DE2214931C3

DE2214931C3 - Conduction pump for molten metals

Info

Publication number: DE2214931C3
Application number: DE19722214931
Authority: DE
Inventors: Henri Le Plessis Robinson Seine Carbonnel (Frankreich)
Original assignee: Groupement pour les Activites Atomiques et Avancees S.A., Le-Plessis-Robinson, Seine (Frankreich)
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1977-05-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Konduktionspumpe für schmelzflüssige Metalle mit einem ersten magnetischen Kreis, der ein Magnetfeld in einem Abschnitt des schmelzflüssigen Metalls erzeugt und mit einem zweiten magnetischen Kreis, der einen Strom durch diesen Abschnitt induziert, sowie mit einem hitzebeständigen Förderrohr (Zeitschrift »Atomkernenergie«, 10, 1965, Seite 359).The invention relates to a conduction pump for molten metals having a first magnetic one Circle that creates a magnetic field in one section of the molten metal and with a second magnetic circuit that induces a current through this section, as well as having a heat-resistant Förderrohr (magazine "Atomkernenergie", 10, 1965, page 359).

Als Konduktionspumpe wird bekanntlich eine Pumpe hezeichnet. in der das Flüssigmetall von der elektromagnetischen Kraft in Bewegung versetzt wird, die durch die Zusammenwirkung einer magnetischen Induktion und eines elektrischen Stroms entsteht, der zwischen zwei gegenüberliegenden Elektroden durch den flüssigen Metallstrom fließtAs is well known, a pump is called a conduction pump. in which the liquid metal from the electromagnetic Force is set in motion by the interaction of a magnetic induction and an electric current is generated between two opposing electrodes through the liquid Metal current flows

Die Herstellung solcher Pumpen für korrosive schmelzflüssige Metalle ist technisch dadurch erschwert daß die heißen flüssigen Metalle die gängigen Metalle angreifen, aus denen die massiven Elektroden hergestellt werden, die zur Hindurchleitung des elektrischen Stroms durch das strömende Flüssigmetall verwendetThe production of such pumps for corrosive molten metals is technically difficult as a result that the hot liquid metals attack the common metals from which the massive electrodes are made used to conduct the electrical current through the flowing liquid metal

werden.will.

Die wenigen Schutzschichten, die zwischen dem Metall der Elektrode und dem Flüssigmetall vorgesehen werden können, bieten dem hindurchfließenden Strom einen zu hohen Widerstand, so daß kein wirksames Pumpen und keine lange Lebensdauer der Pumpe gewährleistet sind.The few protective layers that are provided between the metal of the electrode and the liquid metal can offer the current flowing through too high a resistance, so that no effective Pumps and a long service life of the pump are not guaranteed.

Die eingangs genannten Konduktionspumpen warenThe conduction pumps mentioned at the beginning were

zudem auf Grund ihres voluminösen Aufbaus, ihrer schwerfälligen Konstruktion und ihres großen Platzbedarfes auch in der Anwendung sehr beschränkt da sie nicht nur für korrosive Metalle ungeeignet waren, sondern sich beispielsweise auch als Tauchpumpen nicht einsetzen ließen.also due to their voluminous structure, their clumsy construction and their large space requirements also very limited in use as they were not only unsuitable for corrosive metals, but could not be used as submersible pumps, for example.

Nach einem älteren Vorschlag (DT-OS 22 12 822.9) hat man bereits das Förderrohr, die leitende Windung und die beiden magnetischen Kreise mit Ausnahme des Teils im Bereich der Erregerspulen der Konduktionspumpen in einem Block aus hitzebeständigem Material vergossen und ließ den Block im Betrieb in das schmelzflüssige Metall eintauchen Hierbei wurde auch vorgeschlagen, daß das zu !ordernde flüssige oder schmelzflüssige Metall selbst die Stromschleife bildet, wobei die vom flüssigen Metall gebildete elektrische Windung den Luftspalt eines magnetischen Induktionskreises durchsetzt und sich über die mit Flüssigmetall durchtränkten porösen Elektroden und den zu pumpenden Flüssigmetallstrom schließt.According to an older proposal (DT-OS 22 12 822.9) you already have the delivery pipe, the conductive winding and the two magnetic circuits with the exception of the part in the area of the excitation coils of the conduction pumps encapsulated in a block of heat-resistant material and left the block in the operation Dip molten metal was also used here suggested that the liquid or molten metal to be ordered forms the current loop itself, wherein the electrical winding formed by the liquid metal penetrates the air gap of a magnetic induction circuit and extends over the liquid metal soaked porous electrodes and the liquid metal stream to be pumped closes.

Obwohl eine solche Pumpe einwandfrei arbeitete, so war doch in Kauf zu nehmen, daß der den wirksamen Teil des Pumpenkörpers schützende, hitzebeständige Stoff ein für alle Mal vergossen wurde; Änderungen können nur schwer vorgenommen werden, wenn auf Grund neuer Betriebsanforderungen des Benutzers die Arbeitsbedingungen der Pumpe geändert werden sollen.Although such a pump worked perfectly, it had to be accepted that it was an effective one Part of the pump body protective, heat-resistant material has been potted once and for all; Changes can only be done with difficulty if the Working conditions of the pump are to be changed.

Demgegenüber lieg», der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenkonstruktion anzugeben, welche die Wartung, den Zusammenbau, die Reinigung und die Auswechslung schadhafter Teile erheblich vereinfacht, derart, daß sie sich beispielsweise leicht zerlegen und reinigen läßtIn contrast, the invention is based on the object of specifying a pump construction which the maintenance, assembly, cleaning and replacement of defective parts is considerably simplified, such that it can be easily disassembled and cleaned, for example

Erreicht wird dies bei einer Konduktionspumpe der eingangs genannten Art dadurch, daß der Pumpenkörper aus einer Anzahl hitzebeständiger, von dem flüssigen Metall durchströmter Blöcke gebildet ist, von denen der unterste mit einer Aussparung für den unteren Teil des zweiteil magnetischen Kreises versehen ist daß wenigstens ein aktiver Zwischenblock vorgesehen ist der Aussparungen für die Magnetpole des ersten magnetischen Kreises und des zweiten magnetischen Kreises, für eine elektrisch leitende Schleife und die Elektroden enthält, und daß ein oberer Block die Aussparungen für die Schenkel der beiden magnetischen Kreise aufweist und die Schutzabdeckung der Wicklungen trägt.This is achieved in a conduction pump of the type mentioned in that the pump body is formed from a number of heat-resistant blocks through which the liquid metal flows which the lowest with a recess for the lower part of the two-part magnetic circuit it is provided that at least one active intermediate block is provided, the recesses for the magnetic poles of the first magnetic circuit and the second magnetic circuit, for an electrically conductive one Loop and contains the electrodes, and that an upper block the recesses for the legs of the two Has magnetic circuits and carries the protective cover of the windings.

Hierdurch wird eine Konduktionspumpe, die extremThis makes a conduction pump that extremely

S 3 4S 3 4

" ei'fach gewartet werden kann, geschaffen, die sich Verlängerungsrohrs 16. Dieses kann in bezug auf die"Ei'fach can be maintained, created the extension tube 16. This can be with respect to the

S zudem ieicht zerlegen und reinigen läßt und die es Rohrstücke 14, 36, 36' geneigt sein, um Platz für dieIt can also be easily dismantled and cleaned and the pipe sections 14, 36, 36 'be inclined to make room for the

^ 7udem zuläßt, schadhafte Teile ohne weiteres auszu- Spulen zu schaff en.^ 7 also allows defective parts to be reeled out without further ado.

ί ,*rh*e\n ohne daß die Pumpe als ganzes als Ausschuß Der folgende Abschnitt C des Pumpenkörpers ist der ί, * rh * e \ n without the pump as a whole as scrap The following section C of the pump body is the

!■ Tube rächten wäre. 5 wirksame Teil, in dem die Vorgänge ablaufen durch die! ■ Tube would be avenged. 5 effective part in which the processes run through the

i Auch kann, bedingt durch die leichte Zerlegbarkeit, das im Rohrstück 36 befindliche nüssige Metall deni Also, due to the ease of dismantling, the nutty metal located in the pipe section 36 can

'■ ohne weiteres ein zusätzliches aktives Bauteil in die elektromagnetischen Kräften ausgesetzt wird, weiche'■ an additional active component is readily exposed to the electromagnetic forces, soft

^ PimDe eingefügt werden, wodurch sich ihre Förderhöhe es im Rohr nach oben drücken. Mi* 10 bzw. 11 Sind^ PimDe are inserted, causing their delivery head to push it up in the pipe. Wed * 10 or 11 are

¹¹ vererößern läS<. Es wird so möglich, de Förderhöhe auf Polschuhe des Hauptmagnetkreises bezeichnet, der in Wunsch des Benutzers ohne merkliche Änderung der io Richtung der Polschuhe waagrecht eine magnetische ¹¹ enlarge läS <. It is thus possible to designate the delivery height on the pole pieces of the main magnetic circuit, which at the request of the user without any noticeable change in the direction of the pole pieces is horizontally magnetic

^: nnrchsatzleistung der Pumpe den jeweiligen Anforde- Induktion erzeugt Durch die Schleife 9 fließt ein lntolge ^{: The} additional power of the pump generates the respective demand. Induction flows through the loop 9 as a result

X,Len anzupassen, eine Möglichkeit, die sich bei den des magnetischen Wechselflusses in den Schenkel \z X, Len, a possibility that can be found in the case of the alternating magnetic flux in the leg \ z

Ginnten Pumpen nicht ergibt Die Herstellung in und 13 des Nebenmagnetkreises induzierter StrongThe production of strong induced in and 13 of the secondary magnetic circuit does not result in Ginnten pumps

Form von scheibenartigen Blöcken, ist extrem einfach. Diese Schleife wird durch die Elektroden 17 und 18 Vnrzuasweise sind die den Pumpenkörper bildenden i₅ verlängert, zwischen denen m waagerechter RichtungForm of disk-like blocks, is extremely simple. This loop is extended by electrodes 17 and 18, while the i ₅ forming the pump body are elongated, between which m in the horizontal direction

RlhrWe mit Bolzen verspannt, die im unteren Block durch den flüssigen Metallstrom hindurch ein StromRlhrWe braced with bolts, which in the lower block a stream through the liquid metal stream

Pineebettet sind und sämtliche Blöcke durchfitzen; zum fließt; die Flüssigkeit umerhegt im übrigen derPine-bedded and cut through all blocks; to flow; the liquid is surrounded by the rest of the

W Anseieich der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen magnetischen Induktion senkrecht zu diesem btrom. W Considering the different expansion between magnetic induction perpendicular to this btrom.

1 Jen Socken und den Verspannbolzen sind elastische Die in dem Rohrstück 36 entstehende elekiromagneti-• Acht™ vorgesehen. » sehe Kraft ist entsprechend der dritten Achse eines1 Jen socks and the bracing bolts are elastic. The electromagnetic magnetism created in the pipe section 36 Eight ™ provided. »See force is one according to the third axis

Ρ Zweckmäßig sind die Blöcke aus Keramikmasse Orthogonal-Koordinatensystems ausgerichtet, derenΡ The blocks made of ceramic material are appropriately aligned with the orthogonal coordinate system

Λ ,eStet und Dichtungen aus Faserkeramik sind beide andere Koordinaten von der Rieh ung dt*Λ, eStet and fiber-ceramic seals are both other coordinates of the direction dt *

I Zwischen den einzelnen !locken vorgesehen. elektrischen Stroms bzw. der magneuschen InduktionI provided between the individual! Curls. electric current or magnetism induction

ft nie aktiven Zwischenblöcke können nach einer gebildet werden. □·,,„„,! I voSugswe sen Ausführungsform aus einem anderen ₂₅ Es versteht sich, daß ein zweites d.e*em Bauteft intermediate blocks that are never active can be formed after one. □ · ,, "" ,! I suggestive embodiment from another ₂₅ It goes without saying that a second de * em building

I KSLdigen Material als der obere und untere ~..~~v„,n,i~ R_a„,P,l zw.schen letzteren und dunI KSLige material as the upper and lower ~ .. ~~ v ", n, i ~ R _a ", P, l between the latter and dun

Se tomb nierte Behandlung mit Bornitrid und einem ₃o Rohrstuck 36 emnaliene Metall wird gleich großen WXÄ, -en * B- SS3ÄSS e^Combined treatment with boron nitride and a ₃ o piece of pipe 36 emnaliene metal becomes WXÄ, -en * B- SS3ÄSS e ^

·, bei Verwendung einer cin/igcn Schleitt autwciM.·, When using a cin / igcn Schleitt auto.

B öcke nach der vorzuweisen Ausfuh- Um die Förderhohe ungdahr » -rdoppdn. j erdenB öcke after the execution to be presented To the funding amount ungdahr »-rdoppdn. j ground

SCSS*,*,.,* e, Err.»d„„g
_so,, „_Un an Hand d_er Zeichnung=™ niher «rttu.m v.rdopp«^ ^^ _q ^ _{pumpentorpeIS be}„_nde, SCSS *, *,., * E, Err. »D„ „g
_so ,, _"U n on hand d _e r = drawing ™ niher" rttu.m v.rdopp "^ ^^ _q ^ _{pumpentorpeIS be"} _hands,

erfindungsgemaßen Pumpe. ^ VerlanHerunasrohr 16 und diepump according to the invention. ^ VerlanHerunasrohr 16 and the

Hauptmagnetkreises und die Schenk;eL 7 und 8 de 6₅ bezug auf d TeüeM u ^ _{förderndeit Mete}„Main magnetic circuit and the Schenk; eL 7 and 8 de 6 ₅ with reference to the TeüeM u ^ _{promoting Mete} "

Nebenmagnetkreises. Auf Grund des Abs ands zwi könne auJ J^. _b' _{ftndi en Stoff bes}tehen.Secondary magnetic circuit. Due to the distance between, auJJ ^. _b ' _{ftndi en fabric} exist.

et^^g^Ctr^Ä^gie! ⁴¹SS¹A das im hLbeständigen Block 2V et ^^ g ^ Ctr ^ Ä ^ gie! ⁴¹ SS ¹ A that in the HL-resistant block 2V

vergossene oder bearbeitete Teil 32'Aussparungen für Graphit oder poröser Keramik hergestellt. Ein ausCast or machined part 32 'Recesses made for graphite or porous ceramic. On off

die Magnetschenkel 10'und !1'sowie Aussparungen für Graphit hergestellter Pümpenkörper hat sich inThe magnet legs 10 'and 1' as well as the recesses for the graphite-made pump body have been found in

die Elektrode 17' bzw. 18' auf. Mit 22' ist ein Teil bestimmten Fällen auf Grund seiner mechanischen undthe electrode 17 'or 18'. With 22 'a part is due to its mechanical and certain cases

bezeichnet, das die aus mit flüssigem Metall gebildete thermischen Eigenschaften als sehr vorteilhaft, jedochthat the thermal properties formed with liquid metal are very beneficial, however

Schleife zwischen dem hitzebeständigen Block 21 und 5 dagegen zum Pumpen von Metallen nicht ohne weiteresOn the other hand, loop between the refractory block 21 and 5 for pumping metals does not easily

dem Teil 22'begrenzt. verwendbar erwiesen, die bei Erhitzung leicht einethe part 22 'is limited. proven to be useful, which when heated easily a

Es wurde ein zwei aktive Bauteile, die übereinander Kohlenstoffverbindung mit höherem SchmelzpunktIt became a two active components, one on top of the other, carbon compound with higher melting point

angeordnet sind, enthaltender Pumpeinkörper beschrie- bilden. In solchen Fällen werden die miUdem flüssigenare arranged, containing pump unit form described. In such cases the fluids become fluid

ben. Sofern erforderlich, können weitere gleichartige Metall und der Außenfläche des Pumpenkörpers inben. If necessary, other similar metal and the outer surface of the pump body in

aktive Teile angefügt werden, um die Förderhöhe zu io Berührung stehenden Teile mit einer Schicht eines vomactive parts are added to the head to io contact standing parts with a layer of a dated

vergrößern. In anderen Fällen genügt ein einziger der geförderten flüssigen Metall nicht angegriffenen Stoffsenlarge. In other cases, a single of the conveyed liquid metal is sufficient for the non-attacked substance

genannten Pumpenabschnitte. überzogen oder oberflächlich getränktnamed pump sections. coated or soaked on the surface

Das aus einem hitzebeständigen Block 20 hergestellte Die Graphitbehandlung erfolgt vorteilhafterweiseThe graphite treatment made from a heat-resistant block 20 is advantageously carried out

bzw. vergossene Unterteil 34 des Pumpenkörpers weist mit Hilfe eines Phosphor-Aluminats, das die porösenor cast lower part 34 of the pump body with the help of a phosphorus aluminate, which the porous

im übrigen außer der Aussparung für das untere Teil 15 15 Stellen des Graphits mit einer Aluminium-Oxydschichtotherwise except for the recess for the lower part 15 15 places of graphite with an aluminum oxide layer

des Nebenkreises und das das Flüssigmetall umschlie- verschließt, so daß die Oxydation des Graphitsof the secondary circle and which encloses the liquid metal, so that the graphite is oxidized

ßende Rohr 14 drei Verspannbolzen 19, 39 und 49 auf, bedeutend verlangsamt wird. Nach dieser Behandlungßende tube 14 three bracing bolts 19, 39 and 49, is slowed down significantly. After this treatment

für die in sämtlichen übereinander angeordneten erfolgt eine Oberflächenbehandlung mit Bornitrid, dasfor those arranged one above the other, a surface treatment with boron nitride takes place, the

Pumpenabschnitten Durchführungen, beispielsweise 40 die Benetzung der Graphitschicht durch das korrosivePump sections bushings, for example 40 the wetting of the graphite layer by the corrosive

im Block 32 bzw. 41 im Block 31 vorgesehen sind. Mit 20 Flüssigmetall verhindert, was wiederum die Bildungare provided in block 32 or 41 in block 31. With 20 liquid metal prevents, in turn, the formation

einer federnden Vorrichtung 24 werden die Ausdeh- einer Kohlenstoffverbindung ausschließt und zusammena resilient device 24 excludes the expansion of a carbon compound and together

nungsunterschiede zwischen den Verspannungen und mit dem genannten Stoff eine Oberflächenoxydationdifferences between the tension and surface oxidation with the substance mentioned

den hitzebeständigen Blöcken 31, 32, 32' und 34 des Graphits verhindert.the refractory blocks 31, 32, 32 'and 34 of the graphite prevented.

ausgeglichen. Durch Verschrauben der Bolzen mit den Es kann auch ein anderer hitzebeständiger Stoffbalanced. By screwing the bolts with the it can also be another heat-resistant material

Spannvorrichtungen werden die Blöcke gegeneinander 15 verwendei werden, beispielsweise Aluminiumoxyd oderClamping devices will be used against the blocks against each other 15, for example aluminum oxide or

gedrückt. Zwischen den Blöcken werden Dichtungen stabilisiertes Zirkonium bzw. ein Titanat, die entspre-pressed. Stabilized zirconium or titanate seals are placed between the blocks.

aus Keramikwollefolien bzw. Graphitpapier gelegt. chend den Korrosionseigenschaften des gefördertenlaid out of ceramic wool foils or graphite paper. accordingly the corrosion properties of the promoted

Für bestimmte Anwendungszwecke werden die flüssigen Metalls mit einem Bindemittel auf derFor certain purposes, the liquid metal with a binder on the

Blöcke aus zuvor gegen Oxydation behandeltem Grundlage eines Aluminats, Zirkonats bzw. SilikatsBlocks made from an aluminate, zirconate or silicate base that has previously been treated to prevent oxidation

Graphit und die Elektroden 17 und 18 aus porösem 30 agglomeriert werden.Graphite and the electrodes 17 and 18 made of porous 30 are agglomerated.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Conduction pump for molten metals with a first magnetic circuit that generates a magnetic field in a section of the molten metal and with a second magnetic circuit that induces a current through this section, and with a heat-resistant delivery pipe, characterized in that the pump body consists of a number of heat-resistant blocks through which the liquid metal flows, of which the lowest (20) with a recess for the lower part of the second magnetic circuit (10, 10 '; il, 1Γ) and an active intermediate block (21-21 ') is provided, the recesses for the magnetic poles of the first magnetic circuit (10, 10', 11, 11 ') and the second magnetic circuit (12; 12';13; 13 '), for an electrically conductive loop (9; 9 ') and the electrodes (17; 17';18; 18 ') and that an upper block (31) has the recesses for the legs (5, 6, 7, 8) of the two magnetic circuits and the protective cover of the Wi clings (1, 3).

2. Conduction pump according to claim 1, characterized in that the forming the pump body Blocks are braced with bolts (19,39,49) which are embedded in the lower block (15) and all Blocks (20, 21, 31) enforce and that elastic means (24) to compensate for the different Expansion between the blocks and the bracing bolts are provided.

3. Conduction pump according to claim 2, characterized in that the blocks made of ceramic mass are formed and seals made of fiber ceramic are provided between the individual blocks.

4. conduction pump according to claim 3, characterized in that the active intermediate blocks a different refractory material than the top and bottom blocks.

5. Conduction pump make claim 1, characterized in that the individual blocks Graphite with a surface protective layer, which is achieved by a combined treatment with boron nitride and a phosphoroaluminate.

6. conduction pump according to claim 1, characterized in that the blocks are made of a heat-resistant Material such as aluminum oxide, stabilized zirconium or a titanate are made, their agglomeration with a binder based on aluminate, zirconate or silicate is made.