DE2262803A1

DE2262803A1 - Stromleitungspumpe fuer fluessigmetall

Info

Publication number: DE2262803A1
Application number: DE2262803A
Authority: DE
Inventors: Henri Carbonnel; Andre Ertaud; Jacques Panossian
Original assignee: Alsacienne Atom
Current assignee: Alsacienne Atom
Priority date: 1971-12-22
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1973-06-28
Also published as: GB1389860A; DE2262803B2; AU448170B2; SU503565A3; FR2164493A1; AU5024272A; FR2164493B1; SE394349B; NO138963C; NO138963B; CH564877A5; DE2262803C3; US3837763A; IT972584B; DE7246814U

Description

Dlpl.-lng. Dietrich LewaW

' Patentanwalt

6596 8MüncherU3,Fürstenbergi»r.24

GROUPEMIiIKT ATOBTIQUE ALSACIE]ME ATLAETIQUE 20, Avenue Edouard-Herriot, 92350 LE PLESSIS-ROBINSOH (Frankreich)

STROMLSITÜNGSPUMPE MJE FLÜSSIGMETALL

Die Erfindung betrifft eine Stromleitungspumpe einfachen Aufbaus für Flüssigmetall, die in dieses eintaucht»

Als Stromleitungspumpe wird bekanntlich eine Pumpe bezeichnet, in der das Flüssigmetall von der elektromagnetischen Kraft in Bewegung versetzt wird, die durch das Zusammenwirken der magnetischen Induktion und eines elektrischen Stroms entsteht, der durch ein Querstück der Flüssigmetalleitungj, senkrecht zum Magnetfeld fliesst.

Eine derartige Pumpe bildet den Gegenstand der von der Anmelderin am 16. März 1972 hinterlegten deutschen Patentanmeldung P 22.12.622.9.

Eine Ausführungsart der in dieser Patentanmeldung beschriebenen Pumpe besteht aus; ^

- einem ersten Magnetkreis, der an seinem oberen Teil eine erste Speisespule und an seinem unteren Teil einen

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Luftspalt aufweist, in dem ein waagerechtes magnetisches Feld erzeugt wird;

■v

- einer geradlinigen Leitung mit senkrecht verlaufender Achse, die durch den Luftspalt hindurchgeht und zur Förderung des Flüssigmetalls dient?

- einer leitenden Schlf ii^;<3, deren Mittelebene waagerecht verläuft und die aus eiiu?ai hi tzebeständigen Mantel besteht, in dem sich das Flüssigmetall in Höhe des Luftspalts in elektrischer Berührung mit dem in der Leitung umlaufenden Flüssigmetall befindet;

- einem zweiten Magnetkreis, der an seinem oberen Ende eine Speisespule aufweist, die in der Schleife einen Strom induziert, der waagerecht und orthogonal in bezug .zum Magnetfeld in dem Flüssigmetailstrom fliesst, der durch den Luftspalt geleitet wird«

Bei dieser Pumpe befindet sich die leitende Schleife unter der ersten und der zweiten Spule, so dass sich die beiden Spulen über dem flüssigen Metallband befinden, wenn die Schleife in dieses eintaucht.

Der hitzebestandige Mantel der Schleife ist mit der Leitung über zwei massive Elektroden verbunden, die die elektrische Kontinuität zwischen dem in dem hitzebeständigen Mantel enthaltenen Flüssigmetall und dem Metallstrom herstellen, der in der Leitung umläuft.

Pumpen dieses in der genannten Patentanmeldung 303826/0405

beschriebenen Typs arbeiten durchaus zufriedenstellend, Ziel der Erfindung ist es jedoch, Pumpen einfacheren Aufbaus herzustellen, deren Leistung trotzdem ausreichend ist und die beispielsweise für diskontinuierlichen Betrieb verwendet werden können.

Bei einer erfindungsgemässen'Flüssigmetallpumpe sind daher die schwer und kostspielig herzustellenden massiven Elektroden durch Stutzen ersetzt, die mindestens eine Öffnung aufweisen, welche zwischen dem Innenraum des hitzebeständigen Mantels der Schleife und dem Innenraum der leitung eine Verbindung herstellen.

Pumpen, deren leitende Schleifen in in einer Öffnung endende Stutzen aufweisen, gewahrleisten einen zufriedenstellenden Betrieb. Insbesondere das Füllen der Schleife mit Flüssigmetall bei der Inbetriebsetzung der Pampe sowie der Abfluss des Flüssigmetalls nach dem Stillstand der Pumpe sind beträchtlich vereinfacht. Bei der Inbetriebsetzung der Pumpe taucht die Schleife in ein Flüssigmetallbad ein und wird mit diesem Metall gefüllt. Die Leistung einer derartigen Pumpe lässt sich auf einfache Weise dadurch verbessern, dass die St'orströmung des Flüssigmetalls unterbunden wird, die in entgegengesetzter Richtung zur Stro"-mungsrichtung des Metalls in der Leitung entsteht.

Nach einem Merkmal der Erfindung sind die Stutzen mit η Offnungen versehen, die durch Trennwände verlängert sind, welche die Schleife und die Stutzen in η parallele Kanäle trennen.

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Bei einem zweiten AusfUhrungsbeispiel der Erfindung > sind die Stutzen mit η Öffnungen versehen, die durch Trennwände verlängert sind, welche lediglich die Stutzen in η parallele Kanäle trennen.

Die erfindungsgemässe Pumpe wird an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgemässen Pumpe.

Pig. 2 zeigt schematisch eine leitende Schleife mit Stutzen entsprechend der Erfindung.

Pig. 3 zeigt eine erste Ausführungsart der mit Stutzen versehenen Schleife.

Fig. 4 zeigt eine zweite AusfUhrungsart der mit Stutzen versehenen Schleife.

Fig. 5 zeigt schematisch eine AusfUhrungsart eines Stutzens.

Die in Fig. 1 gezeigte elektromagnetische Stromleitungspumpe weist eine senkrechte Leitung 1 zum Umlauf des Flüssigmetalls, vorzugsweise aus hitzebeständigem Material auf, die den Luftspalt 2 eines ersten in Form eines Rahmens 3 ausgebildeten Magnetkreises durchsetzt.

Dieser Rahmen ist einer Spule 4 zugeordnet, die sich im oberen Teil des Iinhmens 3 befindet und um eine der Seiten des Rahmens gewickelt ist. Die Spule 4 wird mit Wechselstrom

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derart gespeist, dass in dem Flüssigmetallabschnitt im Luftspalt 2 ein waagerechtes Magnetfeld erzeugt wird. Der Luftspalt 2 befindet sich im unteren Teil des Rahmens 3·

Die Pumpe weis^ ferner einen zweiten in Form eines Rahmens 5 ausgebildeten MagnetStromkreis, eine am oberen Teil des Rahmens 5, d.h. um eine seiner Seiten gewickelte Speisespule 6 und eine leitende Schleife 7 mit rechteckigem Querschnitt auf, die eine senkrechte Seite des Rahmens 5 umgibt.

Die Spule 6 wird mit Wechselstrom derart gespeist, dass in der Schleife 7 ein Wechselstrom induziert wird. Die Schleife 7, deren Mittelebene waagerecht verläuft, besteht aus einem hitzebeständigen Mantel 8, der das Flüssigmetall enthält. Dieser Mantel 8 ist mit der Leitung 1 über zwei Stutzen 9 und 9* verbunden, die jeweils eine Öffnung aufweisen, über die der Innenraum des Mantels 8 mit dem Innenraum der Leitung 1 verbunden ist, so dass zwischen dem Mantel 8 und der Leitung 1 das Metall verlaufen kann. Durch das flüssige Metall zwischen den beiden Stutzen 9 und 9' fliesst der in der,Schleife 7 induzierte Wechselstrom.

Die Schleife 7 ist derart angeordnet, dass der zwischen den Stutzen 9 und 9¹ fliessende Strom orthogonal zum Magnetfeld, das im Luftspalt 2 erzeugt wird, sowie orthogonal zur Achse der Leitung 1 fliesst. Die Stutzen 9 und 9¹ liegen zu beiden Seiten

des Teils der Leitung 1, der sich im Luftspalt 2 befindete der Mantel 8 v/eist ein ebenes Teil gegenüber diesem Teil der Leitung auf, der ebenfalls im Luftspalt 2 angeordnet ist. Die Schleife 7

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BAO ORIGINAL

7 ist tiefer als die Spulen 4 und 6 angeordnet, so dass sich die Spulen 4 und 6 über dem PlUssigmetallbad befinden, wenn die Schleife 7 sowie der unter der Schleife gelegene Teil der Leitung 1 in das Metallbad eintaucht. Auf diese Weise sind die Spulen 4 und 6 gegen jede Temperaturerhöhung geschützt, durch die der einwandfreie Betrieb der Pumpe behindert wird.

Um zu gewährleisten, dass die senkrecht verlaufende elektromagnetische Kraft, die in dem Metall zwischen den Stutzen 9 und 9^f erzeugt wird, stets aufwärts gerichtet ist, müssen der Strom und das Magnetfeld annähernd in Phase sein.

In Pig. 2 ist schematisch eine leitende Schleife 17 gezeigt, die aus einem das Flüssigmetall enthaltenden Mantel besteht. Diese Schleife hat einen rechteckigen Querschnitt und ist mit der Leitung 1 Über zwei Stutzen 19 und 19' verbunden, die jeweils eine rechteckige öffnung 10 bzw. 10¹ aufweisen.

Wenn die Pumpe in Betrieb ist, strömt das Metall in der Leitung 1 in Pfeilrichtung F1 nach oben. Es entsteht jedoch von oben nach unten in Pfeilrichtung F2 und F2¹ eine Störströmung in den Stutzen 19 und 19*. Um diese Storströmung zu unterdrücken, die die Leistung der Pumpe verringert, werden Stutzen mit mehreren öffnungen verwendet.

In Fig. 3 ist eine erste Variante einer Schleife 27 gezeigt, die aus einem Mantel 28 besteht, der das Flüssigmetall enthalt und in zwei Stutzen 29 und 29' endet, welche die Schleife 27 mit der Leitung 1 verbinden.

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BAD ORIGINAL

Der Stutzen 29 hat η öffnungen 20a, 20b ... gleichen Querschnitts, die untereinander angeordnet sind. Desgleichen hat der Stutzen 29* η Offnungen 20Va, 20*b .... Diese öffnungen sind jeweils durch waagerechte Trennwände 21a, 21b ..., die sich in den Stutzen und in der Schleife 27 befinden,verlängert. Die Trennwände teilen die Schleife und die Stutzen in η parallele Kanäle 22a, 22b .., xind bestehen aus isolierendem oder leitendem,, hitzebestäiidigen Material. Sie verhindern jede Störströmung von Flüssigmetall von oben nach unten in den Stutzen 29 und 29' sowie in der Schleife 27.

Fig. 4 zeigt eine zweite--Variante der leitenden Schleife 37 j deren Mantel 38 über die beiden Stutzen 39 und 39* mit der Leitung 1 verbunden ist. Jeder Stutzen hat η gleiche öffnungen, die untereinander angeordnet und mit 30a, -30b ... bzw. 30'a, 30'b ... bezeichnet sind. Diese öffnungen sind nur auf der ganzen Länge der Stutzen mit waagerechten Zwischenwänden 31a, 31b ... und 31 ^fa» 31^fb ... verlängert, welche die Stutzen in η parallele Kanäle 32a, 32b ... und 32*a, 32'b ... teilen. Die Zwischenwände sind aus hitzebeständigen Material, und verhindern jede Störströmung des Metalls von oben nach unten in den Stutzen 39 und 39'. '

In Fig. 5 ist ein Stutzen 49 mit η öffnungen 40a, 40b ... gezeigt, deren Querschnitte vom unteren Teil der.' Stutzen zum oberen Teil in Strömungsrichtung des Metalls in der Leitung geringer werden, um ggf. eine Magnetfeldänderung in

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Längsrichtung der Leitung auszugleichen.

Die Öffnungen 40 v/eisen an ihrem Tinae jeweils waagerechte Trennwände auf. Derartige Stutzen sind ausgezeiclinet und verringern den elektrischen Widerstand der Schleife, an deren Ende sie angebracht sind, auf den gr'össten Wert.

Es können ebenfalls Stutzen mit Offnungen verwendet werden, deren Zwischenwände geneigt sind, wodurch in bestimmten Fallen der Umlauf des Metalls in der Leitung verbessert wird.

Die Stutzen bestehen vorteilhr-fterweise aus Keramik, Zement oder Verbundmaterial.

Obwohl normalerweise die Stutzen und die Schleife getrennt hergestellt werden, kann in bestimmten Fällen die Her stellung der Stutzen, des Mantels der Schleife und der Trennwände gleichzeitig erfolgen, beispielsweise durch Vergiessen in derselben Form, sofern die Schleife und die Stutzen aus einem Teil bestehen.

-PatentansprUche-

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Claims

PATEHTANSPRUCHE

1 .J Stromleitungspumpe für Flüssigmetall, die in dieses eintaucht und aus folgenden feilen besteht ■

- einem ersten Magnetkreis, der an seinem oberen Teil eine erste Speisespure~ünciran^ selneiflinteren Teil einen Luff^™" "" spalt aufweist, in dem ein waagerechtes magnetisches Feld erzeugt wird:

- einer geradlinigen Leitung mit senkrecht verlaufender Achse, die durch den Luftspalt hindurchgeht und zur Förderung des Flüssigmetalls dient?

- einer leitenden Schleife, deren Mittelebene waagerecht verläuft und die aus einem hitzebeständigen Mantel besteht, in dem sich das Flüssigmetall in Höhe des Luftspalts in elektrischer Berührung mit dem in der Leitung umlaufenden Flüssigmetall befindet;

- einem zweiten Magnetkreis, der an seinem oberen Ende eine Speisespule aufweist, die in der Schleife einen Strom induziert, der waagerecht und orthogonal in bezug zum Magnetfeld in dem Flüssigmetallstrom fliesst, der durch den Luftspalt geleitet wird, wobei die Schleife· unter der ersten und der zweiten Spule angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (8) mit der Leitung (i) über zwei Stutzen (9, 9^f) verbunden ist, die jeweils: mindestens eine Öffnung aufweisen, welche den Innenraum des Mantels (8) mit dem Innenraum der Leitung (t) verbinden.

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2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stutzen (29) η Öffnungen (2Oa) aufweist, die durch Zwischenwände getrennt sind, welche die Schleife (28) und die Stutzen (29) in η parallele Kanäle (22a) teilen.
3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei ch net, dass jeder Stutzen (39) η öffnungen (3Oa) aufweist, die durch Zwischenwände getrennt sind, welche den Stutzen in η parallele Kanäle (32a) teilen.
4· Pumpe nach einem der Ansprüche 2 oder 3# dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Offnungen (4Oa) vom unteren Teil des Stutzens (49) zum oberen Teil in Strömungsrichtung des Metalls geringer wird.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Stutzen (9) des Hanteis (8) aus einer Verlängerung des Hanteis (8) besteht.

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