ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС Советский патент 1994 года по МПК H02K44/06 

Изобретение относится к МГД-технике, в частности к усовершенствованию цилиндрических линейных индукционных насосов, и может использоваться для перекачивания жидкометаллических теплоносителей в контурах атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, а также для других технологических целей. Целью изобретения является уменьшение массы и повышение надежности.

На фиг. 1 показан цилиндрический линейный индукционный насос, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечное сечение; на фиг. 3 - конструктивное выполнение крепления камеры к пакету магнитопровода; на фиг. 4 и 5 - поперечные сечения камер с пакетами и расположение втулок в камерах; на фиг. 6 приведены огибающие магнитного потока в ярме (спинке) по длине пакета для насоса с числом пар полюсов 2p= 8, имеющего обмотку возбуждения с постоянным числом витков (сплошная кривая), и с градацией линейной токовой нагрузки по линейному закону в пределах 2 τ на концах индуктора (пунктирная кривая).

Насос содержит наружный магнитопровод 1, набранный из пакетов 2 листовой электротехнической стали, пакеты 2 разделены на отдельные пакетики, между которыми расположены теплоотводящие элементы 3, в пазах наружного магнитопровода уложена трехфазная обмотка 4; внутренний магнитопровод 5, кольцевой канал 6, образованный наружным цилиндром 7 и внутренним цилиндром 8. На спинках пакетов 2 расположены охлаждающие камеры 9, которые имеют сопрягаемые поверхности, прилегающие к пакетам с кривизной, равной кривизне кольцевого канала 6. Камеры 9 крепятся к пакетам 2 по длине на расстоянии 1 ≥ 2 τ -полюсное деление) друг от друга с помощью болтов 10, проходящих через втулки 11. Болты 10 завинчены в ребра 12 трапецеидальной формы, расположенные поперек пакета 2. К боковым граням камер 9 приварены нажимные ребра 13, которые прилегают к зубцовому слою пакета и предохраняют его от "распушовки".

При включении напряжения на обмотку 4 насоса в кольцевом канале 6, заполненном жидким металлом, создается бегущее магнитное поле, под действием которого на жидкий металл действует усилие, перемещающее жидкий металл вдоль оси канала. Тепловой поток от обмотки 4 и частично от канала 6 проходит по листам пакетов 2, далее к охлаждающим камерам 9 и уносится хладагентом. С целью обеспечения теплового контакта между пакетами 2 и камерами 9, а также между пакетами и ребрами 12 может быть помещен слой пастообразного материала например нитрида бора.

Отсутствие станины и нажимных щек в такой конструкции позволяет снизить массу насоса, а предложенная система крепления камер к пакетам обеспечивает надежный тепловой контакт, что повышает надежность системы охлаждения и, следовательно, надежность работы насоса. Кроме того, такая конструкция камер обеспечивает точную сборку, поскольку стенки камер, прилегающие к пакетам, имеют кривизну, равную кривизне кольцевого канала, то сборка пакетов ведется прямо на камере и не требует дополнительной обработки внутренних поверхностей пакетов, прилегающих к кольцевому каналу. Пакеты от "pаспушовки" удерживаются за счет ребер, приваренных к боковым граням камер. Поскольку ширина камеры Δ обычно выбирается больше ее высоты h( Δ>h), то наличие втулок, соединяющих верхние и нижние стенки камеры, придает камерам дополнительную жесткость, и они хорошо выдерживают внешнее давление, что также повышает надежность работы насоса.

В крупных электромагнитных насосах ширина пакетов и, следовательно, ширина камер достигает 200-250 мм. В этом случае камеру по ширине разделяют на ряд подканалов продольными перегородками, отстоящими друг от друга и от боковых стенок камеры на расстояние Δ₁ не менее двух гидравлических диаметров Δ₁≥d_г .

d_r= где F - площадь поперечного сечения камеры,
П - периметр камеры.

В данном случае поток хладагента проходит последовательно или параллельно все подканалы пакета, причем при последовательном проходе в соседних подканалах он имеет противоположное направление, и камера к пакету крепится не одним, а несколькими болтами, завинченными в одно и тоже ребро 12, расположенное поперек пакета.

Диаметр втулок выбирается из соотношения ≥ 5, т. е. ширина камеры должна быть не менее пяти диаметров втулки.

С целью снижения дополнительных потерь мощности в элементах крепления ребра в пакетах устанавливаются в местах минимального значения магнитного потока в ярме (спинке) магнитопровода. Места минимального значения магнитного потока в ярме при параметре электромагнитного взаимодействия R_m ˙S<1 находятся на расстоянии 1 ≥2τ и зависят от типа обмотки возбуждения (R_m-магнитное число Рейндольдса, S - скольжение, τ -полюсное деление). Для обмоток с постоянным числом витков по всей длине и целым числом пар полюсов они близки к 2 τ и находятся по известным соотношениям для огибающих магнитного потока в ярме. Для обмоток возбуждения с целым числом пар полюсов и градацией линейной токовой нагрузки на концах в пределах 2 τ , например, по линейному закону места минимального значения магнитного потока и установки ребер находятся на концах магнитопровода, затем на расстоянии 3 τ от концов, а в середине - через 2 τ (см. фиг. 6). Для обмоток возбуждения, имеющих целое число пар полюсов и градацию линейной токовой нагрузки на концах в пределах τ (одноступенчатая с половинным числом витков, линейная, многоступенчатая в пределах зон и т. д. ), места крепления ребер находятся на концах магнитопровода, затем через 2,5 τ от концов, а в середине - через 2 τ . (56) Авторское свидетельство СССР N 814232, кл. H 02 K 44/06, 1979.

Лиерпетер Я. Я. Жидкометаллические индукционные МГД-машины. Рига, 1969, с. 18, рис. 1. 5.

Изобретение относится к МГД-технике, в частности к цилиндрическим линейным индукционным насосам, и может использоваться для перекачивания жидкометаллических теплоносителей. Цель изобретения - уменьшение массы и повышение надежности. Насос содержит наружный магнитопровод, набранный из пакетов 2, с трехфазной обмоткой, внутренний магнитопровод, канал, охлаждающие камеры 9. Камера 9 крепится к пакетам 2 по длине на расстоянии, не меньшем двух полюсных делений, с помощью болтов 10, завинченных в ребра 12 трапецеидальной формы. При работе насоса тепловой поток от обмотки и частично от канала проходит по листам пакетов 2 и теплоотводящим элементам 3 к камерам 9 и уносится хладагентом. За счет крепления камер 9 с помощью болтов 10 обеспечивается надежный тепловой контакт. Для удержания пакетов от "распушовки" к боковым граням камер 9 приварены нажимные ребра 13. 6 ил.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ НАСОС, содержащий кольцевой канал, внутренний магнитопровод, обмотку возбуждения, наружный магнитопровод, выполненный из пакетов, набранных из листов стали с теплоотводящими элементами, охлаждающие камеры шириной, равной ширине пакетов, расположенные на спинках пакетов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и повышения надежности, поверхности камер, сопрягаемые с пакетами, выполнены кривизной, равной кривизне кольцевого канала, а камеры скреплены с пакетами магнитопровода дискретно по длине с помощью болтов, проходящих через втулки поперек камер и завинченных в ребра, имеющие трапецеидальное поперечное сечение и кривизну, равную кривизне пакета, установленные поперек ярма каждого пакета на расстоянии l одно от другого не меньшем двух полюсных делений τ, и обращенные меньшим основанием к камерам, причем диаметр d втулок, установленных в камерах, выбирают из соотношения
Δ / d ≥ 5 ,
где d - наружный диаметр втулки;
Δ - внутренняя ширина камеры.