Спиральный индукционный насос

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 783919(22) Заявлено 04,01.7 9 (21) 2706926/24-2 5 Н 02 К 44/02 с присоединением заявки рк Гваудерстеенный квинтет(23) Приоритет но делай изобретений и открытийДата опубликования описания 30,11.80 А, Н, Сидоров, В. Е, Альберт, В. М. Фопнфоров и В, А, Филипченко(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро магнитной гидродинамики института физики АН Латвийской ССР(54) СПИРАЛЬНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ 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,1 О вращающимся ротором ,Я, .применяемый для перекачки жидкого металла.Недостатком известного насоса является низкая надежность обусловленная наличием вращающихся частей и сложнос 1 З 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 прямо 2угольная резьба, образующая винтовойканал.При экстпуатации спиральных насосоводной из основных проблем является обеспечение надежного и постоянного смачивания перекачиваемым металлом стенок канала. Надежное смачивание стенок каналанасоса обеспечивает минимальное контактное сопротивление при прохождении индуктированного вторичното тока поперек всехвитков, спирали, параллельно образующейканала. Для создания эпектрического контакта на внутреннюю поверхность наносятслой олова горячим лужением, либо гальваническим лужением, химическим лужением, защищая внутреннюю поверхность канала от окисления,При заполнении канала насоса ртутьактивно взаимодействует с оловом, образуя амальгаму, обуспавливаицую смачиваемость ртутью внутренней поверхностиканала и надежный электрический контакт,При работе насоса покрытие смывается и электрический контакт сохраняется3 783919 4новую функцию - периодическое озвучивание ультразвуком перекачиваемого расплава в канале насоса. Озвучивание предотвращает образование окисных пленок изарастание канала, обеспечивая хорошийэлектрический контакт между стенкамиканала и жидким металлом. Эпастичныепрокладки установленные между вибраторами, предотвращают понижение КПД пре 10 образования, обусповленное возникновением связанных колебаний,На фиг, 1 представлен спи альный инрюпьдо тех пор, пока ртуть находится в канале насосаПри попадании воздуха в канал или приналичии активных примесей в ртути поверхнбст канала окисляется, образуютсяокисные пленки, электрический контактнарушается,Вторичные токи не протекают в осевомнаправлении последовательно через виткиканала и замыкаются в пределах каждоговитка канала,Сердечник 4 может быть выполнен в вице набора нескольких вибраторов из феррита или шихтованных пакетов собщей обмоткой 8. Между составными элемента развязки.Учитывая, что в обмотке 5 магнитокое, он может охлаждаться трансформаторным маслом или даже проточной водой непосредственно. Для этого в полость серрВвиду небольшой ширины витка попе- дукционный насос для жидких металлов;вечный краевой эффект будет весьма силь- на фиг. 2 изображен сердечник спирапьноным, что приведет к падению - РО-харак- д го индукционного насоса, выполненный втеристики насоса, значительному пониже- виде кольцевого магнитострикционногонию эффективности машины. вибратора; .на фиг. 3 изображен вариантКроме того,КПД насоса понижается из- выполнения сердечника, установленногоза относительно больших электрических по- в канапе.терь в контактных сопротивлениях "жидкий щ Спиральный индукционный насос состометалл стенки канала". Насос в результа- ит иэ статора Х с многофазной обмоткойте нарушения смачивания выходит из строя. 2 вращающегося магнитного поля, спиральДля восстановления работоспособности ноо (винтового канала 3 и сердечниканасоса необходима его разборкапри коте из ферромагнитного материапа,рой обезжиривают, травят внутреннюю по Сердечник 4 представляет собой кольверхность канала и повторно лудят. цевой магнитострикционный вибратор. ОнПроцесс восстановления смачиваемости набран из пистового материала с хорошимив канале трудоемок, продолжителен и не многострикционными свойствами, напримеэкономичен. иэ тонких пластин пермендюра или никеляСуществует также опасность зараста- р Пакет сердечника 4 снабжен частично охния канала окислами при работе с расплав- ватывающей его обмоткой 5, пропущеннойпенными металлами. в отверстия,б, выполненные в канале, иТаким образом, известный спиральный намотанной по спирали, Обмотка 5 можетиндукционный насос обладает следующими представлять собой и отдельные сосредотнедостатками: ухудшением электрического З чеиные катушки, вкаочеиные последоватеконтакта между перекачиваемым металлом но. Обмотка 8 подключена к высокочаси каналом в процессе работы и эарастани- тотному генератору 7 например, лампоем канала насоса окислами, вому. Лпя сердечников 4 небольшого диаЦелью изобретения является упучшение метра материалом может служить феррит,контакта между перекачиваемым металлом 4 й тоаучаемый керамической технологией иэ.и каналом и предотвращение эарастания порошков окисла железа и окислов различных других металлов, Подобные сердечни, Поставленная цепь достигается тем, ки должны обладать хорошей магнитнойчто в известном спиральном индукционном проницаемостью, хорошими магнитострикнасосе для жидких металлов, содержащем 4 ционными свойствами, и механическойстатор с обмоткой вращакщегося магнит- прочностью в режиме ультразвуковых коного поня, спиральный канал и сердечник ЧМбаний,из ферромагнитного материала, сердечниквыполнен в виде кольцевого магнитострик.- ционного вибратора. Сердечник может бытьвыполнен в вице набора кольцевых магнитострикционных вибраторов с эластичными ми сердечника 4 в этом случае ставятсяпрокладками между ними. Обмотка магии- губчатые прокладки 8 для механическойтострикционного вибратора подкщочена квысокочастотному генератору.ЯВ данной конструкции сердечник, кро- стрикционного вибратора напряжение низме основной традиционной функции - части магнитной цепи для замыкания магнит-,ного потока в насосе, выполняет еще и5 78391дечника 4 монтируют патрубки 9 и 10для подачи и отвода хладагента,Вместе с высокочастотным генератором 7 к обмотке 5 сердечника 4 Можетбыть. подключен выпрямитель 3 ( источник подмагничивания) с дросселем на вы-:ходе,Работает насос следующим образом.При включении многофазной обмотки 2в сеть переменного тока в жидком металле спирального канала 3 появляются пондермоторные силы, создающие эффект пе-,рекачивания, Окисные пленки на стенкахканала 3 обуславливают плохой электрический кнтат между его итрами и эффективность насоса низка. В случае узкого витка давление на выходе .канала 3 вообще не создается.Включается ламповый генератор 7. Обмотка 5 кольцевого магнитострикциониого 2 Овибратора питается от генератора 7 токомвысокой частоты (16 кГц и выше) и вибратор создает ультразвуковыми колебания.Высокочастотный генератор 7 можетбыть включен постоянйо йли включаетсяпериодически 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-Зйку на внутренних стенках канала 3 и предупреждают его зарастание окисными включениями. Вследствие ослабления молекулярных сил сцепления частиц окислов сосновным материалом канала 3 окисныепленки срываются со стенок канала 3. Давление, развиваемое насосом, резко возрас-:тает,Ф 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 виткама . 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 контакта он включается периодичес- ки. При перекачивании других металлов с большим числом охисных включений вы,сокочастотный генератор 7 может быть включен постоянно. При .этом под воздей 9 6стви"м ультразвуковых колебаний значительно уменьшается вязкость перекачива-емого металла, что такжеувеличиваетпроизводительность насоса. Тепло, выделяющееся в магнитострикционном вибраторе,уносится хладагентом системы охлаждения,При введении ультразвуковых колебаний в жидкий металл в определенной полосе частот возникает резонанс, В этом случае от высокочастотного генератора ( ламповый генератор 7) отбирается минимальное количество энергии.В целях избежания эффекта удвоенич,частоты и для увеличения интенсивностиизлучения на переменное магнитное полев сердечнике 4 накладывают постоянноеподе, Зля этого обмотку 5 сердечника 4питают постоянным током подмагничивания вместе с током высокой частоты. Постоянный ток подают от выпрямителя Ва разделение выходов различных по родутока источников питания осуществляютпри помаци установки дросселя йа выходевыпрямителя Ь или конденсатора С навыходе высокочастотного лампового генератора 6.. Чем больше плотность перекачиваемого жидкого металла," тем цри меньшей интенсивности ультразвуковой энергии. устанавливается кавитация. Для ртути интенсивность ультразвуковой энергии, необходимой для возникновения кавитации, мень-ше 1 вт/см,Выполнение сердечника 4 спиральногоиндукционного насоса для ртути в видекольцевого магнитострикционного вибратора позволяет упростить процесс восстановления электрического" контакта в канале3, позволяет выказаться от сложной химико-технологичесйой установки по восстановлению кацапа 3. Формула изобретения1. Спиральный индукционный насос для жидких металлов, содержащий ствтор с обмоткой вращакщегося 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 предотвраще- ния зарастания канала, сердечник выполнен в виде кольцевого магнитострикционного вибратора.2, Насос по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что сердечник выполнен в виде набора кольцевых магнитострикционаых вибраторов с эластичными прокладками между ними.7 783919 83. Насос по пп. 1 и 2, о т л и ч а - 1. Авторское свидетельство СССР ю ш и й с я тем, что обмотка магнйто- М 179195, кл. Р 04 Р 11/00, 1965, стрикционного вибратора подключена к вы, Вольдек А. И, Индукционные магсокочастотному генератору нитогидродинамические машины с жидкоИсточники информации, металлическим рабочим телом, "Энергия,принятые во внимание при экспертизе 1970, с. 22-24 (прототип).783919 СоставительРедактор Н. Коаааа Текреа Е Гаеакаэ 8565/58 Тираж 788ВНИИПИ Гбсударспо делам иаобре113035, Москваа ЖПодписноетвенного комитета СССРтений и открытий35, Раушская наб., д. 4 г. Ужгород, ул. Проектная филиал ППП "Патент" Кирсановилешко Корректор С. Шекм