CN209494678U - 一种电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统，该电磁场圆弧导管电磁泵包括有电机、联轴器、取电环、一对电磁线圈、一对导磁硅钢组、圆弧导管、泵轴以及气隙，其中所述泵轴通过所述联轴器固定安装在所述电机上，一对所述导磁硅钢组形成开口相对固定安装在所述泵轴上，一对所述电磁线圈分别对应设置在一对所述导磁硅钢组上，所述气隙和圆弧导管布置在一对所述导磁硅钢组的开口之间，所述电磁线圈与所述取电环电性相连；该电磁场圆弧导管电磁泵能够在低成本和短周期的前提下，解决实验室内尤其是小流量、低阻力试验回路高温液态碱金属流体输送问题。

Description

一种电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统

技术领域

本实用新型涉及电磁泵技术领域，具体涉及一种尤其适合科学实验室使用的电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统。

背景技术

高温条件下熔融液态碱金属的输送，尤其是实验室小型实验装置管道内高温液态碱金属的输送是装置建设首要解决问题，这主要由于碱金属物性及其高温运行工况共同造成的。碱金属化学性质活泼，易燃易爆，不可暴露于空气，与水接触会剧烈反应并可产生氢爆。商业采购的电磁泵往往面临较昂贵的资金和较长的周期，且性能指标不能完全满足实验室科研活动大范围性能调节需求。因此，利用实验室条件在短时间内方便制造高温液态碱金属流体输送设备是碱金属科研工作者一直致力的方向。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统，该电磁场圆弧导管电磁泵能够在低成本和短周期的前提下，解决实验室内尤其是小流量、低阻力试验回路高温液态碱金属流体输送问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电磁场圆弧导管电磁泵，所述电磁泵包括有电机、联轴器、取电环、一对电磁线圈、一对导磁硅钢组、圆弧导管、泵轴以及气隙，其中所述泵轴通过所述联轴器固定安装在所述电机上，一对所述导磁硅钢组形成开口相对固定安装在所述泵轴上，一对所述电磁线圈分别对应设置在一对所述导磁硅钢组上，所述气隙和圆弧导管布置在一对所述导磁硅钢组的开口之间，所述电磁线圈与所述取电环电性相连，其中当所述电磁线圈通过泵轴上的取电环获取直流电能，产生磁场，圆弧导管其两侧的所述电磁线圈产生的磁场通过硅钢组导磁，在圆弧导管间气隙形成闭环。

进一步，在所述圆弧导管和位于其两侧的所述电磁线圈之间设置有用于隔热功能的多层陶瓷纤维板。

进一步，所述导磁硅钢组由呈n型的硅钢片叠制而成。

进一步，所述圆弧导管为采用无磁性的无缝钢管制作而成。

进一步，所述泵轴其上邻近所述电磁线圈外部的两段轴段上安装有所述取电环，所述泵轴通过其中间位置安装有滚动轴承构成滚动连接。

进一步，所述电机为变频电机。

同时，本方案还提供一种电磁场圆弧导管电磁泵系统，其包括如上述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，还包括有变频器、直流电源以及控制器，其中所述变频器与所述电磁泵中的电机电性相连，用于控制所述电机的转速，所述直流电源与所述电磁泵中的电磁线圈电性相连，所述控制器分别与所述变频器和直流电源电性相连。

与现有技术相比，本方案具有的有益技术效果为：

(一)、本实用新型提供的电磁泵适用于高温液态碱金属，结构简单，可靠性高，材料获取容易，机械加工要求低，成本较低，制造周期较短；

(二)、本实用新型提供的电磁泵调节性好，通过变频器控制电机转速以及通过直流电源改变电磁铁驱动电流，可大范围改变泵P-Q输出特性，可靠性好；

(三)、本实用新型提供的电磁泵具有自加热效应，对于常温固态的碱金属可直接冷启动，无需额外加热器预热；适用温度范围广，最高使用温度仅受泵沟材料限制，泵轴、电磁铁等非耐热部件具有自冷工作特性，无需额外冷却，在结构设计上保证了自身的热安全。

附图说明

图1为本实用新型中电磁场圆弧导管电磁泵结构示意图。

图2为本实用新型中电磁场圆弧导管电磁泵系统结构示意图。

图3为本实用新型中电磁场圆弧导管电磁泵基本工作原理示意图。

图中：

1-电机，2-联轴器，3-取电环，4-电磁线圈，5-导磁硅钢组，6-圆弧导管，7-泵轴，8-气隙，9-直流电源，10-变频器，11-控制器。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

本方案是针对现有的商业采购的电磁泵往往面临较昂贵的资金和较长的是否为“商业采购的电磁泵”，如无问题则无需修改。周期，且性能指标不能完全满足实验室科研活动大范围性能调节需求的前提下，进而提出的一种电磁场圆弧导管电磁泵及电磁泵系统，该电磁场圆弧导管电磁泵能够在低成本和短周期的前提下，解决实验室内尤其是小流量、低阻力试验回路高温液态碱金属流体输送问题。

参见附图1所示，为本实施例中的电磁场圆弧导管电磁泵结构示意图。本实施例中的电磁泵包括有电机1、联轴器2、取电环3、一对电磁线圈4、一对导磁硅钢组5、圆弧导管6、泵轴7以及气隙8，其中泵轴7通过联轴器固定安装在电机1上，通过电机1带动泵轴7旋转运动，一对导磁硅钢组5形成开口相对固定安装在泵轴7上，即一对导磁硅钢组5安装在泵轴7的两端上，并且二者之间形成有一开口，同时一对电磁线圈4分别对应设置在一对导磁硅钢组5上，气隙8和圆弧导管6布置在一对导磁硅钢组5的开口之间，电磁线圈4与取电环3电性相连，其中当电磁线圈4通过泵轴7上的取电环3获取直流电能，产生磁场，圆弧导管6其两侧的电磁线圈4产生的磁场通过硅钢组导磁，在圆弧导管6间气隙8形成闭环。

具体的，在电磁场圆弧导管电磁泵气隙8中产生磁场的来源为电磁铁，电磁铁主体由n形导磁硅钢组5和布置于n形导磁硅钢中部的电磁线圈4构成。之所以要在n形导磁硅钢组5之间设置有盖开口气隙8，其主要用于布置圆弧导管6以及隔热用的多层陶瓷纤维板。之所以要设置陶瓷纤维板，是因为在实际工作过程中，用户使用液态碱金属的温度通常较高，可达600℃以上，圆弧导管6的热量会危及电磁铁的工作安全，因此，电磁场圆弧导管电磁泵在圆弧导管6与电磁铁之间设置了多层结构隔热陶瓷纤维板，以降低热量传递。而且在实际工作中，隔热多层陶瓷纤维板层数一般≥2，具体的陶瓷纤维板具体层数的选择要视圆弧导管6内液态碱金属工作温度而定，工作温度越高，层数应适当增加，隔热板不能采用导电的金属材料，这会引起额外的电磁感应而削弱在圆弧导管6中产生的感应电流强度，从而降低泵的效率。本实施例中的电磁铁类似于变压器的一部分，硅钢组由一定厚度的n形硅钢片叠制而成，电磁线圈4缠绕在具有对开结构的非金属骨架上，电磁线圈4从取电环3获取直流电，取电环3用于在电磁铁旋转条件下持续取电，其结构由固定在泵轴7上的非金属骨架和若干导电铜环构成，固定的电刷与旋转的取电环3持续接触形成不间断供电。

同时，本实施例中的圆弧导管6其材料通常选择与碱金属相容的无缝钢管制作，且力学性能符合工况要求，尤其重要的是应选择无磁材料制作，奥氏体不锈钢304、321、316等均是较好的选择。

此外，本实施例中的泵轴7其由三段构成，其中电磁铁外部的两段轴上固定有取电环3，泵轴7通过滚动轴承与轴支撑结构相连接，以减小转动时的摩擦阻力，滚动轴承通常选择免维护高速轴承，由于泵体的机构完全对称，工作时的作用力沿泵轴7方向也对称，通常没有必要使用推力轴承。并且本实施例中的电机1为变频电机，可方便改变泵轴7转速，电机1通过联轴器2与泵轴7相连接，这与通常的离心水泵形式一样，选择刚性联轴器2即可满足要求。当然，为了改变泵的外形结构，与泵平行布置电机，通过齿轮、皮带、链条等形式传动也是一种选择，可结合用户实际状况采用，但这总会降低泵的效率和可靠性。

结合参照附图2所示，本实施例还提供一种包含有上述电磁场圆弧导管电磁泵的电磁场圆弧导管电磁泵系统，该电磁泵系统其包括如上述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，还包括有变频器10、直流电源9以及控制器11，其中变频器10与电磁泵中的电机1电性相连，用于控制电机1的转速，直流电源9与电磁泵中的电磁线圈4电性相连，控制器11分别与变频器10和直流电源9电性相连。在实际工作中，电磁线圈4从取电环3获取由直流电源9提供的直流电，并且电磁铁的工作电流可以通过直流电源9进行调整，控制信号由控制器11根据需要自动或者手动发出，电磁铁工作电流的调整会引起气隙8磁场强度B的变化。在实际中，控制器11优先采用PLC构建，也可采用其它类型控制器11，由于电磁场圆弧导管电磁泵电机1转速可控、电磁铁驱动电流可控，所以通过控制器11，可通过方便编程构建出各种运行特性，如：定转速变磁场强度运行模式、定磁场强度变转速运行模式，恒输出流量运行模式，恒输出压力运行模式等，极大的方便实验室科研用户需要。

请再结合参照附图3所示，工作时，电机1通过联轴器2带动泵轴7旋转，进而带动由导磁硅钢组5和电磁线圈4共同组成的电磁铁绕轴旋转，电磁线圈4通过泵轴7上的取电环3获取直流电能，产生磁场，圆弧导管6两侧电磁线圈4产生的磁场通过硅钢组导磁，在圆弧导管6间气隙8形成闭环。气隙8间的磁力线，在泵轴7旋转运动过程中，不断切割静止圆弧导管6中液态碱金属(导体)，形成垂直于磁力线方向与磁场运动方向的感应电流(右手定则)，这个感应电流在磁场的作用下，产生垂直于磁力线方向与感应电流方向的作用力(安培力，左手定则)，其结果就是，圆弧导管6中的液态碱金属随着泵轴7的旋转，在圆弧导管6内产生与旋转方向相同的流体运动。很明显，圆弧导管电磁泵的流体输出方向是可以通过改变泵轴7旋转方向改变的，也就是说，与大多数感应电磁泵一样，是可以正反向输送流体的。在实际中还可以根据需要进行灵活调整，即电机1主要通过联轴器2带动泵轴7产生旋转运动，进而带动电磁铁旋转运动，其通过变频器10控制转速VR，可以在液态碱金属中产生不同的感生电流强度Ii。电磁线圈4由直流电源9进行供电，直流电源9可以根据需要调节电磁线圈4内的电流强度Ic，进而调节电磁铁气隙8内的磁场强度B。电机1的转速VR、电磁线圈4供电电流强度Ic控制指令根据用户需求通过控制器11发出。

最后需要说明的是，在实际中很多碱金属在常温时是固态的，对于传统的机械电磁泵，需要使用额外加热器对泵腔、管道内的碱金属进行预热，使之融化为液态才能启动。而对于本方案中电磁场圆弧导管电磁泵而言，其旋转结构不与碱金属直接接触，可以随时启动，并且工作时附带感应加热效应，可自动将圆弧导管6中的固态碱金属融化。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其同等技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：所述电磁泵包括有电机、联轴器、取电环、一对电磁线圈、一对导磁硅钢组、圆弧导管、泵轴以及气隙，其中所述泵轴通过所述联轴器固定安装在所述电机上，一对所述导磁硅钢组形成开口相对固定安装在所述泵轴上，一对所述电磁线圈分别对应设置在一对所述导磁硅钢组上，所述气隙和圆弧导管布置在一对所述导磁硅钢组的开口之间，所述电磁线圈与所述取电环电性相连，其中当所述电磁线圈通过泵轴上的取电环获取直流电能，产生磁场，圆弧导管其两侧的所述电磁线圈产生的磁场通过硅钢组导磁，在圆弧导管间气隙形成闭环。

2.根据权利要求1所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：在所述圆弧导管和位于其两侧的所述电磁线圈之间设置有用于隔热功能的多层陶瓷纤维板。

3.根据权利要求1或2所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：所述导磁硅钢组由呈n型的硅钢片叠制而成。

4.根据权利要求1所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：所述圆弧导管为采用无磁性的无缝钢管制作而成。

5.根据权利要求1所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：所述泵轴其上邻近所述电磁线圈外部的两段轴段上安装有所述取电环，所述泵轴通过其中间位置安装有滚动轴承构成滚动连接。

6.根据权利要求1所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵，其特征在于：所述电机为变频电机。

7.一种包含如权利要求1至6任一项所述的一种电磁场圆弧导管电磁泵的电磁场圆弧导管电磁泵系统，该电磁泵系统包括有电磁泵，其特征在于：还包括有变频器、直流电源以及控制器，其中所述变频器与所述电磁泵中的电机电性相连，用于控制所述电机的转速，所述直流电源与所述电磁泵中的电磁线圈电性相连，所述控制器分别与所述变频器和直流电源电性相连。