DE2212804C3 - Leitende Windung für Konduktionspumpen für schmelzflüssige Metalle - Google Patents

Description

2. Leitende Windur.-g nach Anspruch 1. dadurch \; v/areii.

gekennzeichnet, dali bei Nerv.erdung von Kupfer Überraschend losi die Erfindung das ProDk-rn einer

/ur Ausbildung der leitenden Schleife (11) als Hülle leitenden Windung der eingangs genannten Art fur sehr

eine Schien; (20) aus einer Mckeüegierung vorgcse- korrosive Metalle dadurch, dal) die Schleife durch eine

hen ist. die gleichzeitig mit dem Lenc-r gezogen und Metallschicht /um Schiit/ gegen Oxydation abgedeckt

gewalzt ist "und daß die Schleife an ihren F-.nden v> ist und in einer hit/ebestaridigeri. den Pumpenkörper

mittels einer !•■.ickelw.hicht mit den Elektroden bildenden Masse vergossen ist.

verschweißt ist. Knit.· solche Windung ist hervorragend bei der

'i Leitende Windung nach Anspruch i. dadurch Verwendung für Konduktionspumpe^ speziell für

gekennzeichnet, daiJ der Teil der Oberfläche (18) der korrosive Meiaile geeignet. In der Praxis hat sich eine so

Elektroden (5, 6). der :n direkten Kontakt mit dem 25 ausgestattete Konduktionspumpe einwandfrei zur Um-

korrosivtn Metallstrom komm!, durch eine leitende wäl/.ung k<jrrosiver flüssiger Metalle bei sehr kleinen

Keramik gebildet ist. Abmessungen bewährt.

4. Leitende Windung nach Anspruch 3. dadurch Der Abschnitt des wirksamen Metallstroms, der von gekennzeichnet, daß "die leitende Keramik als einem elektrischen Strom senkrecht zur Strömungsrichleiiende Diboridschicht eines Metalls der Gruppe IV 30 tung durchquert wird, wird also einer elektromagnetides Periodischen Systems ausgebildet ist. sehen Kraft ausgesetzt, die unter der Einwirkung des

5. Leitende Windung nach Anspruch 3, dadurch Stroms und einer magnetischen Induktion entsteht und gekennzeichnet, daß die leitende Keramik ein senkrecht zur Richtung des elektrischen Stroms und zur Aluminid der Metallgruppe IV des Periodischer Richtung der flüssigen Metallströmung verläuft. Systems ist. 35 Die Hächcn der Elektroden, die in direktem Kontakt

b. Leitende Windung nach Anspruch!, dadurch mit dem korrosiven flüssigen Metall stehen, können aus

gekennzeichnet, daß die Elektroden (5,6), mit denen einem leitenden K.eramikstoff bestehen,

die Schleife (M) elektrisch verbunden ist, aus einer Bei Verwendung von Kupfer zur Ausbildung der

Legierung von Metallen der Gruppe Vl des leitenden Schleife als Hülle wird zweckmäßig eine

Periodischen Systems bestehen und mit einer 40 Schicht aus einer Nickellegierung vorgesehen, die

Aluminidschicht eines Metalls der Gruppe IV auf gleichzeitig mit dem Leiter gezogen und gewalzt ist,

den mit dem s.jhmelzflüssigen Metall in Berührung wobei die Schleife an ihren Enden mittels einer

kommenden Seitenflächen überzogen sind. Nickelschicht mit den Elektroden verschweißt ist.

7. Leitende Windung nach Anspruch 1, dadurch Die erfindungsgcmäße Maßnahme macht es darüber

gekennzeichnet, daß die Elektroden (5, 6) aus einem 45 hinaus möglich, die Spulen über dem Bad anzuordnen

porösen keramischen Material gebildet sind, das und sie so leichter gegen unerwünschte Tempcratur-

durch ein von der Pumpe transportiertes korrosives Steigerungen zu schützen. Somit bietet sich die leitende

flüssiges Metall imprägniert ist. Windung für Konduktionspumpen zum Tauchpumpen

K. Leitende Windung nach Anspruch 7, dadurch von reaktionsfähigen flüssigen Metallen an.

gekennzeichnet, daß das poröse, keramische, die 50 Derartige Pumpen gleichen ferner einen hohen

Elektroden bildende Material ein feuerfestes, in statischen Druck des Metalls aus. Sie können daher auf

poröser Forin agglomeriertes Oxyd ist. dem Boden eines Tiegels oder einer Pfanne verwendet

9. Leitende Windung nach Anspruch 7, dadurch werden und zur Regelung des Metalldurchflusses in der gekennzeichnet, daß das poröse keramische Mate- Art eines Durchflußregulierventils verwendet werden, rial, aus dem die Elektroden gebildet sind, ein 55 dessen mechanische Teile durch Änderung des Indukhochwarmfestes Titanat ist. tionsstromes ersetzt werden.

10. Leitende Windung nach Anspruch 7, dadurch In der Zeichnung zeigt

gekennzeichnet, daß das die Elektroden bildende Fig. 1 perspektivisch eine Konduktionspumpe nach

keramische Material ein hochwarinfestes Zirkonat dem Stand der Technik, in der die erfindungsgemäße ist. 60 leitende Windung verwendet werden kann;

Fig. 2 im Schnitt eine bespielsweise Atisführungs-

form der erfindungsgemäß leitenden Windung.

In Fig. 1 ist das Prinzip einer bekannten Konduk-

Die Erfindung betrifft eine leitende Windung für tionspumpe dargestellt. Sie ist mit einem Rohr 1 Konduktionspumpen tür schmei/.flussige Metalle, die 65 ausgerüstet, durch das das korrosive Flüssigmetall fließt, sich aus dem sehmel/.fliissigen Metall im aktiven Teil der Eine Spule 7 erzeugt einerseits transformatoren in der Pumpe, zwei an dieses angrenzende Elektroden und leitenden Windung M einen starken Strom senkrecht einer die Elektroden miteinander verbindenden, mit zur Achse 4-4' des Rchrs 1 und somit senkrecht zur

.Strömungsrichtung des flüssigen Metalls, der über die Elektroden 5 und 6 das Flüssigmetall durchsetzt. Die Spule 7 erzeugt andererseits in dem Flüssigmetall eine magnetische Induktion senkrecht zum elektrischen Strom und zur .Strömungsrichtung des flüssigen Metalls längs der Achse 4-4'. In dem von dem flüssigen Metall gebildeten leitenden Medium entsteht dann bekanntlich eine Kraft senkrecht zur Richtung des Stroms und de^r magnetischen Induktion, die das flüssige Metall entlang der Leitung in der Richtung der Achse 4-4' in Umlauf versetzt.

Pig. 2 veranschaulicht in vergrößertem Maßstab die Lage und den Aufbau der leitenden Windung 11 und des Rohrs 1 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt. Die Windung Il durchsetzt zweimal den Hauptmagnetkreis 9, um die Ankerrückwirkung auszugleichen, wodurch der Luftspalt und auch die Reluktanz des Magnetkreiscs beträchtlich vergrößert werden. Bei anderen Ausführungsarten ist die leitende Schleife über bzw. unter dem Hauptmagnetkreis 9 geführt. Hierdurch wird der Luftspalt stark verkleinert. Die Windung 11 weist Vorsprünge 13, 14, 15 und 16 auf, die senkrecht, also in Förderrichtung, entlang der gesamten !eisenden Windung verlängert sind. Hei der leitenden Schleife kann es sich um einen Nickel- bzw. Kupferstab handeln. Ein Kupferstab muß durch eine nichtrostende Ummantelung, beispielsweise durch eine Hülle 20 aus einer Nickellegierung vor der Oxydation geschützt werden.

Ursprünglich wurde ein zylindrischer Kupferstab gewählt, der in einem Rohr aus einer Nickellegierung untergebracht wurde. Zur Erzielung eines flachen Leiters wurde die Anordnung gewalzt. Der Kupferleiter trug eine Oxydschicht, beispielsweise Aluminiumoxydby.w. Magnesiumoxydschicht, wodurch die Ausdehnung zwischen dem Kupfer und dem Inconel erleichtert wurde.

Die Elektroden 5 und 6 bestehen aus einem Metall mit im wesentlichen dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten, wie ihn der hitzebeständige Stoff aufweist, von dem sie umgeben sind. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Elektroden aus einer Legierung von Metallen der Gruppe Vl des Periodischen Systems, beispielsweise aus einer Molybdän-Wolframlegierung. Vor dem Verschweißen mit der Kupferschleife muß zunächst auf der angrenzenden Elekirodenfläche, z. B. auf der Flache 17 der Elektrode 6, eine Nickclschicht aufgebracht werden.

Die Elektrodenfläche, die mit dem korrosiven flüssigen Metall in Berührung gelangt, z. B. die Fläche 18 der Elektrode 6, muli mit einer eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Schicht versehen werden, und sie muß darüber hinaus von dein flüssigen Metall leicht benetzbar sein. Sie muß ferner ausgezeichnet an der Elektrode haften und gegenüber den verwendeten korrosiven flüssigen Metallen in hohem Grade unempfindlich sein. Eingehende Versuche haben ergeben, daß sich Verbindungen wie Molybdän-, Titan-, Zirkonium- und Wolframdiborid sowie Titan-Aluminid bewährt haben. Die übrige Oberfläche der Elektrode ist mit einer Schicht überzogen, durch die sie vor Oxydation an der Luft geschützt wird und die einen guten Kontakt mit dem hitzebeständigen Stoff gewährleistet. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise Nickel oder Titan-Aluminid verwenden.

Die Beschichtung der Flächen 17 und 18 der Elektrode kann entweder in der Gasphase oder in einem Plasmafließbeit erfolgen. Die durch diese Weise hergestellten Teile werden dann in einer Masse aus hitzebesländigem Stoff 21 eingebettet, der beispielsweise mit verschiedenen Keramikstoffen wie Aluminiumoxyd, Zirkonium, Magnesium, Aluminium- bzw. Magnesiumtitanat sowie verschiedenen Zirkonaten und Aluminaten hergestellt wird.

Die Elektroden können vorteilhafterweise auch aus einem porösen hitzebeständigen Stoff, z. B. einer geeigneten Sintermasse, hergestellt werden.

Zur Gewährleistung einer zufriedenstellenden Leitfähigkeit sowie einer einwandfreien Benetzbarkeit der Elektroden durch das flüssige Metall durchtränkt man die Elektroden zuvor mit dem von der Pumpe umzuwälzenden Metall oder aber zumindest mit einem Metall, das sich in der Folgezeit leicht im umzuwälzenden Metall auflöst. So hat man mit Erfolg eine Durchtränkung mit Aluminium, wenn es sich dabei um das zu fördernde Metall handelt, sowie eine Durchtränkung mit Zinn und Kupfer durchgeführt, die sich leicht mit den im flüssigen Zustand umzuwälzenden Metallen vermischen.

Das zur Durchtränkung einer derartigen Elektrode angewandte Verfahren ist folgendes: Man bringt den porösen Stoff in Vakuum und benetzt ihn danach bei erhöhter Temperatur mit dem flüssigen Metall. Es ist wichtig, eine sehr hohe, gerade unter der Verdampfungstemperatur des flüssigen Metalls liegenden Temperatur anzuwenden, damit das flüssige Metall sich in möglichst hochflüssigem Zustand befindet. Die Elektrode wird dann unter Druck mit dem flüssigen Metall durchtränkt.

Abschließend wird die leitende Schleife durch Vergießen mit hitzebeständigem Material eingebettet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ■•muli iii<iu/ii:r<.:inie/i inaifiii.-iiy-.htri Kreis verketteten

   Paif-man*profit: Vhleik- zusammen',·:·/! (A-nv-hriM "Atomenergie«, 10.

   1%'j, Seile iVi)

   L tuende Windung fur Kondukt,umpumpen fur Uic« bekannte kiiende Wmdurig *ar fur sehr

   schmdzfiu^gt Metalle. d,e i.ch au·, dem ,chun-i/ ' konoMve Metalle wi«: Aluminium oder flusher Stahl

   flüssigen MeiaJl.m*ku<.enTe;i der Pumpe, zwei an völlig ungeeignet. Nk.Ih nor auf dem Re^.torgebiei

   d;esev angrenzend-- Elektroden und einer die besh.-hi abei nun ein »«.-Oarf fur hierfür geeignete

   FW-modtn miteinander verbindenden mn einem Iciicr.-ie Windungen lui Konduktionspumpe^

   inrf.jziererjden magnetischer« K'fcis verketteten |>,_:r !!Hindun* hegi also die Aufgabe zugrunde, eine

   Schleife zusammensetzt, dadurch g e k e π r. ■ ,blende Windung fur Konduktionspumper, spe/κ.·)! fur

   ztith.iti, daß die Schleife (M) durch eine korrosive Metalle /u schaffen.

   Metallschicht (20) zum Schul/, gegen Oxydation Dem Sund der lediniK ist aner eine Anregung

   abgedeckt is·, und in e>rier hitzebesiandigen. den hierfür nicht /u enificlimeii·. es finden sicn auch keine

   Hu'mpe-ik.orperbiiderider. Masse \ergovseniM. Anj^be/i, wn: sehr korrosive Metalle /u behandeln