Магнитогидродинамическая машина Советский патент 1983 года по МПК H02K44/02 

Изобретение относится к области магнитогидродина ческой техники (МГД-техники), в частности к области усовершенствования устройств для перекачивания или регулирования-рас хода токопроводящих сред. Оно может быть использовано для перекачивания или регулирования величины расхода теплоносителя в ядерной энергетике, например в жидкометаллических контурах АЭС с быстрыми реакторами, В металлургической и химической промышленности, а также для дру гих технологических целей. Известен ряд конструкций МГД-маш ны ri,2j, основными узлами которых являются канал и индуктор. Причем индуктор может быть как с обмоткой возбуждения, так и на постоянных магнитах. Принцип работы МГД-машин Б режиме насоса генератора или дрос селя общеизвестен 2, В любом из упомянутых режимов работы в канале МГД-машины возникает электромагнитная сила, создающая движение металла или тормозящая его. Существенным недостатком МГД-машины, в частности с индуктором на постоянных магнитах, является то,. что практически отсутствует возможность регулирования электромагнитной силы, развиваемой в -ее канале. Так, например, в случае электромагнитного кондукционного насоса такое регулирование возможно только за счет изменения тока через канал. Из вестно, что величина этого тока достигает величины нескольких сотен килоампер. Регулировать такой ток весьма затруднительно и, в принципе, возможно, например, только за счет воздействия на источник питания. Разумеется, если источником пи тания является аккумулятор, то регу лирование практически исключено. В МГД-дросселях регулирование электромагнитной силы вообще возмож но только за счет изменения величины магнитного поля. Понятно, что ес ли индуктор выполнен на постоянных магнитах, то вопрос регулирования электромагнитной силы, или, как при нято говорить, срабатываемого дросселем электромагнитного давления, приобретает особую актуальность. Объясняется это тем, что до наст ящего времени отсутствовали простые и надежные способы регулирования магнитного поля в указанных случаях Таким образом, можно заключить, что проблема регулирования величины электромагнитной силы в МГД-машинах полностью не решена. Известна МГД-машина СЗ, содержащая канал и индуктор, включающий магнитопроводы и полюсные наконечни ки. Данная МГД-машина является наиболее близкой.По технической сущности к описываемому изобретению. Недостатком указанного устройства является то, что при использовании его в качестве МГД-дросселя,- т.е. МГД-генератора в режиме короткого замыкания, невозможно осуществить регулирование электромагнитной силы, -развиваемой вканале. Это означает, что таким устройством невозможно осуществить регулирование расхода токопроводящей среды. Целью изобретения является обеспечение регулирования электромагнитной силы, развиваемой в канале МГДмашины. Поставленная цель достигается тем, что в МГД-машине, содержащей .канал и индуктор, включающий магнитопроводы и полюсные наконечники, магнйтопроводы выполнены из подвижных и неподвижных элементов таким образом, что неподвижные элементы образуют замкнутую магнитную цепь, а подвижные соединены посредством штоков с неподвижными и в одном из крайних положений примыкают к неподвижным элементам, а в другом крайнем положении примыкают одновременно к полюсным наконечникам магнитопровода. Подвижные элементы могут примыкать только к разноименньвл полюсным наконечникам. На чертеже изображен поперечный разрез МГД-машины, содержащей канал 1 и индуктор, включающий полюсные наконечники 2, подвижные элементы 3 магнитопровода, соединенные штоками 4 с неподвижными элементами 5 магнитопровода. Рассмотрим работу данной МГД-машины в режиме МГД-дросселя. Подвижные элементы 3 магнитопровода занимают некое промежуточное положение. Канал 1 находится в поперечном магнитном поле, создаваемом индуктором. При движении по каналу жидкого металла в нем индуцируются токи, замыкакмциеря по наружной и внутренней стенкам канала. Заметим, что роль внутренней стенки в рассматриваемом случае играет внутренний сердечник. В результате воздействия магнитного поля с индуктированными токами возникает электромагнитная сила, направленная навстречу потоку и тормозящая его. Регулирование электромагнитной силы происходит при перемещении подвижных элементов магнитопровода из одного крайнего положения в другое. При этом в положении, когда подвижные элементы магнитопровода примыкают к неподвижным элементам магнитопровода, через канал будет идти максимальный поток, т.е. будет максимальная величина индукции, а значит и максимальная величина электромагнитной тормозной силы или срабатываемого дросселем электромагнитного давления. В положении, когда подвижные элементы 3 одновременно примыкают к полюсным наконечникам 2 и неподвижным элементам 5 магнитопровода величина магнитной индукции в канале Судет практически равна нулю. В этом случае магнитный поток будет замыкаться по магнитопроводу через подвижные элементы. Аналогичный случай будет, когда подвижные элементы примыкают к разноименнгм полюсс1М. Понятно, что при этом величина электромагнитной силы и давления, срабатываемого дросселем, будет также равна нулю.

Таким образом, очевидно, что при перемещении подвижных элементов магнитопровода из одного крайнего положения в-другое/ HMeet место регулировка электромагнитной силы от максимального до нулевого значения.

Данная мгииина имеет следующие преимущества. Во-первых, позволяет широко использовать индукторы на постоянных магнитах, применение которых зачастую ограничивалось невозможностью регулирования величины магнитного поля в зазоре. Известно, что применение индукторов с постоян0 ными магнитгили позволит получить

значительную экономию электроэнергии, необходимой на возбуждение. Во вторых, за счет того, что возможно регулирование электромагнитной силы,

5 могут найти, более широкое применение источники электроэнергии без регулировки величины напряжения, например аккумуляторы, термогенераторы и т.д., что в ряде случаев позволит решить важные технологические задачи.

1 МАГНИТОГВДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МАШИНА, содержащая канал и индуктор, включающий магнитопроводы и полюсные наконечники, отличающаяс я тем, что, с целью обеспечения регулирования электромагнитной силы, развиваемой в канале МГД-машины, магнитопроводы выполнены из подвижных и неподвижных элементов, причем неподвижные элементы образуют замкнутую магнитную цепь, а подвижные соединены посредством штоков с неподвижными и в одном из крайних положений примыкают к неподвижным элементам, а в другом крайнем положении примыкают одновременно к полюсным наконечникам и неподвижным элёментг л магнитопровода. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в одном из крайних положений подвижные элементы примыкают только к разноименным полюсным наконечникам. оо со