SU698105A1

SU698105A1 - Cylindrical linear induction pump

Info

Publication number: SU698105A1
Application number: SU782626434A
Authority: SU
Inventors: Александр Михайлович Андреев; Владимир Васильевич Иванов; Игорь Рафаилович Кириллов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7904
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1979-11-15

Description

Изобретение относитс к области магнитогидродинамической техники (МГД-техники), в частности к усовершенствованию электромагнитных индукционных насосов дл перекачивани то копровод щих сред. Оно может быть ис пользовано дл перекачивани токопро вод щих сред в дерной энергетике, например в сидк.ометаллических контуpax атомных электростанций с реакторами на быстрых нейтронах, в исследо вательских стендах. Известна конструкци цилиндрического .линейного индукционного насоса 1, основными узлами которого вл ютс цилиндрический пр моточный канал ,, индуктор с обмоткой возбуждени в виде дисковых катушек, охватываю ,щих канал, и внутренний ферромагнитный -сердечник. Обмотка возбуждени создает в канале бегущее вдоль оси магнитное поле, взаимодействие которого с индуктированными в электропровод щей среде токами создает . электромагнитную силу, обеспечиваю1цую перемещение среды по каналу, Подобные устройства нашли широкое применение в дерной энергетике, металлургии , химической промышленности и особенно эффективны при перекачиваНИИ больших расходов (сотни-тыс чи кубических метров в час)электропровод щих сред. Однако в таких насосах невозможна замена обмотки возбуждени в случае выхода ее из стро без демонтажа насоса из жидкометаллического контура, В это же врем обмотка насоса вл етс наиболее ненадежным элементом, определ ющим ресурс работы насоса. Известен цилиндрический линейный индукционный насос, содержащий коаксиальные наружный пр мой и внутренний обратный кана.пы, наружный индуктор с трехфазной обмоткой и ферромагнитный сердечник, расположенный между каналами 21 . В этом устройстве электромагнитный напор создаетс в наружном цилиндрическом канале, на выходе из которого поток жидкого металла разворачиваетс на 180° и через внутреннюю трубу направл етс к выходному патрубку,наход щемус с той же стороны насоса, что и входной патрубок.Данна конструкци позвол ет производить демонтаж и монтаж индуктора с обмоткой без разгерметизации контура и существенно повысить ресурс работы насооа за счет замены (ремонта) индуктора с обмоткой.The invention relates to the field of magnetohydrodynamic technology (MHD technology), in particular, to the improvement of electromagnetic induction pumps for pumping electrically conductive media. It can be used for pumping current-carrying media in nuclear power engineering, for example, in the sid.metallic circuits of nuclear power plants with fast neutron reactors, in research stands. The known construction of a cylindrical linear induction pump 1, the main components of which are a cylindrical straight channel, an inductor with an excitation winding in the form of disk coils, covering the channel, and an internal ferromagnetic core. An excitation winding creates a magnetic field running along the axis, the interaction of which with currents induced in an electrically conductive medium creates. Electromagnetic force, ensuring the movement of the medium through the channel. Such devices are widely used in nuclear power engineering, metallurgy, the chemical industry, and are especially effective when pumping high costs (hundreds or thousands of cubic meters per hour) of conductive media. However, in such pumps, it is impossible to replace the field winding in the event of its failure without dismantling the pump from the liquid metal circuit. At the same time, the pump winding is the most unreliable element that determines the service life of the pump. A cylindrical linear induction pump is known, comprising a coaxial external direct and internal reverse channel, an external inductor with a three-phase winding, and a ferromagnetic core located between the channels 21. In this device, an electromagnetic head is created in the outer cylindrical channel, at the exit of which the flow of liquid metal turns 180 ° and is directed through the inner pipe to the outlet nozzle located on the same side of the pump as the inlet nozzle. dismantling and installation of the inductor with a winding without depressurization of the circuit and significantly increase the service life of the pump by replacing (repairing) the inductor with the winding.

Основным недостатком.данного устройства , особенно при напорах Р 5 кг/см2, вл етс его больша длина.The main disadvantage of this device, especially at pressures of P 5 kg / cm2, is its long length.

В насосах подобного типа с обмоткой возбуждени , расположенной с одной стороны канала, напор, создаваемый одним метром его длины, составл ет 1 кг/см, Это св зано с невозможностью получени высоких значений линейной токовой нагрузки обмотки ввиду трудности ее охлаждени ,невозможностью в большинстве случаев использовать непосредственное вод ное охлаждение, а также с вли нием различного рода краевых эффектов и неоднородности распределени скорости по сечению канала, снижающих развиваемый напор. При напорах 810 кг/см, вл ющихс , например, типичными в насосах дл быстрых дерных реакторов их длина составл ет 8-10 м.In pumps of this type with an excitation winding located on one side of the channel, the pressure generated by one meter of its length is 1 kg / cm. This is due to the inability to obtain high values of the linear current load of the winding due to the difficulty of cooling it, in most cases to use direct water cooling, as well as with the influence of various kinds of edge effects and irregularities in the velocity distribution over the cross section of the channel, reducing the developed pressure. With pressures of 810 kg / cm, which are, for example, typical in pumps for fast nuclear reactors, their length is 8-10 m.

Недостатком.данного устройства вл етс также наличие в канале помимо бегущего магнитного пол пульсирующих составл ющих пол , вызванных конечностью длины индуктора с обмоткой и ухудшающих характеристики насоса из-за дополнительных потерь мощности.A disadvantage of this device is the presence in the channel, in addition to the traveling magnetic field, of pulsating field components caused by the finite length of the inductor with winding and degrading the pump characteristics due to additional power losses.

Целью изобретени вл етс уменьшение длины насоса при заданном напоре и увеличение его КПД путем уменьшени пульсирующего магнитного пол .The aim of the invention is to reduce the length of the pump at a given head and increase its efficiency by reducing the pulsating magnetic field.

Цель достигаетс тем, что в предлагаемом устройстве обратный канал выполнен кольцевым и снабжен внутренним индуктором, причем пор док чередовани фаз обмоток внутреннего и наружного индукторов взаимно обратный , фазы, симметричные, относительно середины, индукторов, вл ютс одноименными, а сердечник - общим дл магнитных систем обоих индукторов .The goal is achieved by the fact that in the proposed device the return channel is annular and provided with an internal inductor, the order of alternating the phases of the windings of the internal and external inductors mutually inverse, symmetrical with respect to the center of the inductors, and the core both inductors.

На чвртеже изобрахсен продольный разрез насоса с индукторами .длиной в два полюсных делени .At the front there are images of a longitudinal section of a pump with inductors of two pole divisions.

Насос содерхшт наружный индуктор 1 с обмоткой 2, внутренний индуктор 3 с обмоткой 4, наружный 5 и внутренний 6 каналы, ферромагнитный сердечник 7,The pump contains an external inductor 1 with a winding 2, an internal inductor 3 with a winding 4, an external 5 and internal 6 channels, a ferromagnetic core 7,

Наружный и внутренний кольцевые каналы объединены с одной стороны переходником, вл ющимс частью тора , а а другой соединены с входным и вь xoдны патрубками. Фаза C-Z обмотки внутреннего индуктора, расположенна симметрично относительно середины индуктора, одноименна фазе наружного индуктора, симметрично раположенной относительно его середиг1ы . Пор док чередовани фаз обмотки The outer and inner annular channels are connected on one side by the adapter, which is part of the torus, and the other is connected to the inlet and inlet pipes. The C-Z phase of the winding of the internal inductor, located symmetrically relative to the center of the inductor, is the same name to the phase of the external inductor, symmetrically located relative to its center. Order of phase winding alternation

внутреннего индуктора (начина отсчет , например, от фазы С в положительном направлении оси ОХ) СХВ2АУ взаимно обратен пор дку чередовани фаз обмотки наруж 1ого индуктора CyAZBX. internal inductor (starting from, for example, from phase C in the positive direction of the axis OX) SHV2AU mutually inverse the order of alternating phases of the winding outside the 1st inductor CyAZBX.

Насос работает следующим образом.The pump works as follows.

Наружный и внутренний индукторы создают в соответствующих каналах магнитные пол7Я,бегущие во взаимно противоположных направлени х. Например , поле наружного индуктора - в положительном направлении оси О-Х, внутреннего - в отрицательном (или наоборот). Взаимодействие индуктированных в кольцевых каналах токов с соответствующими магнитными пол ми создает электромагнитный напор, который суммируетс в двух каналах по ходу движени электропроводной средыExternal and internal inductors create magnetic fields in the corresponding channels, running in mutually opposite directions. For example, the field of the external inductor is in the positive direction of the axis OX, the internal one in the negative direction (or vice versa). The interaction of currents induced in the annular channels with the corresponding magnetic fields creates an electromagnetic head, which is summed in two channels in the course of the movement of the electrically conductive medium.

В результате при заданном напоре длина электромагнитного насоса может быть уменьшена примерно в два раза.As a result, at a given head, the length of the electromagnetic pump can be reduced by approximately two times.

Магнитные пол двух индукторов замыкаютс по общему сердечнику 7. В силу конечных длин индукторов с обмотками в каналах помимо бегущих магнитных полей возникают пульсирующие составл ющие магнитного пол ,Основна пульсирующа составл юща измен етс во времени синфазно с изменением тока в фазе, симметричной относительно середины индуктора, и направлена так, как показано стрелками на чертеже. Амплитуда этого пол в первом приближении пр мо прсэпорциональна магнитной проводимости шунтирующих участковмагнитной цепи. Дл одного индуктора это зона ограничени линией а-а-О) и торцами индуктора на чертеже.The magnetic fields of the two inductors are closed along the common core 7. Due to the finite lengths of the inductors with the windings in the channels, in addition to traveling magnetic fields, pulsating components of the magnetic field arise. and directed as shown by the arrows in the drawing. The amplitude of this field in the first approximation is directly proportional to the magnetic conductivity of the shunting sections of the magnetic circuit. For one inductor, this is the zone of restriction by the line a-a-O) and the ends of the inductor in the drawing.

Дл двух индукторов при наличии общего сердечника потоки от пульсиР5 ющего пол в нем взаимно уничтожаютс , а шунтирующие потоки замыкаютс по пути, заключенному между лини ми 6-b-fa и С-С-С на чертеже при этом магнитна проводимость их существенно уменьшаетс .For two inductors, in the presence of a common core, the fluxes from the pulsating field in it are mutually destroyed, and the shunt flows are closed along the path between the 6-b-fa and CC-C lines in the drawing, while their magnetic conductivity decreases significantly.

Claims

1. US patent 2,920,271, cl. 103-1, publ. 1953.

2, Patent of Great Britain No. 880316, cl. 35 A, published. 1961 (prototype).