Электромагнитный насос Советский патент 1981 года по МПК H02K44/02 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ НАСОС

Т1зобретение относится к магнитогидравлической технике (МГД-технике -в частности к усовершенствованию элек тромагнитных насосов для перекачивания жидких металлов. Оно может быть использовано для перекачивания жидких металлов в ядерной энергетике, например в жидкометаллических контурах реакторов на быстрых нейтронах, в металлургической промышленности, в установках по транспортировке в разливе металлов, а также для других технологических целей. Известны конструкции электромагнит ньгх н асосов трансформаторного типа основными узлами которых являются канал, электромагнитные системы наведения тока и создания магнитного потока в канапе, состоящие из катушек возбуждения и магнитопроводов ij и 2J Применение этих насосов особенно перспективно в тех случаях, когда необходимо получить в единице объема канала значительно большую мощность. нежели в широко известных индукционных насосах с бегущим магнитным полем. Серьезным недостатком МГД-насосов является то, что токи, индуктированные в канале, замыкаются по специальным токозамыкающим элементам. Эти элементы являются частью конструкции самого канала U j или выполняются в виде токозамыкающих шин В том и другом случае они.вносят дополнительное сопротивление в цепь индуктивного тока, в результате чего снижается эффективность этих насосов. Кроме этого, если токоэамыкающие элементы выполнены в виде шин, или это сделано в насосе, то резко снижается надежность насоса. Это объясняется тем, что узел с пайкой или приваркой шин является самым ненадежным элементом при эксплуатации насоса в условиях высоких рабочих температур. Известно устройство, содержащее линейньш прямоточный канал кольцевого сечепмя с внутренним ферромгггнитным сердечником, электромагнитные системы наведения тока и создания магнитного нотока в канале, состоящие из катутлек возбуясдения и маг нитопроводов с ПОЛЮС1-ШМИ наконечниками ,, Это устройство при использовании его в качестве насоса наиболее полно отвечает требованиям, предъявляемьда к насосам трансформаторного типа как для атомньк электростанций, так и для металлургии. . Основными недостатками данного .устройства являются наличие двух катушек возбуждения в электромагнитной системе создания магнитного потока в рабочем зазоре, а также зна1ителы1ый немагнитный зазор в магнитной цепи этой электромагнитной системы. При этом очевидно, что как источники намагничивающей силы (н.с.) указаншяе катушки включены в параллель. Тем самым одна катушка работает как бы .вхолостую, не создавая дополнительной н.с. Понятно, что по этой причи 1ие потребляется в два раза большая ; мощность на возбуждение. Значительны i немагнитш 1Й зазор на пути магнитног потока в рабочем зазоре определяетс высотой катушек, с одной стороны, и допустимой величиной потоков рассе яния, с другой. Наличие этого зазор обуславливает также дополнительш11е потери на возбуждение. Из-за того, что катушки возб: гжде НИН охватывают канал j их тег-тератур при естественном охлаждении больше, чем температура металла в канале. Тем самым потери на возбуждение буд большими, чем в конструкции, где об мотка возбуждения удалена от канала И это обуславливает дополнительные потери на возбуждение. Целью изобретения является повышение КГЩ и рабочего давления насоса, а также достижение высокого рабочего давления путем последователь ного включения нескольких насосов. Поставленная цель достигается те что охватывающий канал полюсный наконечник электромагнитной системы: с дания маг}штного потока расположен между полюсными наконечниками электромагнитной системы наведения тока .электромагнитная система создания 14 ма1.н.итного потока имеет три последовательно расположенных в продольном направлеь ии канала полюсных наконечника, причем средний из них, охватывающий канал, а также магнитопровод выполнены из двух частей, разделенных немагнитным промежутком, полюсные наконечники электромагнитных систем наведения тока и создания магнитного потока чередуются по длине канала, На фиг. 1 и 2 изображен электромагнитный насос, продольный разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг.4 многополюсный электромагнитный насос, продольный разрез. Электромагнитный насос включает линейный прямоточный канал, образован1й)1Й трубой 1 и внутренним ферромагнитным сердечником 2; электромагнитную систему наведения тока в канале, состоящую из кату1лки возбуждения 8, магнитопроводов 4, полюсных наконечников 5, ферромагнитных вставок 6; электромагнитнуюсистему создания магнитного потока в канале, состоящую из катушки возбуждения 7, магнитопроводов 8, полюс -{ых наконечников 9, ферромагниттагх вставок 10, полюсного наконечника 11, охватывающего , и сердечника 12. Известно, что дав.ггение, развиваемое насосом трансформаторного типа, нропорционально току, индук5ированному в канале, и магнитному потоку в зазоре, замыкающемуся через внутренний сердечник. Таким образом, при некотором знаиении магнитного потока увеличение давления, развиваемого насосом, невозможно из-за насыщения внутреннего сердечника 2. Поэтому да.пьнейшее увеличение давления связано с увеличением диаметра внутреннего сердечника 2, трубы 1, а значит и габаритов всего насоса. Решить эту задачу в тех же габаритах устройства можно, если разделить магнитный поток,создаваемый электромагнитной системой создания потока в канале, на.две части-. Это возможно при разделении на две части полюсного наконечника 1 и сердеч -гика 12. При этом величина немагнитного промежутка между частями сердечника 12 и полюсного наконечника 11 выбирается такой, чтобы исключить шунтиронание магнитного потока, создаваемого электромагнитной системой создания тока. Поперечное сечение полюсного наконечника 11 выбирается таким, чтобы обеспечить в кольцевом зазоре радиальное магнитное поле. Электромагнитный насос работает следующим образом. Канал заполнен жидким металлом. При наличии тока в катушке возбуждения 3 электромагга1Тной системы создания тока в канале магнитный поток, возникающий в этой системе, замыкается по контуру: магнитопровод 4 - полюсный наконечник 5 - ферромагнитная вставка 6 - внутренний ферромагнитный сердечник 2, В канале индуктируется ток, заьгогкающийся по кольцевому сечению. Далее при наличии тока в катушке возбуждения 7 электромагнитной системы созда ния потока возникает магнитный поток замыкающийся по контуру:сердечник 12охватывающий канал полюсный наконечник 11 - кольцевой канал - влутренний сердечник 2 - ферромагнитная вставка 10 - полюсный наконечник 9 магнитопровод 8. Взаимодействие радиальной компоненты магнитного поля, созданной эле тромагнитной системой содания магнит ного потока, и тока, индуктированног магнитным потоком электромагнитнорг системы создания тока, вызывает элек тромагнитную силу, направленную по продольной оси канала и движущую металл. Формула изобретения 1. Электромагнитный насос, содержащий линейный прямоточный канал кольцевого сечения с внутренним ферроиагьгатным сердечником, электромагHHTiaie cиcтe aI наведения тока и создага я магш тного потока в канале, состоящие из катушек возбуждения и магкитопроводов с полюсньп ш наконечниками, отличающийся тем, что, с целью повышения- КПД насоса, охватывающей канал полюсный наконечник электромагнитной системы создания магнитного потока расположен между полюсными наконечниками электромагнитной системы наведения тока. 2.Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повьппения рабочего давления насоса, электромагнитная система создания магнитного потока имеет три последовательно расположенных в продольном направлении канала полюсных наконечника, причем средний из них, охватывающий канал, а также магнитопровод выполнены из двух частей, разделенных немаг 1итр1ым промежутком в продольном направлении канала. 3.Haciс по п. 2 о т л и ч а юЩ и и с я тем, что, с целью достижения высокого рабочего давления путем последовательного включения нескольких насосов, полюсные наконечники электромагнитных систем наведения тока и создания магнитного потока чередуются по длине канала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетепьство СССР № , кл. Н 02 N 4/20. 2.Авторское свидетельство СССР № 286749, кл. Н 02 N 4/20, 1968. 3.Патент США № 3122663, кл. 310-11, опублик. 1964 (прототип).

Фиг. 1

Фиг. 2 3

Фиг.З a S 12 12 8