Спиральный индукционный насос

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>783919 (61) Дополнительное к авт, свкд-ву—

3 (51)М. Кл. (22) Заявлено 04.01.7 9 (21) 2706926/24-2 5

Н 02 К 44/02 с присоединением заявки рк

Гасударственный квинтет (23) Приоритет во делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1 1.80. Бюллетень,% 44 (53) УДК538.4 (088.8) Дата опубликования описания 30.11.80

А. Н, Сидоров, В. F. Альберт, В. М. Фопнфоров и Б, А. Филипченко (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики института физики АН Латвийской ССР (7I) Заявитель (54) СПИРАЛЬНЫЙ ИНДУКБИОННЫЙ НАСОС

Изобретение относится к области магнитогидродинамической (МГД) техники, и в частности, касается усовершенствования спиральных индукционных насосов, предназначенных для перекачивания жидких металлов и других жидких топопроводящих сред, преимущественно, с плохой смачиваемостью поверхностей соприкосновения, например для ртути, свинца.

Известен электромагнитный насос с ,1О вращающимся ротором Pl), применяемый для перекачки жидкого металла.

Недостатком известного насоса является низкая надежность, обусловленная наличием вращающихся частей и сложнос15 тью конструкции.

Известен спиральный индукционный насос для жидких металлов, содержащий статор с обмоткой вращающегося магнитного поля, спиральный канал и сердечник из ферромагнитного материала $2/ .

Канал насоса представляет собой две коаксиальные обечайки. На внешней стороне внутренней обечайки нарезача прямо2 угольная резьба, образующая винтовой канал.

При экст пуатации спиральных насосов одной из основных проблем является обеспечение надежного и постоянного смачивания перекачиваемым металлом стенок канала. Надежное смачивание стенок канала насоса обеспечивает минимальное контактное сопротивление при прохождении индуктированного вторичнот о тока поперек всех витков, спирали, параллельно образующей канала. йля создания эпектрического контакта на внутреннюю поверхность наносят слой олова горячим лужением, либо гальваническим лужением, химическим лужением, защищая внутреннюю поверхность канала от окисления, При заполнении канала насоса ртуть активно взаимодействует с оловом, образуя амальгаму, обуспавливактцую смачиваемость ртутью внутренней поверхности канала и надежный электрический контакт.

При работе насоса покрытие смывается и электрический контакт сохраняется

3 783919 4. новую функцию — периодическое озвучивание ультразвуком перекачиваемого расплава в канале насоса. Озвучивание предотвращает образование окисных пленок и зарастание канала, обеспечивая хороший электрический контакт между стенками канала и жидким металлом. Эластичные прокладки, установленные между вибраторами, предотвращают понижение КПД прещ образования, обусловленное возникновением связанных колебаний.

На фиг. 1 представлен спи альный инf

Ре

0льдо тех пор, пока ртуть находится в канале насоса

При попадании воздуха в канал или при наличии активных примесей в ртути поверхнбст канала окисляется, образуются окисные пленки, электрический контакт нарушается.

Вторичные токи не протекают в осевом направлении последовательно через витки канала и замыкаются в пределах каждого витка канала, Сердечник 4 может быть выполнен в виде набора нескольких вибраторов из феррита или шихтованных пакетов с общей обмоткой 5. Между составными элементаразвязки.

Учитывая, что в обмотке 5 магнитокое, он может охлаждаться трансформаторным маслом или даже проточной водой непосредственно. Йля этого в полость серр

Ввиду небольшой ширины витка попе- дукционный насос для жидких металлов; .речный краевой эффект будет весьма силь- на фиг. 2 изображен сердечник спиральноным, что приведет к падению — PQ- харак- д го индукционного насоса, выполненный в теристики насоса, значительному пониже- виде кольцевого магнитострикционного

HHlo эффективности машины. вибратора; .на фиг. 3 изображен вариант

Кроме того,КПД насоса понижается из- выполнения сердечника, установленного за относительно больших электрических по- в канапе. терь в контактных сопротивлениях "жидкий щ Спиральный индукционный насос состометалл стенки канала". Насос в результа- ит иэ статора 1 с многофазной обмоткой те нарушения смачивания выходит из строя. 2 вращающегося магнитного поля, спираль

Для восстановления работоспособности ного (винтового канала 3 и сердечника насоса необходима его разборка при кот - . 4 из ферромагнитного материала, рой обезжиривают, травят внутреннюю по- 25 Сердечник 4 представляет собой кольверхность канала и повторно лудят. цевой магнитострикционный вибратор. Он

Процесс восстановления смачиваемости набран из листового материала с хорошими в канале трудоемок, продолжителен и не многострикционными свойствами, наприме экономичен. иэ тонких пластин пермендюра или никеля

Существует также опасность зараста- gg Пакет сердечника 4 снабжен частично ох ния канала окислами при работе с расплав- ватывающей его обмоткой 5, пропущенной ленными металлами. в отверстия,6, выполненные в канале, и

Таким образом, известный спиральный намотанной по спирали. Обмотка 6 может индукционный насос обладает следующими представлять собой и отдельные сосредот недостатками: ухудшением электрического З чеиные катушки, включенные последовате контакта между перекачиваемым металлом но. Обмотка 5 подключена к высокочаси каналом в процессе работы и эарастани- тотному генератору 7 например, лампоем канала насоса окислами. вому. Лля сердечников 4 небольшого диаЦелью изобретения является улучшение метра материалом может служить феррит, контакта между перекачиваемым металлом,® получаемый керамической технологией иэ. и каналом и предотвращение эар&стания порошков окисла железа и окислов различ ных других металлов. Подобные сердечниПоставленная цель достигается тем, ки должны обладать хорошей магнитной что в известном спиральном индукционном проницаемостью, хорошими магнитострикнасосе для жидких металлов, содержащем 4$ ционными свойствами, и механической статор с обмоткой вращающегося магнит- прочностью в режиме ультразвуковых коного поля, спиральный канал и сердечник =,албаний. . из ферромагнитного материала, сердечник выполнен в виде кош,цевого магнитострикционного вибратора. Сердечник может быть выполнен в вице набора кольцевых магнитострикционных вибраторов с эластичными ми сердечника 4 в этом случае ставятся прокладками между ними. Обмотка магии- губчатые прокладки 8 для механической тострикционного вибратора подключена к высокочастотному генератору.

Я

В данной конструкции сердечник, кро- стрикционного вибратора напряжение низме основной традиционной функции — части магнитной цепи для замыкания магнит-, ного потока в насосе, выполняет еще и

5 78391 дечника 4 монтируют патрубки 9 и 10 для подачи и отвода хладагента.

Вместе с высокочастотным генератором 7 к обмотке 5 сердечника 4 Может быть. подключен выпрями гель 3 (источник подмагничиваяия) с дросселем на вы-: ходе.

Работает насос следующим образом.

При включении многофазной обмотки 2 в сеть переменного тока в жидком метал- щ ле спирального канала 3 появляются пондермоторные силы, создающие эффект пе-, рекачивания. Окисные пленки на стенках канала 3 обуславливают плохой электри- . ческий контакт между el o витками и эф- )5 фективность насоса низка. В случае узкого витка давление на выходе.канала 3 вообще не создается.

Включается ламповый генератор 7. Обмотка 5 кольцевого магнитострикциониого 2О вибратора питается от генератора 7 током высокой частоты (16 кГц и выше} и виб ратор создает ультразвуковые колебания.

Высокочастотный гецератор 7 может быть включен постоянйо йли включается периодически при запуске насоса в работу.

При введении ультразвуковых колебаний в жидкий металл канала 3 в нем начи . нается кавитация. Процессы, сопровождающие кавитацию, разрушают окисную плен-Зв ку на внутренних стенках канала 3 и предупреждают его зарастание окисными включениями. Вследствие ослабления молекулярных сил сцепления частиц окислов с основным материалом канала 3 окисяые пленки срываются со стенок канала 3. Qasление, развиваемое насосом, резко возрас-: тает.

Из-за плохого механического контакта канала 3 со статором 1, наличия изоляци онных слоев и воздушных промежутков ультразвуковые колебания в статор 1 почти не проникают, После создания хорошего смачивания перекачиваемым металлом материала канала 3 и возникновения электрического контакта между всеми виткамя, канала.3, ламповый генератор 7 может быть выключен. Насос, перекачивающий ртуть, удовлетворительно работает вплоть до остановки. При последующем включении необходимо заполнить канал 3 ртутью и вновь включить ламповый- генератор 7.

Таким образом, для создания электрического коягакта он включается периодичес- ки. При перекачивании других металлов с большим числом охисных включений вы,сокочастотный генератор 7. может быть включен постоянно. При .этом под воздей9 6 стви"м ультразвуковых колебаний значительно уменьшается вязкость перекачива- емого металла, что также увеличивает производительность насоса. Тепло, выделяющееся в магяитострикционном вибраторе, уносится хладагентом системы охлаждения.

При введеяии ультразвуковых колебаний в жидкий металл в определенной полосе частот возникает резояаяс, В этом случае от высокочастотного генератора (ламповый генератор 7) отбирается минимальное количество энергии.

В целях избежания эффекта удвоения, частоты и для увеличения интенсивности излучения на переменяое магнитное поле в сердечнике 4 накладывают постоянное поле, Зля этого обмотку 5 сердечника 4 питают постоянным током подмагничива-. ния вместе с током высокой частоты. Постояяный ток подают от выпрямителя В а разделение выходов различных по роду тока источников питания осуществляют при помощи установки йросселя йа выходе выпрямителя 8 или конденсатора С на выходе высокочастотного лампового генератора 6.

Чем больше плотность перекачиваемого жидкого металла," тем цри меньшей интенсивности ультразвуковой энергии устанавливается кавитация. для ртути интенсивяость ультразвуковой энергии, необходимой для возникновения кавитации, мень- ше 1 втlсм .

Выполнение сердечника 4 спирального индукционного насоса для ртути в виде кольцевого магяитострикционного вибратора позволяет упростить процесс восстановления электрического" контакта в канале

3, позволяет отказаться от сложной химико-технологической установки по восстановлению канала 3.

Формула изобретения

1. Спиральный индукционный насос для жидких металлов, содержащий статор с обмоткой вращающегося магнитного поля, спиральный канал и сердечник иэ ферромагнитного материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения электрического контакта между перекачиваемым металлом и каналом и предотвращения зарастаяия канала, сердечник выполнен в виде кольцевого магнитострикционного вибратора.

2. Насос по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что сердечник выполнен в виде набора кольцевых магяитострикционных вибраторов с эластичными прокладками между ними.

7 783919 8

3. Насос по пп. 1 и 2, о т л и ч а— 1. Авторское свидетельство СССР ю ш и и с я тем, что обмотка магнйто- N 179195, кл. F 04 F 11/00, 1965. стрикционного вибратора подключена к вы- 2. Вольдек А. И. Индукционные магсокочастотному генератору нитогидройинамические машины с жидкоИсточники информации, металлическим рабочим телом, "Энергия, принятые во внимание при экспертизе 197Î, с. 22-24 (прототип). tuz.2

783919

Составитель В. Кирсанов

Редактор Н. Копядв Текреп Е.. Гввряпепко Корректор С, Шекивр

Ь

Звкеэ 8565/68 Тираж 788 Подпнсное

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фнпввп ППП Патент ", г. Ужгород, уп. Проектная, 4