RU126228U1

RU126228U1 - ELECTROMAGNETIC SPIRAL PUMP

Info

Publication number: RU126228U1
Application number: RU2012143578/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Денисов; Вениамин Михайлович Долгих; Станислав Юрьевич Хрипченко
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-03-20

Abstract

1. Электромагнитный спиральный насос, содержащий магнитопровод, металлопровод, выполненный в виде диска, внутри которого размещен канал, выполненный в виде плоской спирали, входной и выходной патрубки, и токовводные шины, соединенные с внешними торцевыми участками металлопровода, отличающийся тем, что он дополнительно содержит магнитопровод, при этом оба магнитопровода выполнены П-образными и охватывают металлопровод на участках, соединенных с шинами, таким образом, что давление, возникающее в витках на этих участках канала, складывается.2. Электромагнитный спиральный насос по п.1, отличающийся тем, что внутренние торцевые участки металлопровода, охватываемые магнитопроводами, соединены токопроводящей шиной.3. Электромагнитный спиральный насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что участки металлопровода, охваченные магнитопроводами, соединены шинами с двумя отдельными источниками тока.1. An electromagnetic spiral pump containing a magnetic circuit, a metal wire made in the form of a disk, inside of which a channel made in the form of a flat spiral, an inlet and an outlet pipe, and current-carrying busbars connected to the external end sections of the metal wire is located, characterized in that it further comprises a magnetic circuit, while both magnetic circuits are made U-shaped and encompass the metal conductor in sections connected to the tires, so that the pressure arising in the turns in these sections of the channel is added I. 2. An electromagnetic spiral pump according to claim 1, characterized in that the inner end sections of the metal wire covered by the magnetic circuits are connected by a conductive bus. The electromagnetic spiral pump according to claim 1 or 2, characterized in that the sections of the metal wire covered by the magnetic circuits are connected by buses to two separate current sources.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в металлургии для перекачивания жидких металлов и сплавов.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in metallurgy for pumping liquid metals and alloys.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является кондукционный спиральный электромагнитный насос для создания высоких (тысячи атмосфер) давлений, канал которого снабжен входным и выходным патрубками и выполнен из стальной нержавеющей трубы, свернутой в спираль Архимеда, соседние витки которой электрически соединены между собой, и помещен в постоянное магнитное поле, направленное нормально к плоскости спирального канала. Жидкий металл в канале движется в результате взаимодействия радиального электрического тока с постоянным магнитным полем. (Магнитная гидродинамика. - 1998. - Т.33, №3. - С.295 - 297).The closest to a useful model in technical essence, selected as a prototype, is a conductive spiral electromagnetic pump for generating high (thousands of atmospheres) pressures, the channel of which is equipped with inlet and outlet pipes and is made of stainless steel pipe rolled into an Archimedes spiral, the adjacent turns of which are electrically interconnected, and placed in a constant magnetic field directed normally to the plane of the spiral channel. Liquid metal in a channel moves as a result of the interaction of a radial electric current with a constant magnetic field. (Magnetic hydrodynamics. - 1998. - T.33, No. 3. - S.295 - 297).

Недостатками этого насоса являются: магнитная система, содержащая обмотку намагничивания с источником постоянного тока и громоздкий ферромагнитный сердечник; а также спиральный канал, содержащий довольно много (порядка 50) витков. Прототип сложен в изготовлении, имеет большие габариты и вес и, как следствие, высокую стоимость.The disadvantages of this pump are: a magnetic system containing a magnetizing winding with a direct current source and a bulky ferromagnetic core; and also a spiral channel containing quite a lot (about 50) turns. The prototype is difficult to manufacture, has large dimensions and weight and, as a consequence, high cost.

Перед авторами стояла задача создания малогабаритного, простого в изготовлении (технологически), недорогого насоса. На практике для перекачивания жидких металлов часто требуется давление порядка 3-7 атмосфер и расход порядка 100 - 200 мл/сек. Для решения поставленной задачи предлагается небольшой компактный насос, в котором электромагнитные силы создаются в результате взаимодействия тока канала с собственным магнитным полем. Насос содержит, как и прототип, магнитопровод, металлопровод, выполненный в виде диска, внутри которого размещен канал, выполненный в виде плоской спирали, входной и выходной патрубки, и токовводные шины, соединенные с внешними торцевыми участками металлопровода. Отличным от прототипа является то, что он дополнительно содержит магнитопровод, при этом оба магнитопровода выполнены П-образными и охватывают металлопровод на участках, соединенных с шинами, таким образом, что давление, возникающее в витках на этих участках канала, складывается.The authors were faced with the task of creating a small-sized, easy-to-manufacture (technologically), inexpensive pump. In practice, the pumping of liquid metals often requires a pressure of the order of 3-7 atmospheres and a flow rate of about 100-200 ml / sec. To solve this problem, a small compact pump is proposed, in which electromagnetic forces are created as a result of the interaction of the channel current with its own magnetic field. The pump contains, like a prototype, a magnetic circuit, a metal wire made in the form of a disk, inside which a channel made in the form of a flat spiral, an inlet and an outlet pipe, and current-conducting busbars connected to the external end sections of the metal wire are placed. It differs from the prototype in that it additionally contains a magnetic circuit, while both magnetic circuits are made U-shaped and encompass the metal conductor in the sections connected to the tires, so that the pressure arising in the turns in these sections of the channel develops.

На рис.1 представлена схема такого насоса в разрезе. Канал 1 насоса снабжен входным и выходным патрубками 2, 3 и выполнен в виде спирали Архимеда из нескольких витков, электрически соединенных (сваркой или пайкой) между собой на двух участках 4, 5. На периферии к внешнему витку канала подсоединены электроды (токовводные шины) 6, 7. Электрически соединенные между собой участки 4, 5 канала охвачены П-образными магнитопроводами 8, 9.Fig. 1 shows a sectional diagram of such a pump. Channel 1 of the pump is equipped with inlet and outlet pipes 2, 3 and is made in the form of an Archimedes spiral of several turns electrically connected (by welding or soldering) to each other in two sections 4, 5. At the periphery, electrodes are connected to the external turn of the channel (current busbars) 6 7. Electrically interconnected sections 4, 5 of the channel are covered by U-shaped magnetic circuits 8, 9.

Насос работает следующим образом. Электрический ток, подведенный к каналу 1 через электроды 6,7, протекая по участкам 4, 5 канала между П-образными магнитопроводами 8, 9, создает в витках канала на этих участках собственное магнитное поле, направленное нормально к плоскости спирального канала 1. Взаимодействие радиальной составляющей тока с этим магнитным полем приводит к возникновению в витках на этих участках канала электромагнитной силы, направленной по касательной к виткам канала, в результате действия которой между входным и выходным патрубками 2, 3 возникает перепад давления.The pump operates as follows. An electric current supplied to channel 1 through electrodes 6,7, flowing through sections 4, 5 of the channel between the U-shaped magnetic circuits 8, 9, creates in the turns of the channel in these sections its own magnetic field directed normally to the plane of the spiral channel 1. The interaction of the radial of the current component with this magnetic field leads to the appearance of electromagnetic force in the turns on these sections of the channel of the channel directed tangentially to the turns of the channel, as a result of which a pressure drop arises between the input and output pipes 2, 3 eniya.

Для проверки работоспособности предлагаемого насоса была изготовлена экспериментальная модель. Канал модели был выполнен из нержавеющей трубки с внешним диаметром 12 мм, толщиной стенки 1 мм и состоял из 4 витков. Среднее значение внутреннего диаметра спирали канала - 85 мм. Электроды были медные. Немагнитный зазор сердечников был 15 мм, ширина сердечников - 48 мм. В качестве рабочей среды использован галлиевый сплав, жидкий при комнатной температуре (Т_пл=17 С). Проводимость сплава σ - 3,56×10⁶ Сим. В качестве источника тока был использован регулируемый однофазный трансформатор, вторичный виток которого соединялся с электродами модели (на схеме не показан).To test the performance of the proposed pump was made an experimental model. The model channel was made of a stainless tube with an external diameter of 12 mm, a wall thickness of 1 mm, and consisted of 4 turns. The average value of the inner diameter of the channel spiral is 85 mm. The electrodes were copper. The nonmagnetic gap of the cores was 15 mm, the width of the cores was 48 mm. A gallium alloy liquid at room temperature (T _PL = 17 C) was used as a working medium. The conductivity of the alloy σ is 3.56 × 10 ⁶ Sim. An adjustable single-phase transformer was used as a current source, the secondary turn of which was connected to the model electrodes (not shown in the diagram).

На рис.2 приведен график зависимости давления Р от расхода Q при трех значениях тока канала - 1000, 2000 и 3000 ампер. Максимальное давление - 112 кПа, максимальный расход - 108 мл/сек.Figure 2 shows a graph of the pressure P versus flow Q at three channel current values of 1000, 2000, and 3000 amperes. The maximum pressure is 112 kPa, the maximum flow rate is 108 ml / s.

На рис.3 представлена схема насоса с изменением конструкции - соединением во внутреннем витке спирального канала 1 электрически соединенных участков 4,5 токопроводящей шиной 10, что приводит к изменению в лучшую сторону графика зависимости давления Р от расхода Q при тех же значениях тока каналаFig. 3 shows a pump diagram with a design change - by connecting in an internal turn of the spiral channel 1 electrically connected sections 4.5 with a conductive bus 10, which leads to a better change in the graph of the dependence of pressure P on flow Q at the same channel current values

На рис.4 приведен график зависимости давления Р от расхода Q в случае соединения электрически соединенных участков токопроводящей шиной. Максимальное давление - 160 кПа, максимальный расход - 123 мл/сек.Figure 4 shows a graph of the pressure P versus flow Q in the case of connecting electrically connected sections with a conductive bus. The maximum pressure is 160 kPa, the maximum flow rate is 123 ml / s.

На рис.5 представлена схема насоса с изменением схемы подключения канала - подсоединением каждого участка электрически соединенных витков канала к отдельным источникам тока 11, 12. Это вызывает еще большее улучшение Р - Q характеристики модели.Fig. 5 shows a pump diagram with a change in the channel connection scheme — by connecting each section of the electrically connected channel turns to separate current sources 11, 12. This causes an even greater improvement in the P - Q characteristics of the model.

На рис.6 приведен график зависимости давления Р от расхода Q в случае подсоединения электрически соединенных участков к отдельным источникам тока. Максимальное давление - 190 кПа, максимальный расход- 153 мл/сек.Fig. 6 shows a graph of the pressure P versus flow Q in the case of connecting electrically connected sections to separate current sources. The maximum pressure is 190 kPa, the maximum flow rate is 153 ml / s.

Таким образом, подбирая диаметр трубки, число витков канала, схему его подключения к источнику тока и величину тока канала, отсутствие или наличие дополнительного электрода, можно в определенных пределах подбирать конструкцию насоса, наиболее подходящую для достижения целей заказчика. При этом насос достаточно прост в изготовлении, имеет относительно небольшой вес и габариты.Thus, choosing the diameter of the tube, the number of turns of the channel, the circuit of its connection to the current source and the current value of the channel, the absence or presence of an additional electrode, it is possible, within certain limits, to select the pump design that is most suitable for achieving the goals of the customer. At the same time, the pump is quite simple to manufacture, has a relatively small weight and dimensions.

Claims

1. An electromagnetic spiral pump containing a magnetic circuit, a metal wire made in the form of a disk, inside of which a channel made in the form of a flat spiral, an inlet and an outlet pipe, and current-carrying busbars connected to the external end sections of the metal wire is located, characterized in that it further comprises a magnetic circuit, while both magnetic circuits are made U-shaped and encompass the metal conductor in sections connected to the tires, so that the pressure arising in the turns in these sections of the channel is added I am.

2. The electromagnetic scroll pump according to claim 1, characterized in that the inner end sections of the metal wire covered by the magnetic circuits are connected by a conductive bus.

3. The electromagnetic scroll pump according to claim 1 or 2, characterized in that the sections of the metal wire covered by the magnetic circuits are connected by buses to two separate current sources.