DE3490747T1 - Electromagnetic pump - Google Patents
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Description
SKTROMAGNiITISCHE I1UMPE Geoiet der Technik SKTROMAGNiITISCHE I 1 UMPE Geoiet der Technik
Jie Erfindung bezieht sich auf elektrische Maschinen, in denen die einem flüssigen stromleitenden Medium zugeführte Elektroenergie in die energie des sich bewegenden stromleitenden Mediums infolge einer elektromagnetischen Wechselwirkung umgewandelt wird, und betrifft elektromagnetische Pumpen.The invention relates to electrical machines, in which the electrical energy supplied to a liquid conductive medium is converted into the energy of the moving one conductive medium is converted as a result of an electromagnetic interaction, and concerns electromagnetic pumps.
Der Wirkungsgrad der elektromagnetischen Pumpen geht in der Regel über einige wenige Prozente nicht hinaus, der Hauptanteil der ihnen zugeführten Energie wird für eine Erhitzung des geförderten stromleitenden Lfiediums und der Konstruktionselemente der Pumpe aufgewendet.The efficiency of the electromagnetic pumps usually does not exceed a few percent, the main part of the energy supplied to them becomes for heating the conveyed electrically conductive Lfiedium and the structural elements of the pump.
Dies wirkt sich besonders ungünstig auf die Funktionsfähigkeit von elektromagnetischen Pumpen aus, die in der i»ietallurgie verwendet und ganz oder teilweise in eine iiuetallschmelze getaucht werden.This has a particularly unfavorable effect on functionality from electromagnetic pumps used in metallurgy and wholly or partially in a molten metal can be immersed.
Die HiTwärmung der Konstruktionselemente der elektromagnetischen Pumpe bewirkt eine Verschlechterung von ferromagnetischen Eigenschaften des Materials des Jüagnetsystems der Pumpe und deren Verlust bei Erreichen des Curie-Punktes sowie eine Elektroisolationszerstörung und eine erhöhte Auflösung des Materials der Rohrleitung zur Förderung des stromleitenden Mediums.The warming of the construction elements of the electromagnetic The pump causes a deterioration in the ferromagnetic properties of the Jüagnetsystem material the pump and its loss when the Curie point is reached as well as a destruction of the electrical insulation and an increased dissolution of the material of the pipeline for conveying the electrically conductive medium.
Die Anwendung von Kühlsystemen kompliziert die Konstruktion der elektromagnetischen Pumpen. Darüber hinaus wird bei einem Kontakt des Kühlmediums mit einer Metallschmelze, besonders mit Magnesiumlegierungen, eine Explosionsgefahr heraufbeschworen.The use of cooling systems complicates the construction of electromagnetic pumps. In addition, when the cooling medium comes into contact with molten metal, especially with magnesium alloys, a risk of explosion conjured up.
Es ist eine elektromagnetische Pumpe (s. FR-PS 236O2O6 vom 30.07.76, Internat· Kl.2 H02 η 4/20) bekannt, die einen offenen Magnetkörper enthält, zwischen dessen Polen eine Rohrleitung zur Förderung des stromleitenden i.iediums liegt. Die Rohrleitung zur Förderung des stromleitenden Mediums weist eine Vertikal- und eine Horizon-An electromagnetic pump is known (see FR-PS 236O2O6 of 07/30/76, Internat · Cl. 2 H02 η 4/20) which contains an open magnetic body, between the poles of which there is a pipeline for conveying the conductive iiedium. The pipeline for conveying the conductive medium has a vertical and a horizontal
talstrecke auf. Durch das die Horizontalstrecke der Rohrleitung ausfüllende stromleitende Medium wird ein elektrischer Strom durchgelassen. Die Rohrleitung ist an der Verbindungsstelle der Vertikal- mit der Horizontalstrecke durch den offenen Magnetkörper umschlossen.valley section on. The conductive medium filling the horizontal section of the pipeline creates a electric current passed. The pipeline is at the junction of the vertical and horizontal sections enclosed by the open magnetic body.
Die elektromagnetische Pumpe enthält einen geschlossenen Magnetkörper, der die Horizontalstrecke umfaßt. Zur Anordnung des genannten Magnetkörpers ist die Horizontalstrecke der Rohrleitung gestreckt ausgebildet.The electromagnetic pump contains a closed magnetic body which encompasses the horizontal section. For the arrangement of the mentioned magnetic body, the horizontal distance is the pipeline is designed to be stretched.
Beim Stromdurchgang durch die Horizontalstrecke der Rohrleitung wird im stromleitenden medium eine zusätzliche Wärme entwickelt, deren Abführung an das die elektromagnetische Pumpe umgebende stromleitende Medium infolge der Ausdehnung dieser Strecke erschwert ist.When the current passes through the horizontal section of the Pipeline becomes an additional one in the conductive medium Developed heat, the dissipation of which to the electroconductive medium surrounding the electromagnetic pump as a result the extension of this route is difficult.
•je Es ist auch eine elektromagnetische Pumpe bekannt, oei der die Strecke, über die der Strom fließt, gleich der .Breite der Rohrleitung (L. A. Verte "Magnet ohydr ο dynamik in der Metallurgie'1, bekanntgemacht 1975» Verlag "jüetallurgia", Moskau, s. S. 27» -t'ig. Ό ist und die einen offenen Magnetkörper aufweist, zwischen dessen Polen eine geradlinige Rohrleitung zur Förderung des stromleitenden Mediums mit einer Einlaßöffnung und eine mit der Rohrleitung verbundene Elektrode für die Stromzuleitung zu dem zu fördernden stromleitenden Medium angeordnet sind·• There is also an electromagnetic pump known where the distance over which the current flows is equal to the width of the pipeline (LA Verte "Magnet ohydr ο dynamik in der Metallurgie ' 1 , published 1975» Verlag "jüetallurgia", Moscow , see p. 27 »-t'ig. Ό and which has an open magnetic body, between whose poles a straight pipe for conveying the conductive medium with an inlet opening and an electrode connected to the pipe for the current supply to the conductive medium to be conveyed Medium are arranged
Auf der der Stellung der genannten Elektrode entgegengesetzten Seite schließt sich an die Rohrleitung die andere Elektrode an. Zwischen den Elektroden fließt durch das die Rohrleitung ausfüllende stromleitende Medium ein , elektrischer Strom in einer zur Rohrleitungsachse senkrechten Richtung. Als Einlaßöffnung, über die die Rohrleitung mit dem stromleitenden Medium kommuniziert, tritt eine stirnseitige Öffnung der Rohrleitung auf. Damit das außerhalb der Pumpe befindliche stromleitende Medium kei-On the side opposite to the position of the said electrode, the pipeline is connected to other electrode on. The conductive medium that fills the pipeline flows in between the electrodes, electric current in a direction perpendicular to the pipe axis Direction. As an inlet opening, through which the pipeline communicates with the conductive medium, occurs an opening at the end of the pipeline. So that the conductive medium outside the pump does not
yz ne Nebensohlußwirkung auf die Stromverteilung zwischen den Elektroden ausübt, ist die zwischen den Elektroden liegende Strecke der Rohrleitung von der Einlaßöffnung yz ne exerts a minor impact on the current distribution between the electrodes is the length of the pipeline from the inlet opening between the electrodes
v/eit genug entfernt. Die Stromabführung von der stromdurchflossenen Strecke der Rohrleitung an das äußere stromleitende Medium ist also wegen deren Entfernung von der Einlaßöffnung gleichfalls problematisch.v / e removed enough. The current discharge from the current-carrying The length of the pipeline to the external conductive medium is because of its distance from the inlet opening is also problematic.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromagnetische Pumpe mit derartiger Anordnung der Einlaß öffnung zu entwickeln, die es gestattet, die ubernitzung des stromleitenden Mediums in der üohrleirung zur Förderung des stromleitenden Mediums geringer zu nalten und dadurch die ßetriebszuverlässigkeit der .Pumpe zu erhöhen.'The invention is based on the object of providing an electromagnetic pump with such an arrangement To develop inlet opening that allows the Overheating of the conductive medium in the pipeline for the promotion of the conductive medium to be used less and thereby the operational reliability of the "Increase pump."
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer elektromagnetischen .Pumpe, die einen offenen Mag— netkörper enthält, zwischen dessen Polen eine geradlinige .Rohrleitung zur Förderung eines stromleitenden Mediums mit einer Einlaßöffnung und eine mit der Rohrleitung verbundene Elektrode für die Stromzuleitung zum stromleitenden Medium angeordnet sind, die Einlaßöffnung gemäß der Erfindung in der Rohrleitung auf. der der Stellung der Elektrode entgegengesetzten Seite ausgeführt ist, wobei die Querschnittsfläche der Einalßöffnung gleich oder größer als die Querschnittsflache der Rohrleitung ist.The problem posed is achieved by the fact that in an electromagnetic .pump which has an open magnet Net body contains, between the poles of a straight .Rohrleitung for conveying a current-conducting medium with an inlet opening and an electrode connected to the pipeline for the power supply to the conductive medium are arranged, the inlet opening according to the invention in the pipeline. the side opposite to the position of the electrode is, wherein the cross-sectional area of the inlet opening is equal to or greater than the cross-sectional area of the pipeline is.
Eine derartige konstruktive Ausführung der elektromagnetischen Pumpe gestattet es, die Überhitzung des stromleitenden Mediums in der Rohrleitung zu verringern: die Ausführung der Einlaßöffnung in der Leitungsrohrwand, über die die Rohrleitung mit dem umgebenden Medium unmittelbar verbunden ist, gestattet es, die Wärme von dem in der Rohrleitung an der Stelle der Stromdurchleitung Defindlichen stromleitenden Medium an das stromleitende Medium auf kürzestem Wege abzuführen, das sich in einem Behälter befindet, in den die elektromagnetische Pumpe eingetaucht ist.Such a structural design of the electromagnetic pump allows the overheating of the electrically conductive To reduce the medium in the pipeline: the execution of the inlet opening in the pipe wall, via which the pipeline is directly connected to the surrounding medium, allows the heat from the in of the pipeline at the point of passage of the current. Defind the conductive medium to the current-carrying medium Dissipate the medium by the shortest possible route, which is located in a container in which the electromagnetic pump is immersed.
Die Erfindung wird durch die nachstehende Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels anhand der zeichnungen näher erläutert, Es zeigen:The invention is illustrated by the description below of a specific exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawings.
ü'ig. 1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Pumpe (im teilweisen Längsschnitt); "u'ig. 1 shows an overall view of an inventive electromagnetic pump (in partial longitudinal section); "
ü'ig. 2 den Il-II-Schnitt der Jj1Ig. 1 gemäß der .Erfindung.u'ig. 2 the II-II section of the Jj 1 Ig. 1 according to the invention.
^ie elektromagnetische Pumpe enthält ein Zylindergehäuse 1 (ii'ig. 1) aus nichtrostendem Stahl, innerhalb dessen in der Achsrichtung des Gehäuses 1 eine geradlinige Rohrleitung 2 zur Förderung eines stromleitenden Mediums 3 verläuft, dessen Bewegungsrichtung durch einen Pfeil B angedeutet ist.^ i e electromagnetic pump contains a cylinder housing 1 (ii'ig. 1) made of stainless steel, within which a straight pipe 2 runs in the axial direction of the housing 1 for conveying a current-conducting medium 3, the direction of movement of which is indicated by an arrow B.
Die erfindungsgemäße elektromagnetische Pumpe wird zum Umpumpen von als stromleitendes Medium 3 auftretenden Magnesiumlegierungen verwendet.The electromagnetic pump according to the invention is used for pumping over the medium 3 which conducts electricity Magnesium alloys used.
Im Bodenteil des Gehäuses 1 sind ein offener Magnetkörper 4 und eine mit der Rohrleitung 2 verbundene Elektrode 5 für die Stromzuführung zum stromleitenden Medium 3 angeordnet. In der oeschriebenen Ausführung srorm dient die i'läche der Elektrode 5 als Fortsetzung der Innenfläche der Rohrleitung 2. Die Elektrode 5 ist über eine Stromzuführung 6 mit einer der Klemmen einer Stromquelle 7 gekoppelt, deren andere Klemme üoer eine Stromzuführung ö mit dem stromleitenden Medium 3 verbunden ist, das sich in einem (in der Zeichnung nicht angedeuteten) Behälter befindet, in den die elektromagnetische Pumpe getaucht ist. Die Elektrode 5 tmd die Stromzuführung 6 sind vom Gehäuse 1 durch eine zwischenlage 9 aus einem Elektroisolierstoff, beispielsweise aus Glimmer oder Glasfasergewebe, abgetrennt.In the bottom part of the housing 1 are an open magnetic body 4 and an electrode 5 connected to the pipeline 2 for supplying power to the conductive medium 3 arranged. In the above version srorm is used the surface of the electrode 5 as a continuation of the inner surface of the pipeline 2. The electrode 5 is connected to one of the terminals of a power source via a power supply 6 7 coupled, the other terminal of which is connected via a power supply line to the conductive medium 3, which is in a (not indicated in the drawing) container in which the electromagnetic pump is submerged. The electrode 5 and the power supply 6 are from the housing 1 by an intermediate layer 9 from a Electrical insulating material, for example made of mica or fiberglass fabric, separated.
Auf der der Stellung der Elektrode 5 entgegengesetzten Seite ist in der Rohrleitung 2 eine Einlaßöffnung 10 ausgeführt, über die die Rohrleitung mit demOn the opposite of the position of the electrode 5 Side is carried out in the pipe 2 an inlet port 10 through which the pipe with the
Medium 3 kommuniziert, wodurch die Stromdurchleitung in einer zur Achse der Rohrleitung 2 senkrecht verlaufenden .Richtung gewährleistet wird.Medium 3 communicates, whereby the power transmission in one perpendicular to the axis of the pipeline 2 .Direction is guaranteed.
Die im ßodenteil des Gehäuses 1 liegende StirnfIaehe 11 der .Rohrleitung 2 ist unter einem Winkel oL zur Achse der Rohrleitung 2 in Richtung der Einlaß öffnung 10 geneigt. Der »iinkel oL wird in Grenzen von O0 bis 45° in Abhängigkeit von der Zähigkeit und dem Durchriuß aes scromleitenden Mediums 3 gewählt, dessen Zuführungsrichtung zur EinlaßÖffnung 10 durch einen Pfeil G angedeutet ist.The end face 11 of the pipe 2 located in the bottom part of the housing 1 is inclined at an angle oL to the axis of the pipe 2 in the direction of the inlet opening 10. The angle oL is selected within the limits of 0 to 45 ° depending on the viscosity and the penetration of a chromium-conducting medium 3, the direction of which it is fed to the inlet opening 10 is indicated by an arrow G.
Der tfoden aes Gehäuses 1 is"c abgestuft ausgeführt;. Die Rohrleitung 2 schließt sich an der Stelle der Anordnung der Einlaßörfnung 10 an die vertikale Bodenwana des Gehäuses 1 ah. Hierbei ist ein oberhalb der öffnung 10 liegender Abschnitt 12 des Bodens des Gehäuses 1 parallel zur Stirnfläche 11 der Rohrleitung 2. Der Schnitt durch das Gehäuse 1 (Fig. 2) der elektromagnetischen Pumpe weist im dodenteil in der Höhe der Einlaßöffnung die Form eines Segmentes auf.The tfoden aes housing 1 is designed "c graded ;. The pipeline 2 closes at the location of the arrangement of the inlet opening 10 to the vertical Bodenwana of the housing 1 ah. Here, a section 12 of the bottom of the housing 1 lying above the opening 10 is parallel to the end face 11 of the pipeline 2. The section through the housing 1 (Fig. 2) of the electromagnetic pump has the shape of a segment in the electrode part at the level of the inlet opening.
Die Rohrleitung 2 liegt zwischen den Polen 13 des .viag net körpers 4 und hat im Querschnitt die Form eines ausgedehnten Rechtecks.The pipeline 2 lies between the poles 13 of the .viag net body 4 and has the shape of an extended cross-section Rectangle.
Die Einlaßöffnung 10 weist dabei auch die Form eines ausgedehnten Rechtecks auf. Die Querschnittsfläche der öffnung 10 ist gleich oder größer als die Querschnittsfläche der Rohrleitung 2, um eine stoßfreie Strömung des zu fördernden stromleitenden Mediums 3 zu sichern. Das Flächenverhältnis wird in Grenzen von 1 bis 2 gewählt.The inlet opening 10 also has the shape of an extended rectangle. The cross-sectional area of the Opening 10 is equal to or larger than the cross-sectional area of the pipeline 2 in order to ensure a smooth flow of the to secure conductive medium 3 to be conveyed. The Area ratio is chosen within the limits of 1 to 2.
Zur gleichmäßigen Stromverteilung in der Rohrleitung 2 wird das Verhältnis der Querschnittsflache der Einlaßöffnung 10 zur Fläche der Elektrode 5 in Grenzen von 0,5 bis 1,5 gewählt.For even distribution of current in the pipeline 2 becomes the ratio of the cross-sectional area of the Inlet opening 10 to the surface of the electrode 5 within limits chosen from 0.5 to 1.5.
Die elektromagnetische Pumpe arbeitet wie folgt.The electromagnetic pump works as follows.
Ein Teil des Gehäuses 1 (Fig. 1) der elektromagnetischen Pumpe wird in einen (in der Zeichnung nicht angedeuteten) Behälter mit dem stromleitenden Medium 3A part of the housing 1 (Fig. 1) of the electromagnetic pump is in a (not indicated in the drawing) Container with the conductive medium 3
für eine Tiefe getaucht, die ausreicht, um die Elektrode 5 in das in die .Rohrleitung 2 in der Richtung G einströmende stromleitende Medium 3 einzutauchen.immersed to a depth sufficient to hold the electrode 5 in the .Pipe 2 in the direction G flowing in Electrically conductive medium 3 to be immersed.
Die elektromagnetische Pumpe wird durch Einschaltung der Speisequelle 7 betätigt.The electromagnetic pump is actuated by switching on the supply source 7.
Die Stromzuführung 6, die Elektrode 5 und das außerhalb des Gehäuses 1 der Pumpe befindliche stromleitende Medium 3 werden von einem Strom durchflossen, der durch das stromleitende Medium 3 innerhalb der Rohrleitung 2 in einer zu deren Achse senkrecht verlaufenden Richtung (Richtung G) auf dem Abschnitt zwischen den Polen 13 des Magnetkörpers 4 fließt.The power supply 6, the electrode 5 and the outside of the housing 1 of the pump located conductive medium 3 are traversed by a current flowing through the conductive medium 3 within the pipeline 2 in a direction perpendicular to its axis (Direction G) on the section between the poles 13 of the magnet body 4 flows.
Dieser Strom erzeugt im Magnetkörper 4 ein Magnetfeld, dessen Induktionsvektor auf der Achse der Rohrleitung 2 und auf der Stromrichtung senkrecht steht. Infolge der Wechselwirkung des Magnetfeldes mit dem Strom im stromleitenden Medium 3 wirkt auf das letztere eine Kraft ein, die dieses in Bewegung längs der Rohrleitung 2 in Pfeilrichtung B setzt.This current generates a magnetic field in the magnet body 4, its induction vector on the axis of the pipeline 2 and is perpendicular to the direction of the current. As a result of the interaction of the magnetic field with the current im Electrically conductive medium 3 acts on the latter, a force that sets it in motion along the pipeline 2 in the direction of arrow B.
Die sich im stromleitenden Medium 3 beim Stromdurchgang durch die Rohrleitung 2 entwickelnde Wärme wird durch die Öffnung 10 unmittelbar an das außerhalb der Pumpe befindliche stromleitende Medium 3 abgeleitet, das eine niedrigere Temperatur und ein genügend großes Volumen aufweist. Die Erhitzung der Konstruktionselemente der Pumpe, darunter auch der Rohrleitung 2 und der Elektrode 5, ist daher geringfügig. Dazu trägt auch der Umstand bei, daß innerhalb des Gehäuses 1 der Strom nur über eine Elektrode 5 und eine Stromzuführung 6 fließt.Which are located in the conductive medium 3 when the current passes through through the pipe 2 developing heat is through the opening 10 directly to the outside of the Conductive medium 3 located in the pump is diverted, which has a lower temperature and a sufficiently large volume. The heating of the construction elements the pump, including the pipeline 2 and the electrode 5, is therefore insignificant. This also contributes to the The fact that within the housing 1 the current flows only via an electrode 5 and a power supply 6.
Die Stromdurchleitung durch das die Pumpe umgebende stromleitende Medium 3 hat praktisch keine Wirkung im Sinne einer Änderung seiner Temperatur.The passage of current through the conductive medium 3 surrounding the pump has practically no effect in the Meaning a change in its temperature.
Im Vergleich zu der bekannten elektromagnetischen Pumpe, in der die Überhitzung des geförderten stromleitenden Mediums 70 bis ÖO°C betragen hat, ist die Überhitzung bei der erfindungsgemäßen Pumpe auf 15 bis 200C abgesunken, was im Endeffekt die BetriebszuverlässigkeitIn comparison to the known electromagnetic pump, in which the overheating of the conveyed current conducting medium has from 70 to OEO ° C, overheating in the inventive pump has dropped to 15 to 20 0 C, which, in effect, the operational reliability
der irumpe erhöht.the pump increases.
Die elektromagnetischen Pumpen finden in der Industrie bei der Zuleitung verschiedener elektrisch leitender Flüssigkeiten, insbesondere bei der Förderung und beim Vergießen von Elektrolyten, flüssigen Metallen und Legierungen, vorwiegend von Leichtmetallen, beispielsweise auf Magnesiumbasis, Anwendung.The electromagnetic pumps are used in industry when supplying various electrically conductive liquids, especially when conveying and when casting electrolytes, liquid metals and alloys, predominantly light metals, for example based on magnesium, application.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |