DE945689C

DE945689C - Electrodynamic motion of fluids

Info

Publication number: DE945689C
Application number: DEP13002A
Authority: DE
Inventors: Erich Holz; Dr Albert Perlick
Original assignee: ALBERT PERLICK DR
Current assignee: ALBERT PERLICK DR
Priority date: 1954-11-07
Filing date: 1954-11-07
Publication date: 1956-07-12

Description

Elektrodynamische Bewegung von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewegung von Flüssigkeiten auf elektrodynamischem Wege. Es ist bekannt, elektrisch leitende Flüssigkeiten, z. B. Metallschmelzen, Quecksilber oder dessen Amalgame in einem magnetischen Feld unter dem EinfluB eines durch die Flüssigkeit geschickten elektrischen Stromes zu bewegen. Die magnetische Induktion und die elektrische Stromdichte in der Flüssigkeit stehen dabei räumlich zueinander senkrecht. Sie erzeugen eine elektromagnetische Kraftwirkung - analog zur Kraft in einem stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld-, die sich als Pumpkraft in einer Pumpe ausnutzen läBt. Auch ist bekannt, elektrisch leitende Flüssigkeiten unter der Wirkung von Strömen zu bewegen, die von einem Drehfeld oder einem Wanderfeld in der Füssigkeit induziert werden. Pumpen oder Gasverdichter, z. B. für Kältemaschinen mit elektrodynamisch bewegter Flüssigkeit, besitzen keinerlei Lagerstellen für bewegte Teile oder Stopfbuchsen. Sie können hermetisch geschlossen werden und unterliegen kaum einer Abnutzung. Drehfeld- und Wanderfeldpumpen für elektrisch leitende Flüssigkeiten sind in mehreren Ausführungsformen bekanntgeworden.Electrodynamic Movement of Liquids The invention relates to a method for moving liquids in an electrodynamic way. It is known electrically conductive liquids, e.g. B. molten metal, mercury or its amalgams in a magnetic field under the influence of one through the liquid skillful electric current to move. Magnetic induction and electric Current densities in the liquid are spatially perpendicular to one another. You generate an electromagnetic force effect - analogous to the force in a current flowing through it Conductor in the magnetic field, which can be used as pumping force in a pump. Even is known to electrically conductive liquids under the action of currents move induced by a rotating field or a traveling field in the liquid will. Pumps or gas compressors, e.g. B. for chillers with electrodynamic moving liquid, have no bearing points for moving parts or stuffing boxes. They can be hermetically sealed and are hardly subject to wear. Rotating field and traveling wave pumps for electrically conductive liquids are in several embodiments known.

Den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist gemeinsam, daB flüssige Metalle verwendet werden. Da der elektrodynamisch erzeugte Impuls von der magnetischen Induktion und der Stromdichte in der Flüssigkeit abhängt, müssen Metalle verwendet werden, bei denen hohe elektrische Leitfähigkeit mit niedriger Viscosität vereint sind. Für Pumpen, die bei Raumtemperatur arbeiten sollen, sind nur Quecksilber und dessen flüssige Amalgame verfügbar, die weder gut leitend noch leichtflüssig sind. Ein großer Teil der im Metall induzierten Energie wird daher in Joulesche Wärme verwandelt.The known methods and devices have in common that liquid Metals are used. Since the electrodynamically generated impulse from the magnetic Depending on induction and the current density in the liquid, metals must be used which combine high electrical conductivity with low viscosity are. For pumps that are supposed to work at room temperature, only mercury and its liquid amalgams are available, which are neither highly conductive nor easily liquid. A large part of the energy induced in the metal is therefore converted into Joule heat transformed.

Ferner sind Elektromotoren bekannt, bei denen ein Läufer aus ferromagnetisch hartem Werkstoff durch ein im Stator umlaufendes elektromagnetisches Drehfeld bewegt wird; sie werden als Hysteresemotoren bezeichnet. Das auf- den Läufer ausgeübte Drehmoment ist um so größer, je größer die Hystereseverluste sind. Bei einem vorgegebenen Werkstoff ist das Drehmoment am größten für diejenige Feldstärke, für welche der Sinus des Phasenwinkels zwischen magnetischer Induktion und magnetischer Feldstärke sein Maximum besitzt; dies muß bei der Wahl des Werkstoffes berücksichtigt werden. Für Hysteresemotoren sind Läufer aus magnetisch harten Metallegierungen oder Metalloxyden, sogenannten Ferriten verwendbar.Furthermore, electric motors are known in which a rotor is made of ferromagnetic hard material is moved by a rotating electromagnetic field in the stator will; they are called hysteresis motors. That exercised on the runner The greater the hysteresis losses, the greater the torque. At a given Material, the torque is greatest for the field strength for which the Sine of the phase angle between magnetic induction and magnetic field strength has its maximum; this must be taken into account when choosing the material. For hysteresis motors, rotors made of magnetically hard metal alloys or metal oxides, so-called ferrites can be used.

Nach der Erfindung dienen als elektromagnetisch bewegte Flüssigkeiten Gemische öliger Flüssigkeiten und ferromagnetisch wirksamer Pulver mit hohen Hystereseverlusten. Dabei können Pulver aus einer magnetisch harten Metallegierung, z. B. Al-Ni-Co-Legierung, oder aus einem magnetisch harten Metalloxyd, z. B. auf Ba O-Fe2 03-Basis, verwendet werden. Als ölige Flüssigkeiten können z. B. Mineralöle, Siliziumwasserstoffverbindungen (sogenannte Siliconöle), halogenierte Kohlenwasserstoffverbindungen oder Polykieselsäureester dienen. Die Wahl der öligen Flüssigkeit wird im wesentlichen durch ihre chemischen Eigenschaften und ihre Viskosität sowie deren Temperaturabhängigkeit bestimmt. In einem Kältemittelverdichter wird zweckmäßig ein Öl verwendet, in dem sich nur wenig Kältemittel löst. Mineralöl und Trifluorazeton erfüllen diese Bedingung. Es ist aber auch möglich, eine schaumförmige Lösung des Kältemittels im Öl-Pulver-Gemisch durch Verdampfer, Verdichter und Verflüssigen zu schicken; die Arbeitsweise, eine schaumförmige Kältemittel-Öl-Lösung umlaufen zu lassen, ist an sich bekannt. Für einen Luftverdichter, z. B. eine Vakuumpumpe, eignet sich ein Mineralöl-Pulver-Gemisch.According to the invention serve as electromagnetically moved liquids Mixtures of oily liquids and ferromagnetic powders with high hysteresis losses. Powders made of a magnetically hard metal alloy, e.g. B. Al-Ni-Co alloy, or from a magnetically hard metal oxide, e.g. B. on Ba O-Fe2 03 base used will. As oily liquids, for. B. Mineral oils, silicon hydride compounds (so-called silicone oils), halogenated hydrocarbon compounds or polysilicic acid esters to serve. The choice of oily liquid is largely determined by its chemical Properties and their viscosity as well as their temperature dependence are determined. In In a refrigerant compressor, it is advisable to use an oil in which there is little Refrigerant dissolves. Mineral oil and trifluoroacetone meet this requirement. It is but also possible, a foam-like solution of the refrigerant in the oil-powder mixture to send through evaporator, compressor and condenser; the way of working, a Circulating foam-like refrigerant-oil solution is known per se. For an air compressor, e.g. B. a vacuum pump, a mineral oil-powder mixture is suitable.

Die Viskositätseigenschaften des Öl-Pulver-Gemisches werden wesentlich durch die Eigenarten des Öles mitbestimmt. Bekannte Polykieselsäureester weisen bei niedrigliegendem Stockpunkt eine vorteilhaft geringe Temperaturabhängigkeit der Viskosität auf. Ist das Pulver zu fein gekörnt, so kann das Gemisch strukturviskos werden. Auch ändern sich die ferromagnetischen Eigenschaften bei zu feiner Körnung in unerwünschter Weise.The viscosity properties of the oil-powder mixture become essential determined by the characteristics of the oil. Known polysilicic acid esters have an advantageously low temperature dependence at a low pour point the viscosity. If the powder is too fine-grained, the mixture can be pseudo-viscous will. The ferromagnetic properties also change if the grain size is too fine in an undesirable manner.

Es wurde zwar schon vorgeschlagen, für elektromagnetische Kupplungen und Bremsen Gemische aus Ölen, z. B. Siliconölen und magnetisch harten Metallegierungen oder Metalloxyden zu verwenden. Bei letzteren Vorrichtungen wird jedoch nicht das flüssige Gemisch unter dem Einfluß eines magnetischen Drehfeldes, also elektrodynamisch bewegt. Vielmehr wird die Viskosität des magnetisierbaren flüssigen Gemisches mittels eines veränderbaren elektromagnetischen Gleichfeldes geregelt, um zwischen zwei beweglichen Teilen, zwischen denen die Flüssigkeit liegt, regelbare Kräfte zu übertragen.It has already been proposed for electromagnetic clutches and braking mixtures of oils, e.g. B. silicone oils and magnetically hard metal alloys or metal oxides to be used. However, this is not the case with the latter devices liquid mixture under the influence of a rotating magnetic field, i.e. electrodynamically emotional. Rather, the viscosity of the magnetizable liquid mixture is means of a variable electromagnetic constant field regulated to between two moving parts between which the liquid lies to transmit controllable forces.

Die Verwendung von Gemischen aus Ölen und Pulvern aus magnetisch harten Werkstoffen. in Kupplungen und Bremsen hat also mit dem Verfahren nach der Erfindung nur gemein, daß gleichartige Öl-Pulver-Gemische benutzt werden. Jedoch sind die physikalischen Arbeitsweisen grundsätzlich verschieden.The use of mixtures of oils and powders from magnetically hard Materials. in clutches and brakes has so with the method according to the invention only in common that similar oil-powder mixtures are used. However, they are physical working methods fundamentally different.

Auch ist bereits bekannt, in Hysteresemotoren Läufer zu verwenden, die aus einem festen, gepreßten Gemisch aus Kunstharz und magnetisch hartem Metallegierungspulver bestehen, um Wirbelströme zu unterdrücken. Ein Motor mit einem derartigen Läufer besitzt das charakteristische Verhalten eines Hysteresemotors, also asynchronen Anlauf, synchronen Lauf und nahezu konstantes Drehmoment. Entsprechend verhält sich auch eine Pumpe, bei der Gemische öliger Flüssigkeiten und ferromagnetisch wirksamer Pulver bewegt werden. Die von der Pumpe aufgenommene elektrische Leistung ist nahezu konstant und unabhängig von der Geschwindigkeit, mit der das flüssige Gemisch gefördert wird. Denn Wirbelströme können - insbesondere wenn das Pulver ein Oxyd ist - in die elektrische Charakteristik der Pumpe beeinflussender Stärke nicht entstehen. Hohe Anlaufströme, wie sie bei Asynchronmotoren, vorkommen, treten also nicht auf.It is also already known to use rotors in hysteresis motors, those made of a solid, pressed mixture of synthetic resin and magnetically hard metal alloy powder exist to suppress eddy currents. A motor with such a rotor has the characteristic behavior of a hysteresis motor, i.e. asynchronous Start-up, synchronous running and almost constant torque. Behaves accordingly also a pump, at which mixtures of oily liquids and ferromagnetic liquids are more effective Powder can be moved. The electrical power consumed by the pump is almost constant and independent of the speed at which the liquid mixture is conveyed will. Because eddy currents can - especially if the powder is an oxide - in The strength influencing the electrical characteristics of the pump does not arise. High starting currents, such as those that occur with asynchronous motors, do not occur.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Electrodynamic movement of liquids, characterized in that mixtures of oily liquids and ferromagnetically effective powders are moved with high hysteresis losses.

2. The method according to claim I, characterized in that powder made of a magnetically hard metal alloy is used.

3. The method according to claim I, characterized in that powder made of a magnetically hard metal oxide is used. '' Referred publications: German patents Nos. 543 214, 548 379, 561 9o4, 562 o4o, 562 3oo, 599 3o2, 613,465; German patent applications S 22216 XII / 47c, S 2752I VIII C / 21g; U.S. Patents No. I 298 644, 2 256 452, 2 379 785, 2 652 778, z 669 I83, 2 669 93I; H. E. Jaeschke: "The hysteresis motor", dissertation by T. H. Breslau, 1940; “Pump and flow meter for molten metals ", Z. V. D. I., 95, 1038 (1953); I. F. C age: Elertromagnetic Pumps for High Temperature Liquid Metal ", Z. Mech. Eng., 76, 467 (I954) -