насосам для перекачивания жидкометаллических теплоносителей на атомных электростанциях, в химической и металлургической отраслях промышленности. Техническим результатом заявляемого решения является повышение надежности работы и коэффициента полезного действия насоса. Цилиндрический линейный индукционный насос содержит индуктор с внутренним магнитопроводом и канал с поименованными входом, выходом, сочленение внутреннего магнитопровода и внутренней стенки канала выполнено в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого расположен со стороны выхода канала. Внутренняя стенка канала закреплена со стороны входа, а внутренний магнитопровод закреплен со стороны выхода канала. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 533 056 C1

Цилиндрический линейный индукционный насос, содержащий индуктор с внутренним магнитопроводом и канал с поименованными входом, выходом и сочлененными внутренним магнитопроводом и внутренней стенкой канала, отличающийся тем, что сочленение внутреннего магнитопровода и внутренней стенки канала выполнено в виде усеченного конуса, меньший диаметр которого расположен со стороны выхода из канала, причем внутренняя стенка канала закреплена со стороны входа в канал, а внутренний магнитопровод закреплен со стороны выхода из канала.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2014 года RU2533056C1

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС 1992
  • Голованов М.М.
  • Огородников А.П.
RU2029427C1
1972
SU436423A1
ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС ДЛЯ ЖИДКИХ ТОКОПРОВОДЯЩИХ СРЕД 0
  • А. Н. Сидоров В. Г. Сиротенко
SU406282A1
Цилиндрический линейный индукционный насос 1979
  • Кириллов И.Р.
  • Огородников А.П.
  • Остапенко В.П.
SU782689A1
ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС 0
SU239041A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА ИЗ КОЛЛАГЕНА 1989
  • Федоров С.Н.
  • Багров С.Н.
  • Осипов А.В.
  • Линник Е.А.
  • Маклакова И.А.
  • Космынин А.Н.
  • Ларионов Е.В.
RU2033165C1
УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАПИСИ ТЕКУЩЕЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РЕАКТОРА 0
SU266251A1

RU 2 533 056 C1

Авторы

Витковский Иван Викторович

Голованов Михаил Михайлович

Крижановский Сергей Анатольевич

Федеряева Валерия Святославовна

Даты

2014-11-20Публикация

2013-10-08Подача