DE2361152A1

DE2361152A1 - Konduktionspumpe fuer fluessige korrodierende metalle

Info

Publication number: DE2361152A1
Application number: DE19732361152
Authority: DE
Inventors: Henri Carbonnel; Andre Ertaud; Jacques Panossian
Original assignee: Alsacienne Atom
Current assignee: Alsacienne Atom
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1973-12-07
Publication date: 1974-06-27
Also published as: JPS4997311A; FR2213618B2; IT1003263B; FR2213618A2

Description

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PATENTANWALT

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GBOUPEMENT ATOMIQUE ALSACIEKlTE ATLANTIQUE 20 Avenue Edouard Herriot, 92350 IE PIESSIS ROBINSON (Frankreich)

KONDUKTIONSPUMPE FUR FLUSSIGE KOHBODIERENDE KEiALLE

Die Erfindung "betrifft eine Konduktionspumpe einfacher Bauweise für flüssige Metalle; die Pumpe ist dabei in diese Metalle eingetaucht.

Mit "Konduktionspumpe" wird eine Pumpe "bezeichnet, in der das flüssige Metall durch die beim Zusammenwirken einer'· magnetischen Induktion und eines senkrecht zum Magnetfeld durch das flüssige Metall fliessenden elektrischen Stroms erzeugte elektromagnetische Kraft "bewegt wird. .

Eine Pumpe dieser Bauweise ist Gegenstand der deutschen Patentanmeldung Nr. P 22 12 622.9» die am 16. Mrz 1972 hinterlegt wurde a

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Gemäss einer in der vorgenannten Patentanmeldung beschriebenen AusfUhrungsform gehört zu der Pumpe eine Leitung für das durchfliessende Metall und eine bindung, die aus einer hitzebeständigen Hülle besteht, in deren Innerem flüssiges Metall enthalten ist.

Diese hitzebeständige Hülle ist mit der Leitung über zwei massive Elektroden verbunden, durch die zwischen dem in dieser hitzebeständigen Hülle enthaltenen flüssigen Metall und dem in der Leitung fliessenden flüssigen Metall ein Stromdurchgang gewährleistet wird.

Die in der vorgenannten Patentanmeldung beschriebenen Pumpentypen arbeiten zwar zufriedenstellend; die Erfinder haben sich jedoch die Aufgabe gestellt, Pumpen mit vereinfachtem Aufbau zu entwickeln, die dabei trotzdem eine annehmbare Leistung erbringen und die beispielsweise dort Anwendung finden k'dnnen, wo häufige Pumpunterbrechungen notwendig sind.

Die Erfinder hatten die Idee, die massiven Elektroden . der in der oben angeführten Patehanmeldung beschriebenen Pumpe mit flüssiger Windung durch durchlässige Endstücke zu ersetzen, weil die Herstellung der massiven Elektroden schwierig und teuer ist; diese Endstücke besitzen mindestens eine öffnung, mit der zwischen dem Innern der hitzebeständigen Hülle der Windung und dem Innern der Leitung eine Verbindung hergestellt wird.

Pumpen, deren Windungen in mit einer Öffnung versehenen Endstücken auslaufen, bieten eine annehmbare Leistung und arbei-

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ten zufriedenstellend. Insbesondere das Füllen der Windung mit flüssigem Metall zum Ingangsetzen der Pumpe sowie"das Ausleeren dieses flüssigen Metalls nach Anhalten der Pumpe sind wesentlich vereinfacht. Denn beim Einschalten der Pumpe ist die .Windung in flüssiges Metall getaucht und mit diesem Metall angefüllt. Darüber hinaus hat die Antragstellerin festgestellt, dass es möglich'ist, die Leistung auf einfache Weise dadurch zu verbessern, dass eine Störströmung des Metalls ausgeschaltet wird, die der Hauptströmung des Metalls in der Pumpleitung entgegengesetzt ist.

Gemäss einer ersten Variante der erfindungsgemässen Pumpe besitzen die Endstücke n.Off nungen, die durch Zwischenwände, v#jie"JLnander getrennt sind, durch die die Windung und die Endstücke in η parallele Kanäle unterteilt werden.

Gemäss einer zweiten Variante der Erfindung sind die Endstücke mit η Offnungen versehen, die durch Zwischenwände voneinander getrennt werden, die lediglich die Endstücke in η parallele Kanäle unterteilen.

' Zum besseren Verständnis folgt an Hand der beiliegenden' Figuren eine Beschreibung der erfindungsgemässen Pumpe.

Fig. 1 bietet eine Gesamtansicht einer erf indungsgemässen Pumpe. -

Fig. 2 stellt schematisch eine Leiterwindung mit er— findungsgemässen Endstücken dar.

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Fig. 3 stellt eine erste Variante der mit Endstücken versehenen Windung dar.

Fig. 4 zeigt eine zweite Variante der mit Endstücken versehenen Windung.

Fig. 5 stellt schematisch ein Endstück dar.

ο Die elektromagnetische Konduktionspumpe gemäss Fig. 1 enthält eine senkrechte Leitung 1 für den Durchfluss des flüssigen Metalls, wobei diese Leitung vorzugsweise aus hitzebeständigem Material besteht und durch den Spalt 2 eines ersten rahmenförmigen Magnetkreises 3 verläuft.

Dieser Magnetkreis 3 trägt eine Spule 4» die am oberen Teil des Rahmens angebracht ist und um eine der Seiten dieses Bahmens herumgewickelt ist. Die Spule 4 wird mit Wechselstrom gespeist, so dass in dem Abschnitt des flüssigen Metalls, der in dem Spalt 2 liegt, ein horizontales Magnetfeld erzeugt wird. Dieser Spalt befindet sich im unteren Bereich des Bahmens.

Darüber hinaus gehört zu der Pumpe ein zweiter Magnetkreis 5 in Form «feesRahmens, eine Spule 6, die im oberen Bereich dieses Rahmens angebracht ist und um eine der Seiten dieses Bahmens herumgewickelt ist, sowie eine Leiterwicklung 7 mit rechteckigem Querschnitt, die eine der senkrechten Seiten des Magnetkreises 5 umgibt.

Die Spule 6 wird mit Wechselstrom gespeist, so dass in der Leiterwicklung 7 ein Wechselstrom induziert wird. Diese

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Wicklung 71 deren Mittelebene waagerecht verläuft, besteht aus einer hitzebeständigen Hülle 8, die flüssiges Metall enthält* Diese Hülle 8. ist mit der Leitung 1 durch zwei Endstücke, 9» 9* verbunden, die jeweils eine Öffnung besitzen, durch die das Innere der Hülle 8 mit dem Inneren der Leitung 1 miteinander in Verbindung gebracht wird, so dass zwischen der Hülle 8 und der Leitung 1 Metall fliessen kann. Der zwischen den beiden Endstücken 9, 9' gelegene Metallabschnitt wird von dem in der Wicklung 7 erzeugten Wechselstrom durchflossen.

Die Wicklung 7 ist so angeordnet, dass der zwischen den Endstücken 9 und 9¹ fliessende Strom zum im Spalt 2 erzeugten Magnetfeld und zur Achse der Leitung 1 orthogonal verläuft. Die Endstücke 9 und 9* liegen auf beiden Seiten des Abschnitts der Leitung 1, der in dem Spalt 2 liegt, und die Hülle 8 besitzt einen ebenen Bereich, der diesem im Spalt 2 angeordneten Leiterabschnitt gegenüberliegt und sich ebenfalls im Spalt 2 befindet. Die Wicklung 7 liegt auf einer wesentlich tieferen Ebene als die Spulen 4 und 6, so dass sich diese Spulen 4 und 6 beträchtlich oberhalb des flüssigen Metalls befinden, wenn die Wicklung 7 sowie der Bereich der Leitung 1, der unterhalb dieser Wicklung liegti in das flüssige Metall eingetaucht sind· So ist es möglich, die Spulen 4 und 6 gegen jegliche ungewollte Temperatur*· . erhöhung zu schützen, durch die das einwandfreie Arbeiten der Pumpe gestört würde. . ; ,- .

Damit die somit in dem zwischen dem Endstück 9 und 9¹

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befindlichen Metallabschnitt erzeugte elektromagnetische Kraft stets senkrecht nach oben gerichtet ist, muss darauf geachtet werden, dass Strom und Magnetfeld angenähert in Phase liegen.

In Fig. 2 wird eine leiterwicklung 17 dargestellt, die aus einer Hülle 18 gebildet wird, die flüssiges Metall enthält. Diese Wicklung besitzt einen rechtwinkligen Querschnitt und ist über zwei Endstücke 19 und 19·, die jeweils eine rechtwinklige öffnung 10 und 10* besitzen, mit der leitung 1 verbunden«

Wenn die Pumpe in Betrieb ist, so weist der Metallstrom ^:

in der leitung 1 eine aufsteigende Richtung (senkrechter Pfeil F1) auf. Jedoch entsteht eine St8rströ*mung von oben nach unten in den Endstücken 19 und 19¹ (Pfeile F2 und F2¹). Zur Ausschaltung dieser StÖ*rströ*mung des flüssigen Metalls, durch die die Leistung vermindert wird, werden vorzugsweise Endstücke mit mehreren Öffnungen gebaut.

In Fig. 3 wird eine erste Variante einer Wicklung 27 dargestellt, die aus einer Hülle 28 mit flüssigem Metall im Innern gebildet wird und in zwei Endstücken 29 und 29* ausläuft, die diese Wicklung 27 mit dem Kanal 1 verbinden. ·

Das Endstück 29 besitzt η Offnungen gleichen Querschnitts, die untereinander angeordnet sind, wie beispielsweise 20a, 20b«,·* Entsprechend besitzt das Endstück 29* η öffnungen gleichen Querschnitts wie 20'a, 2Cb... Die Öffnungen 20a, 20b..., 20^fa, 20•b..* der Endstücke sind durch horizontal verlaufende Zwischen-

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wände wie 21a, 21b..'. voneinander getrennt, die im Innern der Endstücke und der Viicklung27 liegen. Diese Trennwände teilen diese Wicklung und die Endstücke in η parallele Kanäle 22a, . 22b.»., und sie bestehen aus hit siebe ständigem isolierendem oder leitendem Material; sie verhindern jegliche StoVrstrUmung des flüssigen Metalls von oben nach unten in den Endstücken 29 und 29^T und in der Spule 27. _: ■

In Pig; 4 wird eine weitere Variante einer leitenden Wicklung 37 dargestellt, deren Hülle 38 über zwei Endstücke 39 und 39* mit der Leitung 1 verbunden ist. Jedes Endstück 39, 39* besitzt'η gleiche Offnungen, die untereinander angeordnet sind, wie beispielsweise 30a, 30b... und 3Q'a, 30'b... Diese öffnungen werden durch horizontal verlaufende Zwischenwände 31a» 31b.«. und 331#»' p'iN'bi.. voneinander getrennt; diese Zwischenwände erstrecken .sich lediglich über die Länge der Endstücke und teilen, diese Endstücke in η parallele Kanäle 32a, 32b... und 32^fa, 32^fb.«. Diese Zwischenwände bestehen aus hitzebeständigem Material und verhindern jegliche Störstr'dmung des flüssigen Metalls von oben nach unten in dem Endstück 39 ^^ 39^f ·

In Pig. 5 wird eittEndstück 49 dargestellt, das η öffnungen 40a, 40b... besitzt,: deren Querschnitte von unten nach oben in StrBmungsrichtung des geförderten Metalls kleiner werden., um eine evtl.. Feldveränderung in Längsrichtung der Leitung zu berücksichtigen.

..,;... Die. Of fnungen 40 sind .durch horizontal verlauf ende Wände

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voneinander getrennt. Die Endstücke dieser Bauart ergeben ausgezeichnete Resultate und ermöglichen es, den elektrischen Widerstand der mit ihnen versehenen Windung möglichst gering zu halten.

Im Rahmen der Erfindung können auch Endstücke hergestellt werden, deren öffnungen durch geneigte Zwischenwände voneinander getrennt waren,_; wodurch in bestimmten Fällen die Strömung des Metalls in der Leitung verbessert wurde.

Vorteilhafterweise werden die Endstücke aus Keramik, Zement oder Verbundmaterial hergestellt.

Obwohl normalerweise die Endstücke und die Wicklung getrennt hergestellt werden, ist es in bestimmten Fällen möglich, zur Vereinfachung der Herstellung gleichseitig die Endstücke, die Hülle der Wicklung sowie die Trennwände zu fertigen, beispielsweise durch Giessen in einundderselben Gussform, bo dass Wicklung und Endstück dann nur noch ein einziges Teil bilden.

-Patentansprüche"

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Claims

'< -^ondtLfctiortspumpe Mr flüssiges Metall - sehr hoher ■ Korrosionskraft, wie "beispielsweise Alvuninium, Zinkj Eisen' oder .Gusseisenj zu der ..-.ί = ■· :^~ / ^ ,._,-_: .-/..' -, -.-. /...■-,--■ . ;

- ein erster HagnetkreA-sy der an/sejjiem Oberteil mit einer .erröten Speisespule -und-an seinem unteren Teil mit _;einem Spalt . versehen ist_ff in dem ein, horizontales Magnetfeld.;erzeugt y/ird_f

- eine senkrecht verlauf ende gerade Leitung, die durch diesen Spalt geführt wird und die Pumpleitung des flüssigen Metalls ■ darstelltj

- eine Windung_s deren Mittele"bene horizontal verläuft und die aus einer hitsebestSndigen MlIe gebildet wirdj, in der flüssiges Metall enthalten ist und die in HcShe des Spalts mit dem in der leitung fliessende*! Metall in elektrischem Kontakt, steht, sowie

- ein zweiter Magnetkreis gehört ₉ der an seinem oberen Teil eine Spule besitzt, die in der Windung einen Strom induziert, wobei die ser Strom im im Spalt befindlichen flüssigen Metall horizontal und zum ersten Magnetkreis orthogonal verläuft, wobei die Windung in einer "bestimmten Entfernung unterhalb der ersten und zweiten Spule angeordnet ist,_ dadur -cn gekenn ζ e ichne t_f dass die hi tzebe ständige Hülle (18) mit jedem ihrer:Enden durch mindestens eine Öffnung (10) mit dem Innern der Leitung (1) in Verbindung gesetgt ist.

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2. Konduktionspumpe gemäss Atispruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass die HUlIe (18) mit jedem ihrer Enden übern Öffnungen (20a, 20b, 20a¹, 20b¹) mit der leitung (1) verbunden ist.
3· Konduktionspumpe gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mit jedem ihrer Enden übern Öffnungen wie (z.B. 20a, 4Oa), die durch Zwischenwände (z.B. 31a) voneinander getrennt sind, mit der Leitung (T). verbunden ist.
4. Konduktionspumpe gemäss jedem der Ansprüche 2 und-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der öffnungen (40a, 40b) von unten nach oben in Flussrichtung des Metalls abnimmt.

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L e e r s e i t e