CN106961206A - 一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，该电磁泵在泵体内沿泵内液态金属流道周向增加一组稳流导板，并一直延伸出泵体电磁段，将原本的环形空腔分割成若干个扇形通道，所述稳流导板能够有效地阻碍和破坏流道内涡流的形成和发展，能够使金属液沿泵轴向运动，从而抑制靠近泵体出口段金属液产生的不稳定流动，起到稳流的作用，极大地提高了在不同流量下，泵内金属液流动的稳定性。本发明在满足使用寿命和可靠性的前提下，可有效地解决ALIP电磁泵流动不稳定的问题，具有结构简单，工作稳定等特性。

Description

一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵

技术领域

本发明涉及电磁泵技术领域，尤其涉及一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵。

背景技术

电磁泵可分为传导式电磁泵和感应式电磁泵，其中传导式电磁泵又分为直流传导泵和单相交流传导泵；感应式电磁泵分为单相感应式和三相感应式电磁泵，其中三相感应式电磁泵又包括平面感应式、圆柱感应式和螺旋感应式电磁泵。目前国内的小型电磁泵发展迅速，主要应用在印刷、化工行业输送汞、铅等有毒金属，以及在铝、镁等活泼金属的定量浇铸过程中实现精确连续地控制等，而大型电磁泵发展比较缓慢，主要运用于核工业传输液态金属冷却剂。

圆柱式线性感应电磁泵(Annular Linear Induction Pump,ALIP)是大型化电磁泵的理想形式，其原理是利用外接三相交变电流激励的行波磁场和导电流体中的感应电流相互作用，产生沿泵体轴向的洛伦兹力，从而推动流体沿轴向流动。ALIP电磁泵实现了液体金属在完全封闭情况下的定向传输，这种驱动方式结构简单，没有机械运动，可长期稳定运行，避免金属氧化与设备维护的问题。但当泵内流量稍微偏离额定流量点时，流速与泵内磁场移动速度的相对速度就会发生变化，速度的变化影响了感应电流和感生磁场，从而产生径向和轴向的洛伦兹力。当入口流速发生微小扰动，就会在流道内流动时不断发展变大，从而形成大尺度的涡流和回流，严重影响泵出口流量和压力的稳定性。因此，控制不同流量下流动稳定性对提高ALIP电磁泵性能有至关重要的影响。中国专利公开号CN200920217356.5，名称为“液态金属传输用内外加芯交流感应泵”，提出一种漏磁小效率高节能效果明显的液态金属传输中内外加芯交流感应泵；中国专利公开号CN201620628336.7，名称为“一种轻质铁芯电磁泵”，通过内部填充石墨的中空铁芯替换原有笨重的实心内部铁芯，实现了电磁泵的轻量化；中国专利公开号CN201610937565.1，名称为“一种空间核环境用液态金属电磁泵”，通过一系列改进创新，使电磁泵变得紧凑、坚固，能承受振动与冲击，能在空间核电源系统中长期稳定运行，但是上述几篇专利均没有提及解决流动不稳定的结构或方法。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，解决圆柱式线性感应电磁泵内不稳定流动问题。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，包括外部铁芯定子、通电线圈、外部管道、内部铁芯定子和内部管道，外部铁芯定子和通电线圈位于外部管道的外侧，内部管道位于外部管道内，并与外部管道同轴，内部铁芯定子位于内部管道内的中心轴线上，外部管道和内部管道之间形成的环形空间构成液态金属流道；

在液态金属流道内沿周向均匀设有一组稳流导板，所述稳流导板均垂直于液态金属流道内外管壁并沿泵体轴向布置，稳流导板将原本的圆柱环形液态金属流道分割成若干个扇形通道，稳流导板的宽度等于液态金属流道的径向宽度h，稳流导板从泵体电磁段长度的2/3处延伸至泵体电磁段出口外。

优选地，所述稳流导板的数量为4-8片。

优选地，所述稳流导板为平板状。

优选地，所述稳流导板为消磁奥氏体不锈钢材料制成。

优选地，所述稳流导板的长度为泵体电磁段长度的1/2。

优选地，所述稳流导板伸入泵体电磁段内的长度为泵体电磁段长度的1/3。

本发明的有益效果：

本发明通过在液态金属流道内设置稳流导板，能够实现从涡流产生的地方破坏其成长与发展，阻断液态金属流道内产生涡流，从而起到稳流作用，以达到减弱不稳定流动的目的。

附图说明

图1为本发明所述一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵的内部结构示意图。

图2为本发明所述一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵的外部结构示意图。

图3为本发明所述稳流导板的安装示意图。

图4为图2的轴向视图。

其中：

1.外部铁芯定子；2.通电线圈；3.外部管道；4.内部铁芯定子；5.液态金属流道；6.稳流导板；7.内部管道。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图2所示，本发明所述的一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，包括ALIP电磁泵和一组稳流导板6，所述ALIP电磁泵包括外部铁芯定子1、通电线圈2、外部管道3、内部铁芯定子4和内部管道7，外部铁芯定子1和通电线圈2位于外部管道3的外侧，内部管道7位于外部管道3内，并与外部管道3同轴，内部铁芯定子4位于内部管道内的中心轴线上，外部管道3和内部管道7之间形成的环形空间构成液态金属流道5。如图1和图3所示，所述稳流导板6设于液态金属流道5内，ALIP电磁泵的电磁段长度L₁，稳流导板6伸入电磁段长度为L₂(L₂＝1/3L₁)，可适当前移，导板伸出电磁段长度为L₃,(L₃＝1/3L₁)，距离也可根据实际情况调整。

如图4所示，稳流导板6在360度周向上按照导板实际安装数量等分布置，导板的数量可根据需要选择4-8片，稳流导板6将原本的圆柱环形液态金属流道5分割成若干个扇形通道，以此来抑制靠近泵体出口段的液态金属产生的不稳定流动，从而起到稳流的作用。稳流导板6的形状为平板状，稳流导板6垂直于外部管道3和内部管道7的管壁，其宽度等于液态金属流道5的径向宽度h，防止稳流导板6顶部产生间隙流动。稳流导板6的厚度根据制作工艺情况确定，其制作材料与外部管道3和内部管道7的材料一致，均为消磁奥氏体不锈钢。

当液态金属刚进入电磁泵流道内时，其流动是较为稳定的，随着洛伦兹力、磁场变化等影响，液态金属会逐渐产生偏离于轴向主流的运动，即扰流或是涡流。根据试验和模拟得出：扰流或是涡流一般出现在泵后半部分，然后发展并延伸出泵出口端，从而造成流量和扬程的剧烈波动。本发明通过在液态金属流道5中增加稳流导板6，能够实现从涡流产生的地方破坏其成长与发展，在泵体后半段设置稳流导板6，当液态金属流经稳流导板6时，稳流导板6的阻挡将减少不稳定流动在周向和径向上分速度，即在将要产生非轴向流动时，及时阻断非轴向流的发展趋势，从而起到稳流作用，以达到减弱不稳定流动的目的。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，包括外部铁芯定子(1)、通电线圈(2)、外部管道(3)、内部铁芯定子(4)和内部管道(7)，外部铁芯定子(1)和通电线圈(2)位于外部管道(3)的外侧，内部管道(7)位于外部管道(3)内，并与外部管道(3)同轴，内部铁芯定子(4)位于内部管道(7)内的中心轴线上，外部管道(3)和内部管道(7)之间形成的环形空间构成液态金属流道(5)；

在液态金属流道(5)内沿周向均匀设有一组稳流导板(6)，所述稳流导板(6)均垂直于液态金属流道(5)内外管壁并沿泵体轴向布置，稳流导板(6)将原本的圆柱环形液态金属流道(5)分割成若干个扇形通道，稳流导板(6)的宽度等于液态金属流道(5)的径向宽度h，稳流导板(6)从泵体电磁段长度的2/3处延伸至泵体电磁段出口外。

2.根据权利要求1所述的增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，所述稳流导板(6)的数量为4-8片。

3.根据权利要求1所述的增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，所述稳流导板(6)为平板状。

4.根据权利要求1所述的增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，所述稳流导板(6)为消磁奥氏体不锈钢材料制成。

5.根据权利要求1所述的增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，所述稳流导板(6)的长度为泵体电磁段长度的1/2。

6.根据权利要求5所述的增设稳流导板的圆柱式线性感应电磁泵，其特征在于，所述稳流导板(6)伸入泵体电磁段内的长度为泵体电磁段长度的1/3。