Винтовой электромагнитный насос Советский патент 1983 года по МПК H02K44/06 

1

Изобретение относится к МГД технике, в частности к усовершенствованию винтовых электромагнитных насосов, предназначенных для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в контурах атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, исследовательских жидкометаллических контурах химической промышленности, металлургии, а также для других технологических целей.

Известны винтовые электромагнитные насосы, содержащие индуктор с внутренним сердечником и винтовой канал,

Создаваемое индуктором бегущее магнитное поле пронизывает жидкий металл, индуктирует в нем токи, протекающие в аксиальном направлении и замыкающиеся по боковым шинам.

Взаимодействие индуктированных токов с магнитным полем создает электромагнитную силу, обеспечивающую перемещение жидкого металла IT и 2 .

Однако указанные устройства характеризуются недостаточно эффективным использованием рабочего зазора индуктора, так как каналы выполняются толстостенными из-за того, что такие насосы развивают высокие давления.

Наиболее близким к предлагаемому

10 является также винтовой электромагнитный насос, содержащий индуктор, включающий внутренний магнитопровод, набранный на трубу из листов электротехнической стали, и канал, включаю15щий внутреннюю стенку ГЗ}.

Недостатком известного насоса является низкий КПД причина которого кроется, в частности в том, что для

20 достижения необходимей прочности и устойчивости канала его приходится выполнять толстостенным. В результате этого имеют место значительные 31 потери мощности в стенках, и, как следствие, низкие значения КПД, Утончение стенок приводит к повышению КПД но при этом снижается как прочность, так и устойчивость канала. Кроме то- го, в известном насосе запас по устой чивости бывает значительно меньше запаса по прочности. Это приводит к тому, что толщину внутренней стенки канала выбирают заведомо большей (в 2-5 раза) , нежели она допустима с то ки зрения обеспечения необходимой прочности. Потеря устойчивости каналом приво дит к образованию в азимутальном направлении волн деформации, что в сво очередь, ведет к изменению геометрии канала и к ухудшению характеристик насоса, а в ряде случаев, и к потере работоспособности насоса вообще, Внутреннюю стенку канала напрессовывают на сердечник. Однако при работе насоса вследствие различных значений коэффициентов линейного расширения материалов сердечника (электротехническая сталь) и стенки канала (нержавеющая сталь) между сердечником и внутренней стенкой канала образуется зазор. Наличие этосо зазора и приводит к резкому снижению устойчивости канала. Величина же критического значения давления, при котором теряется устойчивость, обпатно пропррциональна аксиальной длине канала. Цель изобретения - увеличение устойчивости канала и повышение КПД насоса. Поставленная цель достигается тем что в винтовом электромагнитном насосе, содержащем индуктор, включающий внутренний магнитопровод,,. набранный на трубу из листов электротехнической стали, и канал, включающий внутреннюю стенку, между листами электротехнической стали расположены контактирующие с внутренней стенкой и трубой кольцевые элементы, при этом коэф фициенты линейных расширений материала стенки канала, кольцевых элементов и трубы равны На чертеже изображен предлагаемый насос, продольный разрез. Насос содержит индуктор, включающий статор 1 и внутренний магнитопровод 2, набранйый на трубу 3 из листов электротехнической стали, и контактирующих с трубой и внутренней стенкой канала 4 кольцевых-элементов 5. 534 При включении насоса за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого индуктором, с индуктированными в жидком металле токами возникает электромагнитная сила, которая приводит в движение металл, В силу того, что внутренняя стенка контактирует с кольцевыми элементами, которые, в свою очередь, контактируют с трубой, чем самым представляя цельную конструкцию, выполненную либо из одного материала, либо из материалов, имеющих равные коэффициенты линейного расширения, увеличивается устойчивость канала. Канал в аксиальном направлении представляет как бы набор элементарных каналов. Значит при равной с прототипом толщине стенки канала устойчивость станет большей, так как ее величина обратно пропорциональна аксиальной длине канала Кроме того, при колебаниях температуры устойчивость канала изменяется только в пределах изменений свойств материала, так как, исходя из условия равенства коэффициентов линейных расширений, цельность конструкции не зависит от колебаний температуры. Вместе с этим в предлагаемой конструкции значительно повышается КПД насоса, В устройстве длина каждого элементарного канала выбирается из условия получения необходимой устойчивости при допустимой минимальной толщине канала, полученной из условия обеспечения необходимой прочности. Для обеспечения необходимой устойчивости в прототипе толщину стенки канала выбирают большей, чем это необходимо по условию прочности Итак, повышение устойчивости канала позволяет уменьшить толщину стенки канала, а, значит, и величину немагнитного зазора За счет снижения потерь в стенках канала и уменьшения потерь на .создание магнитного поля удается повысить КПД насоса. Таким образом, применение предлагаемого устройства увеличивает устойчивость канала, повышает значение КПД и, кроме того, за счет снижения толщины стенки канала уменьшает массу как самого канала, так и массу статора, вследствие уменьшения массы, обмотки. Все это приводит к снижению затрат как изготовлении, так и при эксплуатации насоса.

Формула изобретения Винтовой электромагнитный насос, содержащий индуктор, включающий внутренний магнитопровод, набранный на трубу из листов электротехнической стали, и канал, включающий внутреннюю стенку, отличающийс я тем, что, с целью увеличения устойчивости канала и повышения КПД насоса, между листами электротехнической стали расположены контактирующие с внутренней стенкой и трубой кольцевые элементы, при этом коэффициенты линейных расширений материала стенки канала, кольцевцх элементов и трубы равны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

353ё

1.Баранов Г.А., Глухих ., Кириллов И,Р. Расчет и проектирование индукционных МГД - машин с жидкометаллическим рабочим телом. М,, Атомиздат. 1978, с, .

2.Бушман А«К., Векленко И.А., Клявинь Я.Я., Лислпетер Я.Я. Опыт конструкторской.разработки электромагнитных индукционных насосов.в Институте физики АН Латвийской ССР.

В кн.: Вопросы магнитной гидродинамики, Рига, 1963, Е с. 136-152.

3. Авторское свидетельство CfCP fP 173610, кл. F О F 11/00, 1965 (прототип).