УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРШНЕВЫХ ПОТОКОВ Советский патент 1994 года по МПК H02K44/00 

Изобретение относится к МГД-устройствам, работающим на поршневых жидкометаллических потоках.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 показано однофазное устройство для формирования жидкометаллических потоков; на фиг.2 - то же, продольный разрез; на фиг.3 - трехфазный вариант устройства.

Однофазное устройство (см.фиг.1) содержит основной канал 1, ответвляющийся от общего трубопровода 2 и через резонансную камеру 3 соединенный с выходным каналом 4, выполненным из материала с высоким сопротивлением, например карборунда, устойчивого в химических средах при высоких температурах. Общий трубопровод 2 и выходной канал 4 сопряжены с дополнительным трубопроводом 5 входным отверстием 6 и выходным отверстием 7. Ось дополнительного трубопровода 5 на входе отверстия 6 расположена под острым углом α₁ = 0-45^о к оси общего трубопровода 2, а ось его на выходе отверстия 7 расположена под острым углом α₂ = 0-45^о к оси выходного канала 4.

МГД-переключатель выполнен на основном канале 1 и состоит из обмотки 8 с зажимами а, х, подключенными к внешнему источнику переменного тока (на чертежах не показан), внешнего магнитопровода 9 и внутреннего магнитопровода 10.

Обмотка 8 соосно установлена на основном канале 1 и охватывается магнитопроводом 9. Внутри основного канала 1 соосно с обмоткой 8 расположен внутренний магнитопровод 10, шихтованный из листов электротехнической стали, выполненных в виде угольника с центральными радиальными выступами 11, прилегающими к стенке основного канала 1. Концы внутреннего магнитопровода 10 через стенку выходного канала 1 и зазор, образованный уступами магнитопровода 10, прилегают к концам внешнего магнитопровода 9.

Для исключения протекания вихревых токов по внутреннему магнитопроводу 10 (см.фиг.2) шихтованные листы покрыты пленкой 12 из карбита кремния, обладающей высоким электрическим сопротивлением.

По общему трубопроводу 2 (см. фиг.1 и 2) проходит поток металла 13, разветвляющийся на два потока: поток 14 - в основной канал 1 и поток 15 - в дополнительный трубопровод 5.

Ток катушки 8 создает во внешнем магнитопроводе 9, внутреннем магнитопроводе 10 и в зазоре между ними магнитный поток Ф_к. В выходном канале 4 протекает поток жидкого металла 16.

У трехфазного МГД-переключателя (см.фиг.3) обмотки 8 соединены по схеме звезда, а их начала, например а, b, c, подключены к предшествующим началам фаз С, А, В внешнего трехфазного источника переменного тока.

Взаимодействие потока Ф_к и индуктируемого тока создает силу 17, препятствующую движению металла 14.

При работе устройства из общего трубопровода 2 жидкий металл 13 поступает в основной канал 1 и дополнительный трубопровод 5, по которым соответственно протекают потоки металла 14 и 15.

При токе = 0 магнитный поток Ф_к отсутствует, и поток металла 14, протекающий через основной канал 1, не встречает сопротивления, так как давления в сопрягаемых отверстиях 6 и 7 дополнительного трубопровода 5 равны между собой и резонансная камера 3 не создает встречного давления, и жидкий металл проходит к выходному каналу 4 с максимальной скоростью. Для уменьшения общего аэродинамического сопротивления устройства аэродинамическое сопротивление МГД-переключателя и выходного канала 4 выполняются равными.

С увеличением протекающего по обмотке 8 тока увеличивается и магнитный поток Ф_к. Поток Ф_к индуцирует в перемещающемся потоке металла 14 основного канала 1 увеличивающуюся по величине ЭДС, под действием которой в том же направлении протекает возрастающий по величине ток . Взаимодействие магнитного потока Ф_к с током приводит к созданию силы торможения 17, приложенной к потоку металла 14 и направленной против направления его движения, что в первый момент уменьшает давление в резонансной камере 3. Также вследствие того что ось дополнительного трубопровода 5 на входе отверстия 6 расположена под острым углом α₁ = =0-45^о с осью общего трубопровода 2, а ось дополнительного трубопровода 5 на выходное отверстие 7 расположена под острым углом α₂ = 0-45^о к оси выходного канала 4, давление в резонансной камере 3 возрастает лавинообразно. Встречное направление потоков металла 15 и 16 приводит к уменьшению скорости потока 16 в выходном канале 4 до значения, близкого к нулю.

В установившемся режиме работы при постоянном и максимальном потоке Ф_к через выходной канал 4 проходит металлический поток 16 и небольшой скоростью вследствие большого аэродинамического сопротивления между дополнительным трубопроводом 5 и выходным каналом 4 из-за поворота потока жидкого металла на угол, близкий к 360^о.

При уменьшении магнитного потока Ф_к в движущемся потоке металла 14 основного канала 1 индуцируется уменьшающаяся по величине ЭДС, под действием которой в том же направлении протекает уменьшающийся по величине лавинообразно ток , что приводит соответственно к уменьшению противодействующей силы 17 и противодействия в резонансной камере 3 вследствие быстрого выравнивания давлений в отверстиях 6 и 7 дополнительного трубопровода 5. Увеличивается скорость потока жидкого металла 16 в выходном канале 4.

В трехфазном варианте устройства (см.фиг.3) для получения изменения скорости протекания трехфазного жидкометаллического потока 16 к клемме фазы А источника переменного тока подключена обмотка 8 с клеммой С, к клемме фазы С подключена обмотка 8 с клеммой a, при этом клеммы Х, Y, Z обмоток 8 соединены между собой электрически. Уменьшение напряжения и тока в фазе А источника переменного тока (при параллельной работе с сетью) приводит к уменьшению тока в обмотке 8 с клеммой В, уменьшает торможение потока металла 14 в основном канале 1 фазы 8 и уменьшает давление в резонансной камере 3, приводит к увеличению соответственно скорости протекания потока металла 16 в выходном канале 4 фазы В.

Увеличение напряжения и тока в фазе А источника переменного тока приводит к увеличению тока в обмотке 8 с клеммой В и соответственно к увеличению торможения потока металла 14 в выходном канале 1 фазы В, увеличению давления в резонансной камере 3, уменьшению скорости протекания потока металла 14 в выходном канале 4 фазы В. При этом ток в обмотке 8 с клеммой С уменьшается и создает уменьшающееся торможение металла в основном канале 1 фазы С и при этом компенсирующее давление резонансной камеры 3 уменьшается и увеличивается скорость протекания потока металла 16 в выходном канале 4 фазы С.

Аналогичные процессы имеют место при изменении напряжения и тока в фазах В и С.

Предлагаемое устройство автоматически обеспечивает параллельную работу всех m-фаз в синхронном режиме с сетью.

Вследствие синхронного изменения скорости потока жидкого металла и напряжения сети уменьшается расход кинетической энергии потока.

Изобретение относится к МГД-устройствам, работающим на поршневых жидкометаллических потоках. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит основной канал 1, ответвляющийся от общего трубопровода 2 и через резонансные камеры 3 соединенный с выходным каналом 4. Ось дополнительного трубопровода 5 на входе и на выходе расположена под острым углом соответственно к осям общего трубопровода 2 и выходного канала 4. МГД-переключатель выполнен на основном канале 1 и состоит из обмотки 8 с зажимами а, х, подключенными к источнику переменного тока, внешнего магнитопровода 9 и внутреннего магнитопровода 10, шихтованного из листов электротехнической стали, в форме угольника с центральными радиальными выступами 11. Из общего трубопровода 2 жидкий металл поступает в основной канал 1 и дополнительный трубопровод 5. При увеличении тока в обмотке 8 в движущемся металле индуцируются токи, взаимодействие которых с магнитным полем, создаваемым магнитопроводами 9 и 10, приводит к торможению потока. При этом давление в резонансной камере 3 возрастает лавинообразно, а скорость течения металла в выходном канале 4 снижается до величины, близкой к нулю. При уменьшении тока в обмотке 8 аналогичные процессы приводят к увеличению скорости в выходном канале. Возможен также трехфазный вариант устройства. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРШНЕВЫХ ПОТОКОВ, содержащее общий трубопровод, разветвляющийся на основной и дополнительный трубопроводы, проходящие в выходной канал, резонансную камеру, расположенную на основном трубопроводе в месте перехода в выходной канал и обмотку, подключенную к источнику переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено МГД -переключателем, состоящим из установленной соосно на основном трубопроводе перед резонансной камерой обмотки, охватываемой внешним и внутренним с центральными радиальными выступами магнитопроводами, дополнительный трубопровод присоединен к общему трубопроводу и выходному каналу, при этом ось дополнительного трубопровода на входе и выходе расположена соответственно к осям общего трубопровода и выходного канала под острыми углами. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно выполнено трехфазным, причем обмотки m-фазного МГД-переключателя соединены по схеме звезда, а их начала присоединены к началам предшествующих фаз источника переменного тока.