RU2526373C1 - Cylindrical linear conduction pump - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: cylindrical linear conduction pump comprises a shell and an inner cylindrical core, which create a circular channel. A flat insulation plate is placed in the circular channel and is tightly attached to a cylindrical core from a high-coercivity permanent magnet magnetised in an axial direction along its generatrix and a shell from ferromagnetic material. The cylindrical core and the inner surface of the shell have a chemically inert heat-resistant insulation plate, and the length of the plate meets the condition L_f>L_c+π·D_s-δ_f, where L_f - length of the flat plate, m, L_c - length of the cylindrical core, m, D_s - inner diameter of the shell, m, δ_f - thickness of the flat plate, m. At the ends of the flat plate in areas of poles of the cylindrical core at the opposite sides there are flat electrodes installed in pairs, the first pair of which is connected to appropriate outlets of the first adjustable source of DC voltage, and the second one - to appropriate outlets of the second adjustable source of DC voltage. Inlets of the first and second sources are connected to appropriate outlets of the setting unit.

EFFECT: reduced power costs and simplified adjustment of liquid flow.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к насосной технике для перекачивания электропроводных жидкостей и может быть использовано в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.The invention relates to pumping equipment for pumping electrically conductive liquids and can be used in industry and housing and communal services.

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.Known cylindrical direct current conduction pump (USSR Author's Certificate No. 172194, F05B, 1964), containing a cylindrical channel, current-supplying and compensation buses, a ferromagnetic magnetic circuit, made multi-pole in the form of a symmetrical branched magnetic circuit.

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.The disadvantage of this device is the increased energy consumption due to the use of the field winding to create a magnetic flux, and low efficiency due to the inability to ensure uniform distribution of the magnetic flux in a cylindrical channel with an electrically conductive liquid.

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.Closest to the claimed is the "Cylindrical induction pump" (USSR Author's Certificate No. 175824, F05G, 1964), adopted as a prototype containing an annular channel formed by a shell and an inner cylindrical core.

Недостатком данного технического решения являются высокие энергозатраты на возбуждение магнитного потока в кольцевом канале, а также сложность обеспечения регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.The disadvantage of this technical solution is the high energy consumption for the excitation of magnetic flux in the annular channel, as well as the difficulty of regulating the flow rate of the pumped conductive fluid.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в снижении энергозатрат и упрощении процесса регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.The technical result of the proposed device is to reduce energy consumption and simplify the process of regulating the flow of pumped electrically conductive fluid.

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:The technical result is achieved by the fact that the cylindrical linear conduction pump comprises a shell and an inner cylindrical core forming an annular channel, a flat plate made of insulating material placed in the annular channel and hermetically attached to a cylindrical core made of a highly coercive permanent magnet magnetized in the axial direction, along its generatrix and to the shell made of ferromagnetic material, with the cylindrical core and the inner surface rhnost shell are chemically inert heat-resistant insulating sheath, and the length of the flat plate satisfies the following condition:

L_п>L_м+π·D_o-δ_п.L _p > L _m + π · D _o -δ _p .

где L_п - длина плоской пластины, м,where L _p - the length of the flat plate, m,

L_м - длина цилиндрического сердечника, м,L _m - the length of the cylindrical core, m,

D_o - внутренний диаметр обечайки, м,D _{o the} inner diameter of the shell, m,

δ_п - толщина плоской пластины, м,δ _p - the thickness of the flat plate, m,

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.in this case, at the ends of a flat plate in the areas of the poles of the cylindrical core, flat electrodes are installed in pairs on opposite sides, the first pair of flat electrodes is connected to the corresponding outputs of the first adjustable constant voltage source, the second pair of flat electrodes is connected to the corresponding outputs of the second adjustable constant voltage source, and the inputs of the first and a second regulated constant voltage source connected to the corresponding outputs of the master unit.

Торцевые части цилиндрического сердечника могут быть снабжены наконечниками обтекаемой формы из немагнитного материалаThe end parts of the cylindrical core can be equipped with streamlined tips made of non-magnetic material

Торцевым частям цилиндрического сердечника может быть придана обтекаемая форма.The end parts of the cylindrical core can be streamlined.

На фиг.1 приведен чертеж общего вида цилиндрического линейного кондукционного насоса, а на фиг.2 - чертеж вертикального разреза вдоль оси насоса.Figure 1 is a drawing of a General view of a cylindrical linear conductivity pump, and figure 2 is a drawing of a vertical section along the axis of the pump.

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.The cylindrical linear conduction pump comprises an annular channel formed by a shell 1 and a cylindrical core 2, a driving unit 3, a first adjustable constant voltage source 4 and a second adjustable constant voltage source 5, a flat insulating plate 6 and a first pair of flat electrodes 7 and a second pair of flat electrodes 8 .

Цилиндрический сердечник 2 выполнен из намагниченного в осевом направлении высококоэрцитивного постоянного магнита.The cylindrical core 2 is made of a highly coercive permanent magnet magnetized in the axial direction.

Обечайка 1 выполнена ферромагнитной для концентрации и равномерного распределения магнитного потока в кольцевом канале.The shell 1 is made ferromagnetic for concentration and uniform distribution of magnetic flux in the annular channel.

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.The flat insulating plate 6 is placed in the annular channel in the plane formed by the axis of the cylindrical linear conductivity pump and the radius of the ferromagnetic shell 1, and is tightly attached to the shell 1 and the cylindrical core 2, forming a longitudinal partition in the annular channel that prevents the passage of shunt currents between the electrodes of the first pair of plane electrodes 7 and between the electrodes of the second pair of flat electrodes 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.The first pair of flat electrodes 7 is mounted symmetrically on opposite sides of the flat insulating plate 6 in the area of the north pole of the highly coercive permanent magnet of the cylindrical core 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.The second pair of flat electrodes 8 is mounted symmetrically on opposite sides of the flat insulating plate 6 in the area of the south pole of the highly coercive permanent magnet of the cylindrical core 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:The outer surface of the cylindrical core 2 has a chemically inert heat-resistant insulating shell 9, and the inner surface of the ferromagnetic shell 1 has a chemically inert heat-resistant insulating shell 10. The length of the flat insulating plate 6 to minimize shunt currents between the electrodes of the first pair of flat electrodes 7 and between the electrodes of the second pair of flat electrodes 8 must satisfy the condition:

$${\text{L}}_{\text{п}}>{\text{L}}_{\text{м}}+\pi \cdot D_{о}-{\delta }_{п}.(1)$$

$${\text{L}}_{\text{P}}>{\text{L}}_{\text{m}}+\pi \cdot D_{\mathrm{about}}-{\delta }_P.(\mathrm{one})$$

где L_п - длина плоской изолирующей пластины, м,where L _p - the length of the flat insulating plate, m,

L_м - длина цилиндрического сердечника, м,L _m - the length of the cylindrical core, m,

D_o - внутренний диаметр ферромагнитной обечайки, м,D _{o the} inner diameter of the ferromagnetic shell, m,

δ_п - толщина плоской изолирующей пластины, м,δ _p - the thickness of the flat insulating plate, m,

Первая пара плоских электродов 7 подключена к соответствующим выходам первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 шинами 11.The first pair of flat electrodes 7 is connected to the corresponding outputs of the first regulated constant voltage source 4 by buses 11.

Вторая пара плоских электродов 8 подсоединена к соответствующим выходам второго регулируемого источника постоянного напряжения 5 шинами 12.The second pair of flat electrodes 8 is connected to the respective outputs of the second regulated constant voltage source 5 by buses 12.

Входы первого регулируемого источника постоянного напряжения 4 и входы второго регулируемого источника постоянного напряжения 5 соединены с соответствующими выходами задающего блока 3.The inputs of the first adjustable constant voltage source 4 and the inputs of the second adjustable constant voltage source 5 are connected to the corresponding outputs of the master unit 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.To reduce the turbulence of the flow of the pumped electrically conductive fluid, the core 2 is provided with streamlined end tips 13 made of non-magnetic material, or streamlined end faces of the cylindrical core 2.

Цилиндрический линейный кондукционный насос работает следующим образом.A cylindrical linear conductivity pump operates as follows.

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).Since the direction of the magnetic flux generated by the cylindrical core 2 in the zones of the north and south poles is opposite, the polarity of the voltage supplied to the first pair of flat electrodes 7 should be the reverse polarity of the voltage applied to the second pair of flat electrodes 8. In this case, the forces arising from the interaction of currents flowing in an electrically conductive liquid with magnetic flux in the zones of the north and south poles of the highly coercive permanent magnet of the cylindrical core 2 will have one other direction (figure 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.The flow rate of the electrically conductive liquid is controlled by smoothly varying the voltage at the outputs of the first adjustable constant voltage source 4 and the second adjustable constant voltage source 5 both jointly and separately.

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.If necessary, an operative stop of the pumped conductive fluid can be carried out simultaneous voltage reversal at the outputs of the first regulated constant voltage source 4 and / or the second regulated constant voltage source 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.Since the outer surface of the cylindrical core 2 has a chemically inert heat-resistant insulating shell 9 and the inner surface of the ferromagnetic shell 1 has a chemically inert heat-resistant insulating shell 10, the negative effect of aggressive pumped electrically conductive liquids on the shell 1 and the cylindrical core 2 is excluded, and the possibility of shunt currents flowing between electrodes of the first pair of flat electrodes 7 and between the electrodes of the second pair of flat electrodes 8 sidechka 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.The design of the cylindrical core 2 based on a highly coercive permanent magnet makes it possible to minimize energy consumption when pumping electrically conductive fluids, and the absence of rotating parts significantly reduces the noise level.

Таким образом, реализация предложенного устройства позволяет обеспечить существенное снижение энергозатрат и упрощение процесса регулирования расхода перекачиваемой электропроводной жидкости.Thus, the implementation of the proposed device can provide a significant reduction in energy consumption and simplification of the process of regulating the flow rate of the pumped conductive fluid.

Claims (3)

1. Цилиндрический линейный кондукционный насос, содержащий обечайку и внутренний цилиндрический сердечник, образующие кольцевой канал, отличающийся тем, что содержит 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:
L_п>L_м+π·D_o-δ_п.
где L_п - длина плоской пластины, м,
L_м - длина цилиндрического сердечника, м,
D_o - внутренний диаметр обечайки, м,
δ_п - 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.1. A cylindrical linear conduction pump containing a shell and an inner cylindrical core forming an annular channel, characterized in that it comprises a flat plate made of insulating material placed in the annular channel and hermetically attached to a cylindrical core made of axially magnetized highly coercive constant magnet, along its generatrix and to the shell, made of ferromagnetic material, and the cylindrical core and the inner surface The shells have a chemically inert heat-resistant insulating shell, and the length of the flat plate satisfies the condition:
L _p > L _m + π · D _o -δ _p .
where L _p - the length of the flat plate, m,
L _m - the length of the cylindrical core, m,
D _{o the} inner diameter of the shell, m,
δ _p - the thickness of the flat plate, m,
moreover, at the ends of a flat plate in the areas of the poles of the cylindrical core, flat electrodes are installed in pairs on opposite sides, the first pair of flat electrodes is connected to the corresponding outputs of the first adjustable constant voltage source, the second pair of flat electrodes is connected to the corresponding outputs of the second adjustable constant voltage source, and and a second regulated constant voltage source connected to the corresponding outputs of the master unit. 2. Цилиндрический линейный кондукционный насос по п.1, отличающийся тем, что торцевые части цилиндрического сердечника снабжены наконечниками обтекаемой формы из немагнитного материала.2. A cylindrical linear conduction pump according to claim 1, characterized in that the end parts of the cylindrical core are provided with streamlined tips made of non-magnetic material. 3. Цилиндрический линейный кондукционный насос по п.1, отличающийся тем, что торцевым частям цилиндрического сердечника придана обтекаемая форма. 3. The cylindrical linear conduction pump according to claim 1, characterized in that the end parts of the cylindrical core are given a streamlined shape.

Images