Магнитогидродинамический дроссель Советский патент 1981 года по МПК H02K44/02 

Изобретение относится к области магнитогидродинамической (МГД) техники, в частности к области усовершенствования регуляторов расхода токопроводящих сред. Оно может быть использовано для регуляторов расхода (скорости) токопроводящих сред в ядерной энергетике, например в жидкометаллических контурах атсяйных электростанций(АЭС)с реакторсм на бы стрых нейтронах;в металлургической промышленности,в установках непрерыв ной разливки металлов,а также для других технологических целей. Известна конструкция МГД-дросселя 1, основными узлами которой являются: линейный прямоточный ка- нал и индуктор. Кроме того, в принципе любое МГД-устройство 2, в силу обратимости может быть МГДдросселем. Работают эти устройства режиме дросселя следуияцим образом. При движении токопроводящей среды в магнитном поле в ней индуцируется ЭДС, под действием которой по токопроводящей среде текут токи, замыка ющиеся в зависимости от конструкции канала по самой токопроводящей сред .специальным токозамыкающим устройст вам (шинам) либо стенкам канала. Ре гулирование расхода токопроводящих сред в таких устройствах осуществляется изменением величины тока в электромагнитной системе, которое вызывает изменение электромагнитной силы, тормозящей среду. Широкое распространение получили МГД-дроссели с каналом кольцевого сечения и радиальным магнитным полем {3}. Существенным недостатком этих дросселей является влияние реакции якоря, проявляющееся в ухудшении рабочих характеристик дросселей. Более перспективными могут быть МГД-дроссели с каналами кольцевого сечения и поперечным магнитным полем, в таких устройствах происходит самокомпвнсация индуктированных полей, так как индуктированные токи в пределах полюсного наконечника замыкаются в противоположных направлениях. Известно МГД-устройство 4, содержащее индуктор и линейный прямоточный кольцевой канал, образованный концентрично расположени1р1ми внешним и вну-ч еиним цилиндpa ли, соединенными перегородками.

Поскольку в данном устройстве ольцевой канал помещен в поперечое магнитное поле, то токи, индукированные в секторных элементах каалов, могут замыкаться как по одому из каналов, который может ис- 5 ользоваться в качестве токозамыкаицего элемента, так и по внутренним илиндрам.

Поскольку токи, протекающие в идком металле и в токозамыкающих Q элементах, равны по величине и о6ратнн по знаку, то влияние реакции якоря практически исключено.

Основные недостатки данного устройства заключаются в том, что пере 15 городки, соединяющие внешний и внутренний цилиндрл, выполнены изоляционными, имеются большие сопротивления внешней цепи для токов, индуктированных в жидком металле, высота немагнитного зазора много больше 20 высоты канала.

Из-за того, что перегородки выполнены изоляционными, индуктированный ток рассеивается в концевых зонах на пути поворота в токозамлкающие 25 элементы - внутренний канал. Эти зоны добавляются к сопротивлению внешней цепи, что уменьшает рабрчий ток. Далее на величину тока существенное влияние оказывают как кон- JQ тактные сопротивления на границе жидкий металл - стенка, так и само сопротивление стенки канала,вследствие этого уменьшается величина давления, срабатываемого на дросселе, необ- je ходимость увеличения которого связана с увеличением габа.ритов и потребляемой мощности.

Использование внутреннего кангша в качестве токозаквлкающего элемента обуславливает большую величину немагнитного зазора, вследствие чего при .одинаковой намагничивающей силе уменьшается величина индукции в зазоре, что приводит к уменьшению срабатываемого давления. Для увеличения 45 давления требуется увеличение габаритов и потребляемой мсвдности.

Если же Исключить из конструкции внутренний канал, то токи смогут замыкаться лишь по стенкам канала (внеш- 50 нему) и внутреннему цилиндру. Однако при этсйу увеличится сопротивление внешней цепи, что опять приводит к указайным недостаткам.

Тажим образом, устройство 4 при ,. испо ззовании его в дроссельном режиме имеет как большие габариты и потребляемую мощность,так и низкую величину срабатываемого давления.

Целью изобретения является уменьшен11е габаритов и потребляемой мощ- 60 ности, а также увеличение срабатываемого давления.

Поставленная цель достигается тем, что в известном магнитогидродинамическом дросселе, содержащем индуктор 65

и линейный прямоточный канал, образованный концентрично расположенными внешним и внутренним цилиндрами, соединенными перегородками, во внутреннем цилиндре выполнены сквогные каналы, продольные оси которых направлены по хордам, их центры распо ожены вдоль по крайней мере одной из образующих этого цилиндра, а перегородки размещены в зоне сквозных каналов и выполнены с проточньпии трактами, сообщающими сквозные каналы с кольцевым каналом.

На фиг. 1 и 2 изображено предложенный дроссель в поперечном и продольном разрезах; на фиг. 3 и 4 - т же, вариант.

МГД-дроссель содержит индуктор 1 линейный прямоточный кольцевой кангш образованный внешними 2 и внутренними 3 цилиндрами, соединенными перегородками 4.

МГД-дроссель работает следукяцим образом. При движении потока жидкого метсшла в поперечном магнитном поле индуктируется ЭДС и протекают токи, которые в жидком металле, замыкаются по контуру:

в конструкции без перегородок, размещенных в зоне сквозных каналов (см фиг. 1 и фиг. 2): кольцевой канал - сквозной канал во внутреннем цилиндре - кольцевой канал (показано стрелками на фиг. 1);

в конструкции с перегородками { см. фиг. 3 и фиг. 4)1 кольцевой канал - проточный тракт перегородки - сквозной канал внутреннего цилиндра - кольцевой канал.

Данный дроссель имеет следующие преимущества. Во-первых, меныие в сравнении с прототипе величина немагнитного зазора, а значит, и меньшая потребляемая мсяциость и габариты. Во-вторых, из-за того, что перегородки размещены в зоне сквозных каналов и выполнены с проточными трактами, сообщающими сквозные каналы с кольцевым каналом, увеличивается срабатываемое дросселем давление. Увеличение величины срабатываемого давления происходит вследствие того, что практически по всем кольцевому каналу вектора индукции и плотности тока перпендикулярны, поэтому электромагнитная сила одинава по всему сечению канала.

Формула изобретения

1. Магнитогидродинамический дроссель, содержащий индуктор и линейный прямоточный кольцевой канал, образованный концентрично расположенными внешним и внутренним цилиндрами, соединенными перегородками, о т л ичающийс я тем, что, с целью уменьшения габаритов и потребляемой