-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe für
das Transportieren von geschmolzenem Metall durch ein Rohr durch
elektromagnetische Anwendung eines Schubs auf dieses aus der Umgebung um
die Rohre herum, insbesondere eine elektromagnetische Pumpe mit intensivem
Magnetfeld in Konvergenzmagnetflußausführung, die wirksam das geschmolzene
Metall durch ein Rohr transportieren kann, bei dem ein sich bewegendes
Magnetfeld zur Anwendung gebracht wird, das durch konvergierende
Magnetflüsse, die im Rohr durch Wirbelströme induziert werden, die durch
Erregerspulen beim Anlegen von mehrphasigem Wechselstrom in Metallplatten
erzeugt werden, die einzeln zwischen jenen Spulen eingesetzt werden,
zusammen mit den Magnetflüssen gebildet wird, die in den Rahmen aus
magnetischem Material, die jene Erregerspulen umgeben, induziert werden,
insbesondere, um die örtliche Überhitzung zu verhindern, und um deshalb die
angelegte Erregerspannung, die wirksamen Magnetflüsse und den Ausgangsschub
wegen der axialen Ausbreitung der Wirbelströme zu erhöhen, die in den
mittleren Abschnitten der Metallplatten konzentriert sind, die zwischen den
Erregerspulen eingesetzt sind.
-
Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt haben verschiedene Länder
außergewöhnliche Anstrengungen auf dem Gebiet des Transportes von
geschmolzenem Metall mit hoher Temperatur unternommen. Insbesondere wird
die Entwicklung einer Pumpe mit großer Fördermenge auf der Basis der
el ektromagneti schen Induktion, die für die Zirkulation von geschmolzenem
Natrium geeignet ist, das als Kältemittel beim schnellen Brüter eingesetzt
wird, der als Energiequelle für die nächste Generation beachtenswert ist,
als dringliches Forschungsthema unmittelbar vor der praktischen Nutzung des
schnellen Brüters behandelt, und daher wird die betroffene Forschung als
nationale Aufgabe in jedem modernen Land vorangebracht.
-
In der konventionellen Ausführung der elektromagnetischen Pumpe mit
linearer Induktion ist die Dichte des Magnetflusses des sich bewegenden
Magnetfeldes, das im Transportrohr erzeugt wird, klein, und daher ist die
Ausgangsleistung der Pumpe unzureichend. Folglich kann die konventionelle
Pumpe dieser Ausführung kaum für eine große Fördermenge eingesetzt werden,
so daß die Entwicklung einer elektromagnetischen Pumpe in einer neuen
Ausführung international erwartet wird.
-
Das heißt, was die Pumpe betrifft, die für den Transport von
geschmolzenem Metall mit hoher Temperatur, das einem Hochofen entnommen
wird, insbesondere für die Zirkulation von geschmolzenem Natrium, das als
Kältemittel beim schnellen Brüter eingesetzt wird, verwendet wird, ist eine
konventionelle Drehschieberpumpe mit Bezugnahme auf die Sicherheit beim
langen Dauerbetrieb zweifelhaft, so daß unter den gegenwärtigen Bedingungen
eine elektromagnetische Pumpe mit linearer Induktion als am geeignetsten
betrachtet wird, und daher wurden verschiedene Formen der Pumpe dieser
Ausführung entwickelt, und außerdem sind jene mit einer kleinen Fördermenge
bereits im praktischen Einsatz.
-
Bei den konventionellen Formen der elektromagnetischen Pumpe mit
linearer Induktion ist die Dichte des Magnetflusses jedoch im Transportrohr
vergleichsweise klein, d.h., nicht mehr als etwa 3000 Gauß, und daher kann
ein ausreichender Schub kaum erhalten werden, und die Ausgangsleistung der
Pumpe dieser Ausführung ist unzureichend, so daß es schwierig ist, die
elektromagnetische Pumpe mit großer Fördermenge zu realisieren.
-
Folglich wurde vom vorliegenden Erfinder eine elektromagnetische
Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung gemäß EP-A-0446075 vorgeschlagen,
und es wurde danach eine elektromagnetische Pumpe dieser Ausführung
entwickelt, bei der der Wirkungsgrad des Transportes des geschmolzenen
Metalls im Vergleich zu dem der konventionellen Ausführung bemerkenswert
verbessert wurde. Diese entwickelte Pumpe war jedoch betreffs ihres
Einsatzes als Pumpe mit großer Fördermenge etwas zweifelhaft. So müssen die
Beseitigung dieser Schwierigkeit und daher eine weitere Verbesserung des
Wirkungsgrades erwartet werden.
-
Es wäre daher wünschenswert, die vorangehend erwähnte Schwierigkeit
abzustellen und eine elektromagnetische Pumpe mit einer ausreichend großen
Fördermenge durch eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades der
vorangehend entwickelten el ektromagneti schen Pumpe in
Konvergenzmagnetflußausführung zur Verfügung zu stellen.
-
Es wäre ebenfalls wünschenswert, eine neue große elektromagnetische
Pumpe mit einem hohen Wirkungsgrad und einer großen Fördermenge durch eine
weitere Verbesserung der elektromagnetischen Pumpe in
Konvergenzmagnetflußausführung und dadurch zur Verfügung zu stellen, daß
deren bester Wirkungsgrad herausgeholt wird, der durch eine beachtliche
Verbesserung der konventionellen elektromagnetischen Pumpe mit einer
niedrigen Dichte des Magnetflusses des induzierten, sich bewegenden
Magnetfeldes und daher einem unzureichenden Schub und einer unzureichenden
Ausgangsleistung, die für eine vergleichsweise kleine Fördermenge
erträglich sind, erhalten wird.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische Pumpe in
Konvergenzmagnetflußausführung, die so angeordnet ist, daß die
Erregerspiralspulen und die kreisförmigen Leiterplatten, die mit radialen
Schlitzen versehen sind, einzeln abwechselnd gestapelt sind, und daß der
Stapel von den Magnetrahmen umgeben ist, die beispielsweise aus
beschichteten Eisenplatten gebildet werden, und daß außerdem ein
nichtmagnetisches Rohr, das nacheinander durch die mittigen Löcher der
kreisförmigen Leiterplatten hindurchgeht, bereitgestellt wird, um die Dicke
der mittleren Abschnitte der kreisförmigen Leiterplatten, die die mittigen
Löcher umgeben, zu vergrößern, um somit einen radialen Querschnitt in T-
Form zu bilden, und um die Durchmesser jener mittigen Löcher und des
nichtmagnetischen Rohres, das durch diese mittigen Löcher hindurchgeht, zu
vergrößern, um somit ein weiteres nichtmagnetisches Rohr mit einem
kleineren Durchmesser durch das vorangehend erwähnte Rohr mit dem
vergrößerten Durchmesser hindurch anzuordnen, und um folglich ein
Doppelrohr zu bilden, wobei das geschmolzene Metall durch den inneren Spalt
des Doppelrohres transportiert wird, und um außerdem im Inneren des inneren
Rohres Elemente anzuordnen, die beispielsweise aus zylindrischen
Magnetkernen für ein Konvergieren zu Magnetflüssen hoher Dichte eines sich
bewegenden Magnetfeldes, das im Inneren des inneren Rohres induziert wird,
gebildet werden, oder innere abwechselnde Stapel von Erregerspiralspulen
und ringförmigen Leiterplatten und inneren Magnetrahmen, die jene inneren
Stapel umgeben, die den äußeren abwechselnden Stapeln von
Erregerspiralspulen, die das äußere Rohr umgeben, und kreisförmigen
Leiterplatten mit einem T-förmigen radialen Querschnitt bei vergrößerter
Dicke der mittleren Abschnitte entsprechen und äußeren Magnetrahmen, die
jene äußeren Stapel umgeben, um somit die örtliche Konzentration der
Magnetflüsse in den inneren Spalt des Doppelrohres zu verhindern, und um
folglich die gleichmäßig vergrößerte Dichte des Magnetflusses zu
begünstigen.
-
Mit anderen Worten, eine elektromagnetische Pumpe mit intensivem
Magnetfeld in Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden
Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist: eine Vielzahl von
Erregerspiralspulen, die in der gleichen Polarität gewickelt und
miteinander verbunden sind; eine Vielzahl von kreisförmigen Leiterplatten,
die einzeln zwischen der Vielzahl von Erregerspiralspulen eingesetzt sind,
und die jede für sich mit radialen Schlitzen, die deren äußeren Umfänge
erreichen, und mittigen Löcher versehen sind, die koaxial zueinander
gemeinsam geführt werden; eine Vielzahl von im wesentlichen U-förmigen
Magnetrahmen, die einzeln die äußeren Umfänge der Querschnitte der
Erregerspiralspulen und die kreisförmigen Leiterplatten umgeben, um
geschlossene magnetische Kreise durch die mittigen Löcher zu bilden, um
somit einzeln die unitären Elemente für die Erzeugung des Magnetflusses
bereitzustellen; eine Vielzahl von unitären Elementen für die Erzeugung des
Magnetflusses, die dicht beieinander in der axialen Richtung der mittigen
Löcher angeordnet sind, wobei die sich axial bewegenden Magnetflüsse, die
in den mittigen Löchern erzeugt werden, zueinander geführt werden, indem
die Wirbelströme konvergieren, die in der kreisförmigen Leiterplatte als
Reaktion auf die mehrphasigen Wechselströme, die an den Erregerspiralspulen
in den mittleren Abschnitten angelegt werden, die die mittigen Löcher längs
der radialen Schlitze umgeben, erzeugt werden, wobei andere sich bewegende
Magnetflüsse, die in den geschlossenen magnetischen Kreisen erzeugt werden,
die aus den Magnetrahmen gebildet werden, in Phase auf die sich bewegenden
Magnetflüsse in den mittigen Löchern überlagert werden, und wobei die sich
gegenseitig überlagernden Magnetflüsse dadurch konvergiert werden, daß
Magnetflußkonvergenzelemente koaxial bereitgestellt werden, die teilweise
die geschlossenen magnetischen Kreise im Inneren eines nichtmagnetischen
Rohres bilden, das durch die mittigen Löcher hindurchgeht, die zueinander
geführt werden, so daß eine Axialbelastung auf das geschmolzene Metall im
nichtmagnetischen Rohr angewendet wird; und sie wird insbesondere dadurch
gekennzeichnet, daß die Dicke der mittleren Abschnitte der kreisförmigen
Leiterplatten vergrößert wird, um somit einen radialen Querschnitt zu
bilden, der im wesentlichen T-förmig ist.
-
Folglich wird entsprechend der vorliegenden Erfindung bei der
elektromagnetischen Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung, die vom
Erfinder vorgeschlagen wurde, die Wirksamkeit im Vergleich zu der der
konventionellen Form der elektromagnetischen Pumpe in
Ringinduktionsausführung dadurch bemerkenswert verbessert, daß eine
Vielzahl von Erregerspiralspulen und eine Vielzahl von kreisförmigen
Leiterplatten abwechselnd zueinander mit Magnetrahmen gestapelt werden, und
daß das sich bewegende Magnetfeld mit einer hohen Dichte des Magnetflusses
in den mittigen Löchern der kreisförmigen Leiterplatten entsprechend der
Konzentration der Wirbelströme durch die angelegte mehrphasige
Wechselspannung erzeugt wird, wobei die konzentrierten Wirbelströme in der
axialen Richtung entsprechend der vergrößerten Dicke der mittleren
Abschnitte der kreisförmigen Leiterplatten ausgebreitet werden, und im
Ergebnis dessen kann jede örtliche Überhitzung verhindert werden, und die
angelegte Spannung, die effektiven Magnetflüsse und die
Schubausgangsleistung können erhöht werden, um somit die weitere
Verbesserung des Wirkungsgrades und die Eigenart des Transportes des
geschmolzenen Metalls zu begünstigen.
-
Mit anderen Worten ist entsprechend der vorliegenden Erfindung der
radiale Querschnitt des Abschnitts der kreisförmigen Leiterplatte die den
Wirbelstrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit dem Rohr
für den Transport des geschmolzenen Metalls mit hoher Temperatur in
Berührung ist, in T-Form ausgeführt, so daß die örtliche Überhitzung, die
durch die Wirbelströme hervorgerufen wird, die im betroffenen Abschnitt
konzentriert sind. verhindert werden kann, und daß daher der Anstieg der
Schubausgangsleistung durch Verringerung des Verlustes und Steigerung der
angelegten Spannung begünstigt werden kann, und daß außerdem die
Axialbelastung, die auf das geschmolzene Metall wirkt, durch eine Erhöhung
der effektiven Magnetflüsse im Doppelrohr erhöht werden kann, d.h., die
radialen Magnetflüsse entsprechend der Abnahme der magnetischen
Streuflüsse. Im Ergebnis dessen kann die große elektromagnetische Pumpe,
die für den Transport von geschmolzenem Metall mit hoher Temperatur, die
Zirkulation von geschmolzenem Natrium für die Kühlung des schnellen Brüters
und das Treiben des magnetischen Beschleunigers in geeigneter Weise
eingesetzt wird, realisiert werden.
-
In diesem Zusammenhang können die vorangehend erwähnten
Betriebswirkungsgrade der vorliegenden Erfindung ebenfalls hinsichtlich der
Pumpe mit einer vergleichsweise kleinen Fördermenge erhalten werden, bei
der das Magnetflußkonvergenzelement im Rohr für den Transport des
geschmolzenen Metalls aus einem zylindrischen Magnetkern gebildet wird,
gleichermaßen wie mit Bezugnahme auf die Pumpe mit großer Fördermenge, bei
der das aktiv wirkende Magnetflußkonvergenzelement eingesetzt wird.
-
Zum besseren Verständnis der Erfindung bezieht man sich auf die
beigefügten Zeichnungen, die zeigen:
-
Fig. 1 eine seitliche Querschnittsansicht, die eine konventionelle
elektromagnetische Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung zeigt;
-
Fig. 2 eine Querschnittsansicht, die das gleiche zeigt;
-
Fig. 3 eine Ansicht, die eine Erregerspiralspule zeigt;
-
Fig. 4 eine Ansicht, die eine kreisförmige Leiterplatte zeigt;
-
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen dieser zeigt,
teilweise herausgebrochen;
-
Fig. 6 eine Ansicht und eine seitliche Querschnittsansicht, die eine
kreisförmige Leiterplatte der elektromagnetischen Pumpe mit intensivem
Magnetfeld in Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
Fig. 7 eine Ansicht und eine seitliche Querschnittsansicht, die die
Erregerspiralspule zeigt;
-
Fig. 8 eine Querschnittsansicht der ersten Ausführung;
-
Fig. 9 eine seitliche Schnittdarstellung, die die erste Ausführung
zeigt;
-
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der ersten
Ausführung zeigt, teilweise herausgebrochen;
-
Fig. 11 eine Querschnittsansicht, die die zweite Ausführung zeigt;
-
Fig. 12 eine Kombination einer Seitenansicht und einer seitlichen
Querschnittsansicht, die die zweite Ausführung zusammen mit einer
Querschnittsansicht zeigen. die ein unitäres Element dieser zeigt;
-
Fig. 13 eine Querschnittsansicht, die die dritte Ausführung zeigt;
-
Fig. 14 eine Kombination einer Seitenansicht und einer seitlichen
Querschnittsansicht, die die dritte Ausführung zeigen, zusammen mit einer
Querschnittsansicht, die ein unitäres Element dieser zeigt;
-
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen der dritten
Ausführung zeigt, teilweise herausgebrochen;
-
Fig. 16 eine grafische Darstellung, die die Verteilung der
Wirbelströme zeigt, die in der kreisförmigen Leiterplatte fließen;
-
Fig. 17 eine grafische Darstellung, die den Zustand der Verteilung
des Magnetflusses im unitären Element der konventionellen
elektromagnetischen Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung zeigt;
-
Fig. 18 eine grafische Darstellung, die den Zustand der Verteilung
des Magnetflusses im unitären Element der ersten Ausführung der
elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld in
Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zeigt;
-
Fig. 19 eine grafische Darstellung, die den Zustand der Verteilung
des Magnetflusses im inneren unitären Element der dritten Ausführung ohne
die kreisförmige Leiterplatte zeigt; und
-
Fig. 20 eine grafische Darstellung, die den Zustand der Verteilung
des Magnetflusses im inneren unitären Element der dritten Ausführung mit
der kreisförmigen Leiterplatte zeigt.
-
In den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen bedeuten:
-
1 ... Erregerspiralspule
-
2 ... kreisförmige Leiterplatte
-
3 ... mittiges Loch
-
4 ... Schlitz
-
5 ... Raum
-
6 ... Rahmen aus magnetischem Material
-
7 ... (äußeres) Rohr aus nichtmagnetischem Material
-
8 ... zylindrischer Magnetkern
-
9 ... Spalt
-
10 ... Umgebung des mittigen Loches
-
11 ... zähneartiger Abschnitt
-
12 ... Aussparung
-
13 ... inneres Rohr aus nichtmagnetischem Material
-
14 ... innerer Rahmen aus magnetischem Material
-
15,16 ... innere Erregerleiterplatte
-
18 ... Wirbelstrom
-
Die vorliegende Erfindung wird im Detail betreffs der Ausführungen
mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hierin anschließend
beschrieben.
-
Zuerst wird eine "elektromagnetische Pumpe in
Konvergenzmagnetflußausführung", die vom Erfinder vorgeschlagen wurde, und die das Objekt ist,
das durch die vorliegende Erfindung verbessert werden soll, betreffs deren
aufgezeichneten Konstruktion unter Bezugnahme auf Fig. 1, die eine
seitliche Querschnittsansicht dieser zeigt, und Fig. 2, die eine
Querschnittsansicht dieser zeigt, beschrieben.
-
Fig. 1 zeigt eine seitliche Querschnittsansicht, die senkrecht zur
Achse an der Grenze zwischen einer Erregerspiralspule 1 und einer
kreisförmigen Leiterplatte 2 verläuft, während Fig. 2 eine
Querschnittsansicht dieser zeigt, die die Achse enthält. Bei der
Konstruktion, die in diesen Zeichnungen gezeigt wird, werden eine Vielzahl
von Erregerspiralspulen 1, die spiralförmig gewickelt sind, wie in Fig. 3
gezeigt wird, einzeln und eine Vielzahl von kreisförmigen Leiterplatten 2,
die den Wirbelstrom erzeugen, und die jede für sich mit radialen Schlitzen
4 versehen sind, die die äußeren Umfänge von den mittigen Löchern 3 aus
erreichen, wie in Fig. 4 gezeigt wird, eng zueinander abwechselnd
gestapelt, oder eine Vielzahl von unitären Elementen, bei denen jede
kreisförmige Leiterplatte 2 zwischen einem Paar der Erregerspiralspulen 1
festgeklemmt ist, wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird mit Abstand voneinander
angeordnet. Bei diesen Konstruktionen, die durch U-förmige magnetische,
beschichtete Eisenbleche axial-symmetrisch in der radialen Richtung umgeben
sind, werden die mittigen Löcher 3 einer jeden kreisförmigen Leiterplatte
2 miteinander geführt, und ein Rohr 7 aus nichtmagnetischem Material wird
darin eingesetzt, und außerdem wird ein zylindrischer Kern 8 aus
magnetischem Material, der beispielsweise aus beschichtetem Eisenblechen
gebildet wird, in das Rohr 7 so eingesetzt, daß das geschmolzene Metall in
einen Spalt 9 zwischen dem Rohr 7 und dem zylindrischen Kern 8
transportiert wird.
-
Bei der vorangehend erwähnten konventionellen Konstruktion der
elektromagnetischen Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung wird, wenn die
Erregerspiralspulen 1, die einzeln in jedem unitären Element vorhanden
sind, der Reihe nach miteinander in der gleichen Polarität verbunden
werden, und wenn eine Dreiphasenwechselspannung angelegt wird, ein sich
axial bewegendes Magnetfeld, das durch die Wirbelströme induziert wird, die
in den kreisförmigen Leiterplatten 2 erzeugt und um deren mittlere
Abschnitte herum konzentriert werden, im Spalt 9 gebildet. Im Ergebnis
dessen fließen die Wirbelströme im geschmolzenen Metall in den Spalt 9, um
einen Schub zu erzeugen, der auf das geschmolzene Metall einwirkt und
dieses in der axialen Richtung wie eine elektromagnetische Pumpe
transportiert.
-
Das Aussehen der konventionellen elektromagnetischen Pumpe in
Konvergenzmagnetflußausführung, so angeordnet, wie es vorangehend erwähnt
wird, wird in Fig. 5 im teilweise herausgebrochenen Zustand gezeigt.
-
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Eigenart der
elektromagnetischen Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung, so angeordnet,
wie es vorangehend erwähnt wird, weiter dadurch verbessert, daß die
kreisförmigen Leiterplatten 2 verformt werden, insbesondere durch Verformen
der mittleren Abschnitte dieser, und daß das Rohr aus nichtmagnetischem
Material für den Transport des geschmolzenen Metalls doppelt angeordnet
wird; beispielsweise werden unitäre Elemente, die denen gleichen, die um
das äußere Rohr herum angeordnet werden, im inneren Rohr in Übereinstimmung
zueinander bereitgestellt, so daß ein sich bewegendes Magnetfeld mit einer
hohen Dichte des Magnetflusses erzeugt wird, das gleichmäßig im Spalt
zwischen dem äußeren und dem inneren Rohr verteilt wird.
-
Die Ansicht und der Querschnitt der kreisförmigen Leiterplatte 2 der
ersten Ausführung der elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld
in Konvergenzmagnetflußausführung, so angeordnet, wie es vorangehend
entsprechend der vorliegenden Erfindung erwähnt wird, werden in Fig. 6
gezeigt. Betreffs der kreisförmigen Leiterplatte 2, wie sie in Fig. 6
gezeigt wird, wird die Dicke der umgebenden Abschnitte 10 des mittigen
Loches 3 im Vergleich zu der der restlichen Abschnitte sehr stark
vergrößert, um somit den radialen Querschnitt dieser in T-Form anzuordnen.
-
Auf beiden Seiten der kreisförmigen Leiterplatte 2, so angeordnet,
wie es vorangehend erwähnt wird, wird ein Paar der Erregerspiralspulen 1,
deren mittleren Räume etwas größer sind als der umgebende Abschnitt 10 der
kreisförmigen Leiterplatte 2, wie in Fig. 7 gezeigt wird, mit der
kreisförmigen Leiterplatte 2 kombiniert, wie in der Querschnittsansicht in
Fig. 8 und beim perspektivischen Aussehen in Fig. 10 betreffs des unitären
Elementes gezeigt wird.
-
In diesem Zusammenhang wird eine seitliche Querschnittsansicht der
vorangehend erwähnten Kombination in Fig. 9 gezeigt, gleichermaßen wie in
Fig. 1 gezeigt wird.
-
Wie aus diesen damit in Beziehung stehenden Zeichnungen ersichtlich
ist, werden bei der ersten Ausführung der elektromagnetischen Pumpe mit
intensivem Magnetfeld entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl
von unitären Elementen, wie sie vorangehend erwähnt werden, in der axialen
Richtung angeordnet, und diese angeordneten unitären Elemente werden durch
einen Rahmen 6 aus magnetischem Material umgeben, der mit zähneartigen
Abschnitten 11 und Aussparungen 12 einzeln in der radialen Richtung für
jedes unitäre Element versehen ist, und der beispielsweise aus
beschichteten Eisenblechen gebildet wird, während die mittigen Löcher 3
einer jeden kreisförmigen Leiterplatte 2 miteinander geführt und im Inneren
mit einem Rohr 7 aus nichtmagnetischem Metall versehen werden, wobei im
Rohr 7 ein zylindrischer Magnetkern 8, der aus einem ferromagnetischen
Material gebildet wird, koaxial angeordnet ist, um somit das geschmolzene
Metall durch einen Spalt 9 zwischen dem Rohr 7 und dem Kern 8 zu
transportieren.
-
Bei der vorangehend erwähnten Anordnung wird, wenn die
Erregerspiralspulen 1, die in jedem unitären Element vorhanden sind, in
geeigneter Weise in Reihe geschaltet sind, und wenn ein
Dreiphasenwechselstrom an beiden Enden der Reihenschaltung der Spulen 1
angelegt wird, ein gleichmäßig verteiltes sich bewegendes Magnetfeld mit
einer hohen Dichte des Magnetflusses im Spalt 9 erzeugt, und im Ergebnis
dessen wird ein intensiver Schub in der axialen Richtung durch die
Wechselwirkung zwischen diesem sich bewegenden Magnetfeld und den
Wirbelströmen, die im geschmolzenen Metall erzeugt werden, erzeugt, um
somit eine elektromagnetische Pumpe für das Transportieren von
geschmolzenem Metall zu realisieren.
-
Als nächstes wird betreffs der zweiten Ausführung der
elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld in
Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden Erfindung
eine Querschnittsansicht dieser in Fig. 11 ähnlich wie in Fig. 8 gezeigt,
während eine Kombination der Seitenansicht und der seitlichen
Querschnittsansicht dieser in Fig. 12 zusammen mit einer
Querschnittsansicht des unitären Elementes gezeigt wird. Bei dieser
Ausführung, wie sie in diesen Zeichnungen gezeigt wird, und die so
angeordnet ist, daß die elektromagnetische Pumpe mit intensivem Magnetfeld
entsprechend der vorliegenden Erfindung für eine große Fördermenge
eingesetzt werden kann, wird der Durchmesser des Rohres 7 aus
nichtmagnetischem Material im Vergleich zu dem, der in Fig. 8 gezeigt wird,
sehr stark vergrößert, und ein inneres Rohr 13 aus nichtmagnetischem
Material, das einen Durchmesser aufweist, der in geeigneter Weise kleiner
ist als der des Rohres 7, wird koaxial darin so angeordnet, daß eine
Doppelkonstruktion der Rohre gebildet wird, wobei in dem Spalt 9, der
zwischen den Rohren 7 und 13 gebildet wird, das geschmolzene Metall
transportiert wird, während im Inneren des Rohres 13 Erregerspiralspulen
15 einzeln in der radialen Richtung durch die beschichteten Eisenkerne 14
umgeben werden, die jeder für sich mit jedem der unitären Elemente in
Übereinstimmung sind, die außerhalb des äußeren Rohres 7 angeordnet und
bzw. in Reihe mit den entsprechenden äußeren Erregerspiralspulen 1
geschaltet sind; beispielsweise werden beide der sich bewegenden
Magnetfelder, die durch beide Erregerspiralspulen 1, 15 entsprechend beim
Anlegen der Dreiphasenwechselspannung erzeugt werden, in Phase zueinander
überlagert, um ein gleichmäßiges und intensives sich bewegendes Magnetfeld
zu erhalten, und um folglich eine elektromagnetische Pumpe zu realisieren,
die für einen Einsatz mit beachtlich größerer Fördermenge als die der
ersten Ausführung geeignet ist.
-
Betreffs der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung, die für
einen Einsatz mit einer noch größeren Fördermenge geeignet ist, werden als
nächstes eine Querschnittsansicht und eine Kombination einer Seitenansicht
und einer seitlichen Querschnittsansicht, die denen in Fig. 11 und Fig. 12
gleichen, die die zweite Ausführung zeigen, in Fig. 13 und bzw. Fig. 14
gezeigt, während das Aussehen einer teilweise herausgebrochenen Darstellung
dieser, die der Fig. 10 gleicht, und die das der ersten Ausführung zeigt,
in Fig. 15 gezeigt wird.
-
Bei der dritten Ausführung, die in diesen Zeichnungen gezeigt wird,
ist im Inneren des inneren Rohres 13 des Doppelrohres für den Transport des
geschmolzenen Metalls, das gleichermaßen wie bei der vorher erwähnten
zweiten Ausführung angeordnet ist, der beschichtete Eisenkern 14
angeordnet, ebenfalls so wie bei der zweiten Ausführung, wobei in jeder
Aussparung
12 davon innere unitäre Elemente, die jedes für sich den äußeren
unitären Elementen entsprechen, außerhalb des Rohres 7 in Symmetrie
angeordnet sind, und gleichermaßen wie letztere ausgebildet sind, d.h.,
innere kreisförmige Leiterplatten 17, deren vergrößerte Dicke der
peripheren Abschnitte mit dem inneren Rohr 13 in Berührung ist, so wie auch
der radiale Querschnitt davon T-förmig ist, und die einzeln durch jedes
Paar der inneren Erregerspiralspulen 16 festgeklemmt werden, werden
entsprechend angeordnet. Bei der so angeordneten Konstruktion werden die
sich gegenseitig entsprechenden äußeren und inneren Erregerspiralspulen 1
und 16 miteinander entsprechend in Reihe geschaltet, so daß die sich
bewegenden Magnetfelder, die entsprechend durch jene Erregerspiralspulen
1 und 16 beim Anlegen der Dreiphasenwechselspannung erzeugt werden, in
Phase zueinander überlagert werden, um ein weiteres intensives und
gleichmäßiges sich bewegendes Magnetfeld zu erhalten.
-
Bei der elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld in
Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden Erfindung, so
angeordnet, wie es vorangehend im Detail beispielsweise für deren erste
Ausführung beschrieben wird, wird, wenn die Erregerspiralspulen, die
einzeln in jedem der unitären Elemente vorhanden sind, geeignet miteinander
geschaltet werden und eine Dreiphasenwechselspannung angelegt wird, das
sich bewegende Magnetfeld im Rohr aus dem nichtmagnetischen Material
erzeugt, das von jenen Erregerspiralspulen umgeben ist, und im Ergebnis
dessen wird der Schub, der durch die Wechselwirkung zwischen diesem sich
bewegenden Magnetfeld und den Wirbelströmen erzeugt wird, die im
geschmolzenen Metall im Rohr induziert werden, auf das geschmolzene Metall
angewandt, um eine wirksame elektromagnetische Pumpe zu realisieren. In
dieser Situation fließen neue Wirbelströme in den kreisförmigen
Leiterplatten, die einzeln zwischen den Erregerspiralspulen festgeklemmt
werden, und im Ergebnis dessen werden die magnetischen Streuflüsse
reduziert, während die effektiven Magnetflüsse im Spalt zwischen den
Doppelrohren erhöht werden. Folglich wird der Schub, der auf das
geschmolzene Metall angewendet wird, weiter verstärkt, so daß die
Transportfähigkeit der elektromagnetischen Pumpe schnell verbessert wird.
-
Unter diesen Umständen fließen die Wirbelströme 18, die so verteilt
werden, wie in Fig. 16 gezeigt wird, in den kreisförmigen Leiterplatten 2
und werden danach in den umgebenden Abschnitten dieser um die mittigen
Löcher 3 herum längs der Schlitze 4 konzentriert, so daß die magnetischen
Streuflüsse unterbrochen werden, und so daß daher die induzierten
Magnetflüsse wirksam in die mittigen Löcher 3 konvergieren.
-
In dieser Situation, wenn die Dicke der kreisförmigen Leiterplatte
unveränderlich oder gleichmäßig vom Umfang zum mittleren Abschnitt ist, ist
der Mangel zu verzeichnen, daß die konzentrierten Wirbelströme um das
mittige Loch 3 herum fließen und folglich der Zustand einer örtlichen
Überhitzung hervorgerufen und die Temperatur erhöht wird.
-
Um diesen Mangel zu beseitigen, und um ein wirksames sich bewegendes
Magnetfeld mit einer hohen Dichte des Magnetflusses und einer gleichmäßigen
Verteilung in der axialen Richtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
zu erhalten, geht die Verbesserung dahin, daß die Dicke des umgebenden
Abschnittes um das mittige Loch 3 der kreisförmigen Leiterplatte 2 herum
im Vergleich zu der der restlichen Abschnitte sehr stark vergrößert wird,
wie in Fig. 6, 8, 10 und 13 gezeigt wird, um zu bewirken, daß der radiale
Querschnitt davon in T-Form gebildet wird, und im Ergebnis dessen werden
die wirksamen Magnetflüsse in der radialen Richtung im Spalt 9 zwischen den
Doppelrohren vergrößert, so daß die Eigenart der elektromagnetischen Pumpe,
die als Vorteil aus der vorliegenden Erfindung erhalten wird, verbessert
wird.
-
Betreffs der vorangehend vorgeschlagenen elektromagnetischen Pumpe
in Konvergenzmagnetflußausführung wird die Verteilung der Magnetflüsse, die
hinsichtlich des unitären Elementes in dem Fall berechnet wird, daß die den
Wirbelstrom induzierende kreisförmige Leiterplatte mit einer gleichmäßigen
Dicke eingesetzt wird, in Fig. 17 gezeigt, während, betreffs der
elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld entsprechend der
vorliegenden Erfindung das, was hinsichtlich des unitären Elementes in dem
Fall berechnet wird, daß die kreisförmige Leiterplatte mit einem T-
förmigen radialen Querschnitt eingesetzt wird, in Fig. 18 gezeigt wird.
Folglich ist es aus dem Vergleich dieser Verteilungen miteinander
ersichtlich, daß es sehr wirksam ist, die Dicke des mittleren Abschnittes
der kreisförmigen Leiterplatte entsprechend der vorliegenden Erfindung zu
vergrößeren.
-
Außerdem wird die Verteilung der Magnetflüsse, die gleichermaßen, wie
vorangehend erwähnt, betreffs der Wirkung der abschirmenden Magnetflüsse
berechnet wird, die durch die kreisförmige Leiterplatte in dem Fall
erhalten wird, daß im Inneren der Doppelrohre in der elektromagnetischen
Pumpe mit intensivem Magnetfeld entsprechend der vorliegenden Erfindung
ebenfalls unitäre Elemente, die jedes für sich den äußeren unitären
Elementen entsprechen, bereitgestellt werden, in Fig. 20 im Vergleich mit
Fig. 19 gezeigt, die das in dem Fall zeigt, daß die kreisförmige
Leiterplatte entfernt würde, so daß es aus diesen Zeichnungen ersichtlich
wird, daß die Wirkung der Magnetflüsse gleichermaßen, wie in Fig. 17 und
18 betreffs des außeren unitaren Elementes gezeigt wird, auch betreffs des
inneren unitären Elementes erhalten werden kann. In diesem Zusammenhang
zeigen Fig. 19 und 20 die Situation in dem Fall, daß die Dicke der
kreisförmigen Leiterplatte, die im inneren unitären Element vorhanden ist,
gleichmäßig ist.
-
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, können bei
der elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld in
Konvergenzmagnetflußausführung entsprechend der vorliegenden Erfindung der
Wirkungsgrad und die Eigenart des Transportes des geschmolzenen Metalls
beachtlich nur dadurch verbessert werden, daß die Form des radialen
Querschnitts der den Wirbelstrom induzierenden kreisförmigen Leiterplatte
offensichtlich modifiziert wird, und im Ergebnis dessen kann eine
elektromagnetische Pumpe, die für eine sehr große Fördermenge mit einer
beachtlich großen Ausgangsleistung geeignet ist, leicht realisiert werden,
und außerdem ist es auch möglich, eine übergroße elektromagnetische Pumpe
zu realisieren, die nach dem gleichen Prinzip zum Einsatz gebracht wird.
-
Mit anderen Worten, die Wirkungen, die durch die vorliegende
Erfindung erhalten werden, bei der betreffs der vorangehend vorgeschlagenen
elektromagnetischen Pumpe in Konvergenzmagnetflußausführung, die mit einem
sich abwechselnd wiederholenden Stapel von Erregerspiralspulen und
kreisförmigen Leiterplatten, die den Wirbelstrom erzeugen, und die jede für
sich radiale Schlitze aufweisen, versehen ist, die Dicke der Abschnitte
um die mittigen Löcher der kreisförmigen Leiterplatte herum vergrößert
wird, um somit einen radialen Querschnitt dieser in T-Form zu erhalten.
sind die folgenden:
-
(1) Betreffs der kreisförmigen Leiterplatte, die den Wirbelstrom
erzeugt, werden die Wirbelströme, die durch die Wirkung des radialen
Schlitzes um das mittige Loch herum konzentriert sind, in der axialen
Richtung so verteilt, daß die Stromdichte darin verringert wird, um somit
das Verhindern einer örtlichen Überhitzung zu begünstigen, die
konventionell durch die Konzentration der Wirbelströme bewirkt wird.
-
(2) Die vorangehend erwähnte Reduzierung der Stromdichte in der
Umgebung des mittigen Loches und daher das vorangehend erwähnte Verhindern
der örtlichen Überhitzung, das durch die Konzentration der Wirbelströme
um das mittige Loch herum bewirkt wird, die durch die Ausbildung des
radialen Querschnittes der kreisförmigen Leiterplatte in einer T-Form
bewirkt werden, führen dazu, daß das Erhöhen der Spannung erleichtert wird,
die an eine gleichermaßen bemessene elektromagnetische Pumpe angelegt wird,
und daß daher die Ausgangsleistung dieser vergrößert wird.
-
(3) In der Situation, daß der radiale Querschnitt der kreisförmigen
Leiterplatte in einer T-Form ausgebildet ist, werden die konzentriert
fließenden Wirbelströme längs des Rohres aus dem nichtmagnetischen Metall
in der axialen Richtung ausgebreitet, so daß die magnetischen Streuflüsse,
die durch die Umgebung des mittigen Loches der kreisförmigen Leiterplatte
von den zähneartigen Abschnitten des Rahmens aus magnetischem Material, der
die unitären Elemente umgibt, die einzeln aus dem abwechselnden Stapel der
Erregerspiralspulen und der kreisförmigen Leiterplatten gebildet werden,
hindurchgehen, verringert werden, und so daß daher die wirksamen
Magnetflüsse, die durch den Spalt zwischen den Doppelrohren hindurchgehen,
so sehr vergrößert werden, wie es zur Reduzierung der magnetischen
Streuflüsse kommt, und im Ergebnis dessen wird der Schub, der auf das
geschmolzene Metall einwirkt, erhöht, und folglich wird die
Ausgangsleistung ebenfalls vergrößert, so daß der Wirkungsgrad des
Transportes verbessert wird.
-
(4) Bei der elektromagnetischen Pumpe mit intensivem Magnetfeld
entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Innendurchmesser der
Erregerspiralspulen, die abwechselnd auf den kreisförmigen Leiterplatten
gestapelt sind, größer ausgeführt als der des mittigen Loches der
kreisförmigen Leiterplatte, um somit die Wärmeleitung vom geschmolzenen
Metall mit hoher Temperatur, das im Rohr aus dem nichtmagnetischen Material
transportiert wird, das durch das mittige Loch hindurchgeht, zu verhindern.
Dementsprechend wird, selbst wenn die Dicke des Abschnittes vergrößert
wird, der das mittige Loch der kreisförmigen Leiterplatte umgibt, um deren
radialen Querschnitt in einer T-Form auszuführen, überhaupt kein Einfluß
auf die restlichen Teile der Pumpe angesichts der gegenseitigen Beziehung
jener Abmessungen ausgeübt.