NL8420288A - Elektromagnetische pomp. - Google Patents

Description

* -1- 25417/JF/tv 8420288

Korte aanduiding: Elektromagnetische pomp. j B« V. dL X» 3j. I

12 MRTI986 I

Beschrijving. j I

5 Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op elektrische machines, waarin de aan een vloeibaar elektrisch geleidend medium toegevoerde elektrische energie wordt omgezet in de energie voor het bewegen van een elektrische geleidend medium dank zij de elektromagnetische wissel-10 werking en meer in het bijzonder betreft deze uitvinding elektromagnetische pompen.

Stand van de techniek

Het rendement van elektromagnetische pompen overschrijdt de verscheidene procenten‘niet, waarbij het belangrijkste gedeelte van 15 toegevoerde energie wordt verbruikt voor het verwarmen van het elektrisch geleidende medium dat wordt getransporteerd en elementen van de pomp-structuur.

Dit heeft een bijzonder ongunstig effect op de werk-capaciteit van elektromagnetische pompen, die voor metallurgische toepas-20 singen worden gebruikt en volledig of gedeeltelijk in gesmolten metaal worden ondergedompeld.

De verwarming van elementen van de elektromagnetische pompstructuur leidt tot een afneming van ferromagnetische eigenschappen van het materiaal van het magneetsysteem van de pomp en hun volledige 25 ontaarding bij het bereiken van het Curie-punt, alsmede tot de vernietiging van elektrische isolatie en toegenomen oplossing van het materiaal van de pijp voor het transporteren van elektrisch geleidend medium.

Het gebruik van koelsystemen heeft de tendens de structuur van elektromagnetische pómpen te compliceren. Verder brengt het contact 30 van koelmedium met gesmolten metaal, in het bijzonder bij magnesiumlege-ringen het gevaar van explosie met zich.

' Er is een elektromagnetische pomp bekend (zie Frans 2 octrooi nr. 2 360 206, Internationale Classificatie H 0 2 n 4/20 van 30 juli 1976), omvattende een open magnetisch circuit, tussen de polen 35 waarvan er een pijp voor het transporteren van een elektrische geleidend medium is gepositioneerd. De pijp voor het transporteren van het elektrisch geleidende medium heeft een vertikaal gedeelte en een horizontaal gedeelte.

1420288 -2- 25417/JF/tv

Elektrische stroom wordt geleid in het elektrisch geleidende medium, dat het horizontale gedeelte van de pijp vult. De pijp wordt omgeven door een open magnetisch circuit op de plaats waar het vertikale en horizontale • gedeelte met elkaar zijn verenigd., 5 Genoemde elektromagnetische pomp volgens de stand van de techniek omvat verder een gesloten magnetisch circuit, dat het horizontale gedeelte omgeeft, dat uitgestrekt is uitgevoerd om laatstgenoemd magnetisch circuit onder te brengen.

Door het lopen van stroom in het horizontale gedeelte 10 van de pijp levert het elektrisch geleidende medium, dat het gedeelte vult, extra warmte op, waarvan de overdracht naar het elektrisch geleidende medium, dat de elektromagnetische pomp omgeeft, moeilijk wordt gemaakt door de uitstrekking van dat gedeelte.

Verder is er in de techniek een elektromagnetische pomp 15 bekend, waarin het gedeelte, waarin de stroom loopt gelijk is aan de pijp-breedte (zie L.A. Verte, Magnitnaiya ghidrodinamika v metallurghii -Magnetohydrodynamics in Metallurgy, Metallurgiya Publishers, Moskou 1975, blz. 27, fig. 1), waarbij laatstgenoemde elektromagnetische pomp een open magnetisch circuit omvat, tussen de polen waarvan een recht-20 lijnige pijp voor het transporteren vdri een elektromagnetisch geleidend medium is gepositioneerd met een inlaatopening en met de pijp verbonden een elektrode voor het afgeven van stroom aan het elektrisch geleidende medium, dat wordt getransporteerd.

Een andere elektrode grenst aan de pijp aan de tegenover-25 liggende zijde. Elektrische stroom loopt tussen de elektroden in het de pijp vullende elektrisch geleidende medium in de richting loodrecht op de pijpas. Dienend als de inlaatopening via welke de pijp in verbinding staat met het elektrisch geleidende medium is de eindopening van de pijp. Ten einde te voorkomen dat het elektrisch geleidende medium buiten de pijp 30 een shunteffect op stroomverdeling tussen de elektroden heeft, is het pijpgedeelte tussen de elektroden voldoende verwijderd van de inlaatopening. Daardoor wordt de warmteoverdracht van het pijpgedeelte, waarin de stroom loopt naar het extern elektrisch geleidende medium bovendien belemmert ten gevolge van de afstand tussen het pijpgedeelte en de inlaat-35 opening.

Openbaring van de uitvinding

De uitvinding dient te voorzien in een elektromagnetische 1420288 -3- 25417/JF/tv pomp, waarvan de inlaatopening zo is aangebracht, dat de oververhitting van het elektrisch geleidende medium in de pijp voor het transporteren van het medium wordt verminderd en derhalve het rendement van de pomp wordt vebeterd.

5 Dit wordt verwezenlijkt in een elektromagnetische pomp, omvattende een open magnetisch circuit, tussen de polen waarvan een rechtlijnige pijp voor het transporteren van een elektrisch geleidend medium is gepositioneerd, die is uitgerust met een inlaatopening en een elektrode voor het afgeven van stroom aan het elektrisch geleidende 10 medium, waarin volgens de uitvinding, de inlaatopening in de pijp is gemaakt aan de zijde tegenover de elektrode om het vloeien van elektrische stroom in de richting loodrecht op de as van de pijp te verzekeren, waarbij het dwarsdoorsnedeoppervlak van de inlaatopening gelijk is aan of groter dan het dwarsdoorsnedeoppervlak van de pijp.

15 Zo een constructieve inrichting van de elektromagnetische pomp van de uitvinding helpt het oververhitten van het elektrisch geleidend medium in de pijp te voorkomen, omdat het voorzien in de pijpwand van de inlaatopening, via welke de pijp direkt in contact staat met de omgeving, de kortst mogelijke weg van warmteoverdracht van het elektrisch geleidende 20 medium in de pijp waardoor de stroom loopt naar het elektrisch geleidende medium in een houder, waarin de elektromagnetische pomp is ondergedompeld, biedt.

Korte beschrijving van de tekening

De onderhavige uitvinding zal beter worden begrepen 25 na beschouwing van de volgende gedetailleerde beschrijving van een voor- beelduitvoeringsvorm daarvan, onder gepaste verwijzing naar de begeleidende tekening, waarin:

Figuur 1 een algemeen aanzicht van de elektromagnetische pomp (gedeeltelijk in langsdoorsnede) volgens de onderhavige uitvinding is; 30 en

Figuur 2 een doorsnede is, genomen langs de lijn II-II van figuur 1 volgens de uitvinding.

Beste manier voor het uitvoeren van de uitvinding

Verwijzend nu naar fig. 1 van de begeleidende tekening, 35 omvat de hierin geopenbaarde elektromagnetische pomp een cilindrisch lichaam 1 bestaande uit roestvrij staal, dat daarbinnen gepositioneerd langs zijn as een rechtlijnige pijp 2 onderbrengt voor het transporteren van een elektrisch geleidend medium 3, waarvan de bewegingsrichting is 8420288 -4- 25417/JF/tv getoond door pijl B.

De elektromagnetische pomp van de uitvinding wordt gebruikt voor het pompen van magnesiumlegeringen, die dienen als het elektrisch geleidende medium 3.

5 Geplaatst in het bodemgedeelte van het lichaam 1 is een open magnetisch circuit 4 en een elektrode 5, die is verbonden met de pijp 2 en is ontworpen voor de afgifte van stroom aan het elektrisch geleidende medium 3. In de hierin geopenbaarde uitvoeringsvorm van de uitvinding is het oppervlak van de elektrode 5 de voortzetting van het inwendige opper-10 vlak van de pijp 2. De elektrode 5 is via stroomleiding 6 verbonden met een van de klemmen van een voedingsbron 7, waarvan de andere klem via stroomleiding 8 is verbonden met het elektrisch geleidende medium 3 in een (niet in de tekening getoonde) houder, waarin de elektromagnetische pomp is ondergedompeld. De elektrode 5 en stroomleiding 6 zijn van het lichaam 15 1 gescheiden door een afstandsorgaan 9 van elektrisch isolerend materiaal, zoals mica of vezelglasweefsel.

Aangebracht in de pijp 2 aan de zijde liggend tegenover de positie van de elektrode 5 is een inlaatopening 10., waardoor het lopen van stroom is verzekerd in een richting loodrecht op de as van de pijp 20 2.

Een einde 11 van de pijp 2, dat zich bevindt in het bodemgedeelte van het lichaam 1 is onder een hoek α geheld met de as van de pijp 2 naar de inlaatopening 10. De hoek α is gekozen in het traject van vanaf 0 tot en met 45°, afhankelijk van de viscositeit en de mate van stroming 25 van het elektrisch geleidende medium 3 waarvan de afgifterichting naar de inlaatopening 10 is getoond door pijl C.

De bodem van het lichaam 1 is gestapt uitgevoerd. De pijp 2 in het gebied van de inlaatopening 10 grenst aan de vertikale wand van de bodem van het lichaam. Zodoende is een gedeelte 12 van de bodem van 30 het lichaam 1, dat zich boven de opening 10 bevindt, evenwijdig aan het einde 11 van de pijp 2. Het lichaam 1 van de elektromagnetische pomp is in zijn bodemgedeelte over de hoogte van de inlaatopening 10 segmentvormig in dwarsdoorsnede (fig. 2).

De pijp 2 is gepositioneerd tussen polen 13 van het 35 magnetische circuit 4 en heeft in dwarsdoorsnede de vorm van een verlengde rechthoek.

De inlaatopening 10 is overeenkomstig gevormd als een 8420288 •ψ -5- 25417/JF/tv uitgerekte rechthoek. Het dwarsdoorsnedeoppervlak van de opening 10 is gelijk aan of groter dan die van de pijp 2, ten einde een vloeiende beweging van het elektrisch geleidende medium 3 dat wordt getransporteerd, te verzekeren. De oppervlakteverhouding ligt binnen het traject van vanaf 5 1 tot en met 2.

Voor de uniforme stroomverdeling in de pijp 2 is de verhouding tussen het dwarsdoorsnedeoppervlak van de inlaatopening 10 en het oppervlak van de elektrode 5 gekozen in het bereik van vanaf 0,5 tot en met 1,5.

10 De elektromagnetische pomp volgens de onderhavige uitvinding werkt op de volgende manier.

Een deel van het lichaam (fig. 1) van de elektromagnetische pomp is geplaatst in de (niet in de tekening getoonde) houder met het elektrisch geleidende medium 3 tot een diepte, die voldoende voor de 15 elektrode 5 is, om in het elektrisch geleidende medium 3 ondergedompeld te zijn. Het elektrisch geleidende medium 3 wordt in de door pijl C getoonde richting aan de pijp 2 afgegeven.

. De elektromagnetische pomp wordt gestart door het aanschakelen van de voedingsbron 7· 20 Stroom vloeit via de stroomleiding 6, elektrode 5 en het elektrisch geleidende medium 3 uit het pomplichaam 1 en loopt in het elektrisch geleidende medium 3 binnen de pijp 2 in een richting loodrecht op de as ervan (in de door pijl C getoonde richting) in het gedeelte tussen de polen 13 van het magnetische circuit 4.

25 Deze stroom induceert in het magnetische circuit 4 een magnetisch veld, waarvan de vector loodrecht staat op de as van de pijp 2 en op de richting van het vloeien van de stroom. Als een gevolg van magnetische veldwisselwerking met stroom in het elektrisch geleidende medium 3 werkt op laatstgenoemde.een kracht in, die dit in beweging stelt 30 langs de .pijp 2 en gericht zoals getoond door pijl B.

In het elektrisch geleidende medium 3 na het lopen van stroom in de pijp 2 vrijgekomen warmte, wordt via de opening 10 direkt aan het elektrisch geleidende medium 3 buiten de pomp met een lagere temperatuur en adequaat groot volume overgedragen. Daardoor is de 35 verwarming van de elementen van de pompstructuur, waaronder de pijp 2 en de elektrode 5, niet beduidend. Een andere reden voor geringe verwarming bestaat erin dat de stroom binnen het lichaam 1 alleen via enkele elek- 8420288 ν -6- 25417/JF/tv •γ trode 5 en stroomleiding 6 loopt. Het lopen van de stroom door het elektrisch geleidende medium 3 dat de pomp omgeeft, heeft praktisch geen effect op de temperatuur van het medium.

In vergelijking met elektromagnetische pompen volgens 5 de stand van de techniek die het kenmerk hebben van het oververhitten van het elektrisch geleidende medium dat wordt getransporteerd tot 70-80°C, is in de pomp van het uitvinding het overmatig verwarmen beperkt tot 15-20°C, hetgeen resulteert in een hogere betrouwbaarheid van het pompbedrijf.

10 Industriële toepasbaarheid

Elektromagnetische pompen vinden toepassing in de industrie voor het afgeven van verschillende elektrisch geleidende vloeistoffen, in het bijzonder wanneer elektrolyten, gesmolten metalen en legeringen, in hoofdzaak lichte legeringen, zoals op magnesium geba- 15 seerde, worden getransporteerd en gegoten.

s 8420288

Claims (1)

1. i _7_ 25417/JF/tv # Conclusie. Elektromagnetische pomp, omvattende een open magnetisch circuit, tussen de polen waarvan een rechtlijnige pijp voor het transpor-5 teren van een elektrisch geleidend medium is gepositioneerd, die is uitgerust met een inlaatopening en een elektrode voor het afgeven van stroom aan het elektrisch geleidende medium, met het kenmerk, dat de inlaatopening (10) in de pijp (2) is gemaakt aan de zijde tegenover de elektrode (5) om het vloeien van elektrische stroom in de richting loodrecht op de as van 10 de pijp (2) te verzekeren, waarbij het dwarsdoorsnedeoppervlak van de inlaatopening (10) gelijk is aan of groter dan het dwarsdoorsnedeoppervlak van de pijp (2). Eindhoven, maart 1986. 8420288