NO140023B - Anordning for konduksjonspumpe for flytende metaller - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en nedsenkbar pumpe for korroderende flytende metaller som f.eks. aluminium, zink, støpejern eller stål, og hvis pumpevirkning baserer seg på

den kombinerte virkning av en magnetisk induksjon og en elektrisk strøm som flyter mellom to elektroder gjennom det flytende metall som skal pumpes.

Sådanne pumper kalles konduksjonspumper i motsetning til

de såkalte induksjonspumper, hvori det flytende metall trekkes frem i pumpekanalen ved hjelp av et vandrende magnetisk felt,

på samme måte som i en lineær motor.

Det er kjent at mange vanskeligheter er forbundet med drift av nedsenkede induksjonspumper i et flytende metall særlig på grunn av at det oppstår alvorlige problemer i forbindelse med kjøling av induksjonsviklingene som er montert langs pumpekanalen.

Konduksjonspumper for korroderende flytende metaller synes

bedre egnet for nedsenkning, og en pumpe for dette formål er beskrevet i norsk utlegningsskrift 139.359.

I denne pumpe utsettes et avsnitt av det flytende metall i en purapekanal for den kombinerte virkning av en magnetisk induksjon og en elektrisk strøm som er rettet perpendikulært på denne, idet nevnte avsnitt av pumpekanalen på to motstående sider er avgrenset av elektroder som står i ledende forbindelse med en elektrisk strømsløyfe og er utført for å tåle kontakt med det pumpede korroderende metall, mens de øvrige sider er ut-ført av et varmebestandig material, som er støpt eller maskinelt utformet ved tilvirkning av pumpen.

Fra britisk patentskrift nr. 738,764 er det også kjent en konduksjonspumpe for pumping av flytende metall. I denne pumpekonstruksjon er både de strømførende elektroder og den tilkoblede strømsløyfe utelatt, idet det flytende metall i et ringformet avsnitt av selve pumpekanalen gjør tjeneste som strømbane for indusert drivstrøm i metallet, idet nevnte avsnitt også er gjenstand for en magnetisk induksjon vinkel-rett på strømbanen. Selv om fravær av elektroder og ytre strømsløyfe utvilsomt er en konstruktiv fordel, medfører denne pumpeutførelse i praksis meget kompliserte og omfangsrike magnetiske kretser, således at en pumpe av denne art neppe egner seg for nedsenkning i flytende metall.

På den ovenfor avgitte bakgrunn av kjent teknikk er det et formål for foreliggende ansøkning å frembringe en anordning ved konduksjonspumper som gjør sådanne pumper særlig egnet for den ønskede nedsenkning i korroderende flytende metall.

Oppfinnelsen gjelder således en anordning ved konduksjonspum<p>e utført for nedsenkning i og pumping av meget korroderende flytende metaller, idet pumpen omfatter: en strømningskanal for flytende metall; en første magnetkrets med et luftgap tvers over nevnte strømningskanal; en strøm-spole uten strømningsforbindelse med metallet i strømnings-kanalen, men i elektrisk kontakt med metallet i luftgapet,

en annen magnetkrets som er uten luftgap omsluttes av strøm-spolen, samt et pumpelegeme beskyttet av et hylster, idet anordningens særtrekk består i at strømspolen utgjøres av flytende metall.

Det er på denne måte oppnådd utmerket elektrisk forbindelse mellom strømspolen og det flytende metall, idet strømspolen i i seg selv utgjøres av et flytende metall. Som elektroder kan anvendes et' porøs varmebestandig material som er motstands-dyktig mot selv meget aktive flytende metaller, som f.eks. aluminium, idet elektrisk forbindelse mellom den flytende strømspole og den flytende metallstrømning opprettes ved gjennomfuktning av det porøse keramiske material på forhånd med flytende metall. En strømspole av flytende metall kan meget fordelaktig bestå av det samme korroderende flytende metall som skal pumpes av pumpen.

En sådan konstruksjon av pumper for nedsenkning i meget korroderende flytende metaller har åpenbart menge fordeler.

En av disse er at en og samme pumpe kan anvendes for pumping

av forskjellige metaller med forskjellige korroderende egen-skaper.

Fortrinnsvis er bare den nedre del av pumpen nedsenket. Denne del omfatter nærmere bestemt, strømspolen samt to vertikale rør som gjør det mulig å fylle spolen ved hjelp av metallo-statisk trykk. I de fleste tilfeller er disse rør erstattet med kanaler som munner ut i pumpens strømningskanal. Hvis imidlertid det keramiske material i elektrodene ikke er tilstrekkelig porøst, er et rør anordnet for kommunisering mellom den øvre del av spolen og pumpens øvre del, som ikke er nedsenket, i den hensikt å evakuere luft ved den første fylling av strømspolen og for å unngå at det dannes et innvendig skikt av gass eller damp i spolen.

Pumpelegemet, som fortrinnsvis er fylt med støpt varmebestandig material, gir perfekt beskyttelse av de forskjellige komponenter i den aktive del av pumpen mot det korroderende flytende metall. Det forhold at viklingene for de magnetiske kretser er anordnet ovenfor pumpelegemet og ikke er nedsenket reduserer videre i høy grad volumet av pumpens nedsenkede del, mens den termiske beskyttelse av de øvrige deler gjøres lettere.

Op<p>finnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av et utførelseseksempel og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en oversiktsskisse av en pumpe i henhold til

oppfinnelsen, og

Fig. 2 viser det indre av en pumpe i henhold til oppfinnelsen og hvori strømspolen utgjøres av det korroderende flytende metall som skal pumpes (aluminium). Fig. 1 viser en strømningskanal 1 for flytende metall anordnet langs aksen for et pumpelegeme 2, som utvendig utgjøres av en støpt sylinder av varmebestandig material og innvendig om-slutter alle de aktive deler av pumpen. Pumpelegemet ender ved sin øvre del i en skulder (ikke vist) for understøttelse av den nedre del 3 av et hylster. Denne nedre del, som har en avskåret konisk basis og ellers har sylindrisk form, ender ved sin øvre ende i en flens 4, hvis overside 5 er avfaset. Den øvre hylsterdel 6, som hovedsakelig har sylindrisk form, ender ved sin nedre ende i en flens 7 hvis underside også er avfaset for å danne tilstrekkelig fluid-tetting mellom de to hylsterhalvdeler 3 og 6, når de to flenser 4 og 7 ligger an mot hverandre. Den øvre ende av hylsterdelen 6 består av en skive 9 hvori det er utboret en ganske vid sirkulær åpning 10 f or gjennomføring av strømningskanalen 1, som er omgitt av et varmebestandig element 1'. I fig. 1 er det ut-skåret en åpning 11 i den øvre hylsterdel for å vise to indre induksjonsviklinger 12 og 13, anordnet på hver sin magnetiske krets 14 og 15. Det vil således innsees at de magnetiske kretser nesten i sin helhet er innlagt i varmebestandig material festet til pumpelegemet, bortsett fra de deler av magnetkretsene som ligger nær viklingene 12 og 13. Kjøling av viklingene oppnås ved hjelp av en kjølekanal 18 for kold luft, mens ledninger 16 og 17 er anordnet for tilførsel av elektrisk effekt til pumpen.

Viklingene og de øvrige deler av pumpen er forbundet med den øvre hylsterhalvdel ved hjelp av hvilke.) som helst kjente midler (ikke vist) for å gi konstruksjonen nødvendig stivhet. Fig. 2 viser den aktive del av pumpen som anvendes for pumping av aluminium. -De to magnetiske kretser 14 og 15 samt de to viklinger 12 og 13 i fig. 1 er her vist tydeligere. Utløps-kanalen 1 for det flytende metall er også her vist omgitt av det varmebestandige material 1'. Strømningskanalen, som ellers har sylindrisk form, antar i nærheten av den aktive strømspole 28, som utgjøres av korroderende flytende metall, en rektang-ulær form 29 slik som vist i avsnittet 30, der strømningen av flytende metall utsettes for magnetisk induksjon frembragt av hovedmagnetkretsen 14, og samtidig tilføres elektrisk strøm indusert i strømspolen 28. Denne strøm bringes til å

passere metallstrømningen mellom elektrodene 21 og 22. Virkemåten for en pumpe av denne art er nærmere beskrevet i norsk utlegningsskrift nr. 139.359.

Elektrodene 21 og 22, som i foreliggende tilfelle består

av et porøst varmebestandig material, er på forhånd impregnert med det korroderende flytende metall som skal pumpes og i foreliggende utførelseseksempel er aluminium.

Et rør 23 muliggjør fylling av spolen 28 når pumpen nedsenkes

i flytende metall. Som ovenfor angitt, er det funnet at visse keramiske materialer er utilstrekkelig porøse til å tillate luft og gasser å unnslippe fra spolen 28 når denne fylles. Utslipp av luft og gasser fra spolen 28 lettes derfor ved hjelp av et oppadrettet rør 24. Festeinnretninger 2 5 og 26 muliggjør fiksering av de magnetiske kretser når det varmebestandige material støpes, hvorved også pumpens øvrige komponenter fastholdes. Videre vil det observeres at det på den øvre del av pumpelegemet er anordnet en skulder 27, som ikke er vist i fig.l, for understøttelse av den nedre hylsterhalvdel 3, slik som beskrevet i forbindelse med fig. 1. De varmebestandige materialer som er anvendt i utførelser av foreliggende art, utgjøres av forskjellige typer aluminia, zirkonia, magnesia-, samt titana ter som aluminiumtitanat og magnesiumtitanat, og forskjellige zirkonater. Som binde-middel er anvendt sementer med silikater, fosfater, zirkonater eller aluminater, hvilke har vist seg tilfredsstillende i bruk i de aller fleste tilfeller.

Claims (4)

1. Anordning ved konduksjonspumpe utført for nedsenkning i og pumping av meget korroderende flytende metaller, idet pumpen omfatter: en strømningskanal (1, 30) for flytende metall; en første magnetkrets (14) med et luftgap tvers over nevnte strømnings-kanal; en strømspole (28) uten strømningsforbindelse med metallet i strømningskanalen, men i elektrisk kontakt med metallet i luftgapet; en annen magnetkrets (15) som er uten luftgap og omsluttes av strømspolen, samt et pumpelegeme (2) beskyttet av et hylster (3,6),karakterisert ved at strømspolen (28) utgjøres av flytende metall.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det flytende metall som utgjør strømspolen (28) er det samme metall som pumpes gjennom pumpen.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at strømspolen (28) er forbundet med det flytende metallbad som pumpen er nedsenket i, gjennom minst et rør (23) adskilt fra strømningskanalen (1) og som fører inn i den nedsenkede del av pumpelegemet (2).

4. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at strømspolen (28) er forbundet med den ytre atmosfære gjennom et rør (24) som rager opp over den nedsenkede del av pumpelegemet (2).