Электромагнитный индукционный насос

Электромагнитный индукционный насос

Реферат

 

1. Электромагнитный индукционный насос, преимущественно периодического заполнения, содержащий средства создания магнитного потока в виде C-образного магнитопровода, средства создания асимметричного распределения тока под полюсами магнитопровода и замыкания его внутри расплавленного металла, металлопровод с плоским участком в зазоре магнитопровода, переходящим в выходной патрубок, и входной патрубок, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, к плоскому участку металлопровода, с его боковых сторон, присоединена полая, сообщающаяся с ним, замыкающая часть металлопровода, охватывающая примыкающий к плоскому участку стержень магнитопровода, причем ширина полости замыкающей части и величина зазора в плоском участке металлопровода связаны соотношением где ₃ - ширина полости замыкающей части металлопровода; _п - величина зазора в плоском участке металлопровода; b - средняя длина замыкающей части металлопровода; a - ширина плоского участка металлопровода; - удельная электропроводность расплавленного металла; f - частота сети; l - длина плоского участка металлопровода, а входной патрубок присоединен к примыкающей части металлопровода со стороны, противоположной плоскому участку.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что замыкающая часть металлопровода выполнена с перегородками, установленными по обе стороны плоского участка металлопровода перпендикулярно ему и ограниченными нижним уровнем охватываемого стержня магнитопровода. Изобретение относится к области магнитной гидродинамики и может быть применено при перекачивании расплавленных металлов, например, в металлургии и литейном производстве. Особенностью этих производств является невозможность для большинства расплавленных металлов подведения электрического тока с ним с помощью твердых электродов ввиду агрессивности металлов либо отсутствия надежного контакта между расплавленным металлом и твердым электродом. Поэтому для металлургии и литейных производств имеет смысл говорить лишь о насосах, электрический ток в которых индуцируется с помощью переменного магнитного поля и замыкается внутри перекачиваемого металла, не имея на своем пути электрических контактов с твердыми электродами. При этом обмотки возбуждения насоса должны быть вынесены из зоны действия высоких температур расплавленных металлов. Кроме того, у насосов металлургического и литейного назначения должна удовлетворяться возможность периодического заполнения металлопровода металлом и слива его без остатка, а также движения металла по всему объему металлопровода, чтобы предотвратить его застывание и отложение различных примесей. Известен электромагнитный индукционный насос, содержащий металлопровод в виде прямолинейного канала с ответвлениями, которые охватывают первичные обмотки замкнутых стержневых магнитопроводов, и разомкнутые магнитопроводы с обмотками на полюсных стержнях. Замкнутые магнитопроводы служат для создания тока в жидком металле, а обмотки на разомкнутых магнитопроводах для создания магнитного поля в рабочих зонах канала [1] Недостатками известного насоса являются большие габариты, большой расход электротехнических материалов и сложность схемы электропитания, требующей согласования фазы между напряжениями, питающими обмотками, расположенные на замкнутых и разомкнутых магнитопроводах. Указанные недостатки устранены в однофазных индукционных насосах, работающих на принципе взаимодействия магнитного поля с электрическом током, наведенным в перекачиваемой среде этим же полем. Известен электромагнитный индукционный насос, состоящий из плоского металлопровода с патрубками входа и выхода, С-образного магнитопровода с обмоткой однофазного тока. Металлопровод в межполюсном пространстве электромагнита расположен асимметрично относительно поперечной оси и выполнен с расширением к середине [2] Работа насоса основана взаимодействии переменного магнитного поля с электрическим током, наведенным в перекачиваемой среде, благодаря его асимметричному распределению под полюсами магнитопровода в направлении развиваемых усилий. Недостатком известного насоса является его низкая эффективность, выражающаяся, во-первых, в малых развиваемых давлениях при больших габаритах насоса и, во-вторых, в низком КПД. Недостатки известного насоса связаны с тем, что, во-первых, в плоском металлопроводе асимметрия в распределении тока достигается за счет увеличения, по сравнению с сечением полюсных наконечников магнитопровода, размеров металлопровода как по ширине, так и по длине. Это приводит к увеличению длины путей для замыкания тока, следовательно, к увеличению сопротивления этих путей и к снижению плотности тока в перекачиваемом металле, а в результате ведет к малой величине развиваемого насосом давления, несмотря на большие габариты насоса из-за больших размеров металлопровода. Кроме того, токи, наведенные в перекачиваемом металле, безусловно замыкаются и в пределах зазора под полюсами магнитопровода, что создает тормозное усилие в металлопроводе и, следовательно, ведет к снижению развиваемого давления. И, наконец, снижение развиваемого давления происходит на боковых границах зазора под полюсами магнитопровода за счет потерь давления на циркуляцию жидкого металла через эти границы. Целью изобретения является повышение эффективности насоса. Поставленная цель достигается тем, что в известном электромагнитном индукционном насосе, содержащем средства создания магнитного потока в виде С-образного магнитопровода, средства создания асимметричного распределения тока под полюсами магнитопровода и замыкания его внутри расплавленного металла, металлопровод с плоским участков в зазоре магнитопровода, переходящим в выходной патрубок, и входной патрубок, к плоскому участку металлопровода, с его боковых сторон, присоединена полая, сообщающаяся с ним замыкающая часть металлопровода, охватывающая примыкающий к плоскому участку стержень магнитопровода, причем ширина полости замыкающей части и величина зазора в плоском участке металлопровода связаны соотношением где _з ширина полосы замыкающей части металлопровода; _п величина зазора в плоском участке металлопровода; b средняя длина замыкающей части металлопровода; a ширина плоского участка металлопровода; удельная электропроводность расплавленного металла; f частота сети; l длина плоского участка металлопровода, а входной патрубок присоединен к замыкающей части металлопровода со стороны, противоположной его плоскому участку. Кроме того, замыкающая часть металлопровода выполнена с перегородками, установленными по обе стороны плоского участка металлопровода перпендикулярно ему и ограниченными нижним уровнем охватываемого стержня магнитопровода. Эти перегородки образуют каналы для перемещения расплавленного металла по замыкающей части металлопровода в его плоский участок. В результате происходит перемещение расплавленного металла по всему объему металлопровода. На фиг. 1 изображен общий вид электромагнитного индукционного насоса; 2 на фиг. 2 приведен вид сбоку на этот же насос; 2 на фиг.3 представлен общий вид насоса в изометрии. Насос содержит металлопровод, состоящий из плоского участка 1 и полой замыкающей части 2. К замыкающей части металлопровода 2 присоединен входной патрубок 3, а плоский участок переходит в выходной патрубок 4. В замыкающей части металлопровода 2 по обе стороны плоского участка 1 установлены перегородки 5. Плоский участок металлопровода 1 помещен в зазоре С-образного магнитопровода 6 с однофазной обмоткой питания 7. Насос работает следующим образом. При подаче переменного напряжения на обмотку 7 в магнитопроводе наводится магнитный поток, который индуцирует ЭДС в перекачиваемом металле, заполняющем металлопровод через подводящий патрубок 3. В результате этого по жидкому металлу течет ток, величина которого зависит от ЭДС и сопротивления замкнутого жидкометаллического витка, образованного плоским участком и полой замыкающей частью металлопровода. Магнитный поток, наведенный обмоткой 7, проходя по зазору магнитопровода, формирует в нем вместе с полем тока в жидкометаллическом витке результирующее магнитное поле. При взаимодействии этого поля с током в жидком металле плоского участка металлопровода развиваются усилия, перемещающие жидкий металл в сторону выходного патрубка 4. Асимметрия в распределении электрического тока по длине плоского участка металлопровода обусловлена тем, что при такой конструкции, когда стержень магнитопровода пронизывает жидкометаллический виток лишь с одной стороны, магнитный поток в этом стержне, ответвляясь в зазор, непрерывно уменьшается, доходя в конце стержня практически до нуля. Следовательно, и ЭДС на выходном конце плоского участка металлопровода равна нулю. Эта асимметрия является необходимым условием работы насоса, другими словами, работа насосов основана на принципе затухания электромагнитного поля в перекачиваемой среде в направлении развиваемых усилий.

Формула изобретения

1. Электромагнитный индукционный насос, преимущественно периодического заполнения, содержащий средства создания магнитного потока в виде C-образного магнитопровода, средства создания асимметричного распределения тока под полюсами магнитопровода и замыкания его внутри расплавленного металла, металлопровод с плоским участком в зазоре магнитопровода, переходящим в выходной патрубок, и входной патрубок, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, к плоскому участку металлопровода с его боковых сторон присоединена полая, сообщающаяся с ним, замыкающая часть металлопровода, охватывающая примыкающий к плоскому участку стержень магнитопровода, причем ширина полости замыкающей части и величина зазора в плоском участке металлопровода связаны соотношением где ₃ ширина полости замыкающей части металлопровода; _п величина зазора в плоском участке металлопровода; b средняя длина замыкающей части металлопровода; a ширина плоского участка металлопровода; удельная электропроводность расплавленного металла; f частота сети; l длина плоского участка металлопровода, а входной патрубок присоединен к замыкающей части металлопровода со стороны, противоположной плоскому участку. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что замыкающая часть металлопровода выполнена с перегородками, установленными по обе стороны плоского участка металлопровода перпендикулярно к нему и ограниченными нижним уровнем охватываемого стержня магнитопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3