Brevet FR2572230A1 — publié le 19860425

La présente invention concerne les machines électriques, plus précisément celles dans lesquelles l'énergie électrique fournie à un fluide électroconducteur se transforme en énergie du fluide électroconducteur, lequel se déplace par suite de l'interaction électromagnétique, et a notamment pour objet une pompe électromagnétique. Les pompes électromagnétiques trouvent des applications dans l'industrie notamment pour le pompage de différents liquides électroconducteurs, en particulier pour le transport et la coulée des métaux et des alliages fondus, de préférence les métaux et alliages légers, par exemples les alliages à base de magnésium, ainsi que des électrolytes. On connait une pompe électromagnétique comportant un circuit magnétique ouvert à travers l'entrefer duquel passe une conduite servant à transporter un fluide électroconducteur (brevet d'invention français nO 2360206 du 30.07.76, Cl.Tnt2. H 02 4/20). Le courant électrique est amené à la conduite, à l'endroit où est disposé le circuit magnétique, suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la conduite. La force d'interaction électromagnétique du champ du circuit magnétique avec le courant circulant à travers le fluide électroconducteur met ce dernier en mouvement et le fait circuler à travers la conduite. Dans cette pompe électromagnétique, le circuit magnétique a une forme en U et est disposé sous un angle par rapport à la conduite par laquelle est transporté le fluide électroconducteur. Toutefois, une telle disposition relative des pôles du circuit magnétique et de la conduite cause une répartition irrégulière de l'induction dans le circuit magnétique, une saturation de ses tronçons, une augmentation des pertes dues aux champs de dispersion. Du fait que la zone par laquelle le courant passe à travers la conduite est allongée suivant la direction du mouvement du fluide électroconducteur à transporter, c'est-à-dire suivant la conduite, la force d'interaction électromagnétique a une valeur maximale dans le cas où les pôles du circuit magnétique et la conduite sont parallèles l'un à l'autre. On connalt une pompe électromagnétique (certificat d'auteur URSS nO 283831, Cl.Int. 2 H02 n 4/20 déposé le 2 Juin 1969, rendu public dans le bulletin "Découvertes, inventions, modèles industriels et marques" n" 31, 1970, page 175), comportant, placés dans un corps, un circuit magnétique ouvert dont la culasse entoure la conduite rectiligne destinée au transport du fluide électroconducteur, disposée parallèlement aux pôles de ce circuit magnétique, et un moyen destiné à assurer le passage du courant à travers le fluide électroconducteur suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la conduite. Le circuit magnétique est constitué de trois parties : une culasse et deux pôles exécutés sous forme de tiges qui s'appliquent contre la culasse en forme d'anneau. Du fait que le circuit magnétique est composé de trois.parties, les entrefers entre les pôles et la culasse pendant le travail de la pompe à des températures de 700 à 9000C augmentent par suite de l'oxydation du matériau du circuit magnétique ainsi qu'à cause de la déformation thermique des éléments constitutifs de la pompe. Ces entrefers sont perpendiculaires au vecteur d'induction du champs magnétique dans le circuit magnétique. Avec l'accroissement des entrefers dans le circuit magnétique, les champs de dispersion augmentent, la valeur de l'induction diminue fortement et il se produit une distorsion de la répartition du champ magnétique dans la conduite. Par exemple, quand l'entrefer est de 2 mm, la pompe ne peut plus créer une pression suffisante pour le transport du fluide électroconducteur, et toute l'énergie fournie est alors consommée pour la circulation de ce fluide dans la conduite. On s'est donc proposé de mettre au point une pompe électromagnétique dont le circuit magnétique serait conçu pour permettre, en cas de différences de température importantes, de réduire les champs de dispersion, de prévenir une forte diminution de la valeur de l'induction dans le circuit magnétique et la distorsion du champ magnétique dans la conduite, et de conserver ainsi la pression de refoulement développée par la pompe électromagnétique. Le problème ainsi posé est résolu du fait que la pompe électromagnétique du type comportant, placés dans un corps, un circuit magnétique ouvert dont la culasse entoure une conduite rectiligne destinée à transporter un fluide électroconducteur, disposée parallèlement aux pôles dudit circuit magnétique, et un moyen destiné à assurer le passage du courant à travers le fluide électroconducteur suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la conduite, est caractérisée, selon l'invention, en ce que le circuit magnétique est composé de deux parties en U, dont les extrémités sont conjuguées l'une à l'autre, et chaque paire d'extrémités conjuguées forment un pôle correspondant du circuit magnétique, les segments inférieurs de ces parties en U étant disposés sous un angle par rapport au plan de conjugaison des extrémités de ces parties, étant orientés dans des sens opposés par rapport à la conduite de transport du fluide électroconducteur, et formant la culasse du circuit magnétique. Ce mode de réalisation du circuit magnétique de la pompe électromagnétique permet de conserver pendant son exploitation la pression développée par lapompe, grâce au fait que les espaces entre les parties du circuit magnétique, formés par suite du réchauffement de la pompe jusqu'aux températures de travail, sont paral lèles au vecteur d'induction du champ magnétique, ce qui ne provoque aucune distorsion du champ magnétique dans la conduite, entre les pôles, et ne crée pas de résistance magnétique et de champs de dispersion. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une pompe électromagnétique (coupe longitudinale partielle), selon l'invention - la figure 2 représente une vue axonométrique du circuit magnétique avec une partie de la conduite de transport du fluide électroconducteur, selon l'invention. Dans le cas considéré ici à titre d'exemple, la pompe électromagnétique est utilisée pour le transport d'alliages à base de magnésium. Elle comporte un corps cylindrique 1 (figure 1) en acier inoxydable. Une conduite rectiligne 2 destinée au transport du fluide électroconducteur 3, est disposéesuivant l'axe du corps 1. Le sens de mouvement du fluide 3 est indiqué par la flèche A. Une extrémité de la conduite 2 est raccordée à la tubulure de sortie 4, et l'autre, à travers l'orifice 5 pratiqué dans la partie de fond du corps 1, au fluide électroconducteur 3 remplissant le réservoir (non montré sur le dessin) dans lequel est immergée la pompe. Dans le corps 1 de la pompe, sont disposés des moyens assurant le passage d'un courant électrique et comportant, dans le cas considéré, deux électrodes 6 reliées à des éléments respectifs 7 de connexion à une source de courant 8. Les électrodes 6 sont disposées de part et d'autres de la conduite 2 et sont destinées au passage du courant suivant une direction perpendiculaire à l'axe géométrique de la conduite 2 (cette direction est indiquée par la flèche B de la figure 1). Les éléments de connexion électrique 7 sont séparés du corps 1 par un joint 9 en matériau électriquement isolant, par exemple en mica ou en tissu de verre. La conduite 2 est entourée d'un circuit magnétique 10. Le circuit 10 (figure 2) est composé de deux parties identiques de forme générale en U dont les segments inférieurs 11 sont recourbés vers l'extérieur. Les extrémités libres 12 de ces parties sont conjuguées l'une à l'autre et chaque paire de ces extrémités conjuguées forme un pôle correspondant du circuit magnétique 10 Pour assembler ces parties entre elles on se sert dechevilles, de brides ou analogues (non représentés). Les segments 11 sont recourbés dans des sens mutuellement opposés et vers l'extérieur par rapport au plan de conjugaison des extrémités 121et forment la culasse du circuit magnétique 10 Les pôles du circuit magnétique 10 sont parallèles à la conduite 2 et la culasse entoure la conduite 2. La conduite 2 est disposée entre les pôles du circuit magnétique et sa section transversale a la forme d'un rectangle allongé. En cas d'utilisation d'une source de courant alternatif 8 pour l'alimentation de la pompe, il est avantageux que chaque partie du circuit magnétique 10 soit exécutée sous forme d'un empilage de plaques courbées en alliage magnétique. Le sens des lignes de force magnétique du champ magnétique est indiqué par des flèches "a". La pompe électromagnétique 1 (figure 1) fonctionne de la manière suivante. La partie de fond du corps 1 (figure 1) de la pompe est immergée dans le fluide électroconducteur 3 à une profondeur suffisante pour que les électrodes 6 soient immergées dans le fluide électroconducteur 3. La mise en marche de la pompe se fait par branchement de la source d'alimentation 8. Le courant traverse les éléments de connexion électrique 7, les électrodes 6 et passe par le fluide électroconducteur 3 (se trouvant dans la conduite 2) suivant une direction perpendiculaire à l'axe de celle-ci (suivant la flèche B). Lors de son passage, le courant induit un champ magnétique dans le circuit magnétique 10. il convient de noter que les sens des vecteurs d'induction du champ magnétique, de la densité du courant et l'axe de la conduite 2 sont réciproquement perpendiculaires. L'interaction électromagnétique du champ magnétique entre les pôles du circuit magnétique 10 avec le courant circulant à travers le fluide électroconducteur 3 crée dans celui-ci un mouvement de refoulement orienté le long de la conduite 2 suivant la flèche A. La répartition des lignes de force "a" (figure 2) du champ magnétique dans le circuit magnétique 10 est telle qu'elles passent le long de ses extrémités libres 12 formant les pôles et embrassent la conduite 2 des deux côtés suivant les segments 11. Le fait que le circuit magnétique 10 est réalisé en deux parties identiques assure une répartition symétrique de l'induction magnétique dans la section transversale de la conduite 2. Les entrefers qui se forment entre les extrémités libres 12 des deux parties du circuit magnétique 10 pendant l'utilisation de la pompe, par suite de l'oxydation du matériau du circuit magnétique 10 et des déformations thermiques, ne sont pas traversés par les lignes de force "a" du champ magnétique, ces lignes étant parallèles au vecteur d'induction magnétique. Elles n'exercent aucune influence sur la répartition du champ magnétique dans-la section longitudinale de la conduite 2, qui a un caractère monotone favorable du point de vue de l'hydrodynamique magnétique. Ceci est également vrai des entrefers entre les plaques de chacun des empilages de plaques constituant les parties du circuit magnétique 10. Si le circuit magnétique 10 est constitué de plaques distinctes, la variation des espaces entre les plaques magnétiques n'influe pas sensiblement, elle non plus, sur la répartition du champ magnétique. La baisse de la pression développée par la pompe, due à une augmentation de 2 mm de l'espace entre les parties du circuit magnétique 10, ne dépasse pas 10 %. REVENDICATION Pompe électromagnétique comportant, placés dans un corps (1), un circuit magnétique ouvert (10) dont la culasse entoure une conduite rectiligne (2) pour le transport d'un fluide électroconducteur, disposée parallèlement aux pôles du circuit magnétique (10), et des moyens assurant le passage d'un courant électrique dans le fluide électroconducteur suivant une direction perpendiculaire à l'axe de la conduite, caractérisée en ce que le circuit magnétique (10) est composé de deux parties de forme générale en U dont les extrémités (12) sont conjuguées, chacune des paires de ces extrémités conjuguées formant unpôle correspondant du circuit magnétique (10), les segments inférieurs (11) de ces parties en U étant disposés sous un angle par rapport au plan de conjugaison desdites extrémités (12), étant orientés dans des sens mutuellement opposés et vers l'extérieur par rapport à la conduite (2) de transport du fluide électroconducteur, et formant la culasse du circuit magnétique (10).