Магнитогидродинамический дроссель Советский патент 1987 года по МПК H02K44/00 

Изобретение относится к области магнитогидродина 1ической (МГД) -технике, в частности, к устройствам для управления скоростью (расходом) токо проводящих жидкостей (расплавленных Met inroB, сплавов, электролитов и т.п.). Оно может быть использовано, напримерj в металлургической промышленности, в жйдкометаллич еских охлаж дающих системах установок ядерной энергетики и т.п. Известна конструкция кондукционно го МГД-насоса, который в силу обрати мости МГД-машин может быть использован и в качестве МГД-дросселя для уп равления расходом потока жидких металлов. Недостатком данного дросселя явля ется низкая эффективность действия за счет большого собственного гидрав лического и электрического сопротивления его проточного тракта. Известен также электромагнитш 1й . кондукционный насос со спиральным ка налом. Указанный насос содержит проточнь й тракт в виде, по меньшей мере, двух встречных спиральных каналов электрически и гидравлически связанных между собой и расположенных в за зоре между цилиндрическим индуктором и внутренним сердечником магнитной системы знакопеременного по длине ра диального постоянного магнитного поля. При движении жидкого металла по такому проточному тракту в нем под действием магнитного поля индуцируют ся элёktpичecкиe токи, взаимодействие которых с радиальным полем приво дит к появлению электромагнитной силы, Т(Я мозящей движение жидкости. Благодаря разному (правому и левому) направлению каналов проточного тракта, расположенных в зазорах магнитной системы с различным направлением вектора индукции магнитного поля, индуцированные в жидком металле токи имеют одинаковое направление и, скла дываясь, обуславливают усиление эффекта дросселирования (торможения) потока жидкости.Недостатками данной конструкхщи являются: - незначительный диапазон регулирования расхода потока, обусловленный большим собственным гидравлическим сопротивлением его проточного тракта; - сложность конструкции, обусловленная необходимостью специального профилирования мест сочленения каналов различного направления. Целью изобретения является повьппение эффективности действия МГД-дросселя и упрощение его конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции электрическая и гидравлическая связь встречных спиральных каналов проточного тракта вьтолнена посредством .замкнутой кольцевой полости, расположенной в зоне зазора магнитопровода цилиндрического индуктора, причем размер указанной полости в радиальном направлении по меньшей мере в два раза превышает размер сечения спирали в том же. направлении. На чертеже представлен предлагаемь:й МГД-дроссель. МГД-дроссель содержит магнитную систему знакопеременного (N-S и S-N) . по длине радиального магнитного поля, образованную цилиндрическим индуктором 1 с катушкой 2 возбуждения и внутренним сердечником, состоящим из двух коаксиальных внешнего 3 и центра17,ьного 4 цилиндров, вплотную прилегаю1цих друг к другу. Между внутренней поверхностью магнитопровода шдуктора 1 и наружной поверхностью сердечника 3 установлен проточный тракт, вьтолненный в виде правого спирального канала 5 и левого спирального канала 6. Спиральные каналы 5 и 6 образованы немагнитными токопроводящими винтовыми перегородками 7 и 8 и соединены друг с другом посредством кольцевой полости 9. Кольцевая полость 9 расположена в зоне воздушного зазора магнитопровода кольцевого индуктора } и образована поверхностью сердечника 3, торцевыми плоскостями винтовых перегородок 7 и 8 и немагнитной кольцевой вставкой 0, огран;ичивающей объем полости 9 сверху. При этом размер кольцевой полости 9 в радиальном направлении вьшолнен не менее, чем в два раза п1)евышающем размер сечения спиральных каналов 5 и 6 в том же направлении, и предусмотрены меры, обеспечивающие электрический контакт жидкого металла, протекающего по спиральным каналам, с.его стенками. Подвод жидкого металла к спиральному каналу 5 осуществляется с помощью трубопровода II, отвод жидкого металла от спираль ного канала 6 - с помощью трубопровода 12. Нарзокный цилиндр 3 внутреннего сердечника вьтолнен неподвижным а центральный цилиндр 4 имеет возмож ность осевого перемещения (по стрелке А) относительно цилиндрического индуктора в обе стороны с помощью винтовой пары 13, приводимой во. вращение рукояткой 14. Для создания радиального (поперечного) магнитного поля, протяженность воздушного зазора (длина вставки 10) в кольцевом магни топроводе индуктора 1 выполнена боль шей, чем расстояние между сердечником 3 и магнитопроводом индуктора 1. Штриховой линией со стрелками j .показана схема течения индуцированных .в жидком металле электрических токов.I Предлагаемый МГД-дроссель работае следующим образом. Поток жидкого металла по трубопро воду 11 поступает в правый спиральный канал 5, и, вращаясь по часовой стрелке, проходит последовательно все его витки, попадая в кольцевую полость 9. Отсюда поток металла поступает в левый спиральный канал 6 и, вращаясь против часовой стрелки, оги бает все его витки и выходит по трубопроводу 12. При включении катушки 2 возбуждения магнитной системы между магнитопроводом цилиндрического индуктора 1 и сердечником 3 возникает магнитное поле, силовые линии которого в зоне расположения спирального канала 5 направлены по радиусу ;к центру, а в зоне расположения спирального канала 6 по радиусу от цент ра дросселя. Поток жидкого металла пересекает радиальное маг.ниТное поле ив нем, как в движущемся проводнике вследствие явления электромагнитной индукции, наводятся (индуцируются) электрические токи j. Благодаря различному направлению потока в правой спиральном канале 5 и левом спиральном канале 6, направления течения ин дуцированных токов в обоих каналах совпадают и суммарный индуцированный ток j (штриховые линии), проходит че рез все витки винтовых перегородок 7 и 8 параллельно продольной оси дросселя. В кралних витках спиральных ка налов 5 и 6 индуцированные токи j за мыкаются по стенкам магнйтопр б одОв цилиндрического индуктора 1 и сердечника 3 и через металл, находящийся в кольцевой полости 9, выполненный с указанными вьпле размерами, образуют замкнутые контуры токов. Индуцированные в жидком металле электрические токи j взаимодействуют С радиальным магнитным полем, в результате чего в металле возникает электромагнитная сила , направленная навстречу потоку и тормозящая его. Соединение посредством кольцевой полости 9 двух встречных спиральных каналов в одну гидравлическую и злектркческую цепь повышает.величину индуцированных в жидком металле электрических токов, -так как при условии выполнения полости 9 с указанными выше размерами, уменьшаегся общее электросопротивление цепи, по которым они замыкаются.-Возрастание плотности индуцированных токов приводит к усилению дросселирования (торможения) потока. Кроме того, кольцевая полость 9 существенно уменьшает собственное гидравлическое сопротивление дросселя без усложнения конструкции проточного тракта, так как в этом случае ликвидируется резкий поворот потока при его переходе из правой спирали 5 в левую 6. Энергия входящей в полость 9 струи металла гасится в ней, а созданный перепад давления обеспечивает продвижение потока металла далее по проточному тракту. Повьш1ению эффективности действия дросселя способствует также возникающее в полости 9 вращение жидкого металла. Оно приводит к дополнительному торможению транзитного потока, поскольку в этом случае тормозящие силы возникают в зонах рассеяния магнитного потока вблизи концов полюсов магнитопровода. Управление величиной расхода металла осуществляётсй путем усиления или уменьшения тормозящих электромагнитных сил, изменением величины внешнего магнитного поля , например изменением подводимого напряжения к катушке 2 возбуждения. Кроме того, возможно такжеуправление величиной расхода потока жидкости путем перемещения вдоль оси подвнжного центрального сердечника 4 с помощью винтовой пары 13 вращением рукоятки I4. При 5 %гЙмтШже изменяется вета ции радиального поля, обуславливаю695470 . 6 щая эффект торможения потока жидкости,

МАПдаТОГВДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДРОССЕЛЬ, содержащий проточный тракт в виде по меньшей мере двух встречных спиральшлх каналов, электрически и гидравлически свяэанных между собой и расположенных в зазоре между цилиндрическим индуктором и внутренним сердечником магнитной системы знакопеременного по длине радиального постоянного магйитно! э поля, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности действия дросселя и упрощения его конструкции, электрическая и гидравлическая связь встречных спиральных каналов проточного тракта вьтолнена посредством замкнутой кольцевой полости, расположенной в зоне зазора магнито- провода цилиндрического индуктора, .причем pa3MeiJ ее в радиальном направлении по меньшей мере и два раза пре- вьш1ает размер сечения спирали в том же направлении... . .V^3i X) СП 4^ ^