NO860963L - Elektromagnetisk pumpe. - Google Patents

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.

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.

Dette har en spesielt ugunstig virkning på arbeidskapasiteten til elektromagnetiske pumper anvendt for metallurgiske anvendelser og fullstendig neddykket eller delvis i smeltet metall.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

lengdesnitt) i samsvar med foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II på fig. 1 i samsvar med

oppfinnelsen.

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.

Den elektromagnetiske pumpen ifølge oppfinnelsen er anvendt for å pumpe magnesiumlegeringer som tjener som elektrisk ledende 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.

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.

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.

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).

Rørledningen 2 er anbrakt mellom polene 13 til den magnetiske kretsen 4 og har form av et langstrakt rektangel i tverrsnitt.

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.

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.

Den elektromagnetiske pumpen ifølge foreliggende oppfinnelse drives på følgende måte.

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.

Den elektromagnetiske pumpen blir startet ved hjelp av bryteren på strømforsyningen 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.

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.

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.

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.

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.

Claims (1)

1. Elektromagnetisk pumpe innbefattende en åpen magnetisk krets mellom hvilke poler er anbrakt en rettlinjet rørledning for transport av et elektrisk ledende medium, med en innløpsåpning og en elektrode for levering av strøm til det elektrisk ledende mediumet,karakterisert vedat innløpsåpningen (10) er utformet i rørledningen (2) på siden motsatt elektroden (5) for å sikre strøm av elektrisk strøm i retningen normalt på rørledningens (2) akse, idet tverrsnittsarealet til innløpsåpningen (10) er lik eller større enn tverrsnittsarealet til rørledningen (2).