Магнитогидродинамический насос

Магнитогидродинамический насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области прикладной магнитной гидродинамики и предназначено для перекачивания металлов и сплавов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является магнитогидродинамический насос, содержащий магнитопровод с зазором, обмотку возбуждения и металлопровод (А.с. СССР №854252, опубл. 27.11.1996).

Недостатками его являются большие потери давления на протекание жидкого металла по каналу насоса, низкая производительность.

Задачей изобретения является повышение давления и производительности насоса.

Для достижения указанного технического результата магнитогидродинамический насос содержит магнитопровод с зазором, обмотку возбуждения и металлопровод, причем металлопровод выполнен в виде полого плоского канала, две длинные боковые стороны которого параллельны, а две короткие выполнены по дуге окружности с радиусом, равным половине ширины канала, при этом в центрах закругления сторон расположены входные патрубки металлопровода, а посередине длинной стороны канала к нему подсоединен выходной патрубок металлопровода, при этом канал расположен в зазоре магнитопровода так, что магнитопровод охватывает участок канала в средней части с противоположной от выходного патрубка стороны, кроме того, в центральной части канала напротив выходного патрубка установлена разделительная пластина, а в месте соединения выходного патрубка к каналу с двух сторон под углом менее 90 градусов к оси выходного патрубка расположены два П-образных магнитопровода, охватывающие канал.

Отличительными признаками предлагаемого магнитогидродинамического насоса от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются следующие: металлопровод выполнен в виде полого плоского канала, две длинные боковые стороны которого параллельны, а две короткие выполнены по дуге окружности с радиусом, равным половине ширины канала, при этом в центрах закругления сторон расположены входные патрубки металлопровода, а посередине длинной стороны канала к нему подсоединен выходной патрубок металлопровода, при этом канал расположен в зазоре магнитопровода так, что магнитопровод охватывает участок канала в средней части с противоположной от выходного патрубка стороны, кроме того, в центральной части канала напротив выходного патрубка установлена разделительная пластина, а в месте соединения выходного патрубка к каналу с двух сторон под углом менее 90 градусов к оси выходного патрубка расположены два П-образных магнитопровода, охватывающие канал.

Благодаря наличию этих признаков снижаются потери давления, связанные с протеканием металла в канале, находящемся в зазоре магнитопровода, повышается давление, предотвращаются застывание металла и засорение канала различными отложениями.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид магнитогидродинамического насоса, вид сбоку, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1

Магнитогидродинамический насос содержит магнитопровод 1 с зазором, обмотку возбуждения 2 и металлопровод, который выполнен в виде полого плоского канала 3, две длинные боковые стороны 4,5 которого параллельны, а две короткие 6, 7 выполнены по дуге окружности с радиусом R, равным половине ширины канала L. В центрах закругления сторон расположены входные патрубки 8, 9 металлопровода, а посередине длинной стороны канала к нему подсоединен выходной патрубок 10 металлопровода, при этом канал расположен в зазоре магнитопровода 1 так, что магнитопровод 1 охватывает участок канала в средней части с противоположной от выходного патрубка 10 стороны. В центральной части канала напротив выходного патрубка 10 установлена разделительная пластина 11. В месте соединения выходного патрубка 10 к каналу 3 с двух сторон под углом α менее 90 градусов к оси выходного патрубка расположены два П-образных магнитопровода 12, 13, охватывающие часть канала 3.

Работа магнитогидродинамического насоса осуществляется следующим образом.

При подаче переменного напряжения на обмотку возбуждения 2 в магнитопроводе 1 наводится переменный магнитный поток, который направляется в область канала, охватываемую полюсами сердечника, где он индуцирует ЭДС в перекачиваемом металле, заполняющем канал 3 через подводящие входные патрубки 8, 9. В результате этого в жидком металле течет электрический ток.

При взаимодействии этого тока и магнитного поля в жидком металле генерируются электромагнитные силы, выталкивающие жидкий металл из зазора, приводящие жидкий металл во вращение вокруг центров канала, совпадающих с местом подсоединения входных патрубков 8, 9. При этом металл под действием центробежных сил оттесняется от центров канала к боковым стенкам и перемещается к выходному патрубку 10 металлопровода. Гидродинамика потока металла обусловлена конфигурацией канала металлопровода и расположением входных и выходного патрубков. Максимальное значение тангенциальной скорости вращения вихревого потока смещается к боковым стенкам. Частицы металла смещаются центробежной силой к периферии, движутся с большей скоростью, что способствует повышению производительности насоса и его эффективности. Введение в конструкцию разделительной пластины 11 позволяет разделить потоки металла, предотвратить появление неустойчивости его вихревого движения и обеспечить более стабильную работу насоса.

Наличие двух П-образных магнитопроводов, расположенных под углом менее 90 градусов к оси выходного патрубка и охватывающих канал 3 в месте подсоединения выходного патрубка 10, приводит к усилению и изменению направления магнитного поля электрических токов в канале таким образом, что при взаимодействии этих токов с магнитным полем, усиленным этими сердечниками, в этом месте в жидком металле возникают дополнительные электромагнитные силы, втягивающие металл под сердечник и направляющие его в сторону выходного патрубка.

В таблице приведены сравнительные экспериментальные значения параметров насоса, полученные при перекачке галиевого сплава, при различных значениях электрического тока в обмотке возбуждения.

Сравнение полученных данных показывает, что наличие П-образных магнитопрводов существенно повышает давление и производительность, развиваемую насосом, улучшая его эффективность.

Таблица экспериментальных параметров работы насоса
	с дополнительным П-образным магнитопроводом			без дополнительного П-образного магнитопровода
ток, А (в обмотке возбуждения)	Давление, кПа	расход мл/с	Давление в режиме стопора (без расхода) кПа	Давление, кПа	расход мл/с	Давление в режиме стопора (без расхода) кПа
	Среднее значение		Среднее значение	Среднее значение		Среднее значение
10	6,6	80	15,5	3	51	5
15	12,5	113	28	6	74	9
20	19,5	143	39	8,5	92	15
25	24	161	46	10,5	104	17
30	27,5	172	50	12,5	114	19
35	29,5	180	55	13,5	117	21
40	32	183	57	13	114	18,5

1. Магнитогидродинамический насос, содержащий магнитопровод с зазором, обмотку возбуждения и металлопровод, отличающийся тем, что металлопровод выполнен в виде полого плоского канала, две длинные боковые стороны которого параллельны, а две короткие выполнены по дуге окружности с радиусом, равным половине ширины канала, при этом в центрах закругления сторон расположены входные патрубки металлопровода, а посередине длинной стороны канала к нему подсоединен выходной патрубок металлопровода, при этом канал расположен в зазоре магнитопровода так, что магнитопровод охватывает участок канала в средней части с противоположной от выходного патрубка стороны.

2. Магнитогидродинамический насос по п.1, отличающийся тем, что в центральной части канала напротив выходного патрубка установлена разделительная пластина.

3. Магнитогидродинамический насос по п.1, отличающийся тем, что в месте соединения выходного патрубка к каналу с двух сторон под углом менее 90° к оси выходного патрубка расположены два П-образных магнитопровода, охватывающих канал.