ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в металлургии для перекачивания жидких металлов и сплавов.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности, выбранным в качестве прототипа, является электромагнитный насос, содержащий канал, нагнетательную трубу, два жидкометаллических электрода, подсоединенных симметрично к узким боковым стенкам канала и образующих замкнутый контур и магнитопровод, выполненный из двух полюсов и уложенного вокруг канала замыкающего ярма, причем плоскость шихтовки ярма перпендикулярна плоскости шихтовки полюсов (патент РФ на полезную модель №134256, МПК H02K 44/02, 2012).
Недостатками его являются невысокие развиваемые давление и расход перекачиваемого металла, а также небольшой срок службы канала вследствие перегрева жидкометаллических электродов.
Предлагаемой полезной моделью решаются задачи увеличения давления, расхода и срока эксплуатации канала насоса.
Для достижения указанного технического результата электромагнитный насос, содержащий канал с жидкометаллическими электродами, образующими с каналом замкнутый контур, нагнетательную трубу и магнитопровод, снабжен обмоткой намагничивания магнитопровода и параллельными перегородками, расположенными на прилегающих к каналу участках жидкометаллических электродов под углом 45° к продольной оси электродов и не перекрывающими полностью проходное сечение последних.
Отличительными признаками предлагаемого насоса от указанного выше известного, наиболее близкого к нему, являются следующие признаки:
1. магнитопровод снабжен обмоткой намагничивания;
2. жидкометаллические электроды содержат параллельные перегородки, расположенные на примыкающих к каналу участках под углом 45° к продольной оси электродов и не перекрывающие полностью проходное сечение последних.
Предлагаемый электромагнитный насос иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан вид насоса в разрезе по B-B фиг. 2, а на фиг. 2 - разрез по A-A фиг. 1.
Электромагнитный насос для жидких металлов содержит канал 1, нагнетательную трубу 2, жидкометаллические электроды 3, 4, симметрично подсоединенные к узким стенкам канала 1 и образующие с каналом 1 замкнутый контур 5, замкнутый магнитопровод 6 с обмоткой намагничивания 7 и магнитопровод 8 с обмоткой намагничивания 9. Электроды 3, 4 на участках, примыкающих к каналу 1, имеют перегородки 10, расположенные под углом 45° к продольной оси электродов и не перекрывающие полностью проходное сечение последних.
При заполнении канала 1 жидким металлом и включении обмотки намагничивания 7 в цепь переменного тока (на фиг. 1 и 2 не указана) благодаря замкнутому магнитопроводу 6 в контуре 5 наводится электрический ток, который через жидкометаллические электроды 3, 4 замыкается через канал 1.
В канале 1 возникает собственное магнитное поле тока, которое благодаря магнитопроводу 8 является однонаправленным и перпендикулярным плоскости канала. При включении в цепь переменного тока (на фиг. 1 и 2 не указана) обмотки намагничивания 9 в магнитопроводе 8 возникает магнитное поле, которое в канале 1 складывается с собственным магнитным полем тока канала.
В результате взаимодействия тока с суммарным магнитным полем в канале 1 возникает электромагнитная сила, приводящая к перепаду давления в жидком металле и появлению сквозного течения в сторону нагнетательной трубы 2. При этом взаимодействие вихревого движения жидкого металла, которое возникает в жидкометаллических электродах 3, 4 в результате взаимодействия тока с магнитным полем магнитопровода 8, с перегородками 10 приводит к возникновению в замкнутом контуре 5 сквозного течения, приводящего к выносу в канал 1 джоулевого тепла, выделяющегося в замкнутом контуре 5, и позволяющего избежать перегрева замкнутого контура.
Для проверки работоспособности насоса была изготовлена модель, канал которой был выполнен из трубы 1Х18Н10Т диаметром 32 мм. Ширина канала была 44 мм, высота - 14,5 мм, немагнитный зазор - 15 мм. Жидкометаллические электроды были выполнены из той же трубы с перегородками. Магнитопровод 8, в немагнитном зазоре которого располагался канал 1, был снабжен обмоткой намагничивания 9, содержащей 112 витков.
Модель испытана на галлиевом сплаве. При токе канала 3000 А и токе в обмотке намагничивания 47 А в стопорном режиме модель создала перепад давления 110 кПа, а расход 320 мл/с обеспечивался при перепаде давления 81 кПа. Кроме того, наблюдение модели во время испытаний через тепловизор показало, что в замкнутом контуре 5 возникает градиент температуры, а максимальная температура поверхности замкнутого контура существенно ниже, чем она наблюдалась в случае аналогичных испытаний, когда модель не имела внутриэлектродных перегородок.
Использование магнитной системы, позволяющей создавать в канале насоса существенно большее магнитное поле, чем в случае просто ферромагнитного сердечника, позволяет в разы повысить выходные характеристики «давление - расход» предлагаемого насоса, а использование перегородок в жидкометаллических электродах существенно увеличит срок его эксплуатации.