Кондукционный насос-расходомер

Изобретение относится к электротехнике. Кондукционный насос-расходомер содержит источник магнитного поля, рабочий канал (4) для протока жидкого металла, частично помещенный в магнитное поле и снабженный токоподводящими шинами (5) и электродами для измерения напряжения (6), и кожух (1) из неферромагнитного металла. Источник магнитного поля выполнен в виде магнита Ф-образной формы (2) с полюсными наконечниками (3), установленными с возможностью продольного перемещения. Электроды для измерения напряжения (6) присоединены непосредственно к рабочему каналу (4) на стыках его с токоподводящими шинами (5). Кожух (1) из неферромагнитного металла расположен внутри магнита Ф-образной формы (2). Технический результат состоит в повышении напора, развиваемого насосом, и повышении точности измерения расхода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области средств прокачки и измерения расхода жидкостей и может быть использовано в ядерных энергетических установках с жидкометаллическим теплоносителем и в ускорительных мишенях.

Известен кондукционный насос для жидкого металла, представленный в сборнике [Прикладная магнитная гидродинамика. Труды института физики. XII. Рига. 1961. С. 25-29]. Кондукционный насос содержит источник постоянного магнитного поля и рабочий канал для протока жидкого металла, снабженный токоподводящими шинами. Однако такой насос выполняет только одну функцию - прокачку жидкого металла.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является устройство для измерения расхода жидкого металла на основе электромагнитного насоса, способное выполнять одновременно две функции: прокачку жидкого металла и измерение его расхода [Патент на полезную модель №133289, МПК G01F 1/00, Бюл. №28, 2013].

Известное устройство для измерения расхода жидкого металла на основе электромагнитного насоса содержит источник магнитного поля, состоящий из двух постоянных магнитов, соединенных магнитопроводами и заключенных в металлический кожух магнитной системы, выполненный из неферромагнитного материала и заполненный теплоизолирующим материалом, и рабочий канал для протока жидкого металла, снабженный токоподводящими шинами и электродами для измерения напряжения.

Недостатками указанного технического решения являются относительно низкий напор насоса, обусловленный относительно низкой магнитной индукцией (0,2 Тл), и относительно большая неопределенность индуцированной электродвижущей силы (эдс), снижающая точность измерения расхода, обусловленная тем, что электроды для измерения напряжения выполнены совместно с токоподводящими шинами.

Задача изобретения состоит в исключении указанных недостатков, а именно, в повышении напора насоса, развиваемого устройством, и в уменьшении неопределенности при измерении индуцированной эдс.

Технический результат - повышение напора, развиваемого насосом, и повышение точности измерения расхода.

Для исключения указанных недостатков в кондукционном насосе-расходомере жидкого металла, содержащем источник магнитного поля, рабочий канал для протока жидкого металла, частично помещенный в магнитное поле, и снабженный токоподводящими шинами и электродами для измерения напряжения, и кожух из неферромагнитного материала, предлагается:

- источник магнитного поля выполнить в виде магнита Ф-образной формы с полюсными наконечниками, установленными с возможностью продольного перемещения;

- электроды для измерения напряжения присоединить непосредственно к рабочему каналу на стыках его с токоподводящими шинами;

- кожух из неферромагнитного металла расположить внутри магнита Ф-образной формы.

В частных случаях исполнения кондукционного насоса-расходомера предлагается:

- во-первых, полюсные наконечники выполнить из магнитомягкого металла в виде цилиндров, снабженных на одном конце резьбой и гайкой из неферромагнитного металла, а другие концы сформировать в виде усеченных четырехгранных пирамид;

- во-вторых, электроды для измерения напряжения выполнить из нагревостойкого и ра-диационностойкого кабеля, например, марки КНМС(С) с минеральной изоляцией, с токоведущей жилой и оболочкой из нержавеющей стали.

Сущность изобретения поясняется на фигурах чертежей, где на фиг. 1 представлен общий вид насоса-расходомера жидкого металла, на фиг. 2 - продольный разрез насоса-расходомера жидкого металла, на фиг. 3 - поперечный разрез насоса-расходомера жидкого металла, на фиг. 4 - общий вид рабочего канала.

На фигурах чертежей приняты следующие обозначения позиций: 1 - кожух, 2 - магнит Ф-образной формы, 3 - полюсный наконечник, 4 - рабочий канал, 5 - токоподводящая шина, 6 - электрод для измерения напряжения.

Сущность изобретения состоит в следующем.

Кондукционный насос-расходомер содержит источник магнитного поля, рабочий канал 4 для протока жидкого металла и кожуха из неферромагнитного металла.

Источник магнитного поля выполнен в виде магнита Ф-образной формы 2 с полюсными наконечниками 3.

Полюсные наконечники 3 установлены в цилиндрических отверстиях Ф-образного магнита 2 с возможностью продольного перемещения. Такое исполнение полюсных наконечников 3 позволяет устанавливать желаемую ширину рабочего зазора источника магнитного поля.

В частном случае полюсные наконечники 3 выполнены из магнитомягкого металла в виде цилиндров, снабженных на одном конце резьбой и гайками и гайкой из неферромагнитного металла, а другие концы сформированы в виде усеченных четырехгранных пирамид. Это обеспечивает концентрацию магнитного поля в области рабочего канала 4, заключенной между токоподводящими шинами 5.

Магнит Ф-образной формы 2 с полюсными наконечниками 3 образует источник магнитного поля, выполненный почти полностью из магнитотвердого материала, без использования магнитопроводов, что существенно увеличивает магнитную индукцию в рабочем зазоре источника магнитного поля по сравнению с наиболее близким аналогом, при одинаковой общей массе и размерах.

Рабочий канал 4 для протока жидкого металла частично помещен в магнитное поле и снабжен токоподводящими шинами 5 и электродами для измерения напряжения 6.

Рабочий канал 4, снабженный токоподводящими шинами 5 и электродами для измерения напряжения 6, выполнен в виде трубы из нержавеющей стали. Средняя часть трубы, помещенная в магнитное поле, сплющена до образования плоской щели заданного размера. Это позволяет уменьшить рабочий зазор источника магнитного поля, увеличить магнитную индукцию, напор насоса и эдс расходомера.

Электроды для измерения напряжения 6 присоединены непосредственно к рабочему каналу 4 на стыках его с токоподводящими шинами 5.

В частном случае электроды для измерения напряжения 6 выполнены из нагревостойкого и радиационностойкого кабеля, например, марки КНМС(С), с минеральной электроизоляцией, с токоведущей жилой и оболочкой из нержавеющей стали. Это обеспечивает работоспособность кондукционного насоса-расходомера жидкого металла в условиях повышенной радиации.

Электроды для измерения напряжения 6 присоединены токоведущими жилами непосредственно к рабочему каналу 4, что повышает точность измерения эдс расходомера по сравнению с наиболее близким аналогом.

Кожух 1 из неферромагнитного металла расположен внутри магнита Ф-образной формы 2.

Токоподводящие шины 5 выполнены из нержавеющей стали и присоединены к сплющенной части рабочего канала 4 с образованием надежного электрического контакта, например, с помощью аргонно-дуговой сварки.

Кондукционный насос-расходомер жидкого металла работает следующим образом.

При пропускании электрического тока между токоподводящими шинами 5 поперек рабочего канала 4, заполненного жидким металлом, в последнем, в соответствии с законом Ампера, возникает сила, равная произведению из трех сомножителей: магнитной индукции, силы тока и длины проводника. Эта сила заставляет жидкий металл двигаться вдоль рабочего канала 4. Отношение этой силы к площади поперечного проходного сечения рабочего канала 4 представляет собой максимальный напор, развиваемый насосом. Объемный расход или производительность кондукционного насоса-расходомера определяется гидравлическим сопротивлением циркуляционного контура. Регулируя силу тока питания насоса-расходомера, можно регулировать напор кондукционного насоса-расходомера и расход жидкого металла.

При движении в магнитном поле жидкого металла в нем индуцируется эдс, определяемая (в соответствии с законом Фарадея) произведением из трех сомножителей: магнитной индукции, скорости движения и длины проводника. При известных величинах магнитной индукции и длины проводника, по измеренной эдс можно определить скорость жидкого металла и его расход. Напряжение, измеренное между электродами для измерения напряжения 6 кондукционного насоса-расходомера жидкого металла, определяется суммой падения напряжения от прохождения тока питания насоса и от индуцированной эдс расходомера. Если предварительно измерить падение напряжения от прохождения тока питания при неподвижном жидком металле и вычесть его из измеренного напряжения между электродами 6 при движущемся жидком металле, то можно определить скорость и расход жидкого металла.

Пример конкретного исполнения кондукционного насоса-расходомера жидкого металла.

В качестве источника магнитного поля использован стандартный литой постоянный магнит Ф-образной формы 2 марки ДЖБ-09.2.3197 из сплава ЮНДК24, ГОСТ 25639-83. Масса магнита 3,47 кг, габаритные размеры 160×90×60 мм. Полюсные наконечники 3 диаметром 28 мм изготовлены из стали 20. Площадь рабочей поверхности полюсных наконечников 3 (оснований усеченных пирамид, обращенных к воздушному зазору) 20×18 мм2, ширина воздушного зазора между полюсными наконечниками 3 составляет 5,3 мм. Магнитная индукция в зазоре источника магнитного поля составляет 0,861 Тл, т.е. в 4,3 раза больше, чем в наиболее близком аналоге.

Рабочий канал 4 изготовлен из нержавеющей трубки (Х18Н10Т) диаметром 10×1 мм. Наружная ширина сплющенной части рабочего канала 4 равна 4,6 мм, внутренняя ширина - 2,6 мм. Наружная и внутренняя высота рабочего канала 4 составляет 16 и 14 мм, соответственно. Длина рабочего канала 4 равна 220 мм, а его сплющенной части - 30 мм.

Токоподводящие шины 5 изготовлены из листовой стали Х18Н10Т толщиной 4 мм. Ширина токоподводящих шин 5 составляет 20 мм. Токоподводящие шины 5 приварены к рабочему каналу 4 аргонно-дуговой сваркой.

Кожух 1 изготовлен из нержавеющей стали Х18Н10Т толщиной 2 мм, размещен во внутренней области магнита Ф-образной формы 2 и скреплен с ним с помощью четырех неферромагнитных винтов. Рабочий канал 4 зафиксирован в отверстиях дна и крышки кожуха 1 с одной стороны с помощью сварки, с другой - с возможностью перемещения для компенсации температурного расширения.

Электроды 6 изготовлены из кабеля КНМС(С) (кабель нагревостойкий с минеральной изоляцией в стальной оболочке, со стальной жилой, ТУ 16-505.564-75) с наружным диаметром стальной оболочки 3 мм. Диаметр токоведущей жилы из нержавеющей стали 0,6 мм. Оболочка кабелей уложена по внешней образующей токоподводящих шин 5 и прикреплена к ним хомутиками и точечной сваркой.

Расчетный максимальный напор кондукционного насоса-расходомера жидкого металла при токе питания 150 А составляет 30 кПа, максимальный расход при работе «на себя» - 300 л/ч. Кондукционный насос-расходомер жидкого металла подготовлен к испытаниям на эвтектическом сплаве натрий-калий.

Преимущества предлагаемого кондукционного насоса-расходомера жидкого металла по сравнению с наиболее близким техническим решением заключаются в увеличении как максимального напора насоса, так и эдс расходомера в 4,3 раза.

1. Кондукционный насос-расходомер жидкого металла, содержащий источник магнитного поля, рабочий канал для протока жидкого металла, частично помещенный в магнитное поле и снабженный токоподводящими шинами и электродами для измерения напряжения, и кожух из неферромагнитного материала, отличающийся тем, что источник магнитного поля выполнен в виде магнита Ф-образной формы с полюсными наконечниками, установленными с возможностью продольного перемещения, электроды для измерения напряжения присоединены непосредственно к рабочему каналу на стыках его с токоподводящими шинами, а кожух из неферромагнитного материала расположен внутри магнита Ф-образной формы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что полюсные наконечники выполнены из магнитомягкого металла в виде цилиндров, снабженных на одном конце резьбой и гайкой из неферромагнитного металла, а другие концы сформированы в виде усеченных четырехгранных пирамид.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электроды для измерения напряжения выполнены из нагревостойкого и радиационностойкого кабеля, например, марки КНМС(С) с минеральной изоляцией, с токоведущей жилой и оболочкой из нержавеющей стали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, к компактным магнитогидродинамическим (МГД) насосам. Технический результат состоит в уменьшении габаритов, упрощении конструкции и эксплуатации, повышении надежности и ресурса, обеспечении чистых условий прокачки широкого ряда жидких металлов и сплавов при высоком (2 бар) напоре с производительностью ~ 100 см3/c.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении коэффициента мощности.

Высококоэрцитивный постоянный магнит 2 цилиндрической формы размещают внутри цилиндрической обечайки 1 насоса из ферромагнитного материала. В кольцевом канале рабочей зоны насоса размещают плоскую изолирующую пластину 3 и герметично прикрепляют к обечайке 1 и постоянному магниту 2.

Изобретение относится к электротехнике, к насосной технике для перекачивания электропроводных жидкостей и может быть использовано в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Изобретение относится к области литья металлов, более конкретно, к электромагнитному перемещению расплавленного металла при производстве металлических изделий методом литья, например, посредством машины непрерывного литья, а также к задаче периодического перемещения измеренных, дозированных, контролируемых и/или заданных количеств расплавленного металла в литейный аппарат, содержащий ряд идентичных форм для получения набора или серии по существу идентичных металлических отливок.

Изобретение относится к МГД-технике и может быть использовано в установках по перекачиванию жидкости для различных технологических целей. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам точного литья цветных металлов и сплавов с применением МГД-насосов и может быть использовано для дозировки любых электропроводных жидкостей.
Мгд-машина // 1442039

Изобретение относится к расходомерам жидкости и газа. Расходомер содержит основную часть расходомера, содержащую продольную ось, внешнюю поверхность с проходящим через нее каналом для текучей среды и множество корпусов для электронных средств, поддерживаемых на основной части расходомера корпусным узлом, причем корпусный узел содержит основание, поддерживаемое основной частью расходомера, трубчатую часть, имеющую проход для пропускания кабеля преобразователя, консольную часть, соединенную с трубчатой частью, причем консольная часть имеет пару сторон, проходящих в продольном направлении, пару сторон, проходящих в поперечном направлении на продольных концах консольной части, и часть для размещения проводов, которая проходит между сторонами, проходящими в продольном направлении.

Изобретение относится к расходомерам жидкости и газа. Расходомер содержит основную часть расходомера, имеющую продольную ось и содержащую канал для текучей среды и внешнюю поверхность, и множество корпусов для электронных средств, поддерживаемых на основной части расходомера монтажным элементом, причем монтажный элемент содержит основание, трубчатый элемент, имеющий проход, который проходит через него для прохождения кабеля преобразователя, и консольный элемент, соединенный с трубчатым элементом на удалении от основания, причем консольный элемент имеет пару удлиненных пазов, каждый из которых выполнен с возможностью обеспечения прохождения кабеля преобразователя к одному из корпусов для электронных средств.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений расхода и количества газообразных сред. Система измерения газовой среды содержит линию подачи газа, измерительный преобразователь расхода, регулятор давления, устройство измерения выходного сигнала измерительного преобразователя расхода и i-е количество клапанов и критических сопел, причем линия подачи газа, измерительный преобразователь расхода, регулятор давления соединены последовательно, соединенные последовательно каждые i-е критическое сопло и клапан подсоединены параллельно измерительному преобразователю расхода и регулятору давления, а устройство измерения выходного сигнала измерительного преобразователя расхода соединено с измерительным преобразователем расхода и всеми i-ми клапанами, где i - 1; 2…n.

Представлен вибрационный измеритель (5), содержащий многоканальную расходомерную трубку (130). Вибрационный измеритель (5) содержит измерительный электронный прибор (20) и измерительный узел (10), соединенный с возможностью передачи данных с измерительным электронным прибором (20).

Способ управления потоком текучей среды через клапан (100), расположенный в системе (400) для текучей среды, которая имеет расположенный в ней датчик (103) потока. Измеряют с помощью датчика (103) потока расход Qм текучей среды и сравнивают его с предварительно заданным пороговым значением Qт расхода текучей среды.
Способ относится к измерительной технике и может быть использован для измерения объема твердых осадков, преимущественно нефтесодержащих шламов в резервуаре, накапливающихся в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к ультразвуковому расходомеру с минирупорной структурой. Монолитная согласующая структура для использования в ультразвуковом преобразователе включает в себя минирупорную решетку.

Изобретение относится к вихревому расходомеру и способу обнаружения расхода флюида. Вихревой расходомер включает в себя расходомерный трубопровод, имеющий первый конец и второй конец.

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении сточных вод общесплавных систем водоотведения. Узел перераспределения стоков включает в себя бассейн канализования и дополнительный бассейн канализования, межбассейновую насосную станцию с подводящим трубопроводом и напорной линией, межбассейновый коллектор, выполненный с возможностью в самотечном режиме транспортировать воду из дополнительного бассейна канализования в бассейн канализования.

Изобретение относится к средствам для оценки потока метана в атмосферу, переносимого всплывающими пузырьками, выходящими из верхнего слоя осадочных пород на дне водоема.

Изобретение относится к электротехнике. Кондукционный насос-расходомер содержит источник магнитного поля, рабочий канал для протока жидкого металла, частично помещенный в магнитное поле и снабженный токоподводящими шинами и электродами для измерения напряжения, и кожух из неферромагнитного металла. Источник магнитного поля выполнен в виде магнита Ф-образной формы с полюсными наконечниками, установленными с возможностью продольного перемещения. Электроды для измерения напряжения присоединены непосредственно к рабочему каналу на стыках его с токоподводящими шинами. Кожух из неферромагнитного металла расположен внутри магнита Ф-образной формы. Технический результат состоит в повышении напора, развиваемого насосом, и повышении точности измерения расхода. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх