NO157915B - Trykkreduseringskammer for ventilasjonsanordninger. - Google Patents

Abstract

Trykkreduseringskammer for ventilasjonsanordninger, bestemt for tilkopling til et ventilasjonskanalsystem og omfattende en ytterraantel (2) som forbindes med ventilasjonskanalsystemets innløpsrør (1) og hvori det i flukt med innløpsrøret er anordnet et innerkammer (3), eksempelvis en rørseksjon av samme dimensjon som innløpsrørets diameter, som er utstyrt med huller og som leverer en jevn luftstrøm til det indre av yttermantelen og videre fra yttermantelen til rommet som skal ventileres. Tidligere kjente trykkreduseringskammere av denne type har den ulempe at deres støynivå vanligvis er meget høyt ved store strømningsvolumer. Trykkreduseringskammere ifølge oppfinnelsen innbefatter to trykkmålingskammere (4,5) med en eller flere åpninger som fører fra det ene trykkmålingskammer (4) til innersiden av innerkammeret (3) og fra det annet trykkmålingskammer (5) til yttersiden av innerkammeret (3) i yttermantelen (2).

Description

Elektromagnetisk pumpe.

Foreliggende oppfinnelse angår en elektromagnetisk pumpe og er mer spesielt rettet mot en elektromagnetisk pumpe med skrueformet rotor og med et forbedret pumpekammer. Denne oppfinnelse er basert på det funksjonsprinsipp som er beskrevet i U.S. patent nr. 2.940.393.

Elektromagnetiske pumper er generelt kjent i form av slike pumper som omdanner magnetisk energi til trykkenergi. Like-gyldig om de anvender lineær induksjon, ledning eller roterende felt, anvender elektromagnetiske pumper den elektromagnetiske trykk-kraft som blir frembragt ved gjennomgang av en elektrisk strøm gjennom en leder på tvers av et magnetfelt. Når lederen er en elektrisk ledende væske, kan retningen av den kraft som virker på væsken bestemmes ved å anvende elektrisitetslærens venstrehåndsregel. Således mi den elektrisk ledende væske under passasje av strømmen på tvers av magnetfeltet også bevege seg på tvers av det plan som dannes av feltet og retningen for den elektriske strøm.

I visse anvendelser kreves det elektromagnetiske pumper som kan frembringe en betydelig økning i pumpens induserte trykk. Denne økning kan oppnås ved hjelp av den pumpe som er beskrevet i det ovenfornevnte U.S.patent ved å øke antallet av magnetpoler som virker på den ledende væske. Når imidlertid antall poler blir øket, må også diameteren a<y> den skrueformede rotor økes for å avstedkomme tilstrekkelig periferisk avstand mellom tilstøtende poloverflater. Denne avstand er nødvendig for å redusere størrelsen av lekkasjefluksen mellom de tilstø-tende poloverflater og derved opprettholde en god effektivitet i pumpen. Skjønt pumpens induserte trykk også kan økes ved å forlenge den aksielle utstrekning av den skrueformede rotor, må også antall omdreininger eller vindinger av hver av de skrueformede rotorpoler også økes slik at hver pol kan virke over en for-størret avstand. Begge disse dimensjonsendringer, dvs. øket rotor-diameter og -lengde, er til tross for at de forhøyer pumpens induserte trykk, ofte uønsket hvis andre konstruksjonsbetingelser begrenser de maksimale dimensjoner av pumpen med skrueformet rotor utformet med det i det nevnte U.S.patent beskrevne pumpekammer uten skillevegger.

Nærmere bestemt er denne oppfinnelse rettet mot en elektromagnetisk pumpe for pumping av elektrisk ledende væsker, hvilken pumpe er av den art som omfatter en skrueformet rotor,

en fluksreturvei nær rotoren, et skrueformet pumpekammer eller én kanal i det vesentlige konsentrisk med rotoren og anbragt mellom rotoren og fluksreturveien, i det minste en innløps- og en utløpsåpning for pumpekammeret, og en magnetanordning tilforordnet rotoren og innrettet til å utgjøre en kilde for magnetfluks gjennom pumpekammeret slik at rotasjon av rotoren induserer hvirvelstrømmer i den ledende væske i overensstemmelse med den skrueformede geometri av pumpekammeret. En slik pumpekonstruksjon er i hovedtrekkene kjent fra britisk patent nr. 823.110. De nye og særegne trekk ved pumpen ifølge oppfinnelsen er angitt i pat entkr avene.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under hen-

visning til tegningen, hvor:

Fig. 1 er et uttrukket perspektivriss av den elektromagnetiske pumpe med skrueformet rotor ifølge foreliggende opp-finnens e. Fig. 2 er et perspektivriss delvis i snitt av det forbedrede pumpekammer for pumpen på fig. 1,

fig. 3 er et perspektivriss hvor visse deler er bort-skåret, av det forbedrede pumpekammer på fig. 2,

fig. 4 er både et perspektivriss og et utbrettet eller utfoldet riss av den skrueformede pumperotor som er vist på fig. 1, og med det forbedrede pumpekammer som vist på fig. 2, og

fig. 5 er et perspektivriss delvis i snitt av en annen utformning av pumpekammeret for pumpen på fig. 1.

På fig. 1 er det vist en utførelsesform av en elektromagnetisk pumpe med skrueformet rotor 10 festet til eller utformet i ett stykke med en rotoraksel 12 og drevet av en egnet kraft-maskin som ikke er vist. En feltvikling 14 er viklet i bunnen av et skrueformet spor 16 på rotoren 10.

Feltviklingen 14 er elektrisk forbundet med en ytre likestrømkilde ved 18 ved hjelp av passende børster og ledninger og gjennom sleperinger 20. Feltviklingen 14 er slik koblet at tilstøtende elektromagnetiske poler på den skrueformede rotor 10 danner poler av motsatt polaritet, hvilket frembringer et magnetfelt om den skrueformede rotor 10 tilsvarende den skrueformede geometri av rotoren.

På fig. 1 og 2 sees det et pumpekammer eller ring-kammer 22 anbragt mellom og i fluidumforbindelse med en inn-løpsdel 24 og en utløpsdel 26. En passende utformet magnet-konstruksjon 28 er anordnet rundt og inntil den ytre vegg av pumpekammeret 22 og danner en fluksreturvei for magnetfeltet for å redusere lekkasje av feltet.

I det kanalformede pumpekammer 22 som er vist på

fig. 2, er det anordnet én eller flere skrueformede ledeplater, f.eks. den skrueformede ledeplate 30, i pumpekammeret. Som vist på fig. 3 kan pumpekammeret 22 også ha én eller flere skrueformede ledeplater, så som den skrueformede ledeplate 31. Ledeplaten 31 strekker seg radielt innad fra den ytre vegg av pumpekammeret 22 og avsluttes som vist i et punkt i avstand fra pumpe-kammerets indre vegg for å danne en delvis skrueformet strømnings-passasje 33.

På fig. 2 er tilstøtende vindinger av ledeplaten 30 anordnet i avstand fra hverandre for å danne en skrueformet strømningspassasje 32 som er ført i skrueform gjennom pumpekammeret 22. Den skrueformede strømningspassasje 32 på fig. 2 og den delvis skrueformede strømningspassasje 33 på fig. 3, er ifølge denne oppfinnelse skrueformet eller gitt stigning i periferisk . retning motsatt av retningen av det skrueformede spor 16 på rotoren 10 som vist på fig. 1. Når således den skrueformede rotor oppviser en høyregående skrueform, så som det skrueformede spor 16, oppviser de skrueformede strømningspassasjer en venstregående skrueform. Når den skrueformede rotor har en venstregående skrueform, er de skrueformede strømningspassasjer gitt en høyregående skrueform. De forskjellige skrueutformninger av den skrueformede rotor og det forbedrede skrueformede pumpekammer frembringer forhøyede induserte trykk i pumpen uten å nødvendiggjøre en økning i dimensjonene av den skrueformede rotor. Denne økning i pumpens induserte trykk kan lettere forklares under henvisning til fig. 4.

Den skrueformede rotor 10 med flere poler som vist

på fig. 1, er vist i perspektiv på fig. 4 med en delvis inntegning av en utførelsesform for det omtalte pumpekammer 22. slik som vist på fig. 2, anordnet rundt og inntil rotorperiferien. Rotoren 10 er vist med fire poler 34-37 som kan være av den elektromagnetiske type, den permanentmagnetiske type eller en kombinasjon av disse. Når den skrueformede rotor 10 med fire poler og pumpekammeret 22 blir utbrettet eller utfoldet, dvs. rullet ut i en plan flate, skjærer hver av poloverflåtene 34-37 de utfoldede skrueformede strømningspassasjer 32 i en vinkel tilnærmet lik 90 grader. Elektriske hvirvelstrømmer blir indusert i en ledende væske i pumpekammeret 22 langs de antydede strømbaner A-B og C-D slik det sees ved rotor-poloverflåtene 34 og 35. Ved de øvrige poloverflater 36 og 37 vil det være et tilsvarende forhold med induserte hvirvelstrømmer som flyter i veier eller baner i den ledende væske i overensstemmelse med geometrien av de skrueformede rotor-poloverflater. Anvendelse av elektrisitetslærens venstrehåndsregel viser at retningen av den elektromagnetiske kraft FD som utøves på den ledende væske i den skrueformede strømnings-passasje 32 i pumpekammeret 22 er vinkelrett på den kryssende kant av hver poloverflate og har tilsvarende form som, dvs. er parallell med, den skrueformede strømningspassasje 32 i det forbedrede pumpe-

kammer 22.

Vektorkraften F er resultanten av en aksiell vektor f SL og en periferisk vektor f C . Den aksielle vektor f clbevirker en ønsket hastighet i den ledende væske og fører denne aksielt gjennom pumpekammeret 22.

Tidligere kjente elektromagnetiske pumper med roterende felt bevirker en periferisk kraft F , som ikke er vist, i mot-setning til den resulterende kraft F som vist på fig. 4, da rotorpolene ved tidligere kjente pumper ikke er anordnet skrueformet. Passende ledeplater må anbringes i pumpekammeret i de tidligere kjente pumper i en vinkel 0 i forhold til kraften Fc for å tilveiebringe pumpevirkning. Denne periferiske kraft Fc blir så ved hjelp av ledeplatene dekomponert i en vektorkomponent som står vinkelrett på ledeplatene og en vektorkomponent som er parallell med ledeplatene. Den resulterende pumpevirkning i de tidligere kjente pumper skyldes utelukkende den parallelle vektorkomponent av Fc« Denne parallellkomponent er imidlertid vesentlig mindre enn kraften F c da den er et r produkt av kraften F cosinusfunksjonen av vinkelen 9, som er mindre enn én. Da den aksielle vektor f agenereres primært i pumpen ifølge denne oppfinnelse,

er det ikke nødvendig med noen dekomponering av en kraft FR. Vinkelen 9 i pumpen ifølge denne oppfinnelse er derfor null, og cosinusfunksjonen er lik én. Denne cosinusfunksjon som er lik én i dette tilfelle, muliggjør frembringelse av økede trykk i pumpen da ingen del av effekten som tilføres pumpen, går tapt. Tilført effekt ved tidligere kjente pumper går tapt under dekom-poneringen av periferikraften Fc med vinkelen 9.

Ledeplaten 30 i den utførelsesform som er vist på fig. 2, danner den skrueformede strømningspassasje 32 som føres langs omkretsen med flere vindinger eller omdreininger om den skrueformede rotor 10 under forskyvning langs rotorens aksielle

lengde. I den utfoldede tilstand på fig. 4 er de forskjellige omdreininger av den skrueformede strømningspassasje 32 super-ponert på de ut-foldede poloverflater 34-37 på den skrueformede rotor 10. Ledeplaten 30 deler hver poloverflate i et flertall tilstøtende polsegmenter, hver av hvilke virker på det volum av den ledende væske som befinner seg i den del av strømnings-passasjen som ligger umiddelbart overfor polsegmentet. Således frembringer hvert polsegment en resultantkraft FR som medfører et trykk i den væske som skal pumpes. Da en spesiell volumdel

av væsken passerer gjennom flere vindinger av strømningspassasjen 32, meddeler hvert polsegment trykk til væsken på additiv måte i henhold til den velkjente vektoranalyse. Denne additive eller kumulative virkning av hver av de resulterende krefter som meddeles væsken av tilstøtende polsegmenter, resulterer i en vesentlig økning av pumpens induserte trykk.: Det vil forstås at pumpens induserte trykk ytterligere kan økes ved å anordne en skrueformet rotor med et større antall poloverflater på rotoren enn de viste poloverflater 34-37

på rotoren 10. Imidlertid bør også diameteren av en slik skrueformet rotor med øket antall poler økes for å redusere lekkasje-fluks mellom tilstøtende poloverflater. Om det ønskes, kan antallet av poloverflater også reduseres da den skrueformede geometri av pumpekammeret 22 tilsvarer geometrien av den skrueformede rotor 10. Geometrien eller utformningen av strømningspassasjen 32 utsetter den ledende væske somjskal pumpes for de resulterende krefter FRfrembragt av hvert segment på poloverflaten, og de additive krefter avstedkommer en betydelig økning i pumpens in-> duserte trykk, hvilket ikke har vært mulig i tidligere kjente elektromagnetiske pumper med roterende felt, så som i en rotor-pumpe med et pumpekammer uten skillevegger, men med tilsvarende dimensjoner.

En annen utførelsesform for et pumpekammer er vist

på fig. 5. Når det kreves ytterligere styrke ved høytrykks-pumping, kan skrueformet oppviklede rør, så som det skrueformede rør 40, erstatte det pumpekammer 22 som er vist på fig. 2 og 3,

og danner således en skrueformet strømningspassasje eller kanal som løper i skrueform rundt den skrueformede pumperotor på lig-nende måte som tidligere beskrevet. Med et enkelt rør 40 som

o ©t

vist, vil det forstås at/slikt pumpekammer kan dannes av ett eller flere separate skrueformet oppviklede rør slik at det kan pumpes separate ledende væsker fra adskilte systemer. Også her vil det i likhet med det som ble beskrevet i forbindelse med fig. 4, frembringes krefter F_. i hver omdreining eller vinding av det skrueformede rør 40 på additiv måte i henhold til vektor-analysen, for å frembringe et totalt indusert pumpetrykk vesentlig høyere enn det som tidligere ble oppnådd ved hjelp av pumpekammeret uten skillevegger, men med tilsvarende dimensjoner.

Som det klart fremgår av den foregående beskrivelse, er visse sider ved denne oppfinnelse ikke spesielt begrenset til de særlige konstruksjonsdetaljer som er vist. Skjønt kilden for magnetfeltet på fig. 1, skjematisk vist på fig. 4,

er en skrueformet rotor med en passende energisert feltvikling, kan magnetfeltet frembringes ved hjelp av passende anordnede permanentmagneter som er skrueformet for å danne en skrueformet rotor, eller ved kombinasjon av elektromagneter og permanentmagneter. En skrueformet permanentmagnet-rotor som kilde for magnetfeltet har en spesiell anvendelse i små pumpekonstruksjoner for frembringelse av magnetiske krefter i den væske som skal pumpes.

Claims (4)

1. Elektromagnetisk pumpe for pumping av elektrisk ledende væsker, omfattende en skrueformet rotor, en fluksreturvei nær rotoren, et skrueformet pumpekammer eller kanal i det vesentlige konsentrisk med rotoren og anbragt mellom rotoren og fluksreturveien, i det minste en innløps- og en utløpsåpning for pumpekammeret, og en magnetanordning tilforordnet rotoren og innrettet til å utgjøre en kilde for magnetfluks gjennom pumpekammeret slik at rotasjon av rotoren induserer hvirvelstrømmer i den ledende væske i overensstemmelse med den skrueformede geometri av pumpekammeret, karakterisert ved at det skrueformede pumpekammer eller kanal (22, 40) er skjevstilt langs omkretsen i motsatt retning av den skrueformede rotor (10).

2. Pumpe ifølge krav 1, ved hvilken den skrueformede rotor har et flertall polflater, karakterisert ved at hver av polflatene er skjevstilt langs omkretsen slik at de krysser den skjevstilte skrueformede kanal med en vinkel tilnærmet lik 90°.

3. Pumpe ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at pumpekammeret er dannet ved i det minste ett skrueformet rør (40) .

4. Pumpe ifølge krav 3,karakterisert ved at pumpekammeret er dannet av flere skrueformede rør slik at hvert rør utgjør en adskilt strømningspassasje for hver av flere ledende væsker som pumpes.