NL8800122A

NL8800122A - DEVICE FOR GENERATING A MAGNETIC FIELD IN A PROCESS AREA.

Info

Publication number: NL8800122A
Application number: NL8800122A
Authority: NL
Original assignee: Smit Transformatoren Bv
Priority date: 1988-01-19
Filing date: 1988-01-19
Publication date: 1989-08-16
Also published as: EP0325313A1

Description

V.V.

G PEM/HL/248Smit 4G PEM / HL / 248Smit 4

INRICHTING VOOR HET IN EEN PROCESRUIMTE OPWEKKEN VAN EEN MAGNEETVELDDEVICE FOR GENERATING A MAGNETIC FIELD IN A PROCESS AREA

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het in ten minste één procesruimte opwekken van een magneetveld, waarbij de inrichting van een fluxgene-rator is voorzien.The present invention relates to a device for generating a magnetic field in at least one process space, wherein the device is provided with a flux generator.

5 Dergelijke inrichtingen zijn algemeen bekend.Such devices are generally known.

Zo zijn bijvoorbeeld inrichtingen bekend, waarbij een cilindervormige, bijvoorbeeld van een rechthoekige doorsnede voorziene magneet een procesruimte omringt, zodat binnen deze procesruimte een magneetveld wordt opgewekt. Een 10 dergelijke magneet kan een normale, boven kamertemperatuur werkende, electromagneet zijn, maar kan ook gevormd worden door een supergeleidende magneet of een permanente magneet.For example, devices are known in which a cylindrical magnet, for example a rectangular cross-section, surrounds a process space, so that a magnetic field is generated within this process space. Such a magnet can be a normal electromagnet operating above room temperature, but it can also be a superconducting magnet or a permanent magnet.

Wanneer een dergelijke procesruimte grote afmetingen aanneemt, ontstaat bij het gebruik van electromag-neten het pro-15 bleem, dat het energieverbruik van een derge-lijke electromagneet grote waarden aan gaat nemen, hetgeen hoge kosten met zich mee brengt. Bij toepassing van een supergeleidende magneet kunnen de afmetingen van de hiervoor benodigde cryostaat zodanig worden, dat de hiermee gepaard gaande investeringen 20 onaanvaardbaar groot worden. Ook bij toepassing van een permanente magneet zullen de investeringen prohibitief hoog worden .When such a process space takes on large dimensions, the problem arises when using electromagnets that the energy consumption of such an electromagnet will take on large values, which entails high costs. When a superconducting magnet is used, the dimensions of the cryostat required for this can become such that the associated investments become unacceptably large. Investments will also become prohibitively high if a permanent magnet is used.

Tevens is reeds voorgesteld een dergelijke inrichting te omgeven met een doosvormig magnetisch circuit. Alhoe-25 wel dit, bij een bij normale temperaturen werkende magneet een vermindering van de energiebehoefte met zich meebrengt, heeft dit het nadeel, dat de procesruimte moeilijk toegankelijk wordt. Overigens worden bij toepassing van een dergelijk circuit bij een supergeleidende magneet de afmetingen van een 30 cryostaat nauwelijks verminderd, zodat het in verband daarmee genoemde nadeel gehandhaafd blijft.It has also already been proposed to surround such a device with a box-shaped magnetic circuit. Although this, with a magnet operating at normal temperatures, entails a reduction of the energy requirement, this has the drawback that the process space becomes difficult to access. Incidentally, when such a circuit is used with a superconducting magnet, the dimensions of a cryostat are hardly reduced, so that the drawback mentioned in this connection is maintained.

Het is eveneens bekend een magneetspoel rondom een bijvoorbeeld C-vormig ijzeren juk aan te brengen en dit van aan weerszijden van de procesruimte aangebrachte poolschoenen 35 te voorzien. Alhoewel hiermede de afmetingen van de magneet- .880 0 122.It is also known to arrange a magnetic coil around a, for instance, C-shaped iron yoke and to provide it with pole shoes 35 arranged on either side of the process space. Although with this the dimensions of the magnet.

' - 2 - spoel of fluxgenerator in zijn geheel in aanzienlijke mate kunnen worden beperkt, brengt een dergelijke inrichting bij een procesruimte van enige afmetingen met zich mee, dat grote hoeveelheden ijzer toegepast moeten worden, hetgeen het ge-5 wicht en de kosten van een dergelijke inrichting doen toenemen.When the coil or flux generator as a whole can be considerably limited, such a device entails, in a process space of some dimensions, that large amounts of iron have to be used, which reduces the weight and the cost of a increase such a device.

De onderhavige uitvinding stelt zich dan ook ten doel een inrichting te verschaffen, waarbij een fluxgenerator met kleine afmetingen kan worden toegepast bij het in een 10 procesruimte van grote afmetingen opwekken van een magneetveld.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus in which a small-sized flux generator can be used in generating a magnetic field in a large-sized process space.

Dit doel wordt bereikt, doordat het magnetische circuit gevormd wordt door twee hoofdzakelijk platte jukken, die aan weerszijden van de fluxgenerator zijn aangebracht.This object is achieved in that the magnetic circuit is formed by two substantially flat yokes which are arranged on either side of the flux generator.

15 Als gevolg van deze maatregel wordt de gehele ruim te tussen de twee jukken als procesruimte gebruikt, met uitzondering van de ruimte die benodigd is voor de fluxgenerator. Aldus kan met minimale afmetingen van zowel het ijzer-circuit als van de fluxgenerator een magneetveld worden opge-20 wekt in een procesruimte met aanzienlijke afmetingen. De fluxgenerator kan bestaan uit een normale electromagneet, een supergeleidende magneet of een permanente magneet.As a result of this measure, the entire space between the two yokes is used as process space, with the exception of the space required for the flux generator. Thus, with minimal dimensions of both the iron circuit and of the flux generator, a magnetic field can be generated in a process space of considerable dimensions. The flux generator can consist of a normal electromagnet, a superconducting magnet or a permanent magnet.

Vervolgens zal de onderhavige uitvinding beschreven worden aan de hand van de tekeningen, waarin voorstellen: 25 Fig. 1: een schematisch doorsnedeaanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding;The present invention will now be described with reference to the drawings, in which: 1: a schematic sectional view of a first embodiment of the device according to the present invention;

Fig. 2: een schematisch doorsnedeaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 30 Fig. 3: een schematisch doorsnedeaanzicht van een derde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;Fig. 2: a schematic sectional view of a second embodiment of the present invention; FIG. 3: a schematic sectional view of a third embodiment of the present invention;

Fig. 4: een schematisch doorsnedeaanzicht van een variant van de derde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; 35 Fig. 5: een schematisch doorsnedeaanzicht van een vierde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding;Fig. 4: a schematic sectional view of a variant of the third embodiment of the present invention; FIG. 5: a schematic cross-sectional view of a fourth embodiment of the present invention;

Fig. 6: een schematisch doorsnedeaanzicht van een vijfde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; enFig. 6: a schematic sectional view of a fifth embodiment of the present invention; and

Fig. 7: een schematisch perspectivisch aanzicht van .8800122 * - 3 - * een zesde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.Fig. 7: a schematic perspective view of .8800122 * - 3 - * a sixth embodiment of the present invention.

De in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm omvat een ij-zercircuit 1, dat gevormd wordt door twee cirkelvormige platen 2, 3, die parallel aan elkaar zijn aangebracht, en die 5 verbonden worden door een kern 4. De platen 2, 3 en de kern 4 zijn als een geheel uitgevoerd. Rondom de kern 4 is een hoofdzakelijk cilindermantelvormige cryostaat 5 aangebracht.The embodiment shown in fig. 1 comprises an iron circuit 1, which is formed by two circular plates 2, 3, which are arranged parallel to each other, and which are connected by a core 4. The plates 2, 3 and the core 4 are designed as a whole. A substantially cylindrical jacket-shaped cryostat 5 is arranged around the core 4.

Deze cryostaat 5 omvat een cilindermantelvormige supergeleidende spoel 6, die door een met helium gevuld vat 7 10 wordt omgeven. Buiten het met helium gevulde vat 7 zijn twee stralingsschermen 8, 9 aangebracht, waarbij het geheel omringd wordt door de buitenwand 10 van de cryostaat.This cryostat 5 comprises a cylindrical jacket-shaped superconducting coil 6, which is surrounded by a vessel 7 filled with helium. Outside the helium-filled vessel 7, two radiation screens 8, 9 are arranged, the whole being surrounded by the outer wall 10 of the cryostat.

Tussen beide vlakke platen 2, 3, buiten de cryostaat 5 blijft een ringvormige ruimte ll vrij, die gebruikt 15 kan worden als procesruimte. Als gevolg van de configuratie van het ijzercircuit wordt in de ringvormige procesruimte ll een magneetveld opgewekt. Door de bekrachtiging van de flux-generator of supergeleidende spoel 6 te kiezen kan de op te wekken veldsterkte binnen de procesruimte gekozen worden, 20 waarbij het mogelijk is met een relatief kleine fluxgenerator een magneetveld in een grote ruimte op te wekken. Doordat deze ruimte aan zijn mantelzijde geheel open is, is deze gemakkelijk toegankelijk zodat aan het proces te onderwerpen voorwerpen gemakkelijk in de procesruimte kunnen worden aange-25 bracht en daaruit kunnen worden verwijderd. Hierbij moet overigens wel rekening gehouden worden met magnetische krachten.An annular space 11 remains free between the two flat plates 2, 3, outside the cryostat 5, which can be used as a process space. Due to the configuration of the iron circuit, a magnetic field is generated in the annular process space 11. By choosing the excitation of the flux generator or superconducting coil 6, the field strength to be generated within the process space can be selected, whereby it is possible to generate a magnetic field in a large space with a relatively small flux generator. Because this space is completely open on its shell side, it is easily accessible, so that objects to be subjected to the process can be easily introduced into and removed from the process space. However, magnetic forces must be taken into account here.

De in fig. 2 getoonde uitvoeringsvorm wijkt hier vanaf, omdat de kern 4 vervangen is door een vat 16, gevuld 30 met vloeibare stikstof. Als gevolg hiervan kan het vat 10 van de cryostaat 5 als een cilindervormige doos worden uitgevoerd, zonder een daarin aangebrachte opening.The embodiment shown in Fig. 2 deviates from this, because the core 4 has been replaced by a vessel 16 filled with liquid nitrogen. As a result, the vessel 10 of the cryostat 5 can be designed as a cylindrical box without an opening provided therein.

Bij sommige processen bestaat behoefte aan een procesruimte met een kleine magnetische fluxdichtheid en aan een 35 tweede - kleinere - procesruimte met een grotere fluxdichtheid. De in fig. 3 getoonde uitvoeringsvorm komt aan deze behoefte tegemoet.Some processes require a process space with a small magnetic flux density and a second - smaller - process space with a greater flux density. The embodiment shown in Fig. 3 meets this need.

Bij deze uitvoeringsvorm, waarbij de kern 4 van de eerste uitvoeringsvorm ontbreekt is deze vervangen door een .8800122 » \ - 4- tweede procesruimte 12. De cryostaat 5 moet dan ook van een cilindermantelvormig vat 10 zijn voorzien. De magnetische fluxdichtheid binnen deze tweede procesruimte 12 kan vanzelfsprekend verschillen van de magnetische fluxdichtheid in de als eerste genoemde procesruimte 11.In this embodiment, in which the core 4 of the first embodiment is missing, it has been replaced by a second process space 12. The cryostat 5 must therefore be provided with a cylinder-jacketed vessel 10. The magnetic flux density within this second process space 12 may of course differ from the magnetic flux density in the first mentioned process space 11.

De in fig. 4 afgebeelde variant van de derde uitvoeringsvorm wijkt af door een andere plaatsing van de stra-lingsschermen binnen de cryostaat. Hierdoor ontstaat ruimte voor een vat 15 voor vloeibare stikstof. Overigens wijkt deze 10 variant niet af van de derde uitvoeringsvorm.The variant of the third embodiment shown in Fig. 4 differs by a different arrangement of the radiation screens within the cryostat. This creates space for a vessel of liquid nitrogen. Incidentally, this variant does not deviate from the third embodiment.

De in fig. 5 afgebeelde vierde uitvoeringsvorm is voorzien van platen 2, respectievelijk 3, waarvan de vorm afwijkt; de platen 2, 3 zijn in dit geval niet vlak, maar schotelvormig, zodat het volume van de procesruimte 11 aanzien-15 lijk verkleind is. Als gevolg hiervan is de magnetische veldsterkte binnen de procesruimte 11 op overeenkomstige wijze vergroot. Aldus kan door de dimensionering van de jukken tegemoet gekomen worden aan de specifieke eisen die het proces stelt aan het magneetveld.The fourth embodiment shown in Fig. 5 is provided with plates 2 and 3, respectively, the shape of which differs; the plates 2, 3 in this case are not flat, but are dish-shaped, so that the volume of the process space 11 is considerably reduced. As a result, the magnetic field strength within the process space 11 is correspondingly increased. The dimensions of the yokes can thus meet the specific requirements that the process places on the magnetic field.

20 Het effect, bereikt in de vierde uitvoeringsvorm, kan nog versterkt worden door de vijfde uitvoeringsvorm die in fig. 6 is getoond. Hierbij zijn de platen 2, 3 zodanig gevormd, dat de hoogte van de procesruimte 12 overeenkomt met de hoogte van de procesruimte 11, zodat de veldsterkte weder-25 om is vergroot. Dit geldt voor zowel de procesruimte 11 als de procesruimte 12. Hierdoor ontstaat een verdere keuzemogelijkheid van volume, waarbij voor een bepaalde toepassing de meest geschikte combinatie kan worden gekozen.The effect achieved in the fourth embodiment can be further enhanced by the fifth embodiment shown in Fig. 6. The plates 2, 3 are herein formed such that the height of the process space 12 corresponds to the height of the process space 11, so that the field strength is increased again. This applies to both process space 11 and process space 12. This creates a further choice of volume, whereby the most suitable combination can be selected for a particular application.

Tenslotte toont fig. 7 een zesde uitvoeringsvorm, 30 waarbij vlakke platen 2, 3 zijn toegepast die elk van twee uitsparingen 13 zijn voorzien. In de procesruimte 11 zijn zes vaten 14 aangebracht, waarbinnen zich de gewenste processen onder invloed van het desbetreffende magneetveld kunnen afspelen. Door het aanbrengen van de uitsparingen 13 in de pla-35 ten 2, 3 zijn twee vaten 14 nagenoeg buiten het door de platen 2 en 3 heersende magneetveld geplaatst. Sommige processen vragen namelijk om een intermitterend magneetveld, dat wil zeggen dat een deel van dat proces bij aanwezigheid van een magneetveld wordt uitgevoerd en een ander deel van .8800122 « - 5 - * het proces zonder de aanwezigheid van een magneetveld wordt uitgevoerd.Finally, Fig. 7 shows a sixth embodiment, wherein flat plates 2, 3 are used, each of which is provided with two recesses 13. Six vessels 14 are arranged in the process space 11, within which the desired processes can take place under the influence of the respective magnetic field. By making the recesses 13 in the plates 2, 3, two vessels 14 are placed substantially outside the magnetic field prevailing by the plates 2 and 3. Indeed, some processes require an intermittent magnetic field, that is to say that part of that process is carried out in the presence of a magnetic field and another part of the process is carried out without the presence of a magnetic field.

Dit effect is te verkrijgen door het in- en uitschakelen van de electrische voeding van een magneetspoel, 5 maar dit effect is ook te verkrijgen door een deel van de bij het proces betrokken ruimte door mechanische verplaatsing in een ruimte, vrij van magneetveld, te brengen.This effect can be obtained by switching the electrical supply of a magnetic coil on and off, 5 but this effect can also be obtained by introducing a part of the space involved in the process by mechanical displacement into a space free of magnetic field. .

Hierbij kan gedacht worden aan het reinigen van afvalwater, dat onder aanwezigheid van een magneetveld wordt 10 uitgevoerd, waarna de tijdens het reinigen volgelopen filters weer van hun verontreinigingen moeten worden ontdaan, hetgeen buiten de aanwezigheid van een magneetveld moet plaatsvinden.This may include cleaning waste water, which is carried out in the presence of a magnetic field, after which the filters that have been flooded during cleaning must be cleaned of their contaminants again, which must take place outside the presence of a magnetic field.

Het is dan aantrekkelijk de vaten op te stellen, zoals in fig. 7 is weergegeven, zodat de platen 2, 3 ver-15 draaid kunnen worden om de centrale as van de cryostaat 5, zodat afwisselend een paar van de vaten 14 zich buiten het magneetveld bevindt. Dit draaien van de platen 2, 3 zal dan plaats kunnen vinden, zonder dat de vaten 14 binnen en buiten het magneetveld moeten worden geplaatst, hetgeen het weer-20 staan van grote krachten met zich mee zou brengen. De bij het draaien van de platen uit te oefenen krachten zijn tamelijk gering, aangezien bij een regelmatige verdeling van vaten 14 in de procesruimte 11, bij het buiten de invloedssfeer van het magneetveld treden van een vat steeds een ander vat bin-25 nen de invloedssfeer van het magneetveld komt. Aldus compenseren de verschillend gerichte magnetische krachten elkaar ten minste grotendeels. Bij een dergelijke configuratie zouden in plaats van cilindrische vaten, bijvoorbeeld vaten in de vorm van wigsegmenten kunnen worden toegepast, waardoor de 30 krachten elkaar voor een groter deel kunnen compenseren. Het is tevens denkbaar in plaats van de platen 2, 3 te laten draaien de vaten met elkaar te verbinden, en deze gezamenlijk te laten draaien.It is then attractive to arrange the vessels, as shown in Fig. 7, so that the plates 2, 3 can be rotated about the central axis of the cryostat 5, so that a pair of the vessels 14 alternately extend outside the magnetic field. This rotation of the plates 2, 3 can then take place without the vessels 14 having to be placed inside and outside the magnetic field, which would entail the resistance of great forces. The forces to be exerted when the plates are rotated are rather small, since with a regular distribution of vessels 14 in the process space 11, when a vessel leaves the sphere of influence of the magnetic field, a different vessel always remains within the sphere of influence. from the magnetic field. Thus, the differently directed magnetic forces at least largely compensate each other. In such a configuration, instead of cylindrical vessels, for example, vessels in the form of wedge segments could be used, whereby the forces can compensate for a greater part of each other. It is also conceivable, instead of rotating the plates 2, 3, to connect the vessels to each other, and to let them rotate together.

Voor zich continu afspelende processen kan een ka-35 naai toegepast worden, dat zich ten minste gedeeltelijk in de procesruimte uitstrekt. Een dergelijk kanaal kan zich bijvoorbeeld in de procesruimte 11 langs de gehele omtrek uitstrekken, zodat de procesruimte 11 geheel gevuld is.For continuously occurring processes, a seam can be used, which extends at least partly in the process space. Such a channel can for instance extend in the process space 11 along the entire circumference, so that the process space 11 is completely filled.

„88001228800122

Claims

Device for generating a magnetic field in at least one process space, comprising a flux generator and a magnetic circuit connecting the flux generator to the process space, characterized in that the magnetic circuit is formed by two substantially flat yokes, which are arranged on either side of the flux generator.

Device as claimed in claim 1, characterized in that the flux generator is formed by a cylinder-jacket-shaped magnet.

Device according to claim 2, characterized in that the space enclosed by the cylinder-jacket-shaped magnet is a second process space.

4. Device as claimed in claim 2, characterized in that in the space enclosed by the cylinder-jacket-shaped magnet a body connecting the two yokes with good magnetic conductivity is placed.

Device according to any one of claims 1-4, characterized in that the flux generator is arranged in the center of the yokes.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the flux generator is circular symmetrical.

7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the flux generator is formed by a superconducting magnet.

Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that vessels are arranged in at least one of the two process spaces, which are arranged for a process to take place therein.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that both yokes are provided with recesses at the location of at least a number of the vessels.

10. Device according to claim 9, characterized in that the two yokes are rotatable with respect to the vessels about the central axis. .8800122 i - 7 -

11. Device as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the distance between the two yokes at the location of at least one of the two process spaces is smaller than the distance between the yokes at the location of the flux generator.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device is dimensioned such that the flux density in the central process space differs from that of the outer process space. a .8800122