DE7105091U - DOUBLE ACTING THERMAL PUMP FOR A CONDUCTIVE MEDIUM - Google Patents
DOUBLE ACTING THERMAL PUMP FOR A CONDUCTIVE MEDIUMInfo
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Description
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Die Neuerung betrifft eine doppelt wirkende Theraopumpe für ein leitendes Medius.The innovation concerns a double-acting Theraopump for one leading Medius.
Bekannt sind Thermopumpen, die zum Fördern eines flüssigen Metalls, insbesondere Natrium, bestimmt sind und eine in einen querverlaufenden Magnetfeld angeordnete Leitung für den Kreislauf des leitenden Mediums und zwei Verbindungsstellen thermoelektrxscher Materialien aufweisen, von denen die eine in Vämtekontakt mit deü leitenden Medium ist und die andere bei einer von der Temperatur des leitenden Mediums verschiedenen Temperatur gehalten werden kann, wobei der elektrische !reis zwischen den beiden Verbindungsstellen durch das in der Leitung befindliche leitende Medium in einer senkrecht sum Magnetfeld verlaufenden Querrichtung geschlossen wird.Thermopumps are known which are intended for pumping a liquid metal, in particular sodium, and which have a line arranged in a transverse magnetic field for the circulation of the conductive medium and two connection points of thermoelectric materials, one of which is in Vämtekontakt with the conductive medium and the others can be kept at a temperature different from the temperature of the conductive medium, the electrical connection between the two connection points being closed by the conductive medium in the line in a transverse direction perpendicular to the magnetic field.
Bei einer bekannten Ausführungsform einer doppelt wirkenden Thermopumpe ist eine schleifenförmige Leitung zum Fördern des flüssigen Leiters und eine zwischen den beiden Zweigen dieser Leitung angeordnete Mittelleitung, in der eine Kühlflüssigkeit strömt, vorgesehen. Die beiden Zweige der Leitung, in der das zu förderndeIn a known embodiment of a double-acting thermal pump is a loop-shaped pipe for conveying the liquid Conductor and one arranged between the two branches of this line Central line in which a cooling liquid flows is provided. The two branches of the line in which that is to be promoted
leitende Medium strömt, und die Mittelleitung bilden jeweils die heißen und kalten Lötstellen von zvei Thermoelementen, welche vier lamellenförmiee Element« aus tfaermoelektrisehen Metalls«; wie rupfer und Konstantem (e.wz.- eine als Widerstandswerkstoff bekannte Cu-Ni-Mn-Legierung) aufweisen. conductive medium flows, and the middle line form the hot and cold soldering points of two thermocouples, which four lamellar element "made of fiber-electric metal"; how rupfer and Konstantem (e.wz.- a Cu-Ni-Mn alloy known as a resistance material).
Gemäß de? Neuerung ist jede doppelt wirkende Thermopumpe der oben angegebenen Art gekennzeichnet durch zwei Rohrabschnitte für den Kreislauf des zu fordernden leitenden Mediums, die auf der einen und anderen Seite eines Mittelrohrs, in welchem das Kühlmedium strömt, angeordnet, mit Verbindungsvorrichtungen versehen und zwischen zwei Halbschalen angeordnet sind, welche jede aus Metaliblöcken mit einer guten elektrischen und Wärmeleitfähigkeit, die mit den Rohrabschnitten fest verbunden sind, und Lamellenelementen aus thermoelektrischen werkstoffen, welche die Metallblöcke miteinander verbinden, bestehen, wobei die Lamellenelemente, die aus zwei verschiedenen Metallen bestehen, zwei Thermoelemente bilden, deren kalte Lötstelle das Mittelrohr und deren heiße Lötstellen die beiden Rohrabschnitte für den Kreislauf des zu fördernden leitenden Mediums sind.According to de? Every double-acting thermal pump is the innovation Characterized above by two pipe sections for the circulation of the conductive medium to be requested, which on the one and the other side of a central tube in which the cooling medium flows, arranged, provided with connecting devices and arranged between two half-shells, each made of metal blocks with good electrical and thermal conductivity, which are firmly connected to the pipe sections, and lamellar elements made of thermoelectric materials, which the metal blocks connect with each other, consist, with the lamellar elements, which consist of two different metals, two thermocouples form whose cold soldering point the central tube and whose hot soldering points the two pipe sections for the cycle of the to be conveyed conductive medium.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführung
sform. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten
Zeichnungen. Hierin zeigen:
Fig. 1 schematisch die Gesamtheit der Thermopumpe, teilweise im Schnitt;Further properties and advantages of the innovation emerge from the following description of an embodiment given only as an example. The description refers to the attached drawings. Show here:
1 schematically shows the entirety of the thermal pump, partly in section;
Fig. 2 einen Schnitt der Thermopumpe längs der Linie H-II der Fig.3; Fig. 3 einen Schnitt der Thermopumpe längs der Linie IH-IIl der Fig. 2;FIG. 2 shows a section of the thermal pump along the line H-II of FIG. 3; 3 shows a section of the thermal pump along the line IH-III in FIG. 2;
Zusammenbau;
Fig. 6 eine Ansicht einer Haibsc ha Ie, wobei die Art des Zusa—on-Assembly;
Fig. 6 is a view of a Haibscha Ie, the type of combination
lötens geseigt ist;
Fig. 7 eine Ansicht einer Halbschale zur Erläuterung einer anderensoldering is sung;
7 is a view of a half-shell to explain another
Verbindungsveise durch Elektronenstrahlschweieung-; Fig. 8 eine Ansicht einer Aus-ftihrungsfont eines LaaellenelementsConnection by electron beam welding; 8 is a view of an embodiment font of a laaelle element
zur Erläuterung seiner Herstellungsveise; Fig. 9 eine Ansicht einer abgevandelten Ausführung tierto explain its production method; Fig. 9 is a view of a modified embodiment tier
gepreßten Lamelle;
Fig. 10a und 10b Ansichten einer anderen Art von Lamelleneleae&ten
zur Erläuterung ihrer Verbindung durch Elektronenstrahlschweieung .pressed lamella;
10a and 10b are views of another type of lamellar elements for explaining their connection by electron beam welding.
In Fig. 1 ist eine doppelt wirkende Thermopumpe für eine leitende Flüssigkeit gezeigt, welche nach den in der französischen Patentschrift 1 550 990 beschriebenen Prinzip arbeitet. Diese Thermopumpe veist eine Leitungsschleife 1 auf. in der in Richtung des Pfeils A ein flüssiges Metall, insbesondere Natrium, strömt. Diese Leitungsschleife weist zwei parallele Zweige la und 1b auf, zwischen cenen eine Mit-telleitung 2 angeordnet ist, in der eine Kühlflüssigkeit strömt.In Fig. 1 is a double-acting thermal pump for a conductive Liquid shown, which works on the principle described in French Patent 1,550,990. This thermal pump has a line loop 1. in which a liquid metal, in particular sodium, flows in the direction of arrow A. These Line loop has two parallel branches la and 1b, between cenen a central line 2 is arranged, in which a Coolant flows.
Erfindungsgemäß besteht die Theraopumpe aus einer oder mehreren Einheiten 3a,3b, beispielsweise sechs Einheiten bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ,die in Reihe angeordnet und geschaltet sind.According to the invention, the thermal pump consists of one or more Units 3a, 3b, for example six units in the case of the one in FIG. 1 embodiment shown, which are arranged and connected in series.
Eine dieser Einheiten, die im einzelnen in den Fig. 2,3 und 4 gezeigt ist, weist zwei Rohre 4a,4b auf, welche den Zweigen ia,ibOne of these units, which is shown in detail in FIGS. 2, 3 and 4, has two tubes 4a, 4b, which the branches ia, ib
der Leitung, in <Ser das flüssige Metall strömt, entsprechen, und ein Hittelrohr 5 auf, in der eine Kühlflüssigkeit strömt. Die Sohre 4a.4b sind an eines ihrer Endes mit eines Balgen 11 versehen. correspond to the conduction in <Ser the liquid metal flows, and a central tube 5 in which a cooling liquid flows. The ears 4a.4b are provided with a bellows 11 at one of their ends.
Auf der einen und anderen Seite der Rohre 4a und 4b sind Magnete 6a,6b angeordnet» die ein quer gerichtetes Magnetfeld erzeugen.On one and the other side of the tubes 4a and 4b magnets 6a, 6b are arranged, which generate a transversely directed magnetic field.
Die Rohre 4a,4b und 5 sovie die Magnete 6a,6b sind zwischen zwei Halbschalen 7a.7b angeordnet, welche Metallblöcke 8 bilden, die ait den Bohren 4a,4b und 5 und Lamellenelementen 9a,9b und 10a,ιOb aus thermoelektrische«! Material fest verbunden sind.The tubes 4a, 4b and 5 as well as the magnets 6a, 6b are between two Half-shells 7a.7b arranged, which form metal blocks 8, the ait the drilling 4a, 4b and 5 and lamellar elements 9a, 9b and 10a, ιOb from thermoelectric «! Material are firmly connected.
Die Metallblöcke 8 nüssen eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und einen sehr geringen spezifischen elektrischen widerstand aufweise» und sind vorsugsveise aus Kupfer hergestellt.The metal blocks 8 have very good thermal conductivity and has a very low specific electrical resistance » and are preferably made of copper.
la übrigen sind die Lamellenelenente 9a,9b aus Konstanten (e.Vz.) und die Elemente i0a,i0b aus Kupfer in der rfeise hergestellt, daß sie zwei Thermoelemente bilden, deren kalte Lötstelle das Mittel» rohr 5 und deren heiße Lötstellen die Rohre 4a,4b sind, in denen das su fördernde flüssige Metall strömt.The rest are the lamellar elements 9a, 9b from constants (e.Vz.) and the elements i0a, i0b made of copper in such a way that they form two thermocouples, the cold solder joint of which is the medium » tube 5 and their hot soldering points are the tubes 4a, 4b, in which the su promoting liquid metal flows.
Zum Zusanaenbau der verschiedenen, die Einheit bildenden Teile wird ein Metall-Lot auf das Grundmetall aufgebracht, ia in Form eines bandartigen Blatts oder einer elektrolytischen Abscheidung, welches in Berührung axt den Grunäaetall (durch Diffusion) ein Eutektikua mit niedrigem Schmelzpunkt liefert» Die so erzeugte, ein sehr geringes Volumen einnehmende flüssig« Phase verbindet bei ihrer Erstarrung die beiden aneinandergehaltenen Teile*For assembling the different parts that form the unit a metal solder is applied to the base metal, generally in the form of a tape-like sheet or an electrolytic deposition, which in contact ax the green metal (by diffusion) provides a eutectic with a low melting point »The so generated liquid phase occupying a very small volume connects when they solidify, the two parts held together *
und festen Phase verschieden sind, kasn der Schmelzpunkt wieder erhöht «erden, so daß anschließend entsprechende Verbindungen ohne Gefahr hergestellt «erden können. Die Regelung das kapillaren Aufsteigens des Lots ist durch ein Spiel Mull gewährleistet.and solid phase are different, the melting point can be again increased «earth, so that then appropriate connections produced without danger. The scheme of the capillary The rise of the lot is guaranteed by a game of gauze.
Innerhalb der Grenzen der Temperaturbeständigkeit der Grundwerkstoffe und der Verträglichkeit alt diesen ist jedes Metall-Lot geeignet.Within the limits of the temperature resistance of the base materials and the compatibility with these, any metal solder is suitable.
Bei einer besonderen AusftShrungsfora, bei der die Grun&sstalle Kupfer und Konstanten (Schmelztemperatur 1083° C) und die Betriebstemperatur 850° C sind, wird eine Goldscbicht in Fora von Blattgold oder einer fciektrolytischen abscheidung als Lot benutzt.At a special exhibition forum where the Grun & sstalle Copper and constants (melting temperature 1083 ° C) and the operating temperature 850 ° C, a layer of gold becomes in the form of gold leaf or an electrolytic deposition as solder.
Das Löten wird unter Druck auf die Teile in einem Vakuua von 10""5 Torr, bei einer Temperatur von 930° C in der weise vorgenommen, daß die Bildung des Eutektikuas AuCu bei einer Temperatur von 380° C erfolgt.The soldering is carried out under pressure on the parts in a vacuum of 10 "" 5 Torr, at a temperature of 930 ° C in such a way that the formation of the eutectic AuCu takes place at a temperature of 380 ° C.
In Pig. 5 ist gezeigt, vie durch Verlöten eine Theraopumpeneinheit gemäß der Neuerung geschaffen wird, in der die Rohre 4a,4b und 5 zwischen den Halbschalen 7a,7b unter Zwischenschaltung eines Metall-Lots, das aus einem Blattgoldband 13 besteht, in Sitzen 12 angeordnet werden, die in den Metallblöcken 8 vorgesehen sind.In Pig. 5 is shown a thermal pump unit by soldering is created according to the innovation in which the tubes 4a, 4b and 5 between the half-shells 7a, 7b with the interposition of a metal solder consisting of a gold leaf strip 13 in Seats 12 are arranged, which are provided in the metal blocks 8 are.
Die aus rostfreiem Stahl bestehenden Rohre sind zuvor durch Sandstrahlen gereinigt und mit einer Palladiumschicht überzogen· um ihre Oxydation durch Einiangen des von den Blöcken 6 herkommenden Kupferoxyds zu verhindern.The stainless steel pipes are previously sandblasted cleaned and coated with a palladium layer to prevent it from being oxidized by incorporating that which comes from the blocks 6 To prevent copper oxide.
Anschließend werden die unter Druck zusammengehaltenen Teile im Vakuum nach dem oben angegebenen Verfahren verlötet.The parts held together under pressure are then placed in the Vacuum soldered according to the procedure given above.
Xn gleicher Velse verden die Haibyhi»*'^ zusammengebaut, vie in Fig.6 geseilt. Dabei «erden die LamelleneleBente 9a und 10a «wischen den Metallblöcken 8 angeordnet, wobei zwischen zvei benachbarte Teile 8 und 10a ein Blattgoldband 14 zvischengelegt ist. Anschließend verden die verschiedenen Teile unter Druck »inn—nngehalten und im Vakuum -verlötet.Xn the same Velse the Haibyhi "*" ^ are assembled, like in Fig. 6 roped. In doing so, wipe the lamellar elements 9a and 10a the metal blocks 8, with a gold leaf band 14 sandwiched between two adjacent parts 8 and 10a. The various parts are then held in place under pressure and soldered in a vacuum.
in Fig. 8 ist ein Verfahren sub Zusammenbau eines Lamellenelements 9a, 9b, 10a, 10b gezeigt, wobei durch Stanzen erhaltene Lauen en 15 aus lonstantan oder tupfer unter Zwischenschaltung von Zwischenscheiben 17 aus Kupfer auf Mieten 16 gestapelt sind.in Fig. 8 is a method of sub assembling a lamellar member 9a, 9b, 10a, 10b are shown, with leuzes obtained by punching 15 Made of constantane or swab with interposed washers 17 made of copper are stacked on heaps 16.
Die zu lötenden Bereiche 18 der Lamellen 15 sind mit einer Schicht von Metall-Lot, insbesondere einer elektrolytisch abgeschiedenen Goldschicht, verseilen. Die Zwischenscheiben 17 sind ebenfalls vergoldet.The areas to be soldered 18 of the lamellae 15 are coated with one layer strand of metal solder, in particular an electrolytically deposited gold layer. The washers 17 are also gold plated.
Die Gesamtanordnung der aufeinandergestapelten Lamellen wird zusammengepreBt und vernietet, bevor sie nach dem oben beschriebenen Verfahren verlötet wird.The overall arrangement of the lamellas stacked on top of one another is pressed together and riveted before it is soldered according to the method described above.
Die zur Lange I3 senkrechten Flachen «3es Lamellenelements verden nachgearbeitet, um eine sehr präzise Lötflache zur Verbindung mit den Metallblöcken θ zu erhalten. The surfaces of the lamellar element perpendicular to the length I 3 are reworked in order to obtain a very precise soldering surface for connection to the metal blocks θ.
Gemäß einer in Fig. 9 gezeigten Abwandlung werden zur Vereinfachung des Zusammenbaus Lamellen 19 verwendet, die durch Pressen erhalten sind und an ihren beiden Enden Verdickungen 20 besitzen, welche den Zwischenscheiben 17 entsprechen.According to a modification shown in FIG. 9, for simplification the assembly uses lamellas 19 obtained by pressing and having thickenings 20 at both ends, which correspond to the washers 17.
Zum Zusammenbau einer Halbschale oder eines Lamellenelements kann auch das Schweiften mit Elektronen- oder Laserstrahl benutzt werden.To assemble a half-shell or a lamellar element, welding with an electron or laser beam can also be used.
CfCf
In Pig. 7 ist der Zusammenbau einer BalWrhaie gezeigt· welche aus Metall?: ic&en 6 und Lamellenelementen 9a, 10a besteht. Ein Elektronenstrahl 21 oder Laserstrahl wird in der Ebene der Verbindung zwischen zwei Teilen auf das Werkstück gerichtet und in-Richtung des Pfeils P verschoben, um eine Schweifiraupe 22 zu erzeugen.In Pig. 7 shows the assembly of a BalWrhaie which consists of metal ?: ic & en 6 and lamellar elements 9a, 10a. An electron beam 21 or laser beam is directed onto the workpiece in the plane of the connection between two parts and shifted in the direction of the arrow P in order to produce a tail bead 22.
Nach dec gleichen Prinzip kann Ban die Laaellen 23 ο-ϊη**^ Laaellenelesents aiteinander verbinden· wie in Fig. 10a gezeigt.According to the same principle, Ban can connect the Laaellen 23 ο-ϊη ** ^ Laaellenelesents ait each other · as shown in Fig. 10a.
Die Laaellen 23 sind anfeinand-ergestapelt und aittsls einer Einspannvorrichtung 24 gegeneinandergepreßt gehalten» «ahrend ein Elektronen- oder Laserstrahl 25 in Sichtung des Pfeils P1 in einem geringen Abstand von den Kanten des El< wird, us zwei parallele Schweifiraupen 26.26a su erhalThe laaelles 23 are stacked one next to the other and held pressed against one another by means of a clamping device 24, while an electron or laser beam 25, as seen by the arrow P 1, is received at a short distance from the edges of the El <, us two parallel caterpillars 26.26a
werden die Felder des Lamellenelemeüts in derthe fields of the Lamellenelemeüt in the
der Schweißraupen 26.26a nachbearbeitet, um die Seitenstreifen 27.27a zu entfernen, wie in Fig. 10b gezeigt.of weld beads 26.26a reworked to the side strips 27.27a as shown in Fig. 10b.
Durch dieses Verfahren können Zwischenräume vermieden und elemente von großer Länge und größtmöglicher Kompaktheit stellt werden.Through this process gaps can be avoided and elements of great length and the greatest possible compactness are provided.
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