Магнитогидродинамический насос

 

Изобретение относится к напорному оборудованию для перекачивания расплавов металлов и может быть использовано для удаления алюминия и его сплавов (алюмоцинка, алюмокремния) из ванны агрегата покрытия стальной полосы. Магнитогидродинамический насос содержит металлический корпус с плоским рабочим каналом, образованным его внутренними стенками, и индукторы бегущего поля. Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении надежности, ремонтопригодности и удешевлении стоимости ремонта. Для этого внутренняя стенка выполнена из трех слоев, средний из которых изолирован диэлектриком и включен в последовательную электрическую цепь с источником напряжения, сигнализатором герметичности рабочего канала и корпусом. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к напорному оборудованию для перекачивания расплавов металлов и может быть использовано для удаления алюминия и его сплавов (алюмоцинка, алюмокремния) из ванны агрегата покрытия стальной полосы.

Известны конструкции магнитогидродинамических (МГД) насосов для перекачивания расплавов металлов в контурах теплоносителей ядерных реакторов, содержащие корпус с рабочими каналами и размещенные в корпусе индукторы бегущего поля, расположенные вдоль рабочих каналов [1, 2].

Недостатками известных устройств являются их низкие надежность и ремонтопригодность.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому изобретению является МГД насос для перекачивания алюмоцинкового расплава, содержащий разъемный корпус в виде двух симметричных блоков коробчатой формы, с плоским рабочим каналом, образованным внутренними стенками корпуса. Внутри корпуса МГД насоса вдоль оси канала размещены два индуктора бегущего поля, а сам корпус металлический и выполнен из коррозионностойкой стали аустенитного класса 12Х18Н10, не обладающей магнитными свойствами [3] - прототип.

Недостатки известного устройства МГД насоса состоят в следующем. Расплавы алюминия и его сплавов (алюмоцинк, алюмокремний) характеризуются высокой агрессивностью по отношению к черным металлам. При работе МГД насоса движущийся по его рабочему каналу расплав вступает в химическое взаимодействие с металлическими внутренними стенками и интенсивно их разъедает. В результате корпус теряет герметичность, расплав алюминия попадает на индукторы бегущего поля и МГД насос выходит из строя. Поэтому МГД насос имеет низкую надежность. Ремонт МГД насоса сложен и дорогостоящ, так как требует замены индукторов.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении надежности, ремонтопригодности и удешевлении стоимости ремонта.

Для решения поставленной технической задачи в известной конструкции МГД насоса, содержащей металлический корпус с плоским рабочим каналом, образованным его внутренними стенками, и индукторы бегущего поля, согласно предложению, внутренняя стенка выполнена из трех слоев, средний из которых изолирован диэлектриком и включен в последовательную электрическую цепь с источником напряжения, сигнализатором герметичности рабочего канала и корпусом.

Сущность изобретения состоит в следующем. При потере герметичности вследствие эрозии первого металлического слоя внутренней стенки, расплав перекачиваемого металла разрушает диэлектрик и входит в контакт со средним слоем стенки. Это приводит к электрическому замыканию средней стенки с корпусом и образованию последовательной замкнутой цепи: внутренняя стенка - расплав металла - корпус - источник напряжения - сигнализатор герметичности - корпус. Сигнализатор срабатывает, что указывает на нарушение герметичности первого слоя стенки. Третий слой стенки, остающийся не поврежденным, предохраняет дорогостоящие обмотки индукторов магнитного поля от контакта с расплавленным металлом и выхода их из строя. МГД насос сохраняет работоспособность, но требует ремонта, заключающегося в замене первого металлического слоя внутренней стенки и замены диэлектрика. Таким образом, достигается повышение надежности, ремонтопригодности и удешевление стоимости ремонта.

На чертеже представлено поперечное сечение предложенного МГД насоса, находящегося в горизонтальном положении (рабочее положение вертикальное).

МГД насос содержит металлический корпус 1 из коррозионностойкой стали 03Х17Н1М3, состоящий из двух симметричных герметизированных блоков, и плоский рабочий канал 2. Плоский рабочий канал 2 образован внутренними стенками корпуса 1. Внутренние стенки выполнены трехслойными. Слой 3, взаимодействующий с расплавом, изготовлен из коррозионностойкой стали 03Х17Н1М3. Он соединен с корпусом 1 с помощью сварки. Средний слой представляет из себя медную пластину 4, изолированную диэлектриком 5 (текстолитом) от корпуса. Третий слой 6 также выполнен из стали 03Х17Н1М3 и ерметично приварен к корпусу 1. Медные пластины 4 на верхнем торце МГД насоса, который не погружен в расплав металла, имеют электрические выводы, с помощью которых они включены в последовательную электрическую цепь с источником напряжения 7 (вторичная обмотка понижающего трансформатора) и сигнализатором герметичности 8 (сигнальная лампа). Второй вывод сигнализатора герметичности 8 с помощью проводника соединен с металлическим корпусом 1. При этом, поскольку медные пластины 4 изолированы от корпуса диэлектриком 5, электрическая цепь разомкнута, сигнальная лампа сигнализатора герметичности 8 не горит. Вдоль плоского рабочего канала 2 внутри герметичного корпуса 1 размещены обмотки 9 индукторов бегущего магнитного поля.

Устройство работает следующим образом. Перед ремонтом агрегата непрерывного горячего алюминирования стальной полосы МГД насос (после предварительного подогрева) погружают нижним торцом в расплав алюминия, которым заполнена ванна агрегата. Включают источник напряжения 7. Обмотки 9 индукторов бегущего поля подключают к источнику трехфазного электрического тока, в результате чего вдоль оси плоского рабочего канала 2 начинает действовать бегущее электромагнитное поле. Взаимодействие бегущего электромагнитного поля с расплавом алюминия в рабочем канале 2 приводит к движению расплава вверх и его удалению из ванны агрегата. Рабочее пространство корпуса 1 герметично. Расплав алюминия, движущийся вдоль плоского рабочего канала 2, вступает во взаимодействие со слоем 3 внутренней стенки корпуса 1, что приводит к постепенному (по мере эксплуатации МГД насоса) разрушению слоя 3 и появлению в нем сквозных трещин. В эти трещины проникает расплав алюминия, который разрушает диэлектрик 5 и входит в контакт с медной пластиной 4, производя ее электрическое замыкание на корпус 1. Образуется замкнутая электрическая цепь: корпус 1 - расплав алюминия - медная пластина 4 - источник напряжения 7 - сигнальная лампа 8 - корпус 1. Сигнальная лампа 8 загорается, что свидетельствует о необходимости проведения ремонта МГД насоса. При этом МГД насос может продолжать работать, так как третий слой 6 еще не нарушен, корпус 1 сохраняет герметичность, расплав алюминия не имеет доступа к обмоткам 9.

Для ремонта МГД насоса необходимо произвести замену слоя 3 и диэлектрика 4, что представляет из себя недорогую и несложную операцию.

В таблице приведены относительные сравнительные характеристики МГД насосов известной (принятой в качестве прототипа) и предложенной конструкций.

Из таблицы следует, что МГД насос предложенной конструкции имеет более высокие характеристики надежности и ремонтопригодности при меньших затратах на ремонт по сравнению с МГД насосом известной конструкции.

В качестве базового объекта при определении экономической эффективности предложенного МГД насоса принято устройство-прототип. Реализация предложенного технического решения обеспечит повышение рентабельности устройства на 35%.

Источники информации 1. Авт. св. СССР 748749, МПК Н 02 N 4/20, 1980 г.

2. Авт. св. СССР 1326156, МПК Н 02 К 44/02, G 21 C 15/24, 1986 г.

3. Патент России 2106053, МПК Н 02 К 44/02, 1998 г. - прототип.

Формула изобретения

Магнитогидродинамический насос, содержащий металлический корпус с плоским рабочим каналом, образованным его внутренними стенками, и индукторы бегущего поля, отличающийся тем, что внутренняя стенка выполнена из трех слоев, средний из которых изолирован диэлектриком и включен в последовательную электрическую цепь с источником напряжения, сигнализатором герметичности рабочего канала и корпусом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2