Магнитогидродинамический дроссель

(51) БРЕТЕНИЯ ПИСА ТЕЛЬСТВУ ВТОРСИОМ(56) Сборник трудов Таллинского1политехнического института Исслеванне и проектирование электромагных средств перемещения жидких меловц, 1964, В 214, серия А; с.55.Патент Англии Р 808845, кл. 35 А 1 Хопублик. 1956.(54)(57) ИАГНИТОГИДРОДИНАМИЧДРОССЕЛЬ, содержащий проточв виде по меньшей мере двухных спиральных каналов, элек донит тал ЕСКИЙ ный тракт встреч- тричесДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ки и гидравлически связанных между собой и расположенных в зазоре между цилиндрическим индуктором и внутренним сердечником магнитной системы знакопеременного по длине радиального постоянного магнитно э поля, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности действия дросселя и упрощения его конструкции, электрическая и гидравлическая связь встречных спиральных каналов проточного тракта выполнена посредством замкнутой кольцевой полости, расположенной в зоне зазора магнитопровода цилиндрического индукторг,Ф причем размер ее в радиальном направлении по меньшей мере в два раза превышает размер сечения спирали в том же направлении.Изобретение относится к области магнитогидродинамической (МГД) -технике, в частности, к устройствам для управления скоростью (расходом) токо- проводящих жидкостей (расплавленных меаллов, сплавов, электролитов и т.п.). Оно может быть использовано, например, в металлургической промышленности, в жидкометаллических охлаж.ф." -ал дающих системах установок ядерной 10 . энергетики и т.п.Известна конструкция кондукционного МГД-насоса, который в силу обратимости МГД-машин может быть использо ван и в качестве МГД-дросселя для управления расходом потока жидких металлов.Недостатком данного дросселя являО ется низкая эффективность действия за счет большого собственного гидравлического и электрического сопротивления его проточного тракта.Известен также электромагнитный ,кондукционный насос со спиральным каналом.Указанный насос содержит проточный тракт в виде, по меньшей мере, двух встречных спиральных каналов 3 О электрически и гидравлически связанных между собой и расположенных в зазоре между цилиндрическим индуктором и внутренним сердечником магнитной системы энакопеременного по длине ра диального постоянного магнитного по ля. При движении жидкого металла по такому проточному тракту в нем под действием магнитного поля индуцируются электрические токи, взаимодейст О вие которых с радиальным полем приводит к появлению электромагнитной силы, тормозящей 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 направленйе и, скла дываясь, обуславливают усиление эффекта дросселирования (торможения) ,потока жидкости, Недостатками данной конструкции являются:- незначительный диапазон регули 55 рования расхода потока, обусловленный большим собственным гидравличес" ким сопротивлением его проточного тракта; сложность конструкции, обусловленная необходимостью специального профилирования мест сочленения каналов различного направления.Целью изобретения является повышение 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 выполнена 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 предлагае- мый МГД-дроссель.МГД-дроссель содержит магнитную систему знакопеременного (М-Б и Б-И). по длине радиального магнитного поля, образованную цилиндрическим индуктором 1 с катушкой 2 возбуждения и внутренним сердечником, состоящим из двух коаксиальных внешнего 3 и центрального 4 цилиндров, вплотную прилегающих друг к другу, Между внутренней поверхностью магнитопровода индуктора 1 и наружной поверхностью сердечника 3 установлен проточный тракт, выполненный в виде правого спирального канала,5 и левого спирального канала 6, Спиральные каналы5 и 6 образованы немагнитными токо- проводящими 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 1 и образована поверхностью сердечника 3, торцевыми плоскостями винтовых перегородок 7 и 8 и немагнитной кольцевой вставкой 1 О, ограничивающей объем полости 9 сверху. При этом размер кольцевой полости 9 в радиальном направлении выполнен не менее, чем в два раза превышающем 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 трубопровода3 6954 11, отвод жидкого металла от спирального канала 6 - с помощью трубопровода 12. Наружный цилиндр 3 внутреннего сердечника выполнен 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 14Для создания ра диального (поперечного) магнитного поля протяженность воздушного зазора (длина вставки 10) в кольцевом магнитопроводе индуктора 1 выполнена большей, чем расстояние между сердечни ком 3 и магнитопроводом индуктора 1,Штриховой линией со стрелками ,показана схема течения индуцирован.ных в жидком металле электрических токовПредлагаемый МГД-дроссель работаетследующим образом,Поток жидкого металла по трубопроводу 11 поступает в правый спиральный канал 5, и, вращаясь по часовойстрелке, проходит последовательно3все его витки, попадая в кольцевуюполость 9. Отсюда поток металла поступает в левый спиральный канал 6 и,вращаясь против часовой стрелки, огибает все его витки и выходит по трубопроводу 12. При включении катушки2 возбуждения магнитной системы между магнитопроводом цилиндрическогоиндуктора 1 и сердечником 3 возникает магнитное поле, силовые линии которого в зоне расположения спирального канала 5 направлены по радиусук центру, а в зоне расположения спи-40рального канала 6 по радиусу от центра дросселя. Поток жидкого металлапересекает радиальное магнитное полеи в нем, как в движущемся проводнике,вследствие явления электромагнитной45индукции, наводятся (индуцируются)электрические токи 1. Благодаря различному направлению потока вправом"спиральном канале 5 и левом спираль 50ном канале 6, направления течения индуцированных токов в обоих каналахсовпадают и суммарный индуцированныйток(штриховые линии), проходит через все витки винтовых перегородок 755и 8 параллельно продольной оси дросселя. В кралних витках спиральных каналов 5 и 6 индуцированные токи 3 замыкаются по стенкам магнитопроводов:"-" 70 4цилиндрического индуктора 1 и сердечника 3 и через металл, находящийся в кольцевой полости 9, выполненный с указанными выше размерами, образуют замкнутые контуры токов,Индуцированные в жидком металле электрические токи 3 взаимодействуют С радиальным магнитным полем, в результате чего в металле возникает электромагнитная сила, направленнаягнавстречу потоку и тормозящая его.Соединение посредством кольцевой полости 9 двух встречных спиральных каналов в одну гидравлическую и электрическую цепь повьппает.величгну индуцированных в жидком металле электрических токов, .так как при условии выполнения полости 9 с указанными выше размерами, уменьшается общее элек тросопротивление 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, таккак в этом случае ликвидируется резкий поворот потока при его переходе иэ правой спирали 5 в левую б, Энергия входящей в полость 9 струи металла гасится в ней, а созданный перепад давления обеспечивает продвижение. потока металла далее по проточному тракту.Повьппению эффективности действия дросселя способствует также возникающее в полости 9 вращение жидкого металла. Оно приводит к дополнительному торможению транзитного потока, йоскольку в этом случае тормозящие силы возникают в зонах рассеяния магнитного потока вблизи концов полюсов магнитопровода.Управление величиной расхода металла осуществляется"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 подвижного центрального сердечника 4 с помощью винтовой пары 13 вращением рукоятки 4. При.я: ,м-.л Составитель С.КочемазовТехред М.Ходанич Корректор И.Муска Редактор П.Горькова ФюМЬаююютюавии а иив е веЗаказ 910/3 Тираж 661 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 695470 . 6"= "этом также измейяется величина индук- щая эффект торможения потока жидции радиального поля, обуславливаю- кости,