NO860963L

NO860963L - ELECTROMAGNETIC PUMP.

Info

Publication number: NO860963L
Application number: NO86860963A
Authority: NO
Inventors: Leonid Ivanovich Charykov; Valentin Dmitrievich Mischenko; Arthur Eduardovich Mikelson
Original assignee: Leonid Ivanovich Charykov; Valentin Dmitrievich Mischenko; Arthur Eduardovich Mikelson
Priority date: 1984-07-19
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1986-03-13
Also published as: SE8601008L; GB8606052D0; DE3490747T1; GB2171261A; JPS61502792A; WO1986001051A1; SE8601008D0; NL8420288A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektriske maskiner ved hvilke elektrisk energi tilført et elektrisk væskeledende medium ble omformet til energien til seg elektrisk bevegende ledende medium på grunn av elektromagnetisk samvirke og nærmere bestemt angår oppfinnelsen elektromagnetiske pumper. The present invention relates to electrical machines in which electrical energy supplied to an electrically fluid conducting medium was transformed into the energy of an electrically moving conducting medium due to electromagnetic interaction and more specifically the invention relates to electromagnetic pumps.

Virkningsgraden til elektromagnetiske pumper går ikke ut over flere prosent, idet hoveddelen av tilført energi blir forbrukt for oppvarming av det elektriske ledende mediumet som blir transportert og elementene til pumpekonstruksjonen. The efficiency of electromagnetic pumps does not exceed several percent, since the main part of supplied energy is consumed for heating the electrically conductive medium that is transported and the elements of the pump construction.

Dette har en spesielt ugunstig virkning på arbeidskapasiteten til elektromagnetiske pumper anvendt for metallurgiske anvendelser og fullstendig neddykket eller delvis i smeltet metall. This has a particularly unfavorable effect on the working capacity of electromagnetic pumps used for metallurgical applications and fully or partially immersed in molten metal.

Oppvarming av elementer til elektromagnetiske pumpekonstruksjoner fører til en reduksjon av de ferromagnetiske egenskapene til materialet for det magnetiske pumpesystemet og deres fullstendige ødeleggelse når Curie-punktet nåes, så vel som ødeleggelse av elektrisk isolasjon og øket oppløsning av materialet til rørledningen for transport av det elektrisk ledende mediumet. Heating of elements of electromagnetic pump structures leads to a reduction of the ferromagnetic properties of the material for the magnetic pump system and their complete destruction when the Curie point is reached, as well as the destruction of electrical insulation and increased dissolution of the material of the pipeline for transporting the electrically conductive the medium.

Bruken av kjølesystemer har en tendens til å komplisere konstruksjon av elektromagnetiske pumper. Kontakten mellom kjølemediumet og smeltet metall, spesielt magnesiumlegeringer, innebærer dessuten fare for eksplo-sjon. The use of cooling systems tends to complicate the design of electromagnetic pumps. The contact between the cooling medium and molten metal, especially magnesium alloys, also entails a risk of explosion.

Der er kjent en elektromagnetisk pumpe (jfr. fransk patent nr. 2.360.206) som innbefatter en åpen magnetisk krets mellom hvilke poler der er anbrakt en rørledning for transport av elektrisk ledende medium. Rørledningen for transport av det elektrisk ledende mediumet har en vertikal og en horisontal del. Elektrisk strøm blir ført inn i det elektrisk ledende mediumet som fyller den horisontale delen av rørledningen. Rørledningen er omgitt av den åpne magnetiske kretsen på stedet hvor de horisontale og vertikale delene forbindes. An electromagnetic pump is known (cf. French patent no. 2,360,206) which includes an open magnetic circuit between the poles of which a pipeline for transporting electrically conductive medium is placed. The pipeline for transporting the electrically conductive medium has a vertical and a horizontal part. Electric current is fed into the electrically conductive medium that fills the horizontal part of the pipeline. The pipeline is surrounded by the open magnetic circuit at the point where the horizontal and vertical parts are connected.

Den tidligere kjente elektromagnetiske pumpen innbefatter dessuten en lukket magnetisk krets som omhyller den horisontale delen som er forlenget for å tilpasses sistnevnte magnetiske krets. The previously known electromagnetic pump also includes a closed magnetic circuit which encloses the horizontal part which is extended to accommodate the latter magnetic circuit.

Ved passasje av strøm i den horisontale delen av rørledningen gir det elektrisk ledende mediumet som fyller nevnte del ytterligere varme, hvilken overføring til det elektrisk ledende mediumet som omgir den elektrisk magnetiske pumpen blir gjort vanskelig ved forlengelsen av nevnte del. During the passage of current in the horizontal part of the pipeline, the electrically conductive medium that fills said part provides additional heat, which transfer to the electrically conductive medium that surrounds the electro-magnetic pump is made difficult by the extension of said part.

Der er dessuten kjent en elektromagnetisk pumpe hvor delen ved hvilken strømmen passerer er lik rørledningsbredden (jfr. L.A. Verte, Magnitnaiya ghidrodinamika v metallurghii - Magnetohydrodynamics in Metallurgy, Metallurgiya Publishers, Moskva, 1975, side 27, fig. 1), idet sistnevnte elektromagnetiske pumpe innbefatter en åpen magnetisk krets mellom hvilke poler er anbrakt en rettlinjet rørledning for transport av et elektrisk ledende medium med en innløpsåpning og forbundet med rørledningen en elektrode for levering av strøm til det elektrisk ledende mediumet som blir transportert. There is also known an electromagnetic pump where the part through which the current passes is equal to the pipeline width (cf. L.A. Verte, Magnitnaiya ghidrodinamika v metallurghii - Magnetohydrodynamics in Metallurgy, Metallurgiya Publishers, Moscow, 1975, page 27, fig. 1), the latter electromagnetic pump includes an open magnetic circuit between the poles of which is placed a straight line pipeline for transporting an electrically conductive medium with an inlet opening and connected to the pipeline an electrode for supplying current to the electrically conductive medium being transported.

En annen elektrode tilslutter rørledningen på motsatt side. Elektrisk strøm passerer mellom elektrodene i det elektrisk ledende mediumet som fyller rørledningen og i retning normalt på rørledningsaksen. Som innløpsåpning via hvilken rørledningen blir kommunisert med det elektrisk ledende mediumet tjener endeåpningen til rørledningen. For å forhindre elektrisk ledende medium utenfor rørledningen fra å ha en shuntende virkning på strømfordelingen mellom elektrodene, er rørledningsdelen mellom elektrodene tilstrekkelig fjernet fra innløpsåpningen. Overføringen av varme fra rørledningsdelen ved hvilken strømmen passerer til det eksterne elektrisk ledende mediumet er derfor likeledes vanskeliggjort på grunn av avstan-den mellom rørledningsdelen og innløpsåpningen. Another electrode connects to the pipeline on the opposite side. Electric current passes between the electrodes in the electrically conductive medium that fills the pipeline and in a direction normal to the pipeline axis. The end opening of the pipeline serves as the inlet opening via which the pipeline communicates with the electrically conductive medium. In order to prevent electrically conductive medium outside the pipeline from having a shunting effect on the current distribution between the electrodes, the pipeline part between the electrodes is sufficiently removed from the inlet opening. The transfer of heat from the pipeline part through which the current passes to the external electrically conductive medium is therefore likewise made difficult due to the distance between the pipeline part and the inlet opening.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en elektromagnetisk pumpe hvis innløpsåpning er anordnet slik at overoppvarmingen av det elektrisk ledende mediumet i rørledningen for transport av mediumet reduseres, og således forbedres pumpens virkningsgrad. The purpose of the invention is to provide an electromagnetic pump whose inlet opening is arranged so that the overheating of the electrically conductive medium in the pipeline for transporting the medium is reduced, and thus the pump's efficiency is improved.

Dette blir tilveiebrakt ved en elektromagnetisk pumpe som innbefatter en åpen magnetisk krets mellom hvilke poler er anbrakt en rettlinjet rørledning for transport av et elektrisk ledende medium med en innløps-åpning forbundet med rørledningen eller en elektrode for levering av strøm til det elektrisk ledende mediumet, ved hvilke ifølge foreliggende oppfinnelse innløpsåpningen er gjort i rørledningen på siden motsatt av elektrodeposisjonen, idet tverrsnittsarealet til innløpsåpningen er lik eller større enn det til rørledningen. This is provided by an electromagnetic pump comprising an open magnetic circuit between the poles of which is placed a rectilinear pipeline for transporting an electrically conductive medium with an inlet opening connected to the pipeline or an electrode for supplying current to the electrically conductive medium, by which according to the present invention the inlet opening is made in the pipeline on the side opposite the electrode position, the cross-sectional area of the inlet opening being equal to or greater than that of the pipeline.

En slik konstruksjonsanordning av den elektromagnetiske pumpen ifølge oppfinnelsen hjelper til å redusere overoppvarmingen av det elektrisk ledende mediumet i rørledningen på grunn av at anbringelsen i rørled-ningsveggen av innløpsåpningen via hvilken rørledningen er i direkte kommunikasjon med omgivelsen gir den kortest mulige måten for å overføre varme fra det elektrisk ledende mediumet i rørledningen hvor strømmen passerer til det elektrisk ledende mediumet i en beholder i hvilken den elektromagnetiske pumpen er neddykket. Such a construction device of the electromagnetic pump according to the invention helps to reduce the overheating of the electrically conductive medium in the pipeline due to the fact that the placement in the pipeline wall of the inlet opening through which the pipeline is in direct communication with the environment provides the shortest possible way to transfer heat from the electrically conductive medium in the pipeline where the current passes to the electrically conductive medium in a container in which the electromagnetic pump is immersed.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere ved hjelp av en eksempelutførel-sesform derav med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et generelt riss av en elektromagnetisk pumpe (i delvis The invention will now be described in more detail by means of an exemplary embodiment thereof with reference to accompanying drawings, where: Fig. 1 shows a general view of an electromagnetic pump (in part

lengdesnitt) i samsvar med foreliggende oppfinnelse. longitudinal section) in accordance with the present invention.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II på fig. 1 i samsvar med Fig. 2 shows a section along the line II-II in fig. 1 in accordance with

oppfinnelsen. the invention.

Med henvisning til fig. 1 i de medfølgende tegningene innbefatter den her beskrevne elektromagnetiske pumpen et sylindrisk legeme 1 av rustfritt stål som opptar der inne i anbrakt langs dens akse en rettlinjet rørledning 2 for transport av det elektrisk ledende mediumet 3, hvis bevegelsesretning er vist med pilen B. With reference to fig. 1 in the accompanying drawings, the electromagnetic pump described here includes a cylindrical body 1 of stainless steel which accommodates therein, placed along its axis, a rectilinear pipeline 2 for transporting the electrically conductive medium 3, the direction of movement of which is shown by arrow B.

Den elektromagnetiske pumpen ifølge oppfinnelsen er anvendt for å pumpe magnesiumlegeringer som tjener som elektrisk ledende medium 3. The electromagnetic pump according to the invention is used to pump magnesium alloys that serve as electrically conductive medium 3.

Anbrakt på bunnen av legemet 1 er en åpen magnetisk krets 4 og en elektrode 5 forbundet med rørledningen 2 og konstruert for å levere strøm til det elektrisk ledende mediumet 3. Ved den her beskrevne utførelsesformen av oppfinnelsen er overflaten til elektroden 5 fortset-telse av den indre overflaten til rørledningen 2. Elektroden 5 er koplet via strømledningen 6 med en av terminalene til en strømforsyning 7 hvis andre terminal er forbundet via strømledningen 8 med et elektrisk ledende medium 3 i en beholder (ikke vist på tegningen) ved hvilke den elektromagnetiske pumpen er neddykket. Elektroden 5 og strømledningen 6 er adskilt fra legemet 1 ved hjelp av en avstandsholder 9 av elektrisk isolerende materiale, slik som mica eller fiberglasstoff. Placed on the bottom of the body 1, an open magnetic circuit 4 and an electrode 5 are connected to the pipeline 2 and designed to supply current to the electrically conductive medium 3. In the embodiment of the invention described here, the surface of the electrode 5 is a continuation of the the inner surface of the pipeline 2. The electrode 5 is connected via the power line 6 to one of the terminals of a power supply 7 whose other terminal is connected via the power line 8 to an electrically conductive medium 3 in a container (not shown in the drawing) by which the electromagnetic pump is submerged. The electrode 5 and the power line 6 are separated from the body 1 by means of a spacer 9 of electrically insulating material, such as mica or fiberglass.

Anbrakt i rørledningen 2 på siden motsatt i forhold til elektrodens 5 posisjon er en innløpsåpning 10, hvorved passasjen av strøm blir sikret i en retning normalt på rørledningens 2 akse. Placed in the pipeline 2 on the side opposite to the position of the electrode 5 is an inlet opening 10, whereby the passage of current is ensured in a direction normal to the axis of the pipeline 2.

En ende 11 til rørledningen 2, anbrakt ved bunndelen av legemet 1 er skråstilt ved en vinkel cx i forhold til rørledningens 2 akse mot innløps-åpningen 10. Vinkelen cx er valgt til å være i området fra 0 til 45° avhengig av viskositeten og strømningshastigheten til det elektrisk ledende mediumet 3 i retning av hvilken levering til innløpåpningen 10 er vist med pilen C. An end 11 of the pipeline 2, placed at the bottom of the body 1 is inclined at an angle cx in relation to the axis of the pipeline 2 towards the inlet opening 10. The angle cx is chosen to be in the range from 0 to 45° depending on the viscosity and the flow rate to the electrically conductive medium 3 in the direction of which delivery to the inlet opening 10 is shown by arrow C.

Bunnen av legemet 1 er utført trinnvis. Rørledningen 2 i området av innløpsåpningen 10 tilslutter vertikalveggen til bunnlegemet. Ved å gjøre så er delen av 12 til bunnen av legemet 1 anbrakt over åpningen 10 parallelt med rørledningens 2 ende 11. Den elektromagnetiske pumpens legeme 1 er ved dens bunndel over høyden på innløpsåpningen 10 seg-mentformet i tverrsnitt (fig. 2). The bottom of the body 1 is made step by step. The pipeline 2 in the area of the inlet opening 10 connects the vertical wall to the bottom body. By doing so, the part of 12 to the bottom of the body 1 is placed above the opening 10 parallel to the end 11 of the pipeline 2. The body 1 of the electromagnetic pump is segment-shaped in cross-section at its bottom part above the height of the inlet opening 10 (Fig. 2).

Rørledningen 2 er anbrakt mellom polene 13 til den magnetiske kretsen 4 og har form av et langstrakt rektangel i tverrsnitt. The pipeline 2 is placed between the poles 13 of the magnetic circuit 4 and has the shape of an elongated rectangle in cross-section.

Innløpsåpningen 10 er likeledes formet som et rektangel. Tverrsnittsarealet til åpningen 10 er lik eller større enn det til rørledningen 2 for således å sikre en glatt bevegelse av det elektrisk ledende mediumet 3 som blir transportert. Arealforholdet er innenfor området fra 1 til 2. The inlet opening 10 is likewise shaped like a rectangle. The cross-sectional area of the opening 10 is equal to or greater than that of the pipeline 2 in order to thus ensure a smooth movement of the electrically conductive medium 3 which is transported. The area ratio is within the range from 1 to 2.

For en jevn strømfordeling i rørledningen 2 er forholdet mellom tverrsnittsarealet til innløpsåpningen 10 og arealet til elektroden 5 valgt i området fra 0,5 til 1,5. For an even current distribution in the pipeline 2, the ratio between the cross-sectional area of the inlet opening 10 and the area of the electrode 5 is chosen in the range from 0.5 to 1.5.

Den elektromagnetiske pumpen ifølge foreliggende oppfinnelse drives på følgende måte. The electromagnetic pump according to the present invention is operated in the following way.

Delen av legemet 1 (fig. 1) til den elektromagnetiske pumpen er anbrakt i beholderen (ikke vist på tegningen) med det elektrisk ledende mediumet 3 i en dybde tilstrekkelig for at elektroden 5 blir neddykket i det elektrisk ledende mediumet 3. Det elektrisk ledende mediumet 3 blir ført i rørledningen 2 i retningen vist med pilen C. The part of the body 1 (Fig. 1) of the electromagnetic pump is placed in the container (not shown in the drawing) with the electrically conductive medium 3 at a depth sufficient for the electrode 5 to be immersed in the electrically conductive medium 3. The electrically conductive medium 3 is led into the pipeline 2 in the direction shown by arrow C.

Den elektromagnetiske pumpen blir startet ved hjelp av bryteren på strømforsyningen 7. The electromagnetic pump is started using the switch on the power supply 7.

Strømmen flyter via strømledningen 6, elektroden 5 og det elektrisk ledende mediumet 3 utenfor pumpelegemet 1 og passerer i det elektrisk ledende mediumet 3 inn i rørledningen 2 i retningen normalt på dens akse (i retningen vist med pilen C) i delen mellom polene 13 til den magnetiske kretsen 4. The current flows via the power line 6, the electrode 5 and the electrically conductive medium 3 outside the pump body 1 and passes in the electrically conductive medium 3 into the pipeline 2 in the direction normal to its axis (in the direction shown by the arrow C) in the part between the poles 13 to the magnetic circuit 4.

Denne strømmen induserer i den magnetiske kretsen 4 et magnetisk felt hvis vektor er perpendikulær på aksen til rørledningen 2 og på strømmens retning. Som et resultat av magnetisk feltsamvirke med strømmen i det elektrisk ledende mediumet 3, blir sistnevnte påvirket av en kraft som setter det i bevegelse langs rørledningen 2 og er rettet som vist med pilen B. This current induces in the magnetic circuit 4 a magnetic field whose vector is perpendicular to the axis of the pipeline 2 and to the direction of the current. As a result of magnetic field cooperation with the current in the electrically conductive medium 3, the latter is affected by a force that sets it in motion along the pipeline 2 and is directed as shown by arrow B.

Varme frigjort i det elektrisk ledende mediumet 3 ved passasje av strøm i rørledningen 2 ble overført via åpningen 10 direkte til det elektrisk ledende mediumet 3 utenfor pumpen med en lavere temperatur og adekvat større volum. Varmen til elementene i pumpekonstruksjonen innbefattende rørledningen 2 og elektroden 5 er derfor ubetydelig. En annen grunn for lav oppvarming består i at strømmen i legemet 1 kun passerer via enkelelektroden 5 og strømledningen 6. Passasjen av strøm gjennom det elektrisk ledende mediumet 3 som omgir pumpen har praktisk talt ingen virkning på temperaturen til mediumet. Heat released in the electrically conductive medium 3 by the passage of current in the pipeline 2 was transferred via the opening 10 directly to the electrically conductive medium 3 outside the pump with a lower temperature and adequately larger volume. The heat of the elements in the pump structure including the pipeline 2 and the electrode 5 is therefore negligible. Another reason for low heating is that the current in the body 1 only passes via the single electrode 5 and the current line 6. The passage of current through the electrically conductive medium 3 which surrounds the pump has practically no effect on the temperature of the medium.

Sammenlignet med tidligere kjente elektromagnetiske pumpe hvor overoppvarmingen av det elektrisk ledende mediumet som blir transportert er 70-80 °C, er ved pumpene ifølge foreliggende oppfinnelse denne overoppvarmingen redusert til 15-20° C, som resulterer i en høyere pålitelighet for pumpedriften. Compared to previously known electromagnetic pumps where the overheating of the electrically conductive medium being transported is 70-80 °C, with the pumps according to the present invention this overheating is reduced to 15-20 °C, which results in a higher reliability for the pump operation.

Elektriske pumper finner anvendelse i industrien for levering av for-skjellige elektrisk ledende væsker, spesielt når det transporteres og støpes elektrolytter, smeltede metaller og legeringer, hovedsakelig lette legeringer slik som magnesiumbaserte. Electric pumps are used in industry for the delivery of various electrically conductive liquids, especially when transporting and casting electrolytes, molten metals and alloys, mainly light alloys such as magnesium-based ones.

Claims

Electromagnetic pump including an open magnetic circuit between the poles of which is placed a straight pipeline for transporting an electrically conductive medium, with an inlet opening and an electrode for supplying current to the electrically conductive medium, characterized in that the inlet opening (10) is designed in the pipeline ( 2) on the side opposite the electrode (5) to ensure the flow of electric current in the direction normal to the axis of the pipeline (2), the cross-sectional area of the inlet opening (10) being equal to or greater than the cross-sectional area of the pipeline (2).