JPS6240053A - 液体金属用ら線溝付き電磁ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−１−の利用分野］ この発明は、ら線形の搬送溝と、この搬送溝の周方向に
移動する磁界を発生するための多相コイルと、帰磁路と
を備えたら線溝付き電磁ポンプに関する。

［従来の技術］ ら線溝付きポンプは多数の従来例から知られており、数
百度Ｃの温度を有する液体金属の搬送のために使用され
る。このポンプは特に高い搬送圧力を発生させるのに適
している。

ｒＮＡＳＡΦコントラクタ・リポート （ＣＯＮＴＲＡＣＴＯＲＲＥＰＯＲＴ　）　Ｊ　、　Ｎ
ＡＳＡ　ＣＲ−１５７１，１９７０年６月、ワシントン
特別区（アメリカ合衆国）、ジェイ番タブリュー・ゲイ
ハン（Ｊ。

Ｗ、　Ｇａｈａｎ　）ら著「一時ループ用電磁ポンプの
設層（Ｐｒｉｍａｒｙ　１ｏｏｐ　ｅｌｅｃｔｒｏｍａ
ｇｎｅｔｉｃ　ｐｕｍｐｄｅｓｉｇｎ）　Ｊにはかかる
ポンプの種々の従来例が示されている。またフランス共
和国特許第１３４４ＥｉＳｆｆ号公報からら線溝付きポ
ンプの原理的構造が知られている。

公知の形のポンプはそのら線溝の外側に設けられた磁石
コイルのために比較的大きい組み立て容積を必要とし、
比較的小さい溶融容器の中での液中ポンプとしては限ら
れた範囲にしか使用できない、また外部に設けられたコ
イルは磁性板から成る非常に大きい磁心を必要とし、そ
れによりかかるポンプの重量は比較的大きくなった。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は、流量と搬送圧力との積をできるだけ大きく
しながら特にできるだけ小さい外径を有するような、で
きるだけコンパクトなら線溝付き電磁ポンプを提供する
ことをｌ］的とする。同時にかかるポンプの製作と取扱
いをできるだけ容易かつ安価にしようとするものである
。

［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、多相コイルが円筒形の内
側部分の中に配置され、帰磁路がら線形の搬送溝の外側
に配置されていることにより達成される。

［発明の効果］ 帰心路は僅かな厚さを有するだけでよいので、ら線溝の
直径は近似的にポンプ全体の外径とほぼ同じ大きさにす
ることができ、このことはポンプの効率とその他の特性
とに非常に有利に作用する。

［実施態様］ 特許ｉｉｉ″Ｊ求の範囲第２項に提案されているように
、透磁性があるのと同時に搬送すべき液体金属に対して
抵抗力がある材料を利用できる限りにおいては、ポンプ
の外側ケースは同時に少なくとも部分的に帰心路を形成
することができる。この実施ｊＥ様はポンプの特に簡単
かつ経済的な構造をもたらす。

帰心路の増強を必要とするときには、増強は特許請求の
範囲第３項に基づき、外側ケースとら線溝との間に挿入
した高透磁性材料から成る巻き込み体により達成できる
。

この発明の特別の実施態様において特許請求の範囲第４
項に、ポンプが４００°Ｃないし６００°Ｃの温度に対
する液中ポンプとして構成されることが提案されている
。このことはポンプが適切な外被以外に、十分に高いキ
ュリ一温度を有する相応に耐熱性のコイルと磁性板とを
有していなければならないことを特徴する 特許請求の範囲第５項には、ポンプが浸漬側に円筒形の
内側部分と同心の円環状の人［」断面を有し、この入口
断面がら線溝の中に開口していることが提案されている
。この非常に簡単な構造は液中ポンプに適しており、ポ
ンプの入口の複雑な流れ案内が不必要になる。

特許請求の範囲第６項には、ら線溝が上側で円環溝の中
に開口し、この円環溝が側面の出口を有することが更に
提案されている。この実施態様は一般にがかるポンプの
採用の際の要求に適合し、加えるに上からコイルに手が
届くこと又はコイルの交換が可能となる。

この発明の特別の実に態様において特許請求の範囲第７
項に、多相コイルのリード線が上から円筒形の内側部分
の中に導入されていることが提案されている。いずれに
しても一般にポンプはつり下げのための保持管を有する
であろうが、そのときはこの保持管の内部にリード線が
敷設できる。

この構造はいかなる場合においても電線が液体金属に接
触するおそれがないことを特徴する特許請求の範囲第８
項ないし第１０項においては、ポンプの内部に多相コイ
ルを配置するという有利な実施ｙＥ様が記載されており
、これらの実施態様は後に図面により詳細に説明する。

コイル又は適９Ｊな形状の磁心による円筒形の内側部分
の最適利用によりポンプの高い効率が得られる。

更に特許請求の範囲第１１項において、多くの液体金属
特に鉛に対して有利と成り得るような手段が提案されて
いる。ポンプの効率は搬送される液体金属とら線溝のフ
ィンとの間の境界抵抗にも関係するので、小さい境界抵
抗を得るためにこれらのフィンが金属によりできるだけ
よく濡れることが重要である。このことは適切な金属の
選択又はフィンの適切な被覆により達成できる。

ら線溝ポンプに対する特に重要な実施態様が特許請求の
範囲第１２項に提案されている。この実施態様はそれ以
前に記載の特徴との組み合わせにおいて、又は別の構造
のら線溝付きポンプに対しても重要である。ら線溝付き
ポンプの効率に対しては既に判明しているように、でき
るだけ大きい電流が液体金属及びら線溝のフィンを通っ
て、しかも搬送流方向に対しほぼ垂直に流れることが重
要である。ら線溝の壁を通って流れる電流は効率を低下
する。なぜならばこの電流は液体金属の駆動には寄与し
ないからである。従ってできる限り高い効率を得るため
に、フィンをできるだけ高い導電性の材料から作り、壁
をできるだけ低い導電性の材料で作ることが特に有利で
ある。勿論両材料の接合技術による結合可能性が保証さ
れていなければならず、また搬送すべき液体金属による
フィン材料の濡れ性も前記のように重要である。

しかしながらこれらの要因を考慮しながら、通常搬送す
べき液体金属に適した材料の組み合わせが発見できる。

フィンと壁に対して異なる材料を使用できない場合に又
は効率を更に改善するために特許請求の範囲第１３項に
、ら線溝のフィンをできるだけ高くかつ壁をできるだけ
薄くすることが提案されている。この場合には有効な電
流に対して役ヴつ断面が、望ましくない壁電流のだめの
断面より著しく大きくなり、磁気回路の空隙幅が過大と
ならない限りでは、このことは効率に対して同様に有利
に作用する。

［実施例］ 次にこの発明に基づく電磁ポンプの一実施例を示す図面
により、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に基づき構成されたら線溝付きポンプ
の縦断面を示す。ら線溝１は周知の方法で構成され、す
なわちら線溝１の個々のターンはフィン２により相〃に
隔離され、その際フィン２は円筒形の内側部分３に又は
円筒形の外側ケース４に固定されている。ら線溝１は多
毛ねじから成ることもでき、そのリード角及びターン数
が搬送圧力と搬送ｔ１１とに影響する。−競にターン数
が大きいほど搬送圧力が高くかつ搬送量が少なくなる。

従来例とは異なってこのポンプは磁石コイル１１．１２
．１３を円筒形の内側部分３の内部に有する。これらの
コイル１１，１２．１３は搬送溝ｌの周方向に移動する
半径方向の磁界を発生できるように配置されている。

この実施例では三つのコイル１１，１２．１３が対称に
星形に重なり合って巻き付けられ、その際コイル１１，
１２．１３の中心上面が円筒形の内側部分３の中心線１
７上で同じ角度を成して交わる。その際コイル１１，１
２．１３は磁性板を積層した磁心１０４二に巻き付けら
れ、この磁心はコイル１１，１２．１３にとって必要で
ない空間をほとんど充填する。第３図は磁心ｌＯを積層
する磁性板の形状を示す。かかる板を積層した磁心はポ
ルト１４によりまとめて保持され、順々にコイル１１，
１２．１３を巻き付けることができる。その際最初に巻
き付けられたコイル１１は磁心１０の両端上で次に巻き
付けられたコイル１２より短く、またコイル１２は次の
コイル１３よりも短い。コイルを重なり合って巻き付け
る他の形式は勿論回部であるが、しかしながら一般にそ
のように簡単には遂行できない。原理的には相応の巻線
形式を有する６個のコイルを使用することも可能である
が、しかしながら一般には必要でない。コイルは例えば
単純な三相交流電流により駆動できる。この実施例のよ
うに液中ポンプとしてポンプを使用する場合には、コイ
ルを保護するために円筒形の内側部分３が下端で液体金
属密に溶接されているへきである。ポンプの上端の構造
は所グーの条件に関係する。一般に上側はコイルの取り
出し又は他の保守作業のために開放できるのが有利であ
る。更にポンプのハンドリングのために適切なつり下げ
部８を設けるべきで、このつりＦげ部８は例えばその中
にポンプのリード線を敷設できる管から成ることができ
る。相応の接続箱９を同様につり下げ具に取り付けるこ
とができる。

内部に設けられたコイル！１，１２．１３のためにポン
プの出ロアを側面へ導くことが有利である。従ってら線
溝１は上側範囲で環状溝６に移行し、この環状溝は側面
の出ロアを有する。異なる長さのコイル１１，１２．１
３を内蔵するポンプの中の上側及び下側の範囲は搬送の
ために利用できないので、適切な入口５及び出「Ｉ　６
　、７を形成するための場所が十分に得られる。

コイル１１，１２．１３の正確な形状と巻線の断面とは
空間的条件に関係する。巻線に対しては一側を切り落と
した卵形１６の形状の断面が特に有利であることが判明
している。この形の場合には磁心ｌＯを構成する磁性板
は、固定ポルト１４の収容のために必要な孔１５にかか
わらず磁束に対して右利な形状と１″分な機械的強１バ
とを有する。

外側に１；シけられた帰心路４と共に内蔵コイル１１．
１２．１３を用いることはそのほかに別の長所を有する
。フェライト系の材料は温度上）７の際に例えばオース
テナイト系の材料より延びが少ない。従って円筒形の内
側部分３及び場合によってはフィン２がオーステナイト
系材料から成るときには、ポンプの温度上昇の際に効率
低下を招く外被４とフィン２との間の隙間が発生しない
。

この発明に基づくポンプは鉛又は大きい比重；直を有す
る他の液体金属の例えば約１　ｂａｒないし１０ｂａｒ
の圧力における搬送のために特に好適であるので、従来
の重力鋳造の代わりに鉛の鋳造の際に閉鎖された加圧鋳
造システムが採用でき、このシステムは鉛の環境中への
飛散を低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく電磁ポンプの一実施例の下１
分を断面で示した側面図、第２図は第１図に示すポンプ
の切断線Ｈ−ＩＩによる断面図、第３図は第１図に示す
磁心を構成する磁性板のＶ面図である。 ｌ・・曇搬送溝（ら線溝）、　　　２・・・フィン、　
　３・・・内側部分（壁）、　　４・・・ん）磁路（外
側ケース、壁）、　　５・・・入目断面、６８０６円環
溝、　　７０．・出［１、１０−・ｅ磁心、　　１１，
１２，１３・・藝多相コイル、１６・・・卵形、　　１
７・・・中心線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ら線形の搬送溝（１）と、この搬送溝 （１）の周方向に移動する磁界を発生するための多相コ
   イル（１１、１２、１３）と、帰磁路（４）とを備えた
   ら線溝付き電磁ポンプにおいて、多相コイル（１１、１
   ２、１３）が円筒形の内側部分（３）の中に配置され、
   帰磁路（４）がら線形の搬送溝（１）の外側に配置され
   ていることを特徴とする液体金属用ら線溝付き電磁ポン
   プ。 ２）ポンプの外側ケース（４）が同時に少なくとも部分
   的に帰磁路（４）を形成することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電磁ポンプ。 ３）帰磁路が部分的に外側ケース（４）から成り、また
   部分的に外側ケース（４）の内部に配置され高透磁性材
   料から成る巻き込み体から成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の電磁ポンプ。 ４）ポンプが４００℃ないし６００℃の温 度のための液中ポンプとして構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１
   項に記載の電磁ポン プ。 ５）ポンプが浸漬側に円筒形の内側部分と同心の円環状
   の入口断面（５）を有し、この入口断面がら線溝（１）
   の中に開口することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載の電磁ポンプ。 ６）ら線溝（１）が上側で円環溝（６）の中に開口し、
   この円環溝が側面の出口（７）を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項に
   記載の電磁ポンプ。 ７）多相コイル（１１、１２、１３）のリード線が上方
   から円筒形の内側部分（３）の中に導入されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項のいず
   れか１項に記載の電磁ポンプ。 ８）多相コイル（１１、１２、１３）が３個又は６個の
   コイルから成り、これらのコイルが対称に星形に重なり
   合って巻き付けられ、その際コイルの中心平面がそれぞ
   れ円筒形の内側部分（３）の中心線（１７）上で同一の
   角度を成して交わることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第７項のいずれか１項に記載の電磁ポンプ。 ９）多相コイル（１１、１２、１３）が磁性板を積層さ
   れた磁心（１０）の上に巻き付けられ、この磁心がコイ
   ル（１１、１２、１３）にとって必要でない空間をほぼ
   満たすことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ８項のいずれか１項に記載の電磁ポンプ。 １０）コイル巻線がほぼ一側で切り落とされた卵形（１
   ６）の断面を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第９項のいずれか１項に記載の電磁ポンプ。 １１）フィン（２）が搬送すべき金属により濡れ得る被
   覆を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第１０項のいずれか１項に記載の電磁ポンプ。 １２）ら線溝（１）のフィン（２）ができるだけ高い導
   電性の材料から成り、ら線溝の壁 （３、４）ができるだけ低い導電性の材料から成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のい
   ずれか１項に記載の電磁ポンプ。 １３）ら線溝のフィン（２）ができるだけ高く、ら線溝
   の壁（３、４）ができるだけ薄いことを特徴とする特許
   請求の範囲１項ない し第１２項のいずれか１項に記載の電磁ポンプ。