FI65930C - Anordning foer reglering av en smaelt metallstroem i ett roer med ungefoer rektangulaert tvaersnitt - Google Patents

Description

2 65930 mitä varten voidaan esimerkiksi käyttää siirtotehoa, joka suorastaan poistaa painovoiman vaikutuksen.

Patenttijulkaisussa DE-AS 10 28 297 kuvataan sulan metallin virran säätölaitetta, jossa säädettävä monivaihevirtalähde syöttää putken ympärille kelattuja sähkömagneettisia keloja, joiden akselit ovat putkessa tapahtuvan virtauksen suuntaiset. Tämän vuoksi voidaan nämä kelat asentaa vain jos putki on ainakin toisesta päästään katkaistu. Tätä ei kuitenkaan pidetä toivottuna sulaa metallia siirtävissä laitteissa, ja se aiheuttaa suurta ajanhukkaa korjauksien tai tarkastusten yhteydessä. Patenttijulkaisussa DE-OS 22 40 120 selitetään sähkömagneettista pumppua, jossa niinikään kelojen akselit ovat virtauksen suuntaiset. Jotta nämä kelat voitaisiin asentaa katkaisematta putkea, on kelan sisäosan alueella ulkopuolinen, toisesta päästään suljettu, putki ja sisäpuolinen, molemmista päistään avoin, putki, jolloin sula metalli virtaa putkien välisessä rengastilassa yhteen suuntaan ja sisäputkessa takaisin. Sisään- ja ulosvirtaus tapahtuu vain laitteen toisessa päässä, niin että kelat voidaan työntää putkelle. Tämän järjestelyn varjopuolena on merkittävä hydraulinen virtaushäviö rengastilassa ja lisäksi painehäviö virtaussuunnan muuttuessa sisäänvirtauksessa 90° ja 180° putken suljetussa päässä.

Patenttijulkaisussa DE-AS 11 20 079 on jo kuvattu sulan metallin putoamissäätölaitetta, jossa on poikkipinnaltaan suorakulmaisen pystysuoran putken kummallekin pitkälle sivulle sijoitettu samoin pystysuora, monikertaisesti hammastettu, magneetti-sydän, jossa on 18 toistensa päälle sijoitettua sähkömagneettista kelaa. Kelat on kelattu magneettisydämen yksittäisille hampaille ja niiden akselit ovat kohtisuorassa putken akseliin nähden. Kelojen ja putken välissä on vapaa tila, jonka läpi voidaan johtaa ilmavirta, joka jäähdyttää magneettisydämen ne osat, jotka ovat lähellä putkea sekä kelojen eristyksen. Tämän tarkoituksena on välttää se, että kun laitetta käytetään metalleille, joiden sulamispiste on korkea, magneettisydämen levy kuumenee yli Curie-pisteen, vaikka magneettisydämen hampaat ulottuisivat-kin hyvin lähelle putkea. Curie-piste tarkoittaa sitä lämpötilaa, jossa muutoin magneettinen aine menettää magneettisuutensa. Magneettisydämen hampaiden putkenpuoleiset päät on paksunnettu, jot- C 5 930 ta kanavaa pitkin kulkeva magneettikenttä olisi tasainen ja putkesta lähtevä lämpösäteily kuumentaisi keloja vähemmän. Näiden hampaiden varjopuolena kuitenkin on, että kelat on kelattava paikalla yksittäisille hampaille. Johtuen pienten kelojen suuresta lukumäärästä tulee laitteesta pitkä ja raskas, jonka lisäksi putkessa esiintyy suuria hydraulisia virtaushäviöitä.

Tämän keksinnön kohteena on edellä esitetyn kaltainen laite, joka voidaan asentaa helposti ilman, että sulan metallin putkea katkaistaan ja jonka rakennekorkeus on pienempi. Tämän ansiosta on painehäviö pienempi, koska suuri osa magneettihydrody-naamiseen pumppuun syötetystä tehosta häviää pumpun sisällä.

Tämä kohde voidaan saavuttaa patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa esitetyn mukaisella laitteella. Koska magneettisydän on putkeen nähden vinossa on mahdollista, kuten myöhemmin tullaan suoritusmuotoja selitettäessä tekemään selväksi, sijoittaa suurempi kelavolyymi ja nostaa laitteen tehoa verrattuna käytettävään putkenpituuteen. Magneettisydänhampaiden suuruus ja erityisesti niiden leveys voidaan suurissakin laitoksissa pitää teknisesti toteuttamiskelpoisella alueella. Lisäksi tulee virtausnopeus putkessa vertailukelpoiseksi.

Patenttivaatimuksessa 2 ehdotettu tuntomerkki tekee keksinnön mukaisen laitteen erityisen kelvolliseksi käytettäessä korkeassa lämpötilassa sulavia metalleja.

Periaatteessa tunnetaan hyvät magneettiominaisuudet esimerkiksi epämagneettisissa raudoissa, joiden Curie-piste on noin 770 °C tai rauta-kobolttiseoksissa, joiden Curie-piste on noin 950 °C. Näiden aineiden hinta on kuitenkin erittäin korkea, kuten esimerkiksi seoksen, joka koostuu puoliksi raudasta ja puoliksi koboltista ja joka maksaa noin kahdeksan kertaa niin paljon kuin normaali muuntajalevy. Lisäksi on tätä ainetta olennaisesti vaikeampaa työstää, niin että ammattimiehellä ei tähän saakka ole ollut mitään syytä käyttää sitä. Yllättävää kyllä on osoittautunut, että käyttämällä ehdotettua materiaalia yhdessä tiiviisti sijoitettujen kelamagneettiytimien kanssa on voitu huomattavasti kohottaa tehoa pumpussa tai säätölaitteessa, joka toimii korkeassa lämpötilassa sulavien metallien yhteydessä. Tällöin ei lisäänny yksinomaan teho verrattuna laitteen kokoon tai korkeuteen, vaan sisäistä hydraulista vastusta voidaan huo- 4 65930 mattavasti pienentää näin mahdollistetun laitekorkeuden vähentämisellä. Näitä etuja ei voida saavuttaa yksinomaan ehdotetulla materiaalilla tai toistaiseksi tunnetulla järjestelyllä. Koska nämä materiaalit kestävät olennaisesti korkeampia lämpötiloja, voidaan tietyissä hakemustapauksissa saavuttaa vielä lisäetuja. Ydinenergialaitoksissa, jotka toimivat nestemäisellä natriumilla, jonka lämpötila on noin 600 °C, voidaan magneettisydämen jäähdytys jättää pois, jolloin laitoksen luotettavuus lisääntyy, kun mahdollisesti häiriöaltis jäähdytys jää pois. Jollei jäähdytys-nestettä varten tarvita kanavia, voidaan laite tehdä mitoiltaan pienemmäksi, jolloin teho jälleen nousee.

Patenttivaatimuksessa 3 ehdotetaan keksinnön toista muotoa. Eri magneettisydänten hampaiden lomistuminen tekee mahdolliseksi käyttää vielä paremmin hyödyksi käytettävissä olevaa pituutta, koska toisen magneettisydämen hampaat täyttävät magneettisydämen raoista aiheutuvat syvennykset. Magneettisydänten hampaat voidaan tehdä suoraan siten, että irrotetun magneettisydämen valmiit kelat voidaan helposti työntää sydämen päälle.

Patenttivaatimuksessa 4 ehdotetut vaihtoehtoisesti käytettäväksi tarkoitetut kytkentämahdollisuudet ovat erityisen merkityksellisiä kun laitetta käytetään säätölaitteena. Ensimmäisellä, tähtikytkennällä, voidaan pumpun siirtoteho maksimoida. Ei-väl-tettävissä olevien pyörrevirtojen aiheuttaman, siirrettävien nesteiden lämpiäminen on sitävastoin mahdollisimman vähäistä.

Tämä kytkentä sopii erityisesti jatkuvasti toimiviin laitoksiin, joiden tuotantomäärä on suuri. Toinen kolmiokytkentä sopii laitoksiin, joiden tuotantomäärä on vähäisempi. Huomattava osa syötetystä energiasta muuttuu lämmöksi ja vaikuttaa siihen, että sula metalli pysyy toivotussa lämpötilassa, erityisesti jotta sen jäähtyminen estyisi. Kolmatta kytkentää, joka on samoin täh-tikytkentä, voidaan käyttää, kun esimerkiksi käyttökatkon jälkeen on jähmettynyt metalli sulatettava uudelleen, jolloin sulan metallin siirtoa ei ole, vaan kaikki käytetty energia käytetään lämmitykseen.

Keksinnön suoritusmuodot on esitetty piirustuksessa, jossa kuvio 1 esittää sivukuvaa ja kuvio 2 päällyskuvaa mahdollisimman matalasta keksinnön säädin- tai annostelulaitteen suoritusmuodosta.

65930

Selvyyden vuoksi on tällöin kuviossa 1 jätetty pois sivu-pellitys ja kuviossa 2 ylätuet.

Kuvio 3 esittää sivukuvaa ja kuvio 4 päällyskuvaa toisesta suoritusmuodosta, jota käytetään pumppuna.

Kuvio 5 esittää sivukuvaa ja kuvio 6 päällyskuvaa kolmannesta suoritusmuodosta, jossa on yhdistetty ensimmäisen ja toisen suoritusmuodon ominaisuudet.

Kuviot 7, 8 ja 9 esittävät kolmea keksinnön mukaisen laitteen käyttökelpoista kytkentää.

Ensimmäisessä suoritusmuodossa (kuviot 1 ja 2) siirretään sulaa metallia poikkipinnaltaan suorakaiteenmuotoisessa putkessa 21, jonka muodostavat kaksi U:n muotoista toisiinsa upotettua keraamista elementtiä 22 ja 23, joita ympäröi levystä tehty laatikko 24. Tätä, vuorostaan pitää koossa kaksi levyä 25 useiden ruuvien 26 avulla. Kussakin levyssä 25 on kiinnitettynä kaksi E:n muotoista magneettisydäntä 27 ja näillä kullakin kolme sähkömagneettista kelaa 28. Nämä on sijoitettu teräslevykoteloon 29. Laite voidaan asentaa ja purkaa kahtena puoliskona, ilman että putkea 21 tarvitaan avata. Magneettisydämet koostuvat tunnetulla tavalla suuresta määrästä ohuita levyjä, joita ruuvit 30 pitävät yhdessä ja joita pidättimet 31 kiinnittävät. Näiden kulmaraudas-ta hitsattujen kiinnittimien lisäksi pitävät magneettisydämiä lisäksi paikallaan kiinnityslevyt 32, jotka on kiinnitetty levyihin 25 ruuveilla 33 samoinkuin kulmaraudoilla 35, joita vaarnaruuvi 34 pitää koossa. Muhvien 36 kautta voidaan tarvittaessa syöttää jäähdytyskaasua, joka poistuu peltikuoressa 29 olevien rakojen kautta, joita ei tässä näy. Kuviosta 1 voidaan nähdä, että magneettisydämet ovat korkeussuunnassa toisella puolella toisiinsa nähden eri asennoissa, niin että niiden hampaat voivat lomistua. Kuviossa 2 käy erityisen selväksi, että käytettäessä ehdotettua järjestelyä on putken 21 annetulla pituudella kelavolyymi ja sen mukana teho suurempi. Laippojen 38 avulla voidaan laite liittää säiliöön tai putkijohtoihin, joita tässä ei näy.

Toisessa suoritusmuodossa (kuviot 3 ja 4) toimii putkena monikerroksinen ontto profiili 40. Tämä on kapeilla sivuillaan liitetty lohenpyrstöliitoksilla kupariprofiileihin 41, jotka toimivat paluujohtimena putken akseliin nähden poikittain virtaa-ville induktiovirroille, minkä avulla pumpun teho ja hyötysuhde 6 65930 paranevat. Neljä magneettisydäntä 42, joille kullekin on kelattu kaksitoista kelaa 53, on sijoitettu noin 60° kulmaan putken 41 ulkopintaan nähden. Magneettisydämen 42 yksittäiset levyt on liitetty toisiinsa ruuveilla 43, joihin on kiinnitetty kulmarau-ta 44, joka vuorostaan on liitetty toisilla ruuveilla 45 kiinni-tyslevyihin 46, joita, kuten kuviossa 4 näkyy, kannattaa kolme, laitteen kullakin sivulla olevaa, runkolevyä 47. Nämä on vuorostaan kiinnitetty yhdellä sivulla U-profiileista tehtyyn runkoon 48 ja niitä pitää toisista päistään yhdessä vanttiruuvit 49. Tämä laite voidaan helposti purkaa kahteen osaan ilman, että putkea 45 tarvitsisi avata. Edelleen pitävät magneettisydämiä 42 paikallaan kulmaprofiilit 50, joita puristavat paikalleen kiilat 51, jotka tukeutuvat runkolevyihin 47 vanttiruuvien 52 välityksellä. Tässä suoritusmuodossa on yksittäisten magneettisydänten 42 hampaat sijoitettu samalle korkeudelle, eivätkä ne lomistu.

Kolmannessa suoritusmuodossa (kuviot 5 ja 6) ympäröi putkea 60, joka on rakenteeltaan samanlainen kuin edellämainittu putki 21, yhteensä kahdeksan magneettisydäntä 61...68, joiden päälle on työnnetty kolme magneettikelaa 69. Vierekkäiset mag-neettikelat, siis parit 61 ja 62, 63 ja 64, 65 ja 66 sekä 67 ja 68 on sijoitettu eri korkeudelle ja niiden hampaat lomistuvat toisiinsa. Magneettisydämet 61 ja 63, 62 ja 64, 65 ja 57 sekä 66 ja 68 ovat toisiinsa nähden samalla korkeudella ja ovat siellä, missä ne yhtyvät putken 60 läheisyydessä. Magneettisydämet on kiinnitetty, kuten aikaisemmissa esimerkeissä on selitetty, ylä- ja alakannatuslevyihin 70.

Kuvio 7 esittää ensimmäistä kytkentää keloille, joita tässä merkitään numeroilla 1...6 tai 1 *... 6 * viereisiä magneettisydämiä varten. Tällöin on kelat 1, 1' kytketty sarjaan kelojen 4’, 4 kanssa jne. Kelojen 4, 5 ja 6 poistoissa on käytetyn vaihtovirran kolme vaihetta R, T ja S liitetty nollapisteeseen. Tällä tähtikytkennällä saavutetaan paras hyötysuhde.

Kuviossa 8 esitetään samat kelat kuin kuviossa 7, kuitenkin niin, että ne on liitetty kolmiokytkentään. Kuten kuviossa 7 on kelat 1, 1' kytketty sarjaan kelojen 4', 4 kanssa jne. Kelojen 2, 4 ja 6 ulostuloissa on kolme vaihetta R, S ja T kuitenkin kytketty vaiheiden S, R ja T kanssa niinsanottuun kolmioon.

7 65930

Siirtomielessä on tämän kytkennän teho ja hyötysuhde pienempi, mutta sen lämmitysteho on parempi, mikä voi olla mielenkiintoista laitteissa, joiden tuotantomäärä on vähäisempi, jotta lämpöhäviöt ympäristöön olisivat pienemmät ja sula metalli putki-johdossa ei jähmettyisi.

Lopuksi esittää kuvio 9 tähtikytkentää, jossa etenevät kentät kumoavat toisensa. Siirtoteho on senvuoksi nolla ja koko syötetty energia muuttuu lämmöksi, mitä esimerkiksi voidaan käyttää putkeen jähmettyneen metallin sulatukseen.

Claims (4)

8 65930

1. Laite sulametallivirran säätämiseksi poikkipinnaltaan suunnilleen suorakulmaisessa putkessa (21, 40, 60) magneettisia eteneviä kenttiä tuottavien sähkömagneettisten kelojen (28, 53, 69. avulla, jotka on liitetty monivaihe-vaihtovirtalähteen yhteen vaiheeseen (R, S, T) ja sovitettu useiden kampamaisesti uritettujen, putken (21, 40, 60) molemmille puolille ryhmitettyjen ja virtauksen suuntaisten magneettisydänten (27, 42, 61...68) hampaille, jolloin kullekin magneettisydämelle (27, 42, 61...68) on sijoitettu n ♦ x (n = mielivaltainen kokonaisluku, x = vaihto-virtavaiheiden määrä) kelaa 28, 53, 69), tunnettu siitä, että a) sähkömagneettiset kelat (28, 53, 69) on jaettu neljälle tai useammalle kampamaiselle magneettisydämelle (27, 42, 61... 68), jotka on sovitettu tasoihin, jotka sijaitsevat 90°:sta poikkeavassa kulmassa putken (21, 40, 60) pitkillä sivuilla, b) tasot, joihin magneettisydämet on sovitettu, sijaitsevat keskenään symmetrisesti putken (21, 40, 60) keskitasoihin nähden, j a c) magneettisydämien (27, 42, 61...68) hampaat on viistetty ja sovitettu putken (21, 40, 60) muodon mukaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että magneettisydämet (27, 42, 61...68) on tehty aineesta, jonka kyllästysinduktio on suuri ja Curie-piste korkea.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että viereisten magneettisydämien (27, 61...68) hampaat ovat toisiinsa nähden eri korkeudella ja lomistuvat toisiinsa.

4. Yhden tai useamman edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että a) kelat (1...6, 1'...6') voidaan kytkeä ensimmäisessä muodossa, jossa syntyneet etenevät kentät lasketaan yhteen yhdessä suunnassa, b) kelat (1...6, 1 *...6 *) voidaan kytkeä toisessa muodossa, jossa syntyneet etenevät kentät lasketaan yhteen yhdessä suunnassa suuremmassa määrin ja toisessa suunnassa vähäisemmässä määrin, ja c) kelat (1...6, 1 * ...6 *) voidaan kytkeä kolmannessa muodossa, jossa syntyneet etenevät kentät lasketaan puoliksi yhteen molemmissa suunnissa.