DE7230238U - Elektromagnetische Pumpe - Google Patents
Elektromagnetische PumpeInfo
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Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
Bensberg,den 11.8.1972
0314 VJe/Da
2H.187.5
urn; ratch
■:::..-. t"ic:iale Ato.'ureak Lorb au Gmbii
506 Bensberg
111 ektroriidf-',mrtrische Puir.pe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische
Pumpe für elektrisch leitende Flüssigkeiten, bestehend aus einem Außenrohr mit in Längsrichtung an der Außenseite
angeordneten Magnetjochen in Form von Kammblechen,
in deren Nuten Induktionsspulen angeordnet sind., und zwar eine Dreiphaseninduktionspumpe. Die erfindungsgemäßo
Pumpe ist insbesondere für die Förderung flüssiger Metalle, beispielsweise Natrium, in Kernenergieanlagen
geeignet. Wird ein eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthaltender Strömungskanal quer von einem
Magnetfeld durchsetzt, entstehen Induktionsströme in der "Flüssigkeit, die senkrecht zum Magnetfeld und zur
Achse des Strörnungskanals gerichtet sind und durch ihre Wechselwirkung mit dem Magnetfeld eine in Längsrichtung des
Strömungskanals wirkende Kraft erzeugen, die die Flüssigkeit in Bewegung setzt.
Derartige Pumpen sind an sich bekannt, beispielsweise
aus der DT-AS 1 149 252, in der vorgeschlagen wird, daß der Strö;nungskanal aus einem inneren und einem
äußeren Mantel besteht und daß zwischen beiden Mänteln eine Trennschicht angeordnet ist, was zur
Verminderung parasitärer Induktionsströme und damit zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Pumpe
führen soll. Das den Strömungskanal durchsetzende Magnetfeld wird bei den bekannten Pumpen zumeist
in der in der US-PS 2 386 369 beschriebener» Weise erzeugt, daß der rohrförmige Strömungskanal zwischen
dt·; polen eines Elektror/iagneten geführt wird, der
seinerseits mit Hilfe von auf ihm angebrachten Spulen erregt wird.
den bsi*,cüüiier! Pumpen diessr Ar*"*"
/:ung;-.,".rad, der bei kleinen Baugrößen nur etwa 2-3 %
beträgt, ist verhältnismäßig gering. Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß der Rückschluß
der in der elektrisch leitenden Flüssigkeit erzeugten InduktionsctröjTie größtenteils in dieser selbst erfolgt,
so daPu die die Flüssigkeit in der gewünschten Richtung
bewegende Kraft nur in einem Teil des zur Verfügung stehei,den Rohrquerschnittes wirksam wird, während in
anderen Teilen desselben Querschnittes zum Teil radial, z.T. axial in entgegengesetzter Richtung
wirkende Kräfte auftreten, die den Strömungswiderstand der Flüssigkeit und damit den Wirkungsgrad nachteilig
beeinflussen. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, an den Strömungskanal weitere Kanäle von
geringerem Querschnitt anzusetzen, die ebenfalls mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit gefüllt sind und
in denen der Rückschluß der Induktionsströme vor sich gehen soll. Diese Bauweise ist jedoch sehr aufwendig.
Eine Pg ^Sniits*10 Cl^r1
besserte Pumpe wird in der FR-PS 1599 876 beschrieben, bei der jedoch eine aufwendige und empfindliche Isolierung
eines Innenrohres, in dem der Rückschluß der Induktionsströme erfolgen soll, gegenüber der zu
fördernden Flüssigkeit notwendig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine elektromagnetische Pumpe mit erhöhtem Wirkungsgrad und
von einfacher, kostensparender Bauweise, insbesondere für kleine Baugrößen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß im einseitig geschlossenen Außenrohr und konzentrisch
dazu ein Innenrohr aus ferritischem Material angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen Innen- und Außenrohr am
geschlossenen Ende des Außenrohres mit dem vom Innenrohr umschlossenen Raum kommuniziert. Der magnetische
Rückschluß findet in dem Innenrohr statt, dessen Material so gewählt wird, daß es gegen die zu fördernde
Flüssigkeit, beispielsweise Natrium, beständig ist, und das infolge seine." einfachen Geometrie billig
aus einem Stück hergestellt werden kann.
Die Magnetjoche sind in Richtung der Rohrachse gesehen,
sternförmig um dss Außenrohr gruppierte Daraus ergibt
sich, daß die im Spalt zwischen Innen- und Außenrohr befndliche Flüssigkeit jeweils radial von dem Magnetfeld
durchsetzt wird, und die dadurch hervorgerufenen Induktionsströme, die senkrecht zum am jeweiligen Orte
herrschenden Magnetfeld verlaufen, sich zu einem Spalt
zwischen Innen- und Außenrohr ringförmig umlaufenden
Strom zusammenschließen. Die durch diesen hervorguru Tent;,
in axialer Richtung wirkende Kraft wirkt über die ganze Fläche des Spaltes ohne Verlustzonen nur in einer
Richtung.
Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Spalt zwischen Innen- und Außenrohr ist entgegengesetzt derjenigen im
Innenrohr, wobei die Umlenkung in der am geschlossenen Ende des Außenrohres zwischen diesem und dem Innenrohr
vorgesehenen Lücke erfolgt. Dies gestattet es, Zu- und Ableitungen der Pumpe am entgegengesetzten Ende anzuordnen,
und die Pumpe leicht zugänglich abseits des Hauptrohrstranges für die zu fördernde Flüssigkeit anzuordnen.
Wie weiter unten beschrieben, wird "vrch die nur einseitige Verbindung mit dem Rohrstrang die Montage der
erfindungsgemäßen Pumpe wesentlich erleichtert.
Die Induktionsspulen sind konzentrisch zum Außenrohr und jede Spule ist in je einer Nut jedes Magnetjoches
angeordnet. Dadurch, daß jede Spule zur Erregung jedes der die Magnet joch bildenden Kainmbleche beiträgt, kann
der Gesamtwiderstand der Spulen und damit ihre unerwünschte Erwärmung gering gehalten werden , im Vergleich
zur erzielten magnetischen Induktion.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Induktionsspulen aus übereinandergewickeItem,
elektrisch oxydiertem Aluminiumband bestehen, wobei die Aluminiumoxydschicht die nötige
Lagenisolation dieser einfach herzustellenden Spulen bildet.Diese Art der Isolation ist, wie bei der
72362382&I.»
- X
Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe in Kernenergieaniap.en
iiuLweudig, wei Lgv/iiOiid hil^e- und
strahlenbeständig.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpe
ist es, daß die Magnetjoche und Spulen an einem über das Außenrohr geschobenen, mit diesem lösbar
verbundenen Gestell befestigt sind. Da die Pumpe wie oben beschrieben, nur einseitig mit der Rohrleitung
verl-unden ist, kann das Gestell und mit ihm
die Magnetjoche und die Spulen zu Reparaturzwecken vom Außenrohr abgenommen werden, ohne daß Eingriffe
amRohrleitungssystem notwendig wären. Dies ist besonder.:
vorteilhaft, wenn «ine solche Montage durch fernbediente
Werkzeuge erfolgen mn ft. Auen ermöglicht es diese
Anordnung, die Charakteristik der Pumpe bei Bedarf in einfacher Weise zu verändern, indem die vorhandenen
Spulen gegen andere verschiedener Schaltung, Anzahl oder Stärke ausgewechselt wei'-den.
Bei einer größeren Anzahl von Spulen und der Verwendung
von Drehstrom wird eine, über das Pumpenrohr konstant ansteigende Druckerhöhung erzielt. Druckspitzen, wie rie
bei Konduktionspumpen auftreten, werden ganz vermiede!:.
Dies hat den Vorteil, daß der Vordruck der Pumpe Lic au:
2 N/cm abgesnkt werden kann, ohne daß Kavitationserschcinungen
auftreten. Ferner treten auch bei waagerechter Anordnung des Pumpenrohres keine Entgasungsprobleme auf.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt
Figur 1 einen Längsaxialschnitt und Figur 2 einen Querschnitt entsprechend der Linie A-A
der Figur 1.
Die Figur 1 zeigt ein Außenrohr (1), vorzugsweise aus
rostfreiem Stahl, das an seinem einen Ende mit einer Kappe (2) verschlossen ist, und an seinem anderen Ende
mit einem T-Stück (3) versehen ist. In dem T-Stück (3)
mündet eine Zuleitung (4) für das zu pumpende Medium. An seinem freien Ende ist das T-Stück (3) mit einem
Reduzierstück (5) verbunden, das den Anschluß für aine Ableitung (6) in sich aufnimmt. An der Ableitung (6) ist
ein zum Außenrohr (1) konzentrisches Innenrohr (7) aus einem ferritischen Material befestigt, das sich über
den größten Teil der Länge des Außenrohres (1) erstreckt, wobei zwischen beiden Rohren (1) und (7) ein Spalt (8)
gebildet wird. Außen auf das Außenrohr (1) ist ein Gestell geschoben, bestehend aus einem Außenmantel (9), der besseren
Wärmeabfuhr wegen zweckmäßigerweise aus Lochblech, einem Innenmentel (10)und zwei Deckplatten (11). In dem
Gestell sind im Beispiel (siehe Figur 2) seche Magnetjoche
(12) angeordnet, die aus einem Paket von aufeinandergelegten, vermittels Schrauben (13) zusammengehaltenen Dynamoblechen
bestehen und die mit Nuten (14) versehen sind«. In den Nuten (14) sind umlaufende, zum Außenrohr (1)
konzentrische Spulen (15) angeordnet, die aus übereinandergewickelten,
elektrisch oxydiertem Aluminiumband bestehen und gegenüber dem Außenrohr (1) durch Isolierringe (16)
aus einem Quarzfaser-Glimmergewebe isoliert sind. Das Gestell wird in seiner Lage auf dem Außenrohr (1) einerseits
durch einen Anschlag (17) und andererseits durch
/10
einen Haltering (18) festgehalten, der mit der Kappe
(2) verschraubt ist. Fließt in den Spulen (15) ein Drehstrom, bildet sich zwischen den Polen der Magnetjoche
(12) ein magnetisches Feld, das die im Spalt (8) befindliche elektrisch leitende Flüssigkeit durchsetzt..
und in dieser Induktionsströme hervorruft, die die
Flüssigkeit in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung beschleunigen. Am Ende des Spaltes (8) wird die Flüssigkeit
umgelenkt und fließt im Inneren des Innenrohres (7) in entgegengesetztem Richtung in die Ableitung (6).
Durch die Veränderung der Anzahl der Spulen oder ihrer Schaltung läßt sich die Charakteristik der Pumpe in der
gewünschten Richtung, beisoielsweise auf größtmögliche Fördermenge oder größtmöglichen Förderdruck hin beeinflussen.
Versuchsausführungen der erfindungsgemaßen Pumpe erreichten beispielsweise bei einer aufgenommen elektrischen
Leistung von 9,35 kW und flüssigem Natrium bei 200° C eine Fördermenge von 12,4 πι /h, einen Förderdruck von
5 9
3,6x10 N/m und einem Wirkungsgrad von 13,3 %.
3,6x10 N/m und einem Wirkungsgrad von 13,3 %.
Claims (2)
1. Elektromagnetische Pumpe für elektrisch leitende
Flüssigkeiten, bestehend aus einem Außenrohr mit in Längsrichtung an der Außenseite angeordneten
Magnetjochen in Form von Kammblechen, in deren
Nuten Induktionsspulen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß im einseitig geschlossenen Außenrohr (1) und konzentrisch dazu ein Innenrohr (7) aus ferritischem
Material angeordnet ist, wobei der Spalt (8) zwischen Innen- (7) und Außenrohr (1) am geschlossenen Ende
(2) des Außenr'chres (1) mit dem vom Innenrohr (7) umschlossenen Raum kommuniziert.
2. Elektromagnetische Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktionsspulen (15) aus übereinandergewickelten,
elektrisch oxydiertem Aluminiumband beste.ien.
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