Магнитогидродинамическое устройство (варианты)



Магнитогидродинамическое устройство (варианты)
Магнитогидродинамическое устройство (варианты)
Магнитогидродинамическое устройство (варианты)
Магнитогидродинамическое устройство (варианты)
Магнитогидродинамическое устройство (варианты)
Магнитогидродинамическое устройство (варианты)

 


Владельцы патента RU 2529006:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике, к магнитной гидродинамике, к электромагнитным насосам и может быть использовано в металлургии, в ядерной и нетрадиционной энергетике, машиностроении, химической промышленности, а также в космической технике. Технический результат состоит в введении возможности пропускания через рабочий канал как жидкой (электролиты, расплавы металлов), так газообразной (ионизированный газ) проводящих сред. Магнитогидродинамическое (МГД) устройство включает канал, входные и выходные патрубки, магнитную систему. Магнитная система выполнена в виде сплошного цилиндра из проводящего материала, торцы которого соединены электрическими проводами с рабочими электродами, подключенными к источнику питания. В патрубки вмонтированы рабочие электроды. В первом варианте МГД устройства внутренняя стенка канала является цилиндрической, а внешняя - конической с углом наклона α в диапазоне от 0° до 90°. В патрубки вмонтированы рабочие электроды. Во втором варианте МГД устройства внешняя и внутренняя стенки канала являются цилиндрическими, причем функцию одной пары электродов выполняют стенки канала. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области магнитной гидродинамики, а именно к электромагнитным насосам, и может быть использовано в металлургии, в ядерной и нетрадиционной энергетике, машиностроении, химической промышленности, а также в космической технике.

Известен магнитогидродинамический (МГД) насос (патент РФ №2363088 С2, кл. H02K 44/02, опубл. 27.07.2009), создающий электромагнитные силы для продвижения жидкого металла от взаимодействия магнитного потока, вызванного системой возбуждения, с током, пропускаемым через канал с металлом, в насосе от внешнего источника напряжения, выполнен с числом каналов больше двух, суживающихся от периферии к центру насоса, а система возбуждения выполнена в виде постоянных магнитов, расположенных между каналами и создающих в каналах магнитные потоки, векторы индукции которых направлены по концентрическим окружностям относительно продольной оси.

Известен магнитогидродинамический насос (патент РФ №2106053 C1, кл. H02K 44/02, опубл. 27.02.1998) для перекачивания алюмоцинкового расплава, содержащий корпус с рабочим каналом и индукторами бегущего поля, причем корпус выполнен разъемным в виде двух симметричных герметизированных блоков коробчатой формы со смежными стенками, вдоль каждой из которых размещен индуктор, при этом блоки скреплены герметично, а рабочий канал образован из двух продольных пазов прямоугольного сечения, каждый из которых выполнен на наружной стороне смежной стенки блока.

Известен электромагнитный насос (патент РФ №2159001 C2, кл. H02K 44/02, опубл. 10.11.2000) для перекачивания расплавленных металлов и сплавов, выбранный в качестве прототипа, включающий в себя магнитопровод, канал, входной патрубок, снабженный вторым магнитопроводом и одним выходным патрубком, патрубки гидравлически соединены между собой под углом и к ним подведен ток, в месте соединения патрубки выполнены плоскими, их плоские участки лежат в одной плоскости и по обе стороны от места соединения, размещены между полюсами магнитопроводов, охватывающих канал с противоположных сторон.

Общими недостатками вышеперечисленных устройств является то, что эти устройства предназначены для только одной области техники, имеют обмоточную систему для создания магнитного поля. В связи с этим у них сложная конструкция и значительные габариты.

Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности, ремонтопригодности, упрощение конструкции, снижение массогабаритных показателей насоса и расширение области его применения путем введения безобмоточной магнитной системы, а техническим результатом - введение возможности пропускания через рабочий канал как жидкой проводящей среды, например электролиты, расплавы металлов, так и газообразной проводящей среды, например ионизированный газ.

Поставленная задача решается, а технический результат по первому варианту достигается тем, что в магнитогидродинамическом устройстве, включающем в себя канал, входные и выходные патрубки, магнитную систему, в отличие от прототипа внутренняя стенка канала является цилиндрической, а внешняя стенка канала выполнена конической, в патрубки вмонтированы рабочие электроды, и магнитная система выполнена в виде сплошного цилиндра из проводящего материала, установленного внутри внутренней стенки канала и торцы которого соединены при помощи электрических проводов с рабочими электродами, подключенными к источнику питания.

Поставленная задача решается, а технический результат по второму варианту достигается тем, что в магнитогидродинамическом устройстве, включающем в себя канал, входные и выходные патрубки, магнитную систему, в отличие от прототипа внешняя и внутренняя стенки канала являются цилиндрическими, в патрубки вмонтированы рабочие электроды, причем функцию одной пары электродов выполняют стенки канала, а магнитная система выполнена в виде сплошного цилиндра из проводящего материала, установленного внутри внутренней стенки канала и торцы которого соединены при помощи электрических проводов с рабочими электродами, подключенными к источнику питания.

Существо изобретения по первому варианту поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена конструкция магнитогидродинамического устройства, общий вид; на фиг.2 - конструкция магнитогидродинамического устройства, разрез А-А; на фиг.3 - распределение векторов электромагнитных сил в коническом участке канала магнитогидродинамического устройства.

Существо изобретения по второму варианту поясняется чертежами.

На фиг.4 представлена конструкция магнитогидродинамического устройства, продольный разрез; на фиг.5 - конструкция магнитогидродинамического устройства, разрез Б-Б; на фиг.6 - распределение векторов электромагнитных сил на участке канала магнитогидродинамического устройства.

Магнитогидродинамическое устройство по первому варианту состоит из соединенных между собой канала 1 из немагнитного материала (например, сталь 12Х15Г9НД со структурой аустенита), входного и выходного патрубков 2, 3 из прочного тепло- и электроизоляционного материала, например из керамики. Во внутренней стенке канала 1 установлен медный цилиндрический проводник 4, который зафиксирован при помощи цилиндрических втулок 5 с прорезями для вентиляции из теплоустойчивого и электроизоляционного материала, например из керамики. Внутри патрубков 2, 3 вмонтированы рабочие электроды 6, 7. В свою очередь, рабочие электроды 6 соединены с медным цилиндрическим проводником 4 при помощи электрических проводов (на фиг.1, 2 не показаны).

Технологически монтирование электродов в патрубки может быть обеспечено на стадии изготовления при помощи прессования металла и керамики.

Внешняя стенка канала выполнена конической с углом наклона α в диапазоне от 0° до 90°.

Изнутри поверхности рабочего канала 1, а также поверхности внутренней стенки канала покрыты немагнитным, электроизоляционным и термо-, износоустойчивым материалом, например мелкодисперсной керамикой.

Магнитогидродинамическое устройство по второму варианту состоит из соединенных между собой канала 1 из немагнитного материала (например, сталь 12Х15Г9НД со структурой аустенита), входного и выходного патрубков 2 из прочного тепло- и электроизоляционного материала, например из керамики. Внутри внутренней стенки канала 1 установлен медный цилиндрический проводник 3, который зафиксирован при помощи цилиндрических втулок 4 с прорезями для вентиляции из теплоустойчивого и электроизоляционного материала, например из керамики. Внутри патрубков 2 вмонтированы рабочие электроды 5, 6, 7. Рабочие электроды 5 соединены с медным цилиндрическим проводником 4 при помощи электрических проводов (на фиг.4 не показаны). В свою очередь, рабочие электроды 6 и 7 своими торцами контактируют с торцами стенок канала 1, таким образом обеспечивая между ними электрический контакт.

Внешняя и внутренняя стенки канала 1 выполнены цилиндрическими. Внутренняя поверхность внутренней стенки канала 1 покрыта немагнитным, электроизоляционным и термо-, износоустойчивым материалом, например мелкодисперсной керамикой.

Магнитогидродинамическое устройство по первому варианту работает следующим образом. При заполнении рабочего канала 1 электропроводящей жидкостью и подведении напряжения к рабочим электродам 6, 7 образуются две цепи, по которым протекают токи. Первая цепь замыкается в цилиндрическом проводнике, а вторая - через рабочий канал 1, в котором находится электропроводящая жидкость. При протекании тока в первой цепи образуется постоянное магнитное поле, силовые линии которого представляют концентрические окружности вокруг оси цилиндра. Это внешнее магнитное поле взаимодействует с током, протекающим в канале. При этом образуется электромагнитная сила f в канале, направление которой определяется согласно «правилу левой руки». Эта сила действует на весь объем жидкости в канале. В конической части канала сила f имеет две составляющие: осевая fτ и радиальная fn. Осевая составляющая fτ действует на заряженные частицы, находящиеся в электропроводящей жидкости, в осевом направлении, таким образом создавая тягу в рабочем канале, в то время как радиальная составляющая fn действует на заряженные частицы, находящиеся в электропроводящей жидкости, в радиальном направлении, таким образом сжимая электропроводящую жидкость в рабочем канале.

Проведенные расчеты показывают, что наибольшие значения осевой тяговой силы fτ наблюдаются при значениях угла α в диапазоне от 10° до 40°.

Магнитогидродинамическое устройство по второму варианту работает следующим образом. При подаче напряжений на электроды происходит замыкание двух цепей. В первой по цилиндрическому проводнику протекает ток i1, а вторая цепь замыкается по воздушному промежутку между стенками канала, образуя множественные искровые разряды (ток i2). При этом воздух в промежутке становится ионизированным и представляет собой плазму. Образуется магнитное поле с индукцией B, силовые линии которого представляют собой концентрические окружности вокруг центрального проводника. Это магнитное поле взаимодействует с образованной плазмой. При этом возникают электромагнитная сила F, направление которой определяется по «правилу левой руки». В данном случае, направление электромагнитной силы совпадает с направлением тока i1. В итоге происходит движение частиц плазмы под действием этой силы.

Магнитная ускоряющая система в обоих вариантах МГД-устройства выполнена безобмоточной, и в ней отсутствует магнитопровод, что позволяет снизить требования по термо- и электроизоляции.

Простая конструкция магнитной системы в виде цилиндрического проводника позволяет легко осуществлять ремонт магнитогидродинамического устройства.

Простая конструкция и минимальное количество составных частей магнитогидродинамического устройства позволяют повысить его надежность.

Выполнение магнитогидродинамического устройства первого варианта в смешанном виде (кондукционном и индукционном) позволяет повысить его КПД.

Возможность пропускания через рабочий канал как жидкой проводящей среды, например электролиты, расплавы металлов, так и газообразной проводящей среды, например ионизированный газ, расширяет области применения магнитогидродинамического устройства.

1. Магнитогидродинамическое устройство, включающее в себя канал, входные и выходные патрубки, магнитную систему, отличающееся тем, что внутренняя стенка канала является цилиндрической, а внешняя стенка канала выполнена конической, в патрубки вмонтированы рабочие электроды и магнитная система выполнена в виде сплошного цилиндра из проводящего материала, установленного внутри внутренней стенки канала и торцы которого соединены при помощи электрических проводов с рабочими электродами, подключенными к источнику питания.

2. Магнитогидродинамическое устройство, включающее в себя канал, входные и выходные патрубки, магнитную систему, отличающееся тем, что внешняя и внутренняя стенки канала являются цилиндрическими, в патрубки вмонтированы рабочие электроды, причем функцию одной пары электродов выполняют стенки канала, а магнитная система выполнена в виде сплошного цилиндра из проводящего материала, установленного внутри внутренней стенки канала и торцы которого соединены при помощи электрических проводов с рабочими электродами, подключенными к источнику питания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания систем магнитогидродинамического (МГД) генерирования электроэнергии на основе МГД-генераторов, вырабатывающих электрическую энергию в десятки или сотни кВт.

Относится к области энергетики и может быть использовано в магнитогидродинамических генераторах, преимущественно вырабатывающих электрическую энергию в десятки или сотни кВт.

Изобретение относится к области исследования плазмы. Магнитогидродинамическое моделирующее устройство включает в себя плазменный контейнер, в который помещен первый ионизируемый газ, первый электрический контур, расположенный рядом с плазменным контейнером, содержащий промежуток, электрические контакты на первой и второй сторонах промежутка, и первое вещество, имеющее, по меньшей мере, низкую магнитную восприимчивость и высокую проводимость.

Изобретение относится к плазменной энергетике, конкретно к гибридным источникам энергии для получения электричества, горячего воздуха, горячей воды и горячего водяного пара в интересах коммунального хозяйства, товариществ собственников жилья (ТСЖ), садовых кооперативов, отдельных коттеджей и/или промышленных производств.

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к созданию аварийных энергетических установок большой мощности, работающих на принципе магнитогазодинамического преобразования энергии.

Изобретение относится к электротехнике, к магнитогидродинамическим (МГД) генераторам. .

Изобретение относится к магнитогидродинамическому преобразованию тепловой энергии в электрическую энергию. .

Изобретение относится к электротехнике, к магнитогидродинамическому преобразованию энергии, в частности концентрированного солнечного излучения высокой плотности в электрическую энергию.

Изобретение относится к источникам тепла, а именно к источникам тепла, обеспечивающим нагрев газа для использования его в магнитогидродинамическом генераторе (МГД-генераторе).

Изобретение относится к области электротехники и направлено на усовершенствование электрических машин, используемых в силовой электроэнергетике. .

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии на основе магнитогидродинамического эффекта и может быть использовано в устройствах обработки информации или приемо-передающих устройствах, размещаемых на объектах, движущихся с ускорением. Технический результат состоит в обеспечении электрической энергией маломощных устройств, установленных на движущихся объектах путем преобразования кинетической энергии рабочего тела в электрическую энергию. Магнитогидродинамический генератор содержит магнит, расположенный таким образом, что магнитное поле пересекает канал для перемещения рабочего тела. Два электрода расположены вдоль канала. Два вертикальных резервуара подключены с двух разных сторон к каналу. Устройство располагается на объектах, движущихся с ускорением. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к возобновляемым источникам электрической энергии. Технический результат состоит в упрощении конструкции и повышении надежности. Устройство содержит эластичный передаточный элемент (1), связанный с преобразователем энергии, подключенным к электрической нагрузке и выполненным в виде МГД генератора (2), состоящего из цилиндра (4) из непроводящего материала с двумя поршнями (5) и (6), один из которых (6), подпружинен пружиной (7). Внутренний объем цилиндра (4) между поршнями (5) и (6) заполнен электропроводной жидкостью, а с торцов (9) и (10) - воздухом. По внутренней поверхности цилиндра (4) размещены противоположно расположенные электроды (11) и (12), связанные с накопителем (14) и далее - с электрической нагрузкой, а на его внешней поверхности установлен магнит (15). Эластичная емкость (1) сообщена каналом (16) с цилиндром (4) со стороны поршня (5). При воздействии внешней силы Q при посредстве заполненной воздухом эластичной емкости (1) усилие передается на поршень (5), который, перемещаясь, оказывает давление на электропроводную жидкость (8), частицы которой начинают двигаться, пересекая силовые линии магнита (15), одновременно оказывая воздействие на подпружиненный поршень (6). В процессе движения жидкости (8) через магнитное поле по ней протекает электрический ток, который, замыкаясь через электроды (11) и (12), поступает в накопитель (14), а от него - к электрической нагрузке. Движение жидкости (8) носит колебательный характер, что позволяет достигать резонансных характеристик системы. 1 ил.

Изобретение относится к области гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА). Способ управления аэродинамическими характеристиками гиперзвукового летательного аппарата включает установку плоских МГД-генераторов попарно симметрично относительно плоскости симметрии элементов оперения ГЛА, а между ними располагают магнитоэкранирующие пластины, выполненные из ферромагнитного материала с точкой Кюри, превышающей рабочую температуру элементов ГЛА, обеспечивающих устойчивость, управляемость и балансировку. Управляющие команды от бортовой системы управления подают на соленоиды плоских МГД-генераторов, расположенных под той обтекаемой поверхностью элементов оперения ГЛА, на которую производят управляющее усилие. Магнитоэкранирующую пластину изготавливают из кобальта. Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей управления ГЛА по каналам тангажа, рыскания и крена. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к средствам питания скважинной аппаратуры. Техническим результатом является повышение надежности и ресурса работы устройства, а также упрощение конструкции и его эксплуатации. Предложен турбогенератор, содержащий внутренний статор с обмоткой и внешний ротор с корпусом и рабочими лопатками турбины, установленный на подшипниках скольжения. При этом внутренние и внешние рабочие поверхности подшипников скольжения выполнены из твердого износостойкого материала с высокой теплопроводностью. Кроме того, турбогенератор содержит герметизирующий элемент, предотвращающий сквозной проток промывочной жидкости через зазор между статором и ротором. При этом герметизирующий элемент может быть выполнен в виде контактного уплотнения, установленного ниже верхнего подшипника. При этом на корпусе ротора выполнен один ряд окон, вход в которые расположен между верхним подшипником и контактным уплотнением на внутренней стороне корпуса ротора, а выход из которых расположен ниже рабочего колеса на внешней стороне ротора. Герметизирующий элемент может быть также выполнен в виде установленной на верхнем торце ротора крышки. 2 ил.
Наверх