DE2265103B2

DE2265103B2 - Elektromagnetische Konduktionspumpe für flüssige Metalle

Info

Publication number: DE2265103B2
Application number: DE2265103A
Authority: DE
Inventors: Henri Antony Carbonell (Frankreich)
Original assignee: Novatome Industries SA
Current assignee: Novatome Industries SA
Priority date: 1971-03-16
Filing date: 1972-03-16
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1373454A; DE2265103A1; SU488435A3; NO140023C; DE2212822A1; DE2212822B2; US3787143A; IT950249B; CH560485A5; DE2265103C3; NO140023B; US3809497A; CA946033A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Konduktionspumpe für flüssige Metalle mit einem Förderrohr, mit zwei magnetischen Kreisen und mit einer elektrisch leitenden Schleife, die mit einem der magnetischen Kreise verkettet ist.

Es ist bereits eine elektromagnetische Induktionspumpe für flüssiges Metall mit gleitendem Feld bekannt (DT-AS 15 53 080). Hier wird die leitende Stromschleife « durch Stäbe gebildet; die Grenze für solche Lösungen liegt bei Temperaturen, bei denen es möglich ist, seitliche Stäbe zu kühlen, ohne daß das Metall, das sich gegebenenfalls in deren Nähe befindet, »einfriert«. Solche bekannten Lösungen führen zu xhweren Pumpen mit ganz erheblichem Volumen; eine Pumpe, die beispielsweise in eine Pfanne taucht, muß aber auch hinsichtlich ihres Volumens begrenzt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Konduktionspumpe der eingangs genannten Art im *⁵ Aufbau wesentlich zu vereinfachen und für das Pumpen sehr korrosiver schmelzflüssiger Metalle geeignet zu machen.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die elektrisch leitende Schleife beim Eintauchen der Pumpe in ein flüssiges Metall durch dieses flüssige Metall gebildet wird.

Dadurch werden die obengenannten Forderungen voll erfüllt; Flüssigkeitskühlkreise in Höhe der elektrisch leitenden Schleife oder in Höhe der Kontaktelektroden fallen fort.

Vorzugsweise bestehen die Elektroden aus porösem, mit flüssigem Metall getränktem hitzefestem Stoff. Zur Herstellung der die Flüssigkeitsmetallschleife begrenzenden Elektroden wird vorteilhafter Weise ein Metall «> der sechsten Gruppe der Metalle des periodischen Systems der Elemente verwendet.

Günstig ist es, wenn die Schleife mit der Außenatmosphäre über eine Leitung verbunden ist, die an der Oberfläche des Pumpenkörpers außerhalb des einge- <i5 tauchten Teils des Pumpenkörpers austritt.

Die Pumpe ist hervorragend für das Eintauchen in sehr korrisives flüssiges Metall geeignet. Der elektrische Übergang zwischen Schleife und flüssigem Metall ist ausgezeichnet. Ein und der gleiche Pumpentyp kann nunmehr zum Pumpen verschiedene! Metalle verwendet werden.

Die Umkehrung einer elektromagnetischen Konduktionspumpe, nämlich ein elektromagnetischer Generator, ist in der US-PS 35 66 684 beschrieben. Einer Verwirklichung dieser Vorrichtung stehen eine ganze Reihe von Problemen entgegen, unter denen nur zu nennen ist, daß das schmelzflüssige Metall in Kontakt mit den in zwei isolierenden, mit dem Rohr verbundenen Hüllrohren kommt. Bei ausreichend schnellen Strom im Rohr wird aber das flüssige Metall gegen das Rohr gesaugt, der zum Fördern notwendige Kontakt wird nicht hergestellt.

Eine Ausführungsform nach der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Pumpe;

F i g. 2 zeig! den Pumpenkörper, bei dem die !eilende Stromschleife aus zu pumpendem korrosiven flüssigen Metall (Aluminium) besteht.

In Fig. I Ist mit 1 das das flüssige Metall enthaltende Rohr bezeichnet, das in Achsrichtung des Pumpenkörpers 2 angeordnet ist, der außen von einem aus hitzebeständigem Material besiehenden vergossenen Zylinder umgeben ist, in dem der gesamte wirksame Teil der Pumpe untergebracht ist. An seinem oberen Ende weist der Pumpenkörper ein in der Zeichnung nicht gezeigtes Ansatzstück auf, auf dem sich das untere Gehäuse 3 abstützt. Dieses Gehäuse 3 ist von unten zunächst kegelstumpfförmig und dann zylindrisch ausgebildet und weist an seinem oberen Ende einen Flansch 4 auf, dessen obere Fläche 5 gerichtet ist. Auf dieser stützt sich das im wesentlichen zylindrisch ausgebildete obere Gehäuse 6 ab, das an seinem unteren Ende einen Flansch 7 aufweist, dessen untere Fläche 8 ebenfalls gerichtet ist, damit zwischen den beiden Gehäusen 3 und 6 eine im übrigen durch Muffen verstärkte einwandfreie Dichtheit gewährleistet ist. Der obere Teil des Gehäuses 6 besteht aus einer Scheibe 9 mit einer runden öffnung 10, durch die das obere Ende des von einem Wärmedämm-Mittel 1' umgebenen Rohrs 1 zur Förderung des flüssigen Metalls hindurchgeführt ist.

Das Oberteil des Gehäuses ist bei It geöffnet dargestellt, damit ersichtlich ist, daß die beiden Induktionssspulen 12 und 13 auf den Magnetkreisen 14 und 15 angebracht sind. Fast die Gesamtheit der Magnetkreise mit Ausnahme des Teils in Nähe der Spulen 12 und 13 ist von dem Pumpenkörper bildenden hitzebeständigen Material umgeben. Die Kühlung der Spulen erfolgt durch eine Kaltluftleitung 18. Die Warmluftleitung 19 kann mit der Kaltluftleitung i3 eine Einheit bilden, wie dies in F i g. 1 gezeigt ist, sie kann jedoch auch auf der anderen Seite der Pumpe herausgeführt sein. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe sind in der Kaltluftleitung 18 die Kabel 16 und 17 zur Stromversorgung der Pumpe untergebracht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Gehäuse aus einem 2 bis 3% Nickel, 19 bis 21% Aluminium und 1% Silizium enthaltenden Guß von niedrigem Preis; die Zusatzstoffe dienen zum erhöhten Schutz vor Kohlenwasserstoffen und erhöhen gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften bei hoher Temperatur. Das Gehäuse wird zunächst vergossen und bearbeitet und dann auf eine Temperatur von etwa 1370° K erhitzt, um eine stabile Verbindung mit bei der Bearbeitung

freigelegten Aluminium-Körnung herzustellen. Um die Bearbeitung zu erleichtern, wurde ferner der Legierung 0,5% Zerund 1% Molybdän zugeführt.

Bei der Herstellung des Gehäuses kann auch eine bestimmte Menge von Aluminium zugesetzt werden, deren Preis höher ist.

Die Spulen und oberen Teile sind mit dem oberen Gehäuse verbunden, so daß deren Steifigkeit ruf bekannte, nicht veranschaulichte Weise gewährleistet ist. ίο

F i g. 2 zeigt den wirksamen Teil des Körpers einer zum Pumpen von Aluminium verwendeten Pumpe. Mit 14 und 15 sind die beiden Magnetkreise und mit 12 und 13 die beiden Spulen der Fig. 1 bezeichnet. Ferner ist das Rohr 1 für das flüssige Metall mit demWärmemantel Γ gezeigt. Die im übrigen zylindrische Leitung besitzt im Abschnitt 30 in der Nähe der von dem korrosiven flüssigen Metall gebildeten leitenden Schleife 28 einen rechteckförmigen Querschnitt. Dort wird der Flüssig-Metal/slrom von der vom Magnetkreis 14 erzeugten magnetischen Induktion und dem in der leitenden Schleife 28 induzierten Strom durchsetzt.

Die in .diesem Ausführungsbeispiel aus porösem hitzebeständigen Metall bestehenden Elektroden 21 und 22 werden zuvor mit dem zu pumpenden korrosiven flüssigen Metall, in diesem Fall Aluminium, durchtrankt.

Über eine Leitung 23 erfolgt beim Eintauchen der Pumpe die Füllung der Windung 28. Da bestimmte Keramikstoffe nicht genügend porös sind, um während des Füllens die in der Windung 28 enthaltende Luft und JO die Gase entweichen zu lassen, werden diese dann durch eine Leitung 24 nach oben abgeführt. Ferner sind Befestigungsteile 25 und 26 vorhanden, mit denen die Magnetkreise beim Vergießen mit hitzebeständigem Material gegenüber den verschiedenen Teilen des J5 Pumpenkörpers befestigt werden. Am oberen Teil des Pumpenkörpers ist ferner ein in Fig. 1 nicht sichtbarer Ansatz 27 vorhanden, auf dem sich das untere Gehäuseteil 3 nach Fig. 1 abstützt. Bei den verwendeten hitzebeständigen Stoffen handelt es sich um verschiedene Arten von Aluminiumoxid und Zirkonium, Aluminium-Titanat bzw. Magnesium-Titanat sowie verschiedene Zirkonate. Als Bindemittel wurden vor allem silikat-, phosphat-, zirkonat- bzw. aluminiumhaltige Stoffe verwendet, die sich in der Mehrzahl der Fälle vollkommen bewährt haben.

Vor dem Gießen des Pumpenkörpers sind verschiedene vorbereitende Maßnahmen erforderlich: die magnetischen Bauteile werden in Keramikfaser-Folien gewikkelt, die von Glasfasern gehalten werden. Die Keramikfolie ermöglicht die Ausdehnung der Metallteile nach dem Vergießen der Keramikmasse. Das Vergießen des hitzebeständigen Materials entsprechend den Außenabmessungen der mit flüssigem Metall zu füllenden leitenden Schleife wird sehr einfach dadurch erzielt, daß ein Rohr geringer Stärke verwendet wird, das aus dem gleichen Metall besteht wie dasjenige, das nach Inbetriebnahme zuerst gefördert werden soll.

Dieses Rohr erhält die Außenabmessungen der Schleife und wird bei der ersten fnbetriebsetzung der Pumpe geschmolzen und durch Entleeren der Windung abgeführt, wenn die Pumpe aus dem Bad herausgenommen wird.

Die hitzefesten Stoffe werden in eine zweiteilige Form entsprechend der Pumpenform gegossen. Diese Form hat ein mittleres Teil, das ebenfalls aus zwei Teilen entsprechend der Form des Förderrohrs besteht. Während des Vergießens der hitzebeständigen Stoffe werden die magnetischen Teile der beiden Magnetkreise und das zur Bildung der Schleife dienende Rohr aus hitzebeständigem Material in einer Vorrichtung in bezug auf die obere Ebene der Form ausgerichtet. Beim Vergießen der hitzefesten Stoffe ist es mitunter vorteilhaft, die Form auf einem Rütteltisch zu rütteln, um den hitzefesten Stoff so gut wie möglich eindringen zu lassen und zu homogenisieren. Vor dem völligen Erhärten der hitzebeständigen Stoffe wird der obere Teil der Form nach oben und der untere Teil der Form nach unten entfernt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Konduktionspumpe für flüssige Metalle mit einem Förderrohr, mit zwei magnetischen Kreisen und mit einer elektrisch leitenden Schleife, die mit einem der magnetischen Kreise verkettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schleife (28) beim Eintauchen der Pumpe in ein flüssiges Metall durch dieses flüssige Metall gebildet ist.

Z Konduktionspumpe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Elektroden aus porösem, mit flüssigem Metall getränktem hitzefestem Stoff gebildet sind. ^IS

3. Konduktionspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schleife (28) mit dem zu fördernden flüssigen Metall durch eine Leitung (23) verbunden ist.

A. Konduktionspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schleife (28) mit der Außenatmosphäre über eine Leitung (24) verbunden ist, die außerhalb des eingetauchten Teils des Pumpenkörpers austritt.

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