ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ НАСОС
CYLINDRICAL LINEAR CONDUCTION PUMP

Изобретение относится к насосной технике для перекачивания электропроводных жидкостей и может быть использовано в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.
Известен цилиндрический кондукционный насос постоянного тока (Авторское свидетельство СССР №172194, F05B, 1964 г.), содержащий цилиндрический канал, токоподводящие и компенсационные шины, ферромагнитный магнитопровод, выполненный многополюсным в виде симметричной разветвленной магнитной цепи.
Недостаток указанного устройства заключается в повышенных энергозатратах, обусловленных применением обмотки возбуждения для создания магнитного потока, и низкой эффективности вследствие невозможности обеспечить равномерное распределение магнитного потока в цилиндрическом канале с электропроводной жидкостью.
Наиболее близким к заявляемому является «Цилиндрический индукционный насос» (Авторское свидетельство СССР №175824, F05G, 1964 г.), принятый за прототип, содержащий кольцевой канал, образованный обечайкой и внутренним цилиндрическим сердечником.
Недостатком данного технического решения являются высокие энергозатраты на возбуждение магнитного потока в кольцевом канале, а также сложность обеспечения регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в снижении энергозатрат и упрощении процесса регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.
Технический результат достигается тем, что цилиндрический линейный кондукционный насос содержит обечайку и внутренний цилиндрический сердечник, образующие кольцевой канал, плоскую пластину, выполненную из изоляционного материала, размещенную в кольцевом канале и герметично прикрепленную к цилиндрическому сердечнику, выполненному из намагниченного в осевом направлении высококоэрцитивного постоянного магнита, по его образующей и к обечайке, выполненной из ферромагнитного материала, причем цилиндрический сердечник и внутренняя поверхность обечайки имеют химически инертную термостойкую изолирующую оболочку, а длина плоской пластины удовлетворяет условию:
п
м
o
п
L>L+π·D-δ.
п
где L - длина плоской пластины, м,
м
L - длина цилиндрического сердечника, м,
o
D - внутренний диаметр обечайки, м,
п
δ - толщина плоской пластины, м,
при этом на концах плоской пластины в зонах полюсов цилиндрического сердечника с противоположных сторон попарно установлены плоские электроды, первая пара плоских электродов подключена к соответствующим выходам первого регулируемого источника постоянного напряжения, вторая пара плоских электродов подключена к соответствующим выходам второго регулируемого источника постоянного напряжения, а входы первого и второго регулируемых источников постоянного напряжения соединены с соответствующими выходами задающего блока.
Торцевые части цилиндрического сердечника могут быть снабжены наконечниками обтекаемой формы из немагнитного материала
Торцевым частям цилиндрического сердечника может быть придана обтекаемая форма.
На фиг.1 приведен чертеж общего вида цилиндрического линейного кондукционного насоса, а на фиг.2 - чертеж вертикального разреза вдоль оси насоса.
Цилиндрический линейный кондукционный насос содержит кольцевой канал, образованный обечайкой 1 и цилиндрическим сердечником 2, задающий блок 3, первый регулируемый источник постоянного напряжения 4 и второй регулируемый источник постоянного напряжения 5, плоскую изолирующую пластину 6 и первую пару плоских электродов 7 и вторую пару плоских электродов 8.
Цилиндрический сердечник 2 выполнен из намагниченного в осевом направлении высококоэрцитивного постоянного магнита.
Обечайка 1 выполнена ферромагнитной для концентрации и равномерного распределения магнитного потока в кольцевом канале.
Плоская изолирующая пластина 6 размещена в кольцевом канале в плоскости, образованной осью цилиндрического линейного кондукционного насоса и радиусом ферромагнитной обечайки 1, и герметично прикреплена к обечайке 1 и цилиндрическому сердечнику 2, образовав в кольцевом канале продольную перегородку, препятствующую протеканию шунтирующих токов между электродами первой пары плоских электродов 7 и между электродами второй пары плоских электродов 8.
Первая пара плоских электродов 7 установлена симметрично на противоположных сторонах плоской изолирующей пластины 6 в зоне северного полюса высококоэрцитивного постоянного магнита цилиндрического сердечника 2.
Вторая пара плоских электродов 8 установлена симметрично на противоположных сторонах плоской изолирующей пластины 6 в зоне южного полюса высококоэрцитивного постоянного магнита цилиндрического сердечника 2.
Наружная поверхность цилиндрического сердечника 2 имеет химически инертную термостойкую изолирующую оболочку 9, а внутренняя поверхность ферромагнитной обечайки 1 имеет химически инертную термостойкую изолирующую оболочку 10. Длина плоской изолирующей пластины 6 для минимизации шунтирующих токов между электродами первой пары плоских электродов 7 и между электродами второй пары плоских электродов 8 должна удовлетворять условию:
<mrow><msub><mtext>L</mtext><mtext>п</mtext></msub><mo>></mo><msub><mtext>L</mtext><mtext>м</mtext></msub><mo>+</mo><mi>π</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>D</mi><mi>о</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>δ</mi><mi>п</mi></msub><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
п
где L - длина плоской изолирующей пластины, м,
м
L - длина цилиндрического сердечника, м,
o
D - внутренний диаметр ферромагнитной обечайки, м,
п
δ - толщина плоской изолирующей пластины, м,
Первая пара плоских электродов 7 подключена к соответствующим выходам первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 шинами 11.
Вторая пара плоских электродов 8 подсоединена к соответствующим выходам второго регулируемого источника постоянного напряжения 5 шинами 12.
Входы первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 и входы второго регулируемого источника постоянного напряжения 5 соединены с соответствующими выходами задающего блока 3.
Для снижения турбулентности потока перекачиваемой электропроводной жидкости сердечник 2 снабжен торцевыми наконечниками 13 обтекаемой формы, выполненными из немагнитного материала, или торцевым частям цилиндрического сердечника 2 придают обтекаемую форму.
Цилиндрический линейный кондукционный насос работает следующим образом.
Поскольку направление магнитного потока, создаваемого цилиндрическим сердечником 2, в зонах северного и южного полюсов противоположно, полярность напряжения, подаваемого на первую пару плоских электродов 7, должна быть обратной полярности напряжения, подаваемого на вторую пару плоских электродов 8. В этом случае усилия, возникающие при взаимодействии токов, протекающих в электропроводной жидкости, с магнитным потоком в зонах северного и южного полюсов высококоэрцитивного постоянного магнита цилиндрического сердечника 2, будут иметь одинаковое направление (фиг.1).
Регулирование расхода электропроводной жидкости осуществляется плавным изменением величины напряжения на выходах первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 и второго регулируемого источника постоянного напряжения 5 как совместно, так и раздельно.
При необходимости оперативного останова перекачиваемой электропроводной жидкости может быть осуществлен одновременный реверс напряжений на выходах первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 и/или второго регулируемого источника постоянного напряжения 5.
Поскольку наружная поверхность цилиндрического сердечника 2 имеет химически инертную термостойкую изолирующую оболочку 9 и внутренняя поверхность ферромагнитной обечайки 1 имеет химически инертную термостойкую изолирующую оболочку 10, исключается негативное воздействие агрессивных перекачиваемых электропроводных жидкостей на обечайку 1 и цилиндрический сердечник 2, а также блокируется возможность протекания шунтирующих токов между электродами первой пары плоских электродов 7 и между электродами второй пары плоских электродов 8 по обечайке 1.
Исполнение цилиндрического сердечника 2 на основе высококоэрцитивного постоянного магнита дает возможность минимизировать потребление электроэнергии при перекачивании электропроводных жидкостей, а отсутствие вращающихся частей существенно снижает уровень шума.
Таким образом, реализация предложенного устройства позволяет обеспечить существенное снижение энергозатрат и упрощение процесса регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.