DE2828314A1 - Ringfoermie lineare induktionspumpe mit einem extern gehalterten kanal - Google Patents
Ringfoermie lineare induktionspumpe mit einem extern gehalterten kanalInfo
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Description
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Ringförmige lineare Induktionspumpe mit einem extern gehalterten Kanal
Die Erfindung bezieht sich auf eine ringförmige lineare Induktionspumpe,
die zum Pumpen von flüssigen Metallen brauchbar ist, wie z. B. flüssigem Natrium. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf eine ringförmige lineare Induktionspumpe mit einem erhöhten Wirkungsgrad, die zur Reperatur oder zur Auswechselung
von Teilen leicht demontiert werden kann, und auf eine Pumpe mit im wesentlichen einer Strömungsbahn des flüssigen Metalles durch
die Pumpe.
Es sind elektromagnetische Pumpen entwickelt worden, in denen ein
einzelner Kanal zwischen den Polstücken eines Magneten orientiert ist und durch die Kanalwände wird ein Strom hindurchgeschickt.
Ein leitfähiges Fluid oder Strömungsmittel in der Pumpe wird in einer Richtung senkrecht zu dem Magnetfluß aus dem Magneten bewegt*
Dadurch wird eine Kraft auf das Fluid ausgeübt, so daß eine Pumpwirkung auftritt. Derartige Pumpen haben keine bewegten Teile
und sind gut geeignet für Anwendungsfälle, wo keine Leckage auftreten
darf, wie beispielsweise die Leckage, die in konventionellen Pumpen auftritt. Ein Beispiel für derartige Anwendungsfälle ist
das Pumpen eines flüssigen metallischen Kühlmittels in Reaktoren Sehneller-Brüter.
Die Tatsache, daß elektromagnetische Pumpen die Funktion einer
mechanischen Pumpe ausüben können, obwohl sie keine Lager, keine sich bewegenden Dichtungen, keine mechanischen, sich bewegenden
Teile aufweisen und kein freies Oberflächen- oder Schutzgas brauchen, macht diesen Pumpentyp extrem attraktiv. Elektromagnetische Pumpen
haben einen relativ kleinen Wirkungsgrad (etwa 45 %), der etwas
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mehr als die Hälfte des Wertes ist, der von einer entsprechenden mechanischen Pumpe erhältlich ist. Es wird angenommen, daß die
Verwendung elektromagnetischer Pumpen in mit einem flüssigen Metall arbeitenden schnellen Brutreaktor den gesamten Erzeugungswirkungsgrad des Reaktors um etwa 1 % senkt. Die verbesserte
Verfügbarkeit von elektromagnetischen Pumpen in einem Brutreaktor
führt jedoch zu geschätzten Einsparungen von 15 Tagen pro Jahr an ungeplantem Reaktoraus fall, der auftreten würde, wenn
mechanische Pumpen in einem derartigen Reaktor verwendet würden.
Es gibt verschiedene Typen von elektromagnetischen Pumpen, wie
beispielsweise schneckenförmige mechanische Pumpen, ebene lineare Induktionspumpen, elektromagnetische Zentrifugalpumpen und ringförmige
lineare Induktionspumpen. Jede dieser verschiedenen Typen von elektromagnetischen Pumpen hat unterschiedliche Konfigurationen
und bevorzugte Anwendungsfälle.
Die verschiedenen alternativen Konstruktionen von elektromagnetischen
Pumpen sind für eine Verwendung in den Natrium-Hauptschleifen in einem schnellen Brutrekator verglichen worden. Die
ebene lineare Induktionspumpe und die ringförmige lineare Induktionspumpe
sind für die größeren Pumpen bevorzugt (Pumpen mit einer Kapazität von etwa 3^0 000 l/min bzw. 90 000 US-Gallonen
pro Minute), und die ringförmigen lineare Induktionspumpe mit einer zentralen Rückführung zeigten den besseren Vergleich für
diese Verwendung. Je größer die für eine Pumpe erforderliche Kapazität ist, desto attraktiver ist die ringförmige lineare
Induktionspumpe in einem mit flüssigem Metall arbeitenden schnellen Brutreaktor. Dies liegt an dem vergrößerten Durchmesser des
Ringraumes der Pumpe, um die erforderliche Kapazität zu erreichen, und der vergrößerte Durchmesser sorgt für mehr Raum für Eisenbleche
(auch Mitteleisen genannt) innenseitig von dem Ringraum.
Figur 1 stellt eine bekannte ringförmige lineare Induktionspumpe für eine Verwendung in schnellen Brutreaktoren mit flüssigem
Metall dar. Die Pumpe 100 wird durch ein Fundament 102 getragen, wie beispielsweise ein Metallfundament (oder Umhüllung), um ein
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Bad aus flüssigem Metall zu umschließen, typischerweise flüssiges
Natrium. Die Pumpe 100 weist ein im allgemeinen zylindrisches
Gehäuse (oder Pumpentank) 104 mit einem abgerundeten Kopfabschnitt
an dem einen Ende auf, und das andere Ende besitzt Flansche 106, die auf dem Fundament 102 abgestützt sind. Das Gehäuse
104 weist eine Auslaßdüse 108 auf, die sich am abgerundeten Kopfabschnitt öffnet. Zwischen dem Fundament 102 und der Auslaßdüse
108 befindet sich eine Einlaßdüse 110.
Eine Statoranordnung 112 ist innenseitig von dem Gehäuse 104
angeordnet und wird von einem Stator 122 gebildet, der in einem Statorring 123 gehalten ist, der aus zwei Zylindern gebildet ist,
nämlich Pumpenstützzylinder Il6 und dem Kanalisolationszylinder
120. Der Pumpenstützzylinder 116 weist einen Flansch 114 auf,
der auf dem Flansch 106 des Gehäuses 104 gehaltert ist, und ein gewinkelter Abschnitt 116' des Zylinders 116 ist mit dem Pumpenkanal
118 verbunden. Der Abschnitt 120· des Kanalisolationszylinders
120, der mit dem Stator 122 im Kontakt ist, wird aus einer Isolationsschicht gebildet, die auf jeder Seite mit einer
dünnen Schicht aus rostfreiem Stahl überdeckt ist, um den Stator vor der Wärme des flüssigen Metalls abzuschirmen. Das Statorkühlmittel,
wie beispielsweise Helium oder eine geeignete Flüssigkeit wie Dow Therm;wird durch eine Öffnung 136 in der Platte
13-8 eingeführt und dazu verwendet, die Wärme von den Statoren 122 abzuführen, wonach das Strömungsmittel durch die öffnung 140
herausgeführt wird. Der Stator 122 erhält elektrischen Strom aus elektrischen Leitern 124, und der Stator 122 ist aus einer
Vielfachreihe von kreisförmigen Kupferdrahtwicklungen gebildet, die durch Magnetstahlbleche (Siliziumstahl) eingeschlossen sind.
Der Pumpkanal (druckführender Kanal) 118 ist ein am Ende geschlossener
Zylinder, der an einer Verbindungsstelle 128 mit dem mittleren Eisenmantel 126 verbunden ist, und der mittlere
-Eisenmantel 126 trägt das Mitteleisen 130·. Der Pumpenkanal 118 und der zentrale Eisenmantel 126 bilden einen Ringraum 132,
der die Strömung aus flüssigem Katrium aus dem Einlaß 110 empfängt,
und das Natrium durchläuft eine l80°-Änderung in der
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Strömungsrichtung, wenn es das geschlossene Ende des Pumpenkanales
118 erreicht, und strömt dann nach unten durch den Mittelkanal 13^ des mittleren Eisenmantels 120 und aus der Auslaßdüse 108
heraus. Die Strömungsrichtungänderung von l80° erfordert, daß der
Pumpenkanal 118 eine erhebliche Dicke aufweist, um der Kraft standzuhalten. Die ringförmige lineare Induktionspumpe gemäß Figur
1 verliert einen gewissen Teil an Wirkungsgrad aufgrund der Wanddicke des Pumpenkanales 118. Dieser Verlust an Wirkungsgrad wird
erstens durch den Spalt zwischen dem Stator 122 und dem Mitteleisen 130 und zweitens durch den Magnetflußverlust in dem Kanal
II8 in der Form von erzeugter Wärme hervorgerufen.
Diese Pumpe weist auch eine Strömungsumkehr des flüssigen Metalles
auf (d. h. eine Strömungsrichtungsänderung von l80° für das durch die Pumpe fließende Metall). Es ist weiterhin wünschenswert, ringförmige
lineare Induktionspumpen zu gestalten, die keinen Verlust an Wirkungsgrad wegen der Dicke der Kanalwand besitzen und die
im allgemeinen einen einzigen Strömungsdurchlauf des flüssigen Metalles durch die Pumpe aufweisen.
Ringförmige lineare Induktionspumpen, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, haben einen erhöhten Wirkungsgrad aufgrund
der Verwendung einer sehr dünnen isolierten Kanalwand, die
ist auf dem Stator abgestützt und den Stator vor einem Kontakt mit
dem flüssigem Metall abdeckt. Die Pumpen gemäß der Erfindung haben auch einen Strömungsdurchlauf des flüssigen Metalles durch die
Pumpe. Es besteht eine Strömungsrichtungänderung von 90 des
flüssigen Metalles, wenn dieses durch die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Pumpe gemäß der Erfindung strömt. Dies vergrößert
weiterhin den Wirkungsgrad der Pumpe gemäß der Erfindung und eliminiert einen großen Teil der Strömungsmittelkraft auf
die Komponenten der Pumpe, wodurch die Verwendung sehr dünner isolierter Kanalwände ermöglicht wird.
Die ringförmige lineare Induktionspumpe gemäß der Erfindung ist für eine einfache Herausnahme von Komponenten und, wo erfoderlich,
Reperatur oder Austausch derartiger Komponenten montiert. Gewisse
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Ausführungsbeispiele der Pumpe gemäß der Erfindung verwenden zwei Statoren zum Erzeugen des Magnetflusses.
Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand
der folgenden Beschreibung und der Zeichnung von Ausführungbeispielen näher erläutert.
Figur 1 ist eine Seitenansicht im Schnitt von einer bekannten ringförmigen
linearen Induktionspumpe, wie sie einleitend bereits
erörtert wurde.
Figur 2 ist eine Seitenansicht im Schnitt von einer ringförmigen
linearen Induktionspumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 3 ist eine Seitenansicht im Schnitt von der ringförmigen
linearen Induktionspumpe gemäß Figur 2, bei dem eine interne StatοranOrdnung das Mitteleisen gemäß Figur 2 ersetzt.
Figur 4 ist eine Seitenansicht von einem anderen Aus führungsbeispiel
der ringförmigen linearen Induktionspumpe gemäß der Erfindung mit einer langgestreckten externen Statoranordnung,
die durch eine sehr dünne Kanalwand abgestützt ist.
In Figur 2 ist eine ringförmige lineare Induktionspumpe (elektromagnetische
Pumpe ) insgesamt mit 10 bezeichnet, die durch ein Fundament 12 abgestützt ist, wie beispielsweise ein Fundament aus
Metall oder Beton. Die Pumpe 10 weist ein im allgemeinen zylindrisches Gehäuse (oder Pumpentank) 1*1 mit einem Flansch 20 auf,
'der auf dem Fundament 12 gehalteit ist. Das Gehäuse 14 weist eine
Auslaßdüse 16 zwischen den Enden des Gehäuses 14 und nahe dem
Fundament 12 auf. Das Gehäuse 14 besitzt reduzierende übergänge mit sich verminderndem Querschnitt und endet in einer die Einlaßdüse
18 bildenden öffnung.
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IC —
Eine Statoranordnung 19 ist in dem Gehäuse 14 angeordnet und wird
von einem Stator 32 gebildet, der in einem Statorring 30 gehalten ist, der durch zwei Zylinder gebildet wird, nämlich einem äußeren
Zylinder 26 (Pumpenhalterungszylinder) und einem Kanalisolationszylinder
28, die beide mit dem Statorkopf 24 verbunden sind. Der Abschnitt des Kanalisolationszylinders 28 benachbart zum Stator
32 ist aus einer sehr dünnen Kanalwand 80 gebildet (etwa 0,75 etwa
2j25 mm bzw. etwa 30 bis etwa 90 tausendstel Zoll dicker
rostfreier Stahl), wobei eine Isolationsschicht 82 (etwa 1,25 bis 7j5 mm bzw. etwa 50 bis 300 tausendstel Zoll dick) zwischen
der Kanalwand 80 und dem Stator 32 angeordnet ist. Jede Seite der
Schicht 82 ist mit einer dünnen Schicht aus rostfreiem Stahl überdeckt. Der Stator 32 erhält elektrischen Strom aus Leitern 31
und ist aus einer Mehrfachreihe von ringförmigen Kupferdrahtwicklungen gebildet, die durch Magnetstahlbleche (Siliziumstahl) eingeschlossen
sind. Ein derartiger Stator für diese Pumpe wird beispielsweise von der General Electric Company gefertigt. Der
äußere Zylinder 26 weist eine Verlängerung 36 auf, die mit der
Kanalwand 80 verbunden ist und mit dem ersten reduzierenden übergang
des Gehäuses 14 in Kontakt kommt und einen strömungsmitteldichten Schiebesitz mit dem Gehäuse 14 bildet. Die Verlängerung
36 des äußeren Zylinders 26 ist auf dem Gehäuse 14 gehaltert und der äußere Zylinder 26 und das Gehäuse 14 bilden einen äußeren
Ringraum 34. Diese Verlängerung 36 dient auch zur Bildung einer seitlichen Halterung für die Statoranordnung 19 und dient ferner
als eine Führung zum Einsetzen der Statoranordnung 19 in das Gehäuse 14. Der äußere Zylinder 26 und der Kanalisolationszylinder
28 sind an dem Statorkopf 24 befestigt, und der Statorkopf 24 weist Plansche 22 auf, die auf dem Plansch 20 des Gehäuses 14
ruhen. Wenigstens zwei Stator-Kühlmittelöffnungen 38 sind in dem Statorkopf 24 als ein Einlaß und Auslaß zum Umwälzen von Kühl- .
mittel, wie beispielsweise Helium, am Stator 32 vorgesehen. Der äußere Zylinder 26 und der Kanalisolationszylinder 28 sind an
einer Verbindungsstelle 42 miteinander verbunden, um eine Öffnung
40 zu bilden, damit das flüssige Metall zur Auslaßdüse 16 fließen kann. Eine Verlängerung 44 erstreckt sich von der Verbindungsstelle
42 zum Gehäuse 14, haltert einen Faltenbalg 46
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und schließt den äußeren Ringraum 34 gegenüber dem flüssigen Metall
ab j das zur Auslaßdüse 16 fließt.
Eine mittlere oder zentrale Eisenanordnung wird von einem Kopf der zentralen Eisenanordnung und einem daran befestigten hohlen
zylindrischen Metallmantel (zentraler Eisenmantel) 52 gebildet.
Der Kopf 48 ist eine Kreisscheibe mit Flanschen 50, die auf dem Statorkopf 24 ruhen und durch Bolzen 90 daran befestigt ist. Der
Mantel 52 weist ein abgerundetes geschlossenes Ende 54 auf und
bildet mit dem Kopf 48 einen leeren Raum 58. An dem Mantel 52 ist ein äußerer zentraler Eisenmantel 56 befestigt, der das mittlere
Eisen 60 umschließt, das eine Vielzahl von Hochtemperaturblechen aus Hiperco-Legierung (eine Eisen-Kobalt-Legierung) umfaßt. Ein
seitlicher Stützzylinder 62 erstreckt sich von dem abgerundeten geschlossenen Ende 54 des Mantels 52 und weist Ströniungsöffnungen
64 auf für den Durchtritt von flüssigem Metall. Der seitliche Stützzylinder 62 ruht auf dem Gehäuse 16 in einer Schiebepassung.
Dieser seitliche Stütz^-zylinder 62 dient zur Bildung einer seitlichen
Abstützung für die zentrale Eisenanordnung und dient ferner als eine Führung für die Montage der zentralen Eisenanordnung.
Zwischen der zentralen Eisenanordnung und der StatοranOrdnung ist
ein innerer Ringraum 66 gebildet, der einen Kanal bzw. Durchlaß für die Strömung des flüssigen Metalles von der Einlaßdüse 18
zur■Auslaßdüse 16 bildet.
Im Betrieb wird eine Strömung von flüssigem Metall, wie sie durch Pfeile angedeutet ist, in der Einlaßdüse 18 empfangen, während über
Leiter 31 Strom zum Stator 32 zugeführt wird. Der Strom ist ein Wechselstrom mit kleiner Frequenz in den Bereich von 10 - 20
Schwingungen pro Sekunde, der eine Reihe von elektrischen Polen in dem Stator bei einem Leistungspegel erzeugt, der der Pumplast
entspricht. Der Strom in den Spulen des Stators 32 bildet ein Magnetfeld vom Stator 32 zum Mitteleisen 60 aus. Das Magnetfeld
durchläuft das flüssige Metall in dem Abschnitt des Ringraumes benachbart zum Mitteleisen 60 und dem Stator 32. Das von dem einen
elektrischen Pol zum nächsten wechselnde Magnetfeld induziert einen Stromfluß in dem flüssigen Metall in dem Ringraum 66^ was
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eine Zwangsbewegung des flüssigen Metalls von dem Ringraum 66 zur Auslaßdüse 16 zur Folge hat. In der Praxis wird ein gesättigtes
Magnetfeld verwendet. Dies induziert eine Strömungsgeschwindigkeit
bzw. einen Durchsatz von wenigstens etwa 340 000 Liter pro Minute bzw, 90 000 US-Gallonen pro Minute durch die Pumpe.
Üblicherweise wird rostfreier Stahl für das zylindrische Gehäuse 14, den äußeren Zylinder 26, den Kanalisolationszylinder 28 (anders
als der Isolationsabschnitt), den zylindrischen Mantel 52
und den seitlichen Stützzylinder 62 verwendet.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der ringförmigen linearen Induktionspumpe
ist in Figur 3 dargestellt, in er identische Bauteile mit den gleichen Bezugszahlen wie in Figur 2 versehen sind. In
diesem Ausführungsbeispiel ist der Hohlraum 58 teilweise mit ,einem
internen Stator 70 gefüllt. Der interne Stator ist durch Statorkühlmittel gekühlt, das durch Öffnungen 74 bzw. 76 herein- und
herausgeführt wird. Der Stator 70 besteht aus einer Vielzahl von kreisförmigen Kupferdrahtwicklungen, die durch Magnetstahlbleche
(Siliziumstahl) eingeschlossen sind. Der interne Stator 70 ersetzt das zentrale Eisen 60 der Pumpe gemäß Figur 2. Es sind elektrische
Leiter 72 vorgesehen, um dem interen Stator 70 Strom zuzuführen. Der interne Stator 70 erhält Wechselstrom mit einer
kleinen Frequenz in dem Bereich von 10 - 20 Schwingungen pro Sekunde bei einem Leistungspegel, der dem externen Stator angepaßt
ist. Der Strom in den Spulen des internen Stators 70 induziert ein Magnetfeld von dem Stator 70 zu dem flüssigen Metall
in dem Abschnitt des Ringraumes 66 zwischen den Statoren. Das durch die Statoren erzeugte Magnetfeld bewegt das flüssige Metall von
dem Ringraum 66 in Richtung auf die Auslaßdüse 16. In der Praxis wird ein gesättigtes Magnetfeld verwendet, um den Wirkungsgrad
des Pumpens von flüssigem Metall zu vergrößern.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der ringförmigen linearen Induktionspumpe
ist in Figur 4 dargestellt. Die Pumpe 200 ist durch ein Fundament 202 abgestützt und weist ein im allgemeinen zylindrisches
Gehäuse 204 auf. Der Flansch 206 ist auf dem Fundament
202 abgestützt, und das Gehäuse 204 weist eine Auslaßdüse 208
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an dem abgerundeten Ende und eine Einlaßdüse 210 auf der dem Fundament 202 benachbarten Seite auf.
Ein Pumptank 212 ist in dem Gehäuse 204 gehaltert und weist einen auf dem Gehäuse 204 abgestützten Plansch 214 auf. Die innenseitige
Oberfläche des Pumptankes 212 ist mit einer Schicht einer thermischen Isolation 216 überzogen, die üblicherweise ein inertes
keramisches Material ist, wie beispielsweise die Siliziumdioxidfibern, wie es von der Firma Johns-Mansville unter dem
Handelsnamen Min-K vertrieben wird.
Eine herausnehmbare langgestreckte Statoranordnung wird von einem
ersten (oder äußeren) Stator 228 gebildet, der in einem Statorringraum
213 gehalten ist, der durch den Pumptank 212 gebildet und mit einem inneren Teil (dünner Kanalzylinder) 221 verbunden
ist, die beide mit einem Statorkopf 214 verbunden sind. Der Pumptank 212 ist an dem inneren Teil 221 an einer Verbindungsstelle
250 befestigt, beispielsweise durch Schweißen.
Die äußere Oberfläche des Innenteils 221 benachbart zum Stator 228 ist mit einer Isolationsschicht 219 überzogen, die sich über
die volle Länge des Teils 221 erstreckt. In dem Statorkopf 214 sind öffnungen 223 vorgesehen zum Einführen des Statorkühlmittels
zum-Statorringraum 213 und zum Herausführen des Kühlmittels.
Elektrische Leiter 218 treten in die Öffnung 223 und in den Statorringraum
213 ein und sind mit dem Stator 228 verbunden.
Das Innenteil 221 weist ein offenes Ende nahe der Auslaßdüse 208 auf und ist auf dem Gehäuse 204 nahe der Auslaßdüse 208 abgestützt.
Das Innenteil 221 sorgt für eine Halterung der Statoranordnung innerhalb des Gehäuses 204. Ein äußerer Ringraum 225 wird
zwischen dem Gehäuse 204, dem Pumptank 212 und dem Abschnitt des Innenteils 221 gebildet, der sich zwischen dem Pumptank 212 und
dem Gehäuse 204 nahe der Auslaßdüse 208 erstreckt.
Eine öffnung 244 im Innenteil 221 ist mit der Auslaßdüse 210
durch einen Faltenbalg 246 verbunden.
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Der Abschnitt des isolierten Pumptankes 212 nahe der Einlaßdüse
210 stützt einen den Kanal zentrierenden Stütz- oder Spannring 222, der an Teilen 224 befestigt ist. Die Teile 224 sind an
den Abschnitten 230 zwischen der Isolation 216 und einem inneren isolierten Teil 221 befestigt. Die Teile 224 sind auch an einem
anderen Ring (2. Ring) 226 befestigt. Der langgestreckte Stator 228 weist eine Vielzahl von Statorspulen auf, die zwischen dem
zweiten Ring 26 und den an den Teilen 224 befestigten Abschnitten 230 gehalten sind.
Ein von dem Innenteil 221 ausgehender Plansch 232 bildet eine
Halterung für einen Plansch 234 eines abnehmbaren langgestreckten Mitteleisen-Halterungsmantels 240 an dem einen Ende, und eine
zentrierende Aussteifung 236 in der Form eines Ringes zwischen zwei verbundenen Stäben, die an dem Gehäuse 240 befestigt sind (wie in Figur 4a gezeigt), bildet eine Halterung für das Venturi-Ende 238 des Mitteleisen-Halterungsmantels 240. Ein Ringraum für die Strömung von flüssigem Metall ist zwischen dem Mitteleisen-Halterungsmantel 240 und dem inneren Zylinder 221 gebildet. Ein langgestreckter Zylinder aus Mitteleisen 242, der an
der innenseitigen Oberfläche des Mitteleisen-Halterungsmantels 240 befestigt ist, vervollständigt die Mitteleisenanordnung.
Halterung für einen Plansch 234 eines abnehmbaren langgestreckten Mitteleisen-Halterungsmantels 240 an dem einen Ende, und eine
zentrierende Aussteifung 236 in der Form eines Ringes zwischen zwei verbundenen Stäben, die an dem Gehäuse 240 befestigt sind (wie in Figur 4a gezeigt), bildet eine Halterung für das Venturi-Ende 238 des Mitteleisen-Halterungsmantels 240. Ein Ringraum für die Strömung von flüssigem Metall ist zwischen dem Mitteleisen-Halterungsmantel 240 und dem inneren Zylinder 221 gebildet. Ein langgestreckter Zylinder aus Mitteleisen 242, der an
der innenseitigen Oberfläche des Mitteleisen-Halterungsmantels 240 befestigt ist, vervollständigt die Mitteleisenanordnung.
Im Betrieb wird eine Strömung von flüssigem Metall in der Einlaßdüse
210 empfangen, während der Stator 228 Strom aus den
elektrischen Leitern 218 aufnimmt. Der Strom in den Spulen des Stators 228 erzeugt ein Magnetfeld, das von dem Stator 228 zum Mitteleisen 242 verläuft und durch das flüssige Metall in dem
Abschnitt des Ringraumes 248 benachbart zum Mitteleisen 242 und dem Stator 228 hindurchtritt. Das Magnetfeld induziert Strom
in dem flüssigen Metall im Ringraum 248 und hat eine Bewegung
des flüssigen Metalles im Ringraum 248 zur Auslaßdüse 208 zur
Folge.
elektrischen Leitern 218 aufnimmt. Der Strom in den Spulen des Stators 228 erzeugt ein Magnetfeld, das von dem Stator 228 zum Mitteleisen 242 verläuft und durch das flüssige Metall in dem
Abschnitt des Ringraumes 248 benachbart zum Mitteleisen 242 und dem Stator 228 hindurchtritt. Das Magnetfeld induziert Strom
in dem flüssigen Metall im Ringraum 248 und hat eine Bewegung
des flüssigen Metalles im Ringraum 248 zur Auslaßdüse 208 zur
Folge.
Die langgestreckte Statoranordnung und die langgestreckte Mitteleisenanordnung
dienen zum Ausüben einer erhöhten Pumpkraft auf das flüssige Metall in dem Ringraum 248. Diese zusätzliche Kraft
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hat die Entwicklung eines höheren Pumpdruckes zur Folge.
Die Strömung des flüssigen Metalls ist in den Pumpen gemäß den Figuren 2 - 4 in bestimmten Richtungen gezeigt. Durch Umkehren
der elektrischen Verbindungen mit den Statoren ist es jedoch möglich, die Strömungsrichtungen des flüssigen Metalls in den Pumpen
gegenüber denjenigen umzukehren, die in den Figuren gezeigt sind.
Zusammenfassend bilden also die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung eine ringförmige lineare Induktionspumpe mit einem erhöhten hydraulischen Wirkungsgrad infolge der
90°-Strömungsänderung des flüssigen Metalles durch die Pumpe, die die 180 -Änderung der Strömungsrichtung in den bekannten Pumpen
ersetzt. Die Pumpen gemäß der Erfindung haben weiterhin das wünschenswerte Merkmal eines herausnehmbaren Stators und eines herausnehmbaren
Mitteleisens (oder Innenstators) .Weiterhin schafft die Erfindung eine ringförmige lineare Indiktionspumpe, die ein Mitteleisen,
wie es in den Figu-en 2 und 4 gezeigt ist, oder einen internen Stator aufweist, der zentral angeordnet und durch den Innenmantel
gehalten ist, wie es in Figur 3 gezeigt ist.
Die ringförmige lineare Induktionspumpe gemäß der Erfindung weist eine kompaktere Konfiguration auf, da sich der Einlaß und der
Auslaß im allgemeinen an gegenüberliegenden Enden der Pumpe befinden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die ringförmige
lineare Induktionspumpe für größere zeitliche Prozentsätze in Betrieb genommen sein kann, da die StatoranOrdnung zur
Wartung und Reparatur schnell herausgezogen werden kann, und wenn eine andere Statoranordnung zur Verfügung steht,kann diese andere
Statoranordnung anstelle der zu reparierenden Anordnung verwendet werden, wodurch die Zeit, während der. die Pumpe nicht arbeitet,
auf ein Minimum reduziert werden kann.
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Claims (12)
1. /Ringförmige lineare Induktionspumpe zum Pumpen von flüssigem
^—S Metall, gekennzeichne .t. o. durch
Gehäuse (14), das eine erste ÖffnungVän dem einen Ende aufweist,
dessen entgegengesetztes Ende offen ist und das in
( Λ f\ \
Richtung auf das offene Ende eine zweite ÖffnungYaufweist,
ferner durch eine Statoranordnung (19) mit einem Stator (32), der in einem Strömungsmitteldichten ringförmigen Behälter
(26, 28) mit einem Kühlmitteleinlaß und einem Kühlmittelauslaß für eine Berührung des Stators mit einem Kühlmittel zur
•Kühlung des Stators gehalten ist, wobei die Statoranordnung (19) eine dünne Kanalwand (80) aufweist, die den Stator (32)
gegen einen Kontakt mit dem flüssigen Metall abdeckt, und herausnehmbar in dem Gehäuse gehalten ist und einen Teil des
offenen Endes d.es Gehäuses füllt, und wobei im Betrieb der Stator einen Magnetfluß und eine Reihe von elektrischen Polen
ausbildet, und durch Mittel (48, 52) zur Aufnahme des während des Betriebes in dem Stator erzeugten Magnetflusses, die in
dem Gehäuse an der Innenseite des ringförmigen Behälters (26, 28) angeordnet sind zum vollständigen Ausfüllen des offenen
Endes des Gehäuses und zum Ausbilden eines Ringraumes (66) für eine Strömung von flüssigem Metall zwischen dem ringförmigen
Behälter und den Mitteln zur Aufnahme des Magnet-
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flusses, wobei der Ringraum (66) die Öffnungen in dem Gehäuse
für einen Strömungsdurchgang des Strömungsmittels durch das Gehäuse verbindet undVden Mitteln zur Aufnahme des Magnetflusses
magnetische Pfade induziert sind, die den Polen des Stators entsprechen.
2. Induktionspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet , daß das Druckbehältergehäuse (14) im allgemeinen
zylinderförmig ist.
3. Induktionspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Aufnahme
des Magnetflusses eine Mitteleisenanordnung umfassen, die einen hohlen zylindrischen Mantel (52) aufweist, an dem .eine
Vielzahl von Hochtemperaturblechen (60) befestigt ist.
4. Induktionspumpe nach Anspruch 3S dadurch gekennzeichnet
, daß die Legierungsbleche aus einer Eisen-Kobalt-Legierung gebildet sind.
5. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Aufnahme
des Magnetflusses aus dem Stator einen zweiten Stator (70)
'. . umfassen.
6. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Aufnahme
des Magnetflusses eine Mitteleisenanordnung umfassen, die einen Kopf (48) aufweist, an dem eine zylindrischer Mantel
(52) mit einem abgerundeten Ende (54) befestigt ist, wobei an dem Mantel (52) eine Vielzahl von kein Kobalt enthaltenden
Hochtemperaturblechen in dem Bereich benachbart zum Stator befestigt sind, der in der Statoranordnung gehalten ist.
7. Induktionspumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß ein seitlicher Stützzylinder
(62) mit einer Vielzahl von darin angeordneten Löchern
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(64) mit dem abgerundeten Ende des zylindrischen Mantels verbunden
ist und eine Schiebesitzpassung mit dem Gehäuse an der einen der öffnungen in dem Gehäuse bildet.
8. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet , daß die Mittel zur Aufnahme des Magnetflusses eine Mitteleisenanordnung umfassen, die
einen Kopf aufweist, an dem eine zylindrischer Mantel mit einer Venturi-Form (238) befestigt ist, der das andere Ende
abschließt und durch einen Bügel (236) in der einen der Öffnungen in dem Gehäuse abgestützt ist, wobei an dem Mantel
eine Vielzahl von Hochtemperatur-Eisen-Kobalt-Blechen in dem Bereich benachbart zum Stator befestigt sind, der in der
Statoranordnung gehalten ist.
9. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
zur Aufnahme des Magnetflusses eine Anordnung mit einem Kopf umfassen, an dem ein zylindrischer Mantel mit einem abgerundeten
geschlossenen Ende befestigt ist, wobei ein zweiter Stator an der Innenseite des zylindrischen Mantels benachbart
zum Stator befestigt ist, der in der Statoranordnung
gehalten ist.
10'. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1 - 99 dadurch
gekennzei chnet , daß das offene Ende des Gehäuses mit einer angepaßten Abdeckung versehen ist, die
einen Statorkopf mit einer stromungsmitteldichten Passung mit einem Kopf der Mitteleisenanordnung aufweist, und der
Statorkopf Öffnungen aufweist, die als ein Statorkühlmitteleinlaß und als ein Auslaß dienen, so daß der Stator -mit
Statorkühlmittel in Berührung gebracht werden kann.
11. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1-10, dadurch
gekennzeichnet , daß der den Stator haltende Strömungsmitteldichte Behälter die Form von konzentrischen
Zylindern (26, 28) hat, die an dem einen Ende verbunden sind
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und die an dem anderen Ende mit einem Statorkopf verbunden sind.
12. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1-1I3 dadurch
gekennzeichnet , daß die Kanalwand (80) aus einem Material gebildet ist, das beständig ist gegenüber einer
Reaktion mit flüssigem Natrium und das eine Dicke in dem Bereich von etwa O3 75 bis etwa 2,25 mm aufweist.
13· Induktionspumpe nach Anspruch 53 dadurch gekennzeichnet
, daß das Material rostfreier Stahl ist.
lh. Induktionspumpe nach den Ansprüchen 1 - 13S dadurch
gekennzeichnet , daß der Behälter der Statoranordnung die Form konzentrischer Zylinder hat3 die an dem
einen Ende abgeschlossen sind und die jeweils eine Öffnung
aufweisen, die gegenüber dem restIicherjVolumen des Behälters
abgedichtet sind, und daß sich ein Faltenbalg (46) zwischen einer der Öffnungen in dem Gehäuse und der abgedichteten Öffnung
des Behälters erstreckt.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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