NO116702B

NO116702B -

Info

Publication number: NO116702B
Application number: NO151341A
Authority: NO
Inventors: R Baker
Original assignee: North American Aviation Inc
Priority date: 1963-01-02
Filing date: 1963-12-20
Publication date: 1969-05-05
Also published as: CH416329A; AT271209B; DE1553138A1; SE310026B; US3196795A

Description

Elektromagnetisk pumpesystem. Electromagnetic pump system.

Foreliggende oppfinnelse angår et elektromagnetisk pumpesystem for overføring av elektrisk ledende væsker, og er mer spesielt rettet mot et elektromagnetisk gjensidig virkende pumpesystem for overføring av smeltede metaller med høy temperatur. Det forbedrede pumpesystem ifølge foreliggende oppfinnelse er basert på det funksjonsprinsipp som er beskrevet i forbindelse med den elektromagnetiske pumpe med skrueformet rotor som er beskrevet i U.S. patent nr. 2 940 393 av 14. juni 1960. The present invention relates to an electromagnetic pump system for the transfer of electrically conductive liquids, and is more particularly aimed at an electromagnetically interacting pump system for the transfer of molten metals with a high temperature. The improved pump system according to the present invention is based on the functional principle described in connection with the electromagnetic pump with helical rotor described in U.S. Pat. patent no. 2 940 393 of 14 June 1960.

Skjønt konvensjonelle mekaniske og elektromagnetiske pumper generelt er velkjent fra før, er det i moderne støperiteknikk i første rekke brukt tyngdekraft- og hevertvirkende strøm-nings- eller overføringsanordninger for å trans-portere flytende metall, og spesielt flytende metaller ved meget høy temperatur, såsom aluminium, sink, nikkel, messing o. 1. Konvensjonelle mekaniske pumper har av praktiske grunner vært begrenset til ikke-korroderende flytende metaller med lav temperatur innen støperitek-nikken. Disse pumper kan ikke anvendes for pumping av flytende metaller ved høy temperatur, da de bevegelige deler som vanligvis er fremstilt av jern eller stål hurtig ødelegges i det korroderende miljø for de fleste flytende metaller. Although conventional mechanical and electromagnetic pumps are generally well known from before, in modern foundry technology gravity and siphon-acting flow or transfer devices are primarily used to transport liquid metal, and especially liquid metals at very high temperatures, such as aluminum , zinc, nickel, brass etc. 1. For practical reasons, conventional mechanical pumps have been limited to non-corrosive liquid metals with a low temperature within casting technology. These pumps cannot be used for pumping liquid metals at high temperature, as the moving parts, which are usually made of iron or steel, are quickly destroyed in the corrosive environment of most liquid metals.

Elektromagnetiske pumper er velegnet for bruk i den moderne støperiteknikk, særlig for transport av elektrisk ledende væsker, da disse pumper ikke har bevegelige deler i berøring med den væske som skal pumpes. Den «magnetiske agitator» i en elektromagnetisk pumpe erstatter den mekaniske agitator i en mekanisk pumpe. Elektromagnetiske pumper frembringer en pum-pekraft ved å omdanne magnetisk energi til trykkenergi i overensstemmelse med det elektromagnetiske trykk som blir dannet ved strøm-gjennomgang, enten påtrykket eller indusert, gjennom en elektrisk ledende væske på tvers i forhold til et magnetfelt. Retningen av den kraft som virker på den ledende væske og den resulterende væskebevegelse bestemmes ved hjelp av den velkjente tre-finger-regel i elektrisitets-læren. Electromagnetic pumps are suitable for use in modern foundry technology, especially for the transport of electrically conductive liquids, as these pumps have no moving parts in contact with the liquid to be pumped. The "magnetic agitator" in an electromagnetic pump replaces the mechanical agitator in a mechanical pump. Electromagnetic pumps produce a pumping force by converting magnetic energy into pressure energy in accordance with the electromagnetic pressure that is generated by current flow, either applied or induced, through an electrically conductive liquid transversely in relation to a magnetic field. The direction of the force acting on the conducting fluid and the resulting fluid motion is determined using the well-known three-finger rule in the theory of electricity.

Hovedproblemet ved drift av hvilken som helst elektromagnetisk pumpe i moderne støpe-rier er sårbarheten av feltviklingens ledere og isolasjon overfor høy temperatur. Denne faktor er vanligvis resultat av de høye temperaturer som forekommer ved de flytende metaller som pumpes. F. eks. har elektromagnetiske pumper forholdsvis store ledere eller strømskinner som tjener som elektrodeforbindelser til pumpeseksjonen. Disse strømskinner er vanligvis festet til pumpeseksjonen ved slaglodding eller sveising og er derfor utsatt for brudd eller avrivning fra pumpeseksjonen når det flytende metall med høy temperatur blir pumpet. Når strømskinnene i en slik pumpe er laget av materialer med bedre metallurgiske egenskaper, blir virkningsgraden for pumpen lavere, vanligvis ikke større enn 2—3 pst. i pumper med noen betydelig kapasi-tet. Lineære induksjonspumper som arbeider etter samme teori som induksjonsmotorer krever vanligvis kostbare flerfase-viklinger. En elektrisk strøm blir indusert i dét flytende metall som skal pumpes av et magnetfelt frembragt av vek-selstrømmer som flyter i viklingene i en magnetkrets som omgir pumpeseksjonen. Skjønt det vanligvis oppnåes effektiv pumping, er induksjonspumper dyre, konstruksjonsmessig kostbare og sårbare for høy temperatur. The main problem with the operation of any electromagnetic pump in modern foundries is the vulnerability of the field winding's conductors and insulation to high temperature. This factor is usually the result of the high temperatures that occur with the liquid metals being pumped. For example electromagnetic pumps have relatively large conductors or bus bars that serve as electrode connections to the pump section. These busbars are usually attached to the pump section by brazing or welding and are therefore susceptible to breakage or tearing from the pump section when the high temperature liquid metal is pumped. When the current rails in such a pump are made of materials with better metallurgical properties, the efficiency of the pump is lower, usually not greater than 2-3 percent in pumps with a significant capacity. Linear induction pumps operating on the same theory as induction motors usually require expensive multiphase windings. An electric current is induced in the liquid metal to be pumped by a magnetic field produced by alternating currents flowing in the windings of a magnetic circuit that surrounds the pump section. Although efficient pumping is usually achieved, induction pumps are expensive, costly in construction and vulnerable to high temperature.

I moderne støperiteknikk er det derfor i hovedsaken brukt pumpearrangementer basert på tyngdekraften og hevertprinsippet for å over-føre flytende metaller, særlig flytende metaller med meget høy temperatur. Overføringen av flytende metall eller smelte i støperier skjer fortrinnsvis uten for kraftig omrøring av smeiten og uten ødeleggelse av en beskyttende oksydhinne som utgjør overflaten av smeiten. Denne oksydhinne reduserer i vesentlig grad både gass-absorbsjonen av smeiten og den dermed for-bundne oppsamling av slagg i denne. Når oksydhinnen forblir intakt og smelteoverføringen er rolig, er resultatet et forholdsvis rent metall som er egnet for støping av støpestykker med høy kvalitet og med en ønsket lav porøsitet. Uten nøyaktige reguleringsanordninger medfører overføring av metall ved hjelp av tyngdekraft og hevertprinsippet, slik som brukt i moderne støperier, en vesentlig økning i sannsynligheten for gassadsorbsjon i smeiten, da det er uunngåe-lig å ødelegge oksydhinnen samt å hindre for kraftig omrøring av smeiten. In modern foundry technology, pumping arrangements based on gravity and the siphon principle are therefore mainly used to transfer liquid metals, especially liquid metals with a very high temperature. The transfer of liquid metal or melt in foundries preferably takes place without too vigorous stirring of the melt and without destruction of a protective oxide film which forms the surface of the melt. This oxide film significantly reduces both the gas absorption of the smelt and the associated accumulation of slag in it. When the oxide film remains intact and the melt transfer is calm, the result is a relatively pure metal that is suitable for casting high-quality castings with a desired low porosity. Without precise control devices, the transfer of metal by means of gravity and the siphon principle, as used in modern foundries, results in a significant increase in the probability of gas adsorption in the melt, as it is inevitable to destroy the oxide film and to prevent excessive stirring of the melt.

En elektromagnetisk pumpe basert på et roterende felt er særlig velegnet for den ønskede rolige overføring av flytende metaller i moderne støperier. Flytende metaller ved høy temperatur krever imidlertid en forbedret feltvikling og rotorgeometri som tilveiebringer tilstrekkelig kjøling og i vesentlig grad øker virkningsgraden av pumpen under pumping ved høy temperatur. De nødvendige lageranordninger i elektromagnetiske pumper med roterende felt er også utsatt for høytemperaturmiljøet. Det er ønskelig An electromagnetic pump based on a rotating field is particularly suitable for the desired quiet transfer of liquid metals in modern foundries. Liquid metals at high temperature, however, require an improved field winding and rotor geometry that provides sufficient cooling and significantly increases the efficiency of the pump during pumping at high temperature. The necessary bearing devices in electromagnetic pumps with rotating fields are also exposed to the high temperature environment. It is desirable

å anbringe lageranordningen for en pumpe med roterende felt i et område i avstand fra høytem-peraturmiljøet uten at det går ut over stabili-teten av de forskjellige deler eller komponenter av denne roterende pumpe. to place the bearing device for a pump with a rotating field in an area at a distance from the high-temperature environment without affecting the stability of the various parts or components of this rotating pump.

Følgelig er det et primært formål med foreliggende oppfinnelse å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem for å pumpe lektrisk ledende væsker, særlig flytende metaller ved høy temperatur. Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an electromagnetic pump system for pumping electrically conductive liquids, in particular liquid metals at high temperature.

Det er likeledes et formål med oppfinnelsen å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem som pumper et flytende metall fra under overflaten av en smelte uten å ødelegge den beskyttende oksydhinne på smeltens overflate. It is likewise an object of the invention to provide an electromagnetic pumping system which pumps a liquid metal from below the surface of a melt without destroying the protective oxide film on the surface of the melt.

Et videre formål med oppfinnelsen er å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem A further object of the invention is to provide an electromagnetic pump system

som overfører det flytende metall fra et sted til et annet uten nevneverdig økning i smeltens gassadsorbsjon eller medfølgende slaggdannelse i denne. which transfers the liquid metal from one place to another without appreciable increase in the gas adsorption of the melt or accompanying slag formation in it.

Et annet formål med oppfinnelsen er å fremskaffe et elektromagnetisk gjensidig virkende pumpesystem for å pumpe elektrisk ledende væsker mot virkningen av tyngdekraften ved hjelp av de frembragte elektromagnetiske krefter. Enda et annet formål med oppfinnelsen er I å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem som avstedkommer en pumpevirkning ved frem-bringelse av en kraft i væsken i den ønskede strømningsretning ved hjelp av en elektromagnetisk gjensidig virkning som dannes ved hjelp av den skrueformede geometri av pumperotoren. Another object of the invention is to provide an electromagnetically reciprocating pump system for pumping electrically conductive liquids against the action of gravity by means of the generated electromagnetic forces. Yet another object of the invention is to provide an electromagnetic pump system which produces a pumping effect by producing a force in the liquid in the desired direction of flow by means of an electromagnetic mutual effect which is formed by means of the helical geometry of the pump rotor.

Det er enda et annet formål med oppfinnelsen å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem med en forbedret lageranordning for den skrueformede pumperotor. It is yet another object of the invention to provide an electromagnetic pump system with an improved bearing arrangement for the helical pump rotor.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem A further object of the invention is to provide an electromagnetic pump system

som avstedkommer en rolig strømning av flytende metall under påvirkning av pumpens trykk uten kompliserte styreskovle-konstruksjoner i pumpens strømningspassasjer for væske. which produces a calm flow of liquid metal under the influence of the pump's pressure without complicated guide vane constructions in the pump's flow passages for liquid.

Likeledes er det et formål med oppfinnelsen å fremskaffe et elektromagnetisk pumpesystem som letter en nøyaktig regulering av væske-strømmen under påvirkning av pumpens indu-serte trykk. Likewise, it is an object of the invention to provide an electromagnetic pump system which facilitates an accurate regulation of the liquid flow under the influence of the pump's induced pressure.

Nærmere bestemt er foreliggende oppfinnelse basert på et elektromagnetisk pumpesystem av den type som omfatter to innbyrdes adskilte vegger som danner et ringformet pumpeområde eller -kammer, en skrueformet rotor innrettet til å rotere innenfor den indre av de nevnte vegger nær det ringformede pumpekammer og med i det minste én skrueformet magnetpol, mens den ytre av de nevnte vegger er omgitt av ferromagnetisk materiale som danner en fluksreturvei, en magnetanordning som frembringer et magnetfelt som strekker seg fra rotoren gjennom pumpekammeret til fluksreturveien, og en drivanordning som dreier både rotoren og magnetanordningen, idet magnetfeltet gjennom pumpekammeret er fordelt i hovedsaken etter en skruelinje og induserer hvirvelstrømmer i et ledende fluidum i pumpekammeret, hvilket fluidum strømmer i baner eller mønstre som også svarer til den skrueformede geometri av rotoren og står i gjensidig påvirkning med magnetfeltet slik at fluidet meddeles pumpekrefter og føres i pumpekammeret fra et innløp ved den ene ende av dette til et utløp ved den annen ende når rotoren dreies. De nye og særegne trekk som ifølge foreliggende oppfinnelse blir tilveiebrakt i et slikt system er angitt i patentkravene, i før-ste rekke krav 1. More specifically, the present invention is based on an electromagnetic pump system of the type comprising two mutually separated walls forming an annular pumping area or chamber, a helical rotor arranged to rotate within the interior of said walls near the annular pumping chamber and with at least one helical magnetic pole, while the outer of the said walls is surrounded by ferromagnetic material which forms a flux return path, a magnetic device which produces a magnetic field which extends from the rotor through the pump chamber to the flux return path, and a drive device which rotates both the rotor and the magnetic device, the magnetic field through the pump chamber is distributed mainly along a helical line and induces eddy currents in a conducting fluid in the pump chamber, which fluid flows in paths or patterns that also correspond to the helical geometry of the rotor and is in mutual influence with the magnetic field so that the fluid is given pumping forces and is carried in the pump mmed from an inlet at one end thereof to an outlet at the other end when the rotor is turned. The new and distinctive features which, according to the present invention, are provided in such a system are stated in the patent claims, primarily claim 1.

Den viktigste fordel som pumpesystemet ifølge oppfinnelsen medfører, er at rotoren befinner seg i avstand fra områder med høy temperatur uten at det går ut over rotorens stabi-litet, hvilket er sterkt ønskelig, som allerede forklart ovenfor. The most important advantage that the pump system according to the invention entails is that the rotor is located at a distance from areas of high temperature without affecting the stability of the rotor, which is highly desirable, as already explained above.

Ytterligere formål, trekk og medfølgende fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse i forbindelse med tegnin-gene, av hvilke Further objects, features and accompanying advantages of the invention will appear from the following description in connection with the drawings, of which

Fig. 1 er et delvis oppskåret perspektivriss av en form av et elektromagnetisk system ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et perspektivriss av pumpesystemet på fig. 1 i driftsstilling, Fig. 3 er et delvis skjematisk lengdesnitt gjennom pumpesystemet på fig. 1. Fig. 4 er et perspektivriss av en annen form for elektromagnetisk pumpesystem i driftsstilling, Fig. 5 er et perspektivriss, delvis oppskåret, av pumpesystemet på fig. 4, Fig. 6 er et lengdesnitt som delvis er skjematisk, av enda en annen form for det elektromagnetiske pumpesystem ifølge oppfinnelsen, og Fig. 7 er både et perspektivriss og et utfol-det riss av en form for den beskrevne skrueformete pumperotor. Fig. 1 is a partially sectioned perspective view of a form of an electromagnetic system according to the invention, Fig. 2 is a perspective view of the pump system in fig. 1 in operating position, Fig. 3 is a partial schematic longitudinal section through the pump system in fig. 1. Fig. 4 is a perspective view of another form of electromagnetic pump system in operating position, Fig. 5 is a perspective view, partially cut away, of the pump system in fig. 4, Fig. 6 is a longitudinal section, which is partly schematic, of yet another form of the electromagnetic pump system according to the invention, and Fig. 7 is both a perspective view and an unfolded view of a form of the described screw-shaped pump rotor.

I henhold til en utførelsesform for oppfinnelsen har et elektromagnetisk pumpesystem for pumping av elektrisk ledende væske i korthet minst en pumperegion som er beliggende mellom en magnetisk skrueformet rotor, som frembringer et magnetfelt over pumperegionen og fordeler dette felt etter en stort sett skrueformet skrue, og en returvei for feltlinjene slik at når rotoren blir rotert ved hjelp av en passende drivanordning, induserer det magnetiske felt elektriske hvirvelstrømmer i et flytende metall eller en væske i pumperegionen slik at væsken strøm-mer i mønstre som overensstemmer med den skrueformete geometri av rotoren og samvirker med magnetfeltet for å frembringe de ønskede pumpekrefter i væsken i pumperegionen. According to an embodiment of the invention, an electromagnetic pump system for pumping electrically conductive liquid briefly has at least one pump region which is located between a magnetic helical rotor, which generates a magnetic field over the pump region and distributes this field according to a generally helical screw, and a return path for the field lines so that when the rotor is rotated by means of a suitable drive device, the magnetic field induces electric eddy currents in a liquid metal or liquid in the pumping region so that the liquid flows in patterns consistent with the helical geometry of the rotor and interacts with the magnetic field to produce the desired pumping forces in the liquid in the pumping region.

Av fig. 1 fremgår det at en form for det elektromagnetiske pumpesystem ifølge oppfinnelsen har en ytre digeldel 10 som bæres av et flertall ildfaste blokker 12 e.l. Blokkene 12 beskytter pumpesystemets komponenter og danner en termisk isolasjon for dette. En radiell flens 13 på digelen 10 danner en anleggsflate for et flensparti 15 på en indre digeldel 16 som er anbragt inne i den ytre digel. Både den ytre og den indre digel 10, henholdsvis 16, er anordnet stort sett vertikalt om en vertikal akse. Det vil forstås at en viss grad av hel-ning i forhold til den vertikale stilling som er vist på figurene 1 og 2 også ligger innenfor oppfinnelsens ramme. Det kan være anordnet en ikke vist fj ærkleminnretning for å tilsikre de relative stillinger av diglene 10 og 16, da den indre digel 16 kan ha en tendens til oppdrift når visse flytende metaller eller deres legeringer blir pumpet ved hjelp av pumpesystemet ifølge oppfinnelsen. From fig. 1 it appears that one form of the electromagnetic pump system according to the invention has an outer crucible part 10 which is supported by a plurality of refractory blocks 12 or the like. The blocks 12 protect the pump system's components and form a thermal insulation for them. A radial flange 13 on the crucible 10 forms a contact surface for a flange portion 15 on an inner crucible part 16 which is placed inside the outer crucible. Both the outer and the inner crucible 10, respectively 16, are arranged largely vertically about a vertical axis. It will be understood that a certain degree of inclination in relation to the vertical position shown in Figures 1 and 2 is also within the scope of the invention. A spring clamping device, not shown, may be provided to ensure the relative positions of the crucibles 10 and 16, as the inner crucible 16 may have a tendency to buoyancy when certain liquid metals or their alloys are pumped using the pumping system according to the invention.

De ytre og indre digeldeler 10 og 16 er fortrinnsvis laget av et passende ildfast materiale, såsom siliciumcarbid, bornitrid o. 1. Det særlige metall eller ildfaste materiale som anvendes for strømningspassasjene i pumpesystemet er ikke kritisk for funksjonsprinsippet for dette elektromagnetiske pumpesystem. Materialvalget er av-hengig av trykk, den væsketype som pumpem og av temperaturen; idet strømningspassasjene særlig må være innrettet til å motstå høye drif ts-temperaturer, slike som opptrer ved pumping av smeltede metaller i likhet med aluminium, sink, messing o. 1. Skjønt digeldelene 10 og 16 på fig. 1 er vist som utformet i ett stykke som indivi-duelle enheter fremstilt på forhånd av et ildfast materiale, kan delene 10 og 16 av konstruksjons-og montasjehensyn være oppdelt i seksjoner som er sammensatt ved hjelp av en passende mørtel eller et klebemiddel, og oppbygget til de stort sett sylindriske digeldeler. The outer and inner crucible parts 10 and 16 are preferably made of a suitable refractory material, such as silicon carbide, boron nitride etc. 1. The particular metal or refractory material used for the flow passages in the pump system is not critical to the operating principle of this electromagnetic pump system. The choice of material depends on pressure, the type of liquid being pumped and the temperature; as the flow passages in particular must be designed to withstand high operating temperatures, such as occur when pumping molten metals such as aluminium, zinc, brass etc. 1. Although the crucible parts 10 and 16 in fig. 1 is shown as formed in one piece as individual units pre-fabricated from a refractory material, the parts 10 and 16 may, for construction and assembly purposes, be divided into sections assembled by means of a suitable mortar or adhesive, and built up to the largely cylindrical crucible parts.

I det viste arrangement med digeldelene 10 og 16 anbragt inne i hverandre er disse anordnet med en innbyrdes avstand for å danne en pumperegion eller en ring 20 i mellomrommet. Digeldelene danner også et innløpsområde 21 som kommuniserer med pumperingen 20. Flens-partiet 15 på den indre digel 16 danner et ut-løpsområde eller en utløpsring 22 som også kommuniserer med pumperingen eller -kammeret 20. Passende avstandselementer som ikke er vist, kan være anordnet mellom de i hverandre anbragte ytre og indre digler 10 og 16. In the arrangement shown with the crucible parts 10 and 16 placed inside each other, these are arranged with a mutual distance to form a pump region or a ring 20 in the space. The crucible parts also form an inlet area 21 which communicates with the pumping ring 20. The flange portion 15 of the inner crucible 16 forms an outlet area or an outlet ring 22 which also communicates with the pumping ring or chamber 20. Appropriate spacers, not shown, may be provided between the mutually arranged outer and inner crucibles 10 and 16.

Minst en innløpsåpning 25 og en utløpsåp-ning 26 kommuniserer med innløpsområdet 21 og med utløpsområdet 22, slik som vist på fig. 1. Innløpsåpningen 25 kan også være plassert i bunnen av den ytre digel, selv om den på figuren er vist i sideveggen av den ytre digel 10. Videre kan innløpsåpningen 25 være rettet tangentielt i forhold til innløpsområdet 21. Innenfor ram-men av oppfinnelsen kan også flere enn én inn-løpskanal kommunisere med innløpsåpningen 25 i pumpesystemet slik at smelte kan pumpes fra et eller flere nivåer under den beskyttende oksydhinne på overflaten av en smelte. Den skånsomme eller rolige pumpevirkning som frembringes av det elektromagnetiske gjensidig virkende pumpesystem ifølge oppfinnelsen tilsikrer videre et rent flytende metall for etter-følgende utstøpning uten ødeleggelse av oksydhinnen under pumpingen. At least one inlet opening 25 and one outlet opening 26 communicate with the inlet area 21 and with the outlet area 22, as shown in fig. 1. The inlet opening 25 can also be located at the bottom of the outer crucible, even if it is shown in the figure in the side wall of the outer crucible 10. Furthermore, the inlet opening 25 can be directed tangentially in relation to the inlet area 21. Within the framework of the invention, also more than one inlet channel communicate with the inlet opening 25 in the pumping system so that melt can be pumped from one or more levels below the protective oxide film on the surface of a melt. The gentle or quiet pumping action produced by the electromagnetic reciprocating pumping system according to the invention further ensures a clean liquid metal for subsequent casting without destroying the oxide film during pumping.

Hvis det skulle oppsamles slagg eller lik-nende i pumpekammeret 20 eller dettes tilstø-tende områder 21 og 22, muliggjør anordningen av de ytre og indre digler 10 og 16 inne i hverandre en lett fjernelse av den indre digel for å avdekke slike oppsamlede slaggdannelser for lettvint rensing ved hjelp av mekaniske red-skaper o. 1. Under pumpingen vil imidlertid den kontinuerlige skraping eller gnidning i pumpekammeret 20 på grunn av den frembragte pumpevirkning, som skal beskrives i det følgende, redusere denne slaggoppsamling og holder pum pekammeret forholdsvis rent på ethvert tids-punkt. Således er behovet for mekaniske redska-per for rensning av pumpekammeret 20 og inn-løps- og utløpsområdene 21 og 22, i det vesent-ligste unngått ved hjelp av det viste arrangement og på grunn av funksjonsprinsippet ifølge oppfinnelsen. Skjønt det ikke er kritisk for virkemåten av foreliggende pumpesystem, kan bunnen i den ytre digel 10 være skråttstilt for å lette uttømning av innløpsområdet 21, pumpekammeret 20 og av utløpsområdet 22. If slag or the like should collect in the pump chamber 20 or its adjacent areas 21 and 22, the arrangement of the outer and inner crucibles 10 and 16 inside each other enables an easy removal of the inner crucible to uncover such collected slag formations for easy cleaning with the help of mechanical tools etc. 1. During pumping, however, the continuous scraping or rubbing in the pump chamber 20 due to the produced pumping effect, which will be described in the following, will reduce this slag collection and keep the pump chamber relatively clean on any point. Thus, the need for mechanical tools for cleaning the pump chamber 20 and the inlet and outlet areas 21 and 22 is essentially avoided by means of the arrangement shown and due to the functional principle according to the invention. Although it is not critical for the operation of the present pump system, the bottom of the outer crucible 10 can be inclined to facilitate emptying of the inlet area 21, the pump chamber 20 and the outlet area 22.

Fig. 2 viser en form for en bjelkekonstruk-sjon 30 for det elektromagnetiske pumpesystem når dette er anbragt ved en smelteovn eller ma-gasin 32 slik som vanlig brukt i støperiteknikken. Pumpesystemet ifølge oppfinnelsen kan f. eks. også anbringes mellom en eller to smelteovner eller magasiner, eller i kombinasjoner med slike, eller mellom separate herder i en eller flere flammeovner, eller på hvilket som helst annet sted i et støperi hvor det er ønskelig å overføre flytende metall. Fig. 2 shows a form of a beam construction 30 for the electromagnetic pump system when this is placed at a melting furnace or warehouse 32 as is commonly used in foundry technology. The pump system according to the invention can e.g. also placed between one or two melting furnaces or magazines, or in combinations with such, or between separate hearths in one or more flame furnaces, or at any other place in a foundry where it is desired to transfer liquid metal.

En kraftmaskin, såsom f. eks. en elektrisk drivmotor 35, er understøttet og fastholdt ved hjelp av bjelkekonstruksjonen 30 over de i hverandre anbragte digeldeler 10 og 16. En rotoraksel 36 er forbundet med drivmotoren 35. Akse-len 36 kan enten være massiv eller hul, idet det sistnevnte er særlig ønskelig for innføring av et kjølemedium, såsom luft, i de roterende pumpedeler slik det skal beskrives i det følgende. Et passende lagerarrangement 38, som er vist tydeligere på fig. 1, holder roterbart rotorakselen 36 slik at denne stikker inn i hulrommet i den indre digel 16. Lagringen 38 er anbragt over og utenfor det rom som dannes av pumpekammeret 29 og innløpsområdet 21. Dette arrangement fjerner lagrene fra det primære området med høy temperatur som frembringes under pumpingen av flytende metaller ved høy temperatur og tillater tilstrekkelig kjøling på grunn av den åpne konstruksjon. A power machine, such as e.g. an electric drive motor 35 is supported and held by means of the beam structure 30 above the nested crucible parts 10 and 16. A rotor shaft 36 is connected to the drive motor 35. The shaft 36 can either be solid or hollow, the latter being particularly desirable for introducing a cooling medium, such as air, into the rotating pump parts as will be described below. A suitable bearing arrangement 38, which is shown more clearly in FIG. 1, rotatably holds the rotor shaft 36 so that it protrudes into the cavity of the inner crucible 16. The bearing 38 is placed above and outside the space formed by the pump chamber 29 and the inlet area 21. This arrangement removes the bearings from the primary area of high temperature produced during the pumping of liquid metals at high temperature and allows sufficient cooling due to the open design.

En skrueformet rotor 40 er felt-viklet og kan festes på eller utformes i ett stykke med rotorakselen 36. Den skrueformete rotor 40, som vist på fig. 1, har form av en to-polet elektromagnet med polstykker 42 og 43, men rotoren 40 kan også ha korsform eller hvilken som helst annen form med flere poler. Både rotorakselen 36 og den skrueformete rotor 40 er fortrinnsvis laget av et magnetisk materiale, såsom f. eks. stål med lavt kullstoffinnhold. Rotoren 40 er utformet med minst en skrueformet utsparing 45, som sees best på fig. 3. Det er ønskelig at både stigning og bredde av den skrueformete utsparing 45 tillater en tilstrekkelig avstand mellom tilstøtende seksjoner eller deler av utsparingen på den ene side av rotoren 40 til å redusere flukslekkasje-veier. Videre er det ønskelig at den skrueformete utsparing 45 har en tilstrekkelig lengde til å løpe tilnærmet hele den aksielle lengde av pumpekammeret 20 under rotasjonen av den skrueformete rotor 40. A helical rotor 40 is field-wound and can be attached to or integrally formed with the rotor shaft 36. The helical rotor 40, as shown in fig. 1, is in the form of a two-pole electromagnet with pole pieces 42 and 43, but the rotor 40 may also be cross-shaped or any other multi-pole shape. Both the rotor shaft 36 and the helical rotor 40 are preferably made of a magnetic material, such as e.g. low carbon steel. The rotor 40 is designed with at least one screw-shaped recess 45, which is best seen in fig. 3. It is desirable that both pitch and width of the helical recess 45 allow a sufficient distance between adjacent sections or parts of the recess on one side of the rotor 40 to reduce flux leakage paths. Furthermore, it is desirable that the helical recess 45 has a sufficient length to run approximately the entire axial length of the pump chamber 20 during the rotation of the helical rotor 40.

En felt-vikling 47 er viklet i utsparingen 45 mellom de tilstøtende poler 42 og 43 på den skrueformete rotor 40. Feltviklingen 47 er fortrinnsvis laget av silikonimpregnert dobbelt glassisolert kobbertråd som er særlig egnet for driftsbetingelser under høy temperatur. For driftstemperaturer for rotoren i området fra 400 —600 °C, er det foretrukket å anvende nikkelbe-lagt kobbertråd med keramisk isolasjon. Felt-viklingen 47 er isolert fra rotoren 40 ved hjelp av glassisolatorstykker eller -blader som ikke er vist på tegningen. Disse tjener også til å danne ventilasjonskanaler eller passasjer mellom rotoren og viklingen. Felt-viklingen 47 er elektrisk forbundet med en ytre likestrøm-kilde som ikke er vist, ved hjelp av passende sleperinger 49. Felt-viklingen 47 er slik koblet at tilstøtende felt-poler såsom polstykkene 42 og 43, frembringer magnetpoler av motsatt polaritet. Alle vin-dinger i felt-viklingen 47 på hvert polstykke 42 og 43 virker langs samme akse, og konsentrerer derved den magnetomotoriske kraft. Dette med-fører at den elektromagnetiske pumpe med skrueformet rotor er særlig velegnet for anvendelse når pumpekammeret 20 må være forholdsvis tykkvegget. Sleperingene 49 er gjennom passende børster og ledninger forbundet med den ytre strømkilde. Et flertall klembånd eller ban-dasjer 50—52 holder felt-viklingen 47 på plass i den skrueformete utsparing 45. A field winding 47 is wound in the recess 45 between the adjacent poles 42 and 43 of the helical rotor 40. The field winding 47 is preferably made of silicone-impregnated double glass-insulated copper wire which is particularly suitable for operating conditions under high temperature. For operating temperatures for the rotor in the range from 400 - 600 °C, it is preferred to use nickel-coated copper wire with ceramic insulation. The field winding 47 is insulated from the rotor 40 by means of glass insulator pieces or sheets which are not shown in the drawing. These also serve to form ventilation channels or passages between the rotor and the winding. The field winding 47 is electrically connected to an external direct current source, not shown, by means of suitable slip rings 49. The field winding 47 is so connected that adjacent field poles such as pole pieces 42 and 43 produce magnetic poles of opposite polarity. All windings in the field winding 47 on each pole piece 42 and 43 act along the same axis, thereby concentrating the magnetomotive force. This means that the electromagnetic pump with a screw-shaped rotor is particularly suitable for use when the pump chamber 20 must be relatively thick-walled. The drag rings 49 are connected to the external power source through suitable brushes and wires. A plurality of clamping bands or bandages 50-52 hold the field winding 47 in place in the screw-shaped recess 45.

En beskyttende kapsling 55 kan være festet på og anordnet slik at den i det vesentlige om-slutter rotoren 40. Kapslingen 55 er fortrinnsvis laget av et passende materiale, såsom rust-fritt stål, og beskytter felt-viklingen 47 mot virkningen av de nevnte driftsbetingelser med høye temperaturer, når det behandles metaller i smeltet tilstand. Avpasset etter konstruksjonspara-metrene kan det brukes ytterligere varmebarrierer i tillegg til kapslingen 55, hvilke kan anbringes innenfor den indre digeldel 16 mellom omkretsen av den skrueformete rotor 40 og digel-veggen, mens det kan opprettes en strømnings-passasje for kjølemiddel mellom disse. A protective casing 55 may be attached and arranged so that it substantially encloses the rotor 40. The casing 55 is preferably made of a suitable material, such as stainless steel, and protects the field winding 47 from the effects of the aforementioned operating conditions with high temperatures, when metals are processed in a molten state. Adapted to the construction parameters, additional heat barriers can be used in addition to the enclosure 55, which can be placed within the inner crucible part 16 between the circumference of the helical rotor 40 and the crucible wall, while a flow passage for coolant can be created between these.

De roterende pumpedeler som omfatter rotorakselen 36, den skrueformete rotor 40 og felt-viklingen 47 stikker som en enhet inn i den stort sett sylinderformete indre del av den indre digel 16 med pumpekammeret 20 i hovedsaken lig-gende periferisk rundt den skrueformete rotor 40. Pumpekammeret 20 er ikke i fluidumforbin-delse med de roterende komponenter. De roterende mekaniske deler blir derfor ikke fuktet ved direkte neddypning i det smeltede metall som skal pumpes. Geometrien av rotoren 40 og felt-viklingen 47 er komplenmentær til den sylinderformete indre digeldel 16 og medfører en uhind-ret strøm av kjøleluft til de roterende pumpedeler mens det blir opprettholdt et totalt nomi-nelt luftgap som tilsikrer en meget effektiv elektromagnetisk pumpe. Hvis det ønskes en høyere strømningshastighet kan det anvendes passende ventilatorarrangementer, slik som det er tidligere kjent, for å øke den normale luftstrøm. The rotating pump parts comprising the rotor shaft 36, the helical rotor 40 and the field winding 47 protrude as a unit into the largely cylindrical inner part of the inner crucible 16 with the pump chamber 20 essentially lying circumferentially around the helical rotor 40. The pump chamber 20 is not in fluid connection with the rotating components. The rotating mechanical parts are therefore not wetted by direct immersion in the molten metal to be pumped. The geometry of the rotor 40 and the field winding 47 is complementary to the cylindrical inner crucible part 16 and causes an unobstructed flow of cooling air to the rotating pump parts while maintaining a total nominal air gap which ensures a very efficient electromagnetic pump. If a higher flow rate is desired, suitable fan arrangements can be used, as is previously known, to increase the normal air flow.

En passelig utformet magnetkrets 58 er anordnet rundt pumpeområdet eller -kammeret 20 og danner en returvei for magnetfeltet for å forbedre den totale virkningsgrad for pumpesystemet ved å redusere dekkasjefluksen. Magnetkretsen 58 er fortrinnsvis oppbygget av et flertall laminerte plater som er fremstilt av et magnetisk materiale av god kvalitet, såsom sili-ciumstål, hvilke plater kan være belagt indivi- duelt med en passende isolasjon. Det er vanligvis ønskelig og særlig når det skal pumpes flytende metaller med høy temperatur, å holde magnetkretsen 58 på en temperatur som er lavere enn Curie-temperaturen for platene. Et kjølemedium, såsom luft, blir innført mot magnetkretsen 58 fra en ytre kilde som ikke er vist på tegningen, gjennom minst en innløpskanal 60. Et kammer eller rør 61 fordeler kjøleluften til et flertall lignende periferisk anbragte kanaler 62, og fører så kjøleluften bort fra magnetkretsen gjennom minst ett utløpsrør 63. A suitably designed magnetic circuit 58 is arranged around the pumping area or chamber 20 and forms a return path for the magnetic field to improve the overall efficiency of the pumping system by reducing the casing flux. The magnetic circuit 58 is preferably made up of a plurality of laminated plates which are made of a good quality magnetic material, such as silicon steel, which plates can be coated individually with a suitable insulation. It is usually desirable, and particularly when high-temperature liquid metals are to be pumped, to keep the magnetic circuit 58 at a temperature lower than the Curie temperature of the plates. A cooling medium, such as air, is introduced toward the magnetic circuit 58 from an external source not shown in the drawing, through at least one inlet channel 60. A chamber or pipe 61 distributes the cooling air to a plurality of similar circumferentially arranged channels 62, and then conducts the cooling air away from the magnetic circuit through at least one outlet tube 63.

Under drift blir felt-viklingen 47 i det elektromagnetiske pumpesystem som er vist på fig. 1 og 2, energisert fra likestrøm-kilden, som ikke er vist, slik at rotoren 40 som en kilde for magnetfelt har avvekslende nord- og syd-poler for-skjøvet på skrå eller i spiral rundt omkretsen og aksielt i forhold til rotasjonsakselen for den skrueformete rotor. Rotoren 40 er ikke homo-polar i pumpen i henhold til denne oppfinnelse, da de motstående nord- og syd-poler frembringer tilhørende motsatte polariteter i sonene umiddelbart nær rotorakselen 36. Det magnetfelt som opprettes ved energiseringen av felt-viklin-1 gen 47 er mer tydelig vist på fig. 3. Magnetfeltet passerer fra de spiralforskj øvede nordpoler i rotoren 40 gjennom pumpekammeret 20 og det ledende og flytende metall i dette til returveien for feltet som dannes av de magnetiske deler 58. Magnetfeltet oppdeles i minst to fluksveier, hver av hvilke vender tilbake til områdene i umiddel-bar nærhet av de forskjøvne sydpoler på den skrueformete rotor 40. Magnetfeltet føres så tilbake gjennom pumpekammeret 20 til sydpolene. Retningen av magnetfeltet i pumpekammeret 20 er i det vesentlige radiell i forhold til rotasjons-aksen for rotoren 40, og er fordelt i et feltmøns-ter eller feltbilde som danner minst én i det vesentlige skrueformet kurve omkring rotoren. During operation, the field winding 47 in the electromagnetic pump system shown in fig. 1 and 2, energized from the direct current source, which is not shown, so that the rotor 40 as a source of magnetic field has alternating north and south poles offset obliquely or spirally around the circumference and axially in relation to the axis of rotation of the helical rotor. The rotor 40 is not homo-polar in the pump according to this invention, as the opposing north and south poles produce associated opposite polarities in the zones immediately close to the rotor shaft 36. The magnetic field created by the energization of the field winding 47 is more clearly shown in fig. 3. The magnetic field passes from the spirally displaced north poles in the rotor 40 through the pump chamber 20 and the conductive and liquid metal therein to the return path for the field formed by the magnetic parts 58. The magnetic field is divided into at least two flux paths, each of which returns to the areas of immediate vicinity of the displaced south poles on the helical rotor 40. The magnetic field is then fed back through the pump chamber 20 to the south poles. The direction of the magnetic field in the pump chamber 20 is essentially radial in relation to the axis of rotation of the rotor 40, and is distributed in a field pattern or field image which forms at least one essentially helical curve around the rotor.

Rotasjon av den energiserte og felt-viklede skrueformete rotor 40, f. eks. i retning mot ur-viserne, dvs. fra venstre mot høyre på fig. 1 og 2, frembringer en endring i magnetfeltet over pumpeområdet eller -kammeret 20. Under hen-visning til fig. 7 sees det at denne endring induserer spenninger såsom langs strømveiene A—B og C—D i pumperingen eller -kammeret 20 i overensstemmelse med elektrisitetslærens høyre-hånds-regel. Disse spenninger samvirker med det magnetiske felt til å frembringe det elektromagnetiske trykk eller kraften F på det ledende metall i pumpekammeret 20 i overensstemmelse med elektrisitetslærens venstrehånds-regel. Pumpen i henhold til denne oppfinnelse avstedkommer den resulterende kraftvektor F som har både aksielle og periferiske komponenter, henholdsvis fa og fu. Frembringelsen av den aksielle komponent fa tillater anvendelse av en pumpeseksjon eller et pumpekammer uten skillevegger, såsom pumpekammeret 20 på fig. 1, da den aksielle komponent fa meddeler den ledende væske en ønsket hastighet V, og resulterer i en aksiell væskestrømning gjennom pumpekammeret under påvirkning av de trykk som dannes i pumpen. De krefter, f. eks. kraften F, som på-virker det flytende metall i pumpekammeret 20 på fig. 1 fører eller pumper metallet fra inn-løpsåpningen 25 til utløpsåpningen 26. Bevegel-sen av det flytende metall i pumpekammeret 20 vil kontinuerlig skrape eller skrubbe kammeret slik at enhver slagg eller slaggdannelse i dette blir fjernet. Svikt eller utbøyning av de ned-stikkende pumpedeler blir også redusert ved energiseringen av felt-viklingen 47, som bidrar til å oppnå en tilnærmet vibrasjonsløs rota-sjonsbevegelse av de roterende pumpedeler. Ved en prøvedrift ble det f. eks. observert en utbøy-ning eller avvikelse på 1/10 mm fra den vertikale rotasjonsakse for pumpedelene uten energisering av magnetfeltet. Når felt-viklingen 47 ble energisert medførte det magnetfelt som opprettes av den skrueformete rotor en vesentlig reduksjon av utbøyningen til omkring 5/100 mm. Rotation of the energized and field-wound helical rotor 40, e.g. in an anti-clockwise direction, i.e. from left to right in fig. 1 and 2, produces a change in the magnetic field above the pump area or chamber 20. Referring to FIG. 7 it can be seen that this change induces voltages such as along current paths A—B and C—D in the pumping ring or chamber 20 in accordance with the right-hand rule of the law of electricity. These voltages cooperate with the magnetic field to produce the electromagnetic pressure or force F on the conductive metal in the pump chamber 20 in accordance with the left-hand rule of the law of electricity. The pump according to this invention produces the resulting force vector F which has both axial and circumferential components, respectively fa and fu. The production of the axial component fa allows the use of a pump section or a pump chamber without partitions, such as the pump chamber 20 in fig. 1, as the axial component fa imparts to the conducting fluid a desired velocity V, and results in an axial fluid flow through the pump chamber under the influence of the pressures generated in the pump. The powers, e.g. the force F, which acts on the liquid metal in the pump chamber 20 in fig. 1 leads or pumps the metal from the inlet opening 25 to the outlet opening 26. The movement of the liquid metal in the pump chamber 20 will continuously scrape or scrub the chamber so that any slag or slag formation in it is removed. Failure or deflection of the projecting pump parts is also reduced by the energization of the field winding 47, which helps to achieve an almost vibration-free rotational movement of the rotating pump parts. During a trial run, it was, for example, observed a deflection or deviation of 1/10 mm from the vertical axis of rotation for the pump parts without energizing the magnetic field. When the field winding 47 was energized, the magnetic field created by the helical rotor resulted in a significant reduction of the deflection to about 5/100 mm.

Den retningsbestemte laminære strømning av smeltet metall på grunn av det av pumpen frembragte trykk på grunn av de beskrevne elektromagnetiske krefter medfører en forholdsvis rolig væskestrømning fra utløpsåpningen 26 med et minimum av turbulens. Skjønt utløpsåpnin-gen 26 er rettet tangentielt i forhold til utløps-området 22 og bidrar til den rolige strømning, er den tangentielle anordning ikke kritisk for driften av pumpesystemet ifølge oppfinnelsen. The directional laminar flow of molten metal due to the pressure produced by the pump due to the described electromagnetic forces results in a relatively calm flow of liquid from the outlet opening 26 with a minimum of turbulence. Although the outlet opening 26 is directed tangentially in relation to the outlet area 22 and contributes to the calm flow, the tangential arrangement is not critical for the operation of the pump system according to the invention.

Innføringen av det pumpede metall fra ut-løpsåpningen 26 til en lukket ledning 27 for overføring til et annet sted reduserer også mu-ligheten for ytterligere gassadsorbsjon og til-hørende slaggansamling i smeiten. Om det er nødvendig kan ledningen 27 på passende måte være oppvarmet eller isolert for å nedsette temperaturtap i det flytende metall under over-føringen. Således strømmer det pumpede metall under påvirkning av pumpetrykket ved en temperatur nær den optimale støpetemperatur uten å kreve ytterligere oppvarmning i en etterføl-gende oppbevarings- eller støpeøse, som ikke er vist. Det flytende metall kan også pumpes nær den optimale støpetemperatur uten at det kreves en forutgående overhetning i smeltemassen for å kompensere for etterfølgende temperaturtap under overføringen, slik det har vært vanlig i de tidligere kjente pumpesystemer. The introduction of the pumped metal from the outlet opening 26 into a closed line 27 for transfer to another location also reduces the possibility of further gas adsorption and associated slag accumulation in the smelter. If necessary, the line 27 can be suitably heated or insulated to reduce temperature loss in the liquid metal during the transfer. Thus, the pumped metal flows under the influence of the pump pressure at a temperature close to the optimum casting temperature without requiring further heating in a subsequent storage or casting ladle, which is not shown. The liquid metal can also be pumped close to the optimum casting temperature without requiring prior overheating in the molten mass to compensate for subsequent temperature loss during the transfer, as has been common in the previously known pumping systems.

Nøyaktig porsjonsvis eller sammenhengende strøm av flytende metall under påvirkning av pumpetrykket blir oppnådd ved regulering av enten drivmotoren 35, energisering av felt-viklingen 47, eller begge, slik at en tilmålt ut-strømning og øyeblikkelig stopp av den rolige væskestrømning fra pumpesystemet ifølge oppfinnelsen er mulig. Som eksempel på et pumpesystem som er konstruert i henhold til denne oppfinnelse kan det angis at en feltstrøm på 35 ampére ble sendt gjennom felt-viklingen 47 når drivmotoren 35 ble stoppet. En tidligere utstrømning fra pumpesystemet på 13 600 1 pr. minutt ble raskt redusert til 0 på en tid av 3 sekunder. Feltstrømmen ble avbrutt først etter at den utgående metallstrøm hadde stoppet. Accurate portionwise or continuous flow of liquid metal under the influence of the pump pressure is achieved by regulating either the drive motor 35, energizing the field winding 47, or both, so that a measured outflow and immediate stop of the calm liquid flow from the pump system according to the invention is possible. As an example of a pump system constructed according to this invention, it can be stated that a field current of 35 amperes was sent through the field winding 47 when the drive motor 35 was stopped. A previous outflow from the pump system of 13,600 1 per minute was quickly reduced to 0 in a time of 3 seconds. The field current was interrupted only after the outgoing metal flow had stopped.

Kjente arrangementer basert på tyngdekraft eller hevertprinsippet krever omkring 1 time for å overføre 18,1 tonn av et flytende metall, såsom aluminium, uten å tilsikre en rolig metallstrømning. En av de elektromagnetiske pumper i henhold til denne oppfinnelse pumper 2 270 1 pr. minutt og overfører 272 tonn alumi nium på 1 time, idet overføringen skjer med en rolig laminær strømning og under påvirkning av pumpetrykket mot virkningen av tyngdekraften ved anvendelse av de foran beskrevne elektromagnetiske krefter. Known arrangements based on gravity or the siphon principle require about 1 hour to transfer 18.1 tons of a liquid metal, such as aluminum, without ensuring a steady flow of metal. One of the electromagnetic pumps according to this invention pumps 2,270 1 per minute and transfers 272 tonnes of aluminum in 1 hour, as the transfer takes place with a calm laminar flow and under the influence of the pump pressure against the effect of gravity using the electromagnetic forces described above.

Det elektromagnetiske pumpesystem som spesielt er vist på fig. 1 og 2 pumper 11 900 1 pr. minutt med et frembragt trykk på 2,2 kg/cm<2>når den skrueformede rotor 40 blir drevet med 374 omdreininger pr. minutt med en likestrøms-tilførsel til 'felt-viklingen 47 på 28 ampére ved 200 volt. Når rotoren blir drevet med konstant hastighet kan utstrømningene fra pumpen varieres ved hjelp av en feltmotstand i serie med den anvendte likestrøm-kilde for feltviklingen 47 for å oppnå en jevn trinnløs variasjon av ut-strømningen og trykket. The electromagnetic pump system which is particularly shown in fig. 1 and 2 pumps 11,900 1 per minute with a produced pressure of 2.2 kg/cm<2> when the screw-shaped rotor 40 is driven at 374 revolutions per minute. minute with a direct current supply to the field winding 47 of 28 amperes at 200 volts. When the rotor is driven at a constant speed, the outflows from the pump can be varied by means of a field resistance in series with the applied direct current source for the field winding 47 in order to achieve a smooth stepless variation of the outflow and the pressure.

En enkel reversering av drivmotoren 35 med-fører omvendt bevegelsesretning av væsken i pumpekammeret 20 for derved hurtig å rense avløpsåpningen 26, ledningen 27 og tilhørende strømningspassasjer for flytende metall. Dette forhindrer størkning av flytende metall i strøm-ningspassasjene under perioder når det ikke ønskes noen væskestrømning. Fig. 4 og 5 viser en annen utførelsesform for det elektromagnetiske pumpesystem ifølge foreliggende oppfinnelse. Funksjonsprinsippet er det samme som ved pumpesystemet på fig. 1 og 2. Det pumpesystem som er vist på fig. 4 og 5 virker i delvis neddykket stilling i en metall-smelte eller et smeltebad 65. Smeiten 65 kan være opptatt i en anordning oppbygget av blokker 66 eller en annen passende konstruksjon som er vanlig i støperiteknikken. Fig. 4 viser en form for en bjelkekonstruk-sjon 68 som er anbragt i det vesentlige over smeiten 65 og hviler på blokkene 66. Andre bærekonstruksjoner kan også anvendes i denne forbindelse, og det arrangement 68 som er vist på fig. 4 og 5 er ikke det eneste mulige. En bære-ring 70 blir fastholdt av bjelkekonstruksjonen 68 og ligger an mot en radiell flens 72 på en ytre kanaldel 73. Den ytre del 73 er anbragt i avstand fra og rundt en indre digeldel 75 for å danne et pumpekammer 76 mellom disse. A simple reversal of the drive motor 35 results in a reverse direction of movement of the liquid in the pump chamber 20, thereby quickly cleaning the drain opening 26, the line 27 and associated flow passages for liquid metal. This prevents solidification of liquid metal in the flow passages during periods when no liquid flow is desired. Fig. 4 and 5 show another embodiment of the electromagnetic pump system according to the present invention. The functional principle is the same as with the pump system in fig. 1 and 2. The pump system shown in fig. 4 and 5 operates in a partially submerged position in a metal melt or a melt bath 65. The melt 65 can be occupied in a device made up of blocks 66 or another suitable construction which is common in foundry technology. Fig. 4 shows a form of a beam construction 68 which is placed substantially above the forge 65 and rests on the blocks 66. Other support structures can also be used in this connection, and the arrangement 68 shown in fig. 4 and 5 are not the only possible ones. A support ring 70 is retained by the beam structure 68 and rests against a radial flange 72 on an outer channel part 73. The outer part 73 is spaced from and around an inner crucible part 75 to form a pump chamber 76 between them.

De indre og ytre deler 73 og 75 er vist på fig. 5 i form av en intergrerende enhet som enten kan være fremstilt på forhånd av metall eller et passende ildfast materiale, slik som tidligere beskrevet. Det kan også her av hensyn til en lettere konstruksjon og montasje være brukt en seksjonsoppbygning av delene 73 og 75 for å danne de generelle former som er vist på fig. 5. Om det er ønskelig kan det være anordnet passende avstandsstykker som ikke er vist, mellom den ytre og den indre del. The inner and outer parts 73 and 75 are shown in fig. 5 in the form of an integrating unit which can either be manufactured in advance from metal or a suitable refractory material, as previously described. A sectional construction of the parts 73 and 75 can also be used here, for reasons of easier construction and assembly, to form the general shapes shown in fig. 5. If desired, suitable spacers, which are not shown, can be arranged between the outer and the inner part.

Bjelkekonstruksjonen 68 bærer også en drivmotor, såsom en elektromotor 78, med en ned-adstikkende rotoraksel 79 tilkoblet denne. En felt-viklet skrueformet rotor 80, som i alle kon-struksjonshensyn er lik den felt-viklede skrueformete rotor 40 på fig. 1 og 2, er festet på eller utformet i ett stykke med rotorakselen 79. Rotoren 80 stikker inn i den indre digeldel 75 slik at pumpekammeret 76 befinner seg i hovedsaken periferisk rundt rotoren. The beam structure 68 also carries a drive motor, such as an electric motor 78, with a downwardly projecting rotor shaft 79 connected thereto. A field-wound helical rotor 80, which is similar in all structural respects to the field-wound helical rotor 40 of FIG. 1 and 2, is attached to or formed in one piece with the rotor shaft 79. The rotor 80 protrudes into the inner crucible part 75 so that the pump chamber 76 is located essentially circumferentially around the rotor.

En magnetkrets 84 danner en returvei for A magnetic circuit 84 forms a return path for

det magnetfelt som frembringes av den magnetiske rotor. Magnetkretsen 84 er anbragt i den ytre kanaldel 73 og er fortrinnsvis laget av et flertall blikk eller laminerte plater bestående av bløtt stål. Magnetkretsen 84 kan også bæres av bjelkekonstruksjonen 68 for å redusere be-lastningen på den ytre kanaldel 73, særlig når denne del er laget av et ildfast materiale. Se-kundære isolerende barrierer 86 og 87, laget av asbest e. 1., er anbragt mellom magnetkretsen 84 og veggene av den ytre del 73 for å redusere varmeoverføringen fra smeiten 65 til magnetkretsen 84. Et kjølemedium, f. eks. luft, blir ført til magnetkretsen 84 gjennom en innløpsledning 90 for å holde jernblikkene under sin Curie-temperatur. Kjøleluften føres fra innløpslednin-gen 90 til et kammer eller rør 91 og fjernes så fra magnetkretsen 84 gjennom et flertall kanaler anordnet med innbyrdes avstand langs periferien, såsom kanalen 92. Det kan også være anordnet ytterligere varmebarrierer, i likhet med varmebarrierene 86 og 87 innenfor den indre digeldel 75 mellom omkretsen av rotoren 80 og veggene av den indre del'75. the magnetic field produced by the magnetic rotor. The magnetic circuit 84 is placed in the outer channel part 73 and is preferably made of a plurality of tin or laminated plates consisting of mild steel. The magnetic circuit 84 can also be supported by the beam structure 68 to reduce the load on the outer channel part 73, especially when this part is made of a refractory material. Secondary insulating barriers 86 and 87, made of asbestos e. 1., are placed between the magnetic circuit 84 and the walls of the outer part 73 to reduce the heat transfer from the smelting 65 to the magnetic circuit 84. A cooling medium, e.g. air, is fed to the magnetic circuit 84 through an inlet line 90 to keep the iron tins below their Curie temperature. The cooling air is led from the inlet line 90 to a chamber or tube 91 and is then removed from the magnetic circuit 84 through a plurality of channels arranged at a distance from each other along the periphery, such as the channel 92. There can also be arranged additional heat barriers, like the heat barriers 86 and 87 within the inner crucible part 75 between the circumference of the rotor 80 and the walls of the inner part'75.

Pumpekammeret 76 er åpent til smeiten 65 i et plan som er plassert med passende avstand fra herden eller bunnen 94. Innføring av smeiten eller flytende metall til pumpeseksjonen 76 under drift av pumpesystemet, som vist på fig. 4 og 5, frembringer en forsiktig omrøringsvirk-ning i smeiten 65, hvilket bidrar til å opprett-holde en homogen smelte og bidrar likeledes til unnslipning av adsorberte gasser i smeiten uten ødeleggelse av den beskyttende oksydhinne 95 på smeltens overflate. The pumping chamber 76 is open to the smelt 65 in a plane which is located at a suitable distance from the hearth or bottom 94. Introduction of the smelt or liquid metal to the pumping section 76 during operation of the pumping system, as shown in fig. 4 and 5, produces a gentle stirring effect in the melt 65, which helps to maintain a homogeneous melt and also contributes to the escape of adsorbed gases in the melt without destroying the protective oxide film 95 on the surface of the melt.

Under drift frembringer det elektromagnetiske pumpesystem som er vist på fig. 4 og 5, en pumpevirkning i likhet med den som tidligere ble beskrevet i forbindelse med det på fig. 1 og 2 viste pumpesystem. De elektromagnetiske krefter som frembringes i pumpekammeret 76 i det elektrisk ledende metall i dette er i overensstemmelse med de krefter som tidligere ble beskrevet, og bevirker hevning og fremføring av det flytende metall til en utløps- eller avløpsledning 97. During operation, the electromagnetic pump system shown in fig. 4 and 5, a pumping action similar to that previously described in connection with that in fig. 1 and 2 showed pump system. The electromagnetic forces produced in the pumping chamber 76 in the electrically conductive metal therein are consistent with the forces previously described, and cause the liquid metal to rise and advance to an outlet or drain line 97.

Fig. 6 viser enda en annen modifikasjon av det elektromagnetiske pumpesystem ifølge oppfinnelsen. Også her er virkemåten og arbeidsteo-rien den samme som tidligere beskrevet i forbindelse med fig. 1—5. Fig. 6 shows yet another modification of the electromagnetic pump system according to the invention. Here, too, the mode of operation and working theory is the same as previously described in connection with fig. 1—5.

Den skrueformete rotor 100 er anbragt i hovedsaken rundt en pumpeseksjon eller et kammer 102 som vist på fig. 6. En magnetkrets 103, som er oppbygget på lignende måte som tidligere beskrevet, er plassert inne i en isolerende kjerne-del 104 og danner en returvei for magnetfeltet. Kjernedelen 104 er anordnet sentralt i det rom som dannes av pumpekammeret 102 ved hjelp av et flertall avstandsdeler i likhet med av-standsdelene 105. The screw-shaped rotor 100 is placed mainly around a pump section or a chamber 102 as shown in fig. 6. A magnetic circuit 103, which is constructed in a similar way as previously described, is placed inside an insulating core part 104 and forms a return path for the magnetic field. The core part 104 is arranged centrally in the space formed by the pump chamber 102 by means of a plurality of spacers similar to the spacers 105.

En ytre drivanordning, såsom en elektrisk motor 110, dreier den skrueformete rotor 100 ved hjelp av en passende overføringsanordning, såsom den viste tannhjuls-anordning 112 og 113. Kraftoverføringen er ikke av avgjørende betyd-ning for virkemåten av denne utførelsesform ifølge oppfinnelsen og er bare vist som et eksempel på et mulig arrangement. An external drive device, such as an electric motor 110, rotates the helical rotor 100 by means of a suitable transmission device, such as the shown gear device 112 and 113. The power transmission is not of decisive importance for the operation of this embodiment according to the invention and is only shown as an example of a possible arrangement.

En felt-vikling 120 er innlagt mellom de spiralforskjøvne poler på den skrueformete rotor 100 og blir energisert fra en ytre likestrøms-kilde, som ikke er vist, gjennom i og for seg kjente ledninger og børster som samvirker med passende sleperinger 122. Når felt-viklingen 120 blir energisert og den skrueformete rotor 100 drevet ved hjelp av drivmotoren 110, føres eller beveges den elektriske ledende væske i pumpekammeret 102 fra en innløpsåpning 125 til en utløpsåpning 126 ved hjelp av de krefter som overføres til pumpekammeret. A field winding 120 is interposed between the spirally offset poles of the helical rotor 100 and is energized from an external direct current source, not shown, through known wires and brushes which cooperate with suitable slip rings 122. When the field winding 120 the winding 120 is energized and the screw-shaped rotor 100 is driven by means of the drive motor 110, the electrically conductive liquid in the pump chamber 102 is led or moved from an inlet opening 125 to an outlet opening 126 by means of the forces transmitted to the pump chamber.

Det elektromagnetiske pumpesystem som er vist på fig. 6 er særlig velegnet for drift i horisontal orientering, imidlertid kan pumpesystemet også anvendes i en stort sett vertikal stilling, slik som vist for pumpesystemene på fig. 1 og 5. The electromagnetic pump system shown in fig. 6 is particularly suitable for operation in a horizontal orientation, however, the pump system can also be used in a largely vertical position, as shown for the pump systems in fig. 1 and 5.

Det beskrevne elektromagnetiske pumpesystem med skrueformet rotor, medfører særlige fordeler sammenliknet med de kjente mekaniske pumpesystemer og andre elektromagnetiske pumpesystemer, dvs. induksjons- og lede-pumper. Pumpesystemet med skrueformet rotor har (1) ingen bevegelige deler i berøring med den væske som pumpes, (2) ingen tettinger eller pakkbokser er nødvendig, og (3) kan arbeide enten i horisontal eller vertikal stilling. The described electromagnetic pump system with a screw-shaped rotor brings special advantages compared to the known mechanical pump systems and other electromagnetic pump systems, i.e. induction and guide pumps. The helical rotor pump system has (1) no moving parts in contact with the fluid being pumped, (2) no seals or stuffing boxes are required, and (3) can operate in either a horizontal or vertical position.

Dessuten medfører pumpesystemet med skrueformet rotor ifølge foreliggende oppfinnelse flere andre betydelige fordeler: Strømnings-mengden eller hastigheten kan lett varieres, høy virkningsgrad, reduserte inngangstap slik at pumpesystemet kan arbeide med en lav suge-virkning uten kavitasjonsdannelse, store drifts-klaringer mellom de roterende pumpedeler og pumpekammeret eller pumpeområdets deler, den konsentrerte felt-vikling oppretter et sterkt magnetfelt over et bredt luftgap som gjør det mulig å anvende en tykkvegget pumpekanal eller -seksjon'stor fleksibilitet i driften da de roterende pumpedeler ikke er festet til pumpeområdets deler, og ingen kondensatorer kreves for korreksjon av effektfaktoren da det fortrinnsvis anvendes likestrøm for å opprette magnetfeltet. In addition, the pump system with helical rotor according to the present invention entails several other significant advantages: The flow rate or speed can be easily varied, high efficiency, reduced input losses so that the pump system can work with a low suction effect without cavitation, large operating clearances between the rotating pump parts and the pump chamber or pump area parts, the concentrated field winding creates a strong magnetic field over a wide air gap which makes it possible to use a thick-walled pump channel or section, great flexibility in operation as the rotating pump parts are not attached to the pump area parts, and no capacitors is required for correction of the power factor as direct current is preferably used to create the magnetic field.

Som det fremgår av den forutgående beskrivelse er oppfinnelsen ikke begrenset til de særlige konstruksjonsdetaljer som er vist. Skjønt kilden for magnetfeltet på fig. 1—6 er vist som en skrueformet rotor med en passende energisert felt-vikling, kan magnetfeltet frembringes ved hjelp av passende anordnede permanentmagneter som er forskjøvet på skrå eller i spiralform for å danne en skrueformet rotor, eller ved en kombinasjon av elektromagneter og permanentmagneter. En spiralforskjøvet eller skrueformet permanentmagnet-rotor som kilde for magnetfeltet har særlig anvendelse i små pumpesystemer for å frembringe magnetkref-tene i den væske som skal pumpes. As appears from the preceding description, the invention is not limited to the particular construction details shown. Although the source of the magnetic field in fig. 1-6 is shown as a helical rotor with a suitably energized field winding, the magnetic field may be produced by means of suitably arranged permanent magnets which are offset obliquely or spirally to form a helical rotor, or by a combination of electromagnets and permanent magnets. A spirally displaced or helical permanent magnet rotor as the source of the magnetic field is particularly useful in small pump systems to produce the magnetic forces in the liquid to be pumped.

Claims

1. Electromagnetic pumping system for pumping electrically conductive liquids, which system comprises two mutually separated walls forming an annular pumping area or chamber, a helical rotor adapted to rotate within the interior of said walls near the annular pumping chamber and with at least one helical magnetic pole, while the outer of the said walls is surrounded by ferromagnetic material which forms a flux return path, a magnetic device which produces a magnetic field which extends from the rotor through the pump chamber to the flux return path, and a drive device which rotates both the rotor and the magnetic device, the magnetic field through the pump chamber is mainly distributed along a helical line and induces eddy currents in a conductive fluid in the pump chamber, which fluid flows in paths or patterns that also correspond to the helical geometry of the rotor and interacts with the magnetic field so that the fluid is given pumping forces and is carried in the pump chamber from a inlet at one end thereof to an outlet at the other end when the rotor is rotated, characterized in that the inner of the said walls is arranged on an inner crucible part (16, 75) and the outer of the said walls is arranged on an outer crucible part (10, 73) which mainly lies around and at a distance from the inner part, which pump chamber (20, 76) is formed between said inner and outer parts, and the screw-shaped rotor (40, 80) projects downwards into the inner part from a single bearing device (38) at the upper end of the rotor, which bearing device is located at a distance from said inner and outer parts.

2. Pump system according to claim 1, characterized in that the said crucible parts consist of first and second essentially cup-shaped parts (16,10), a flange part (15) on the first cup-shaped part (16) in cooperation with a flange part (13) on the another cup-shaped part (10) so that the first-mentioned part fits into the second part with a mutual distance between the parts, and that the inlet (25) of the pump chamber (20) is placed in the said second part.

3. Pump system according to claim 1, characterized in that the outer crucible part is a channel part (73) in which the field return path (84) is arranged.