RU2529521C1 - Electromagnetic induction pump - Google Patents

Electromagnetic induction pump Download PDF

Info

Publication number
RU2529521C1
RU2529521C1 RU2012157433/07A RU2012157433A RU2529521C1 RU 2529521 C1 RU2529521 C1 RU 2529521C1 RU 2012157433/07 A RU2012157433/07 A RU 2012157433/07A RU 2012157433 A RU2012157433 A RU 2012157433A RU 2529521 C1 RU2529521 C1 RU 2529521C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
pump
longitudinal axis
electromagnetic
induction
Prior art date
Application number
RU2012157433/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012157433A (en
Inventor
Иван Викторович Витковский
Михаил Михайлович Голованов
Сергей Анатольевич Крижановский
Валерия Святославовна Федеряева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (ОАО "НИИЭФА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (ОАО "НИИЭФА") filed Critical Открытое акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (ОАО "НИИЭФА")
Priority to RU2012157433/07A priority Critical patent/RU2529521C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2529521C1 publication Critical patent/RU2529521C1/en
Publication of RU2012157433A publication Critical patent/RU2012157433A/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to an electrical engineering, to MHD-TECHNIQUE, in particular to electromagnetic induction pumps for pumping of pool metals on atomic power plants, in chemical and metallurgical industries. The electromagnetic induction pump includes the thermal screen located between inductor and channel. The pump has an average diameter D, longitudinal axis of the channel, inductor coil with active length, number of pairs of poles p, polar graduations τ. The thermal shield is made as a spiral with k turns, the split line of which an angle of inclination to the longitudinal axis of the channel, where k - positive integer value.
EFFECT: improvement of efficiency and operational life.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к МГД-технике, в частности к электромагнитным индукционным насосам для перекачивания жидких металлов на атомных электростанциях, в химической и металлургической отраслям промышленности.The invention relates to MHD technology, in particular to electromagnetic induction pumps for pumping liquid metals in nuclear power plants, in the chemical and metallurgical industries.

Известен ряд конструкций цилиндрических линейных (ЦЛИН) и винтовых (ВИН) индукционных электромагнитных насосов (ЭМН), основными узлами которых являются индуктор с обмоткой и канал, образованный коаксиальными обечайками с внутренним магнитопроводом [Глухих В.А., Тананаев А.В., Кириллов И.Р. Магнитная гидродинамика в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат. - 1987. - с.196, рис.6.4 (а, б, г)]. Обмотка индуктора создает бегущее магнитное поле, при взаимодействии которого с индуктированными в жидком металле токами возникают электромагнитные усилия, обеспечивающие перемещение жидкого металла.A number of designs of linear cylindrical (CLL) and screw (VIN) induction electromagnetic pumps (EMN) are known, the main nodes of which are an inductor with a winding and a channel formed by coaxial shells with an internal magnetic circuit [Glukhikh VA, Tananaev AV, Kirillov I.R. Magnetic hydrodynamics in nuclear power. M .: Energoatomizdat. - 1987. - p. 196, Fig. 6.4 (a, b, d)]. The coil of the inductor creates a traveling magnetic field, in the interaction of which with the currents induced in the liquid metal, electromagnetic forces arise, which ensure the movement of the liquid metal.

Однако такие конструкции индукционных ЭМН имеют недостатки. В них тепловой поток от канала подогревает индуктор, включая обмотку индукционного ЭМН, что приводит к повышению температуры обмотки и, следовательно, повышению ее активного сопротивления. В итоге повышение температуры (сопротивления) обмотки ведет к повышению потерь на создание магнитного поля, что в конечном счете приводит к снижению коэффициента полезного действия (КПД) и ресурса работы индукционного ЭМН.However, such constructions of induction EMN have disadvantages. In them, the heat flux from the channel heats the inductor, including the winding of the induction EMN, which leads to an increase in the temperature of the winding and, consequently, an increase in its active resistance. As a result, an increase in the temperature (resistance) of the winding leads to an increase in losses due to the creation of a magnetic field, which ultimately leads to a decrease in the efficiency (efficiency) and in service life of the induction EMN.

Известен электромагнитный индукционный насос [Анисимов А.М. и др. Атомная энергия. - 2012. - Т.112. - Вып.6. - С.362,], в котором для уменьшения нагрева обмотки установлен тепловой экран. Недостатком такого насоса является то, что в таком экране также будут индуктироваться и токи, аналогичные токам в рабочей среде (перекачиваемом жидком металле), что также приводит к снижению коэффициента полезного действия и ресурса работы.Known electromagnetic induction pump [Anisimov AM and other atomic energy. - 2012. - T.112. - Issue 6. - S.362,], in which a heat shield is installed to reduce the heating of the winding. The disadvantage of such a pump is that currents similar to currents in the working medium (pumped liquid metal) will also be induced in such a screen, which also leads to a decrease in the efficiency and service life.

Известен принимаемый за прототип электромагнитный индукционный насос с электромагнитным экраном [Применение МГД-устройств в металлургии / Под ред. В.Н. Тимофеева, Е.А. Головенко, Е.В. Кузнецова. - Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2007. - С.253], представляющим собой сектор полого кругового цилиндра с углом раскрытия Р. Достоинством данной конструкции является надежность работы индукционного ЭМН и простота регулирования скорости вращения экрана.Known adopted for the prototype electromagnetic induction pump with an electromagnetic screen [Application of MHD devices in metallurgy / Ed. V.N. Timofeeva, E.A. Golovenko, E.V. Kuznetsova. - Krasnoyarsk: Siberian Federal University, 2007. - P.253], which is a sector of a hollow circular cylinder with an opening angle R. The advantage of this design is the reliability of the induction electromagnetic drive and the ease of controlling the speed of rotation of the screen.

Недостатком такого насоса является то, что в таком экране также будут индуктироваться и замыкаться вихревые токи, вызванные разностью электрических потенциалов под разноименными полюсами, что также приводит к снижению коэффициента полезного действия и ресурса работы.The disadvantage of such a pump is that eddy currents caused by the difference in electric potentials under opposite poles will also be induced and shorted in such a screen, which also leads to a decrease in the efficiency and service life.

Заявляемое техническое решение направлено на устранение вышеуказанных недостатков, присущих аналогу и прототипу.The claimed technical solution is aimed at eliminating the above disadvantages inherent in the analogue and prototype.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение коэффициента полезного действия и ресурса работы индукционных электромагнитных насосов.The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency and service life of induction electromagnetic pumps.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в электромагнитном индукционном насосе, содержащем размещенный между индуктором и каналом тепловой экран, характеризующихся средним диаметром D, продольной осью канала, сторонами и активной длиной индуктора, числом пар полюсов p, полюсными делениями τ, с целью повышения коэффициента полезного действия и ресурса работы электромагнитного насоса тепловой экран выполнен в виде k-заходной(ых) спирали(ей), линия разреза которой(ых) образует угол наклона к продольной оси канала α, где k - положительное целое число.The specified technical result is achieved due to the fact that in an electromagnetic induction pump containing a heat shield located between the inductor and the channel, characterized by the average diameter D, the longitudinal axis of the channel, the sides and the active length of the inductor, the number of pole pairs p, pole divisions τ, in order to increase the efficiency and operating life of the electromagnetic pump, the heat shield is made in the form of a k-lead-in (s) spiral (s), the cut line of which (s) forms an angle of inclination to the longitudinal axis of the channel α, where k is a positive integer.

В конструкциях индукционных ЭМН с тепловым экраном, выполненным в виде k-заходной(ых) спирали(ей) (далее в виде спирали), линия разреза которой(ых) образует угол наклона к продольной оси канала, имеют место следующие явления. Величина вихревого тока в тепловом экране такого насосов определяется, при прочих равных условиях, разностью соседних потенциалов и сопротивлением для контуров вихревых токов. В индукционных ЭМН типа ЦЛИН при выполнении экрана в виде спирали происходит, во-первых, дробление (уменьшение) разности соседних потенциалов вдоль продольной оси насоса, а во-вторых, увеличение длины (вытягивание) контуров вихревых токов. Каждое из этих явлений ведет в конечном итоге к уменьшению величины вихревых токов, а следовательно, к уменьшению потерь, снижению температуры экрана, то есть обмотки и в конечном счете повышению КПД и ресурса работы индукционных ЭМН типа ЦЛИН.In the designs of induction EMF with a heat shield made in the form of k-lead-in (s) spiral (s) (hereinafter in the form of a spiral), the cut line of which (s) forms an angle of inclination to the longitudinal axis of the channel, the following phenomena occur. The magnitude of the eddy current in the heat shield of such pumps is determined, ceteris paribus, by the difference of neighboring potentials and the resistance for the eddy current circuits. In induction EMCs of the CLLIN type, when the screen is made in the form of a spiral, firstly, the difference in neighboring potentials is crushed (reduced) along the longitudinal axis of the pump, and secondly, the length (extension) of the eddy current circuits increases. Each of these phenomena ultimately leads to a decrease in the magnitude of eddy currents, and, consequently, to a decrease in losses, a decrease in the temperature of the screen, i.e., windings and, ultimately, an increase in the efficiency and service life of induction EMNs of the Zlin type.

В индукционном ЭМН типа ВИН при выполнении экрана в виде спирали происходит увеличение длины (вытягивание) и сужение контуров вихревых токов. Таким образом, увеличивается электрическое сопротивление для них, что в конечном счете ведет к уменьшению величины вихревых токов, а следовательно, к уменьшению потерь, снижению температуры экрана, то есть обмотки и в конечном счете повышению КПД и ресурса индукционных ЭМН типа ВИН.In an induction EMN of the VIN type, when the screen is made in the form of a spiral, an increase in length (extension) and a narrowing of the eddy current circuits occur. Thus, the electrical resistance for them increases, which ultimately leads to a decrease in the eddy currents and, consequently, to a decrease in losses, a decrease in the temperature of the screen, that is, the winding, and ultimately an increase in the efficiency and resource of induction electromagnetic waves of the VIN type.

Угол наклона к продольной оси канала α определяется по формуле:The angle of inclination to the longitudinal axis of the channel α is determined by the formula:

α = a r c t g n π D 2 p τ

Figure 00000001
, α = a r c t g n π D 2 p τ
Figure 00000001
,

где n - число полных оборотов разреза вокруг продольной оси канала.where n is the number of full revolutions of the section around the longitudinal axis of the channel.

Ширина каждой элементарной спирали tс определяется по формуле:The width of each elementary spiral t s is determined by the formula:

t с = l k

Figure 00000002
, t from = l k
Figure 00000002
,

где l - длина канала в направлении его продольной оси, k - число элементарных спиралей.where l is the length of the channel in the direction of its longitudinal axis, k is the number of elementary spirals.

На фиг.1 показан продольный разрез цилиндрического линейного индукционного насоса, а на фиг.2 - продольный разрез винтового индукционного насоса. Насосы содержат магнитопровод (1), обмотку (2), канал в виде кольцевого зазора (3) (в ЭМН типа ВИН с перегородками, выполненными в виде винтовой линии), сердечник (4), тепловой экран (5), замыкатели (6) (только у ЭМН типа ВИН). На этих же чертежах стрелками обозначены векторы: индукция магнитного поля - B; скорости - u; плотности тока в жидком металле - j.Figure 1 shows a longitudinal section of a cylindrical linear induction pump, and figure 2 is a longitudinal section of a screw induction pump. The pumps contain a magnetic circuit (1), a winding (2), a channel in the form of an annular gap (3) (in a VIN type EMN with partitions made in the form of a helix), a core (4), a heat shield (5), contactors (6) (only EMN type VIN). In the same drawings, arrows indicate vectors: magnetic field induction - B; speeds - u; current density in liquid metal - j.

На фиг.3, в качестве примера, изображен экран, выполненный в виде однозаходной спирали.Figure 3, as an example, shows a screen made in the form of a single start spiral.

Электромагнитный индукционный насос работает следующим образом.An electromagnetic induction pump operates as follows.

При заполненном жидким металлом канале (3) и подаче напряжения на обмотку (2) по ней течет ток, под действием которого в кольцевом зазоре канала (3) возбуждается радиально направленное магнитное поле, индуктирующее в жидком металле ток. В результате взаимодействия индуктированного тока с магнитным полем возникает электромагнитная сила, движущая жидкий металл. Аналогичные явления происходят и в тепловом экране (5). При этом в ЭМН типа ЦЛИН при выполнении экрана в виде спирали согласно заявляемому техническому решению происходит уменьшение разности соседних потенциалов вдоль продольной оси насоса и увеличение длины контуров вихревых токов, что в итоге приводит к уменьшению величины вихревых токов, а следовательно, к уменьшению потерь, снижению температуры экрана, то есть обмотки, и в конечном счете к достижению заявляемого технического результата, а именно повышению КПД и ресурса работы индукционных ЭМН типа ЦЛИН.When the channel (3) is filled with liquid metal and voltage is applied to the winding (2), a current flows through it, under the influence of which a radially directed magnetic field is excited in the annular gap of the channel (3), which induces a current in the liquid metal. As a result of the interaction of the induced current with the magnetic field, an electromagnetic force arises that moves the liquid metal. Similar phenomena occur in the heat shield (5). At the same time, in the CLIN type EMC when the screen is made in the form of a spiral according to the claimed technical solution, the difference in the neighboring potentials along the longitudinal axis of the pump decreases and the length of the eddy current circuits increases, which ultimately leads to a decrease in the eddy currents and, consequently, to a decrease in losses and to a decrease temperature of the screen, that is, the winding, and ultimately to the achievement of the claimed technical result, namely increasing the efficiency and service life of induction EMNs of the type Tslin.

При этом в ЭМН типа ВИН при выполнении экрана в виде спирали согласно заявляемому техническому решению происходит увеличение длины и сужение контуров вихревых токов. В результате увеличивается электрическое сопротивление для них, что в конечном счете ведет к уменьшению величины вихревых токов, а следовательно, к уменьшению потерь, снижению температуры экрана, то есть обмотки, и в конечном счете повышению КПД и ресурса работы индукционных ЭМН типа ВИН.At the same time, in the VIN type EMC, when the screen is made in the form of a spiral according to the claimed technical solution, an increase in the length and narrowing of the eddy current circuits occurs. As a result, the electrical resistance for them increases, which ultimately leads to a decrease in the eddy currents and, consequently, to a decrease in losses, a decrease in the temperature of the screen, that is, the winding, and ultimately to an increase in the efficiency and service life of induction electromagnetic waves of the VIN type.

Claims (4)

1. Электромагнитный индукционный насос, содержащий размещенный между индуктором и каналом тепловой экран, характеризующийся средним диаметром D, продольной осью канала, сторонами и активной длиной индуктора, числом пар полюсов p, полюсными делениями τ, отличающийся тем, что с целью повышения коэффициента полезного действия и ресурса работы электромагнитного насоса тепловой экран выполнен в виде k-заходной(ых) спирали(ей), линия разреза которой(ых) образует угол наклона α к продольной оси канала, где k - положительное целое число.1. An electromagnetic induction pump comprising a heat shield located between the inductor and the channel, characterized by the average diameter D, the longitudinal axis of the channel, the sides and the active length of the inductor, the number of pole pairs p, pole divisions τ, characterized in that in order to increase the efficiency and the operating life of the electromagnetic pump, the heat shield is made in the form of k-helix (s), the cut line of which (s) forms the angle of inclination α to the longitudinal axis of the channel, where k is a positive integer. 2. Электромагнитный насос по п.1, отличающийся тем, что угол наклона разреза к продольной оси канала α определяется по формуле
α = a r c t g n π D 2 p τ
Figure 00000001
,
где n - число полных оборотов разреза вокруг продольной оси канала.
2. The electromagnetic pump according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the cut to the longitudinal axis of the channel α is determined by the formula
α = a r c t g n π D 2 p τ
Figure 00000001
,
where n is the number of full revolutions of the section around the longitudinal axis of the channel.
3. Электромагнитный индукционный насос по п.1, отличающийся тем, что электромагнитный насос представляет собой цилиндрический линейный индукционный электромагнитный насос.3. The electromagnetic induction pump according to claim 1, characterized in that the electromagnetic pump is a cylindrical linear induction electromagnetic pump. 4. Электромагнитный индукционный насос по п.1, отличающийся тем, что электромагнитный насос представляет собой винтовой индукционный электромагнитный насос. 4. The electromagnetic induction pump according to claim 1, characterized in that the electromagnetic pump is a screw induction electromagnetic pump.
RU2012157433/07A 2013-03-25 2013-03-25 Electromagnetic induction pump RU2529521C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157433/07A RU2529521C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Electromagnetic induction pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012157433/07A RU2529521C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Electromagnetic induction pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2529521C1 true RU2529521C1 (en) 2014-09-27
RU2012157433A RU2012157433A (en) 2014-10-10

Family

ID=51656711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012157433/07A RU2529521C1 (en) 2013-03-25 2013-03-25 Electromagnetic induction pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529521C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182623U1 (en) * 2017-01-27 2018-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Electromagnetic pump

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU436423A1 (en) * 1972-06-02 1974-07-15 Б. Л. Биргер, В. С. Горовиц, П. И. Бахур, Г. Я. Иукканен, Э. Л. Малеев, П. Кох , В. Е. Альберт
JPS56112871A (en) * 1980-02-07 1981-09-05 Takehara Kikai Kenkyusho:Kk Cylindrical linear motor
RU2029427C1 (en) * 1992-10-27 1995-02-20 Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова Linear cylindrical induction pump

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU436423A1 (en) * 1972-06-02 1974-07-15 Б. Л. Биргер, В. С. Горовиц, П. И. Бахур, Г. Я. Иукканен, Э. Л. Малеев, П. Кох , В. Е. Альберт
JPS56112871A (en) * 1980-02-07 1981-09-05 Takehara Kikai Kenkyusho:Kk Cylindrical linear motor
RU2029427C1 (en) * 1992-10-27 1995-02-20 Научно-исследовательский институт электрофизической аппаратуры им.Д.В.Ефремова Linear cylindrical induction pump

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2.1995. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182623U1 (en) * 2017-01-27 2018-08-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Electromagnetic pump

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012157433A (en) 2014-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10693331B2 (en) Synchronous machine with magnetic rotating field reduction and flux concentration
EP3783629A1 (en) Coil and motor using same
CN104578635A (en) Asymmetric double-stator cylindrical permanent magnet linear motor
CN105580254B (en) Flux shield for electric motor
Nashine et al. Design, in-sodium testing and performance evaluation of annular linear induction pump for a sodium cooled fast reactor
RU2470446C1 (en) Stabilised axial dc generator
CN102611276B (en) High-temperature liquid metal magnetic force driving pump
RU2529521C1 (en) Electromagnetic induction pump
AU2018202835B2 (en) A permanent magnet based electric machine having enhanced torque
Awah et al. High torque density magnetically-geared switched flux permanent magnet machines
JP6184215B2 (en) Magnetic field rotating electromagnetic pump with integral channel structure
RU2570834C1 (en) Stator magnetic circuit for electromechanical energy converters with blast cooling (versions) and method of its manufacturing
RU2533056C1 (en) Cylindrical linear induction pump
US20150155766A1 (en) High Slip Variable Frequency Induction Motors
RU105540U1 (en) MODULAR ELECTRIC MACHINE
JPH06284685A (en) Electromagnetic pump
RU2478250C1 (en) Reduction magnetoelectric machine with pole gear-type inductor
Panholzer Electromagnetic pumps
RU2251197C1 (en) Inductor of line cylindrical induction pump
RU131919U1 (en) LOW-TURNING ELECTRIC CURRENT GENERATOR
RU2446548C1 (en) Low-speed end synchronous generator
RU2488936C1 (en) Cylindrical linear induction motor
RU2454775C1 (en) Inductor generator with front excitement
RU2507665C2 (en) Drive-transformer unit
RU2578128C1 (en) Electromagnetic induction pump

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner