Пристрій для переміщення електропровідної рідини

Пристрій для переміщення електропровідної рідини, який складається з бака у вигляді головної труби з ІЗОЛЯЦІЙНОГО матеріалу з призначеною для переміщення електропровідною рідиною, що має вигляд короткозамкненого електричного ланцюга навколо розміщеного по осі бака магнітопроводу із створеним робочою котушкою зі змінним струмом змінним робочим магнітним потоком в осьовому напрямку бака та магнітопроводу, та встановленого за межею зовнішньої поверхні бака додаткового магнітопроводу з котушкою збудження зі змінним струмом і зі зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження, у полі якого знаходиться короткозамкнений електричний ланцюг з електропровідної рідини, який Галузь техніки, до якої належить винахід, є технічні засоби для переміщення електропровідної рідини Винахід може використовуватись, наприклад, для покращення екологічного стану (у пристроях для переміщення ртуті, електропровідних розплавів солей та електропровідної рідини у ХІМІЧНІЙ промисловості), переміщення рідких металів у ливарному виробництві, переміщення рідких металів для охолодження атомних реакторів та ш [1] ВІДОМІ пристрої для переміщення електропровідної рідини, які використовують дію електромагнітних полів, що періодично міняються вздовж ВІСІ каналу [2] Недоліком цього пристрою є низький коефіцієнт потужності та складність конструкції Найбільш близким до запропонованого вина відрізняється тим, що феромагнітна система складається з чотирьох послідовно з'єднаних частин, з яких перша та третя частини магнітопроводу кожна охоплені однаковими робочими котушками із співпадаючим по фазі змінним струмом, що призначені для створення у феромагнітній системі робочого магнітного потоку однакового напрямку, друга частина магнітопроводу розміщена між першою та третьою частинами магнітопроводу в середині бака по його осі, четверта частина магнітопроводу встановлена за межею зовнішньої поверхні бака, з'єднує першу та третю частини магнітопроводу і містить додатковий феромагнітний магнітопровід у вигляді труби (або и сектора), вісь якої співпадає по напрямку з віссю другої частини магнітопроводу та бака і всередині якої знаходиться бак з електропровідною рідиною сумісно з розміщеною в ньому другою частиною магнітопроводу, та має на додатковому феромагнітному магнітопроводі котушку збудження зі змінним струмом та зі зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження з приблизно однаковим та перпендикулярним напрямком магнітних силових ЛІНІЙ у рідині відносно осі і зовнішньої поверхні бака ходу є прийнятий як прототип пристрій для переміщення електропровідної рідини [3], який складається з бака у вигляді головної труби з ІЗОЛЯЦІЙНОГО матеріалу з призначеною для переміщення електропровідною , рідиною, що має вигляд короткозамкненого електричного ланцюга навколо розміщеного по ВІСІ бака магнітопроводу зі створеним робочою котушкою зі змінним струмом змінним робочим магнітним потоком в осьовому напрямку бака та магнітопроводу, та встановленого за межею зовнішньої поверхні бака додаткового магнітопроводу з котушкою збудження зі змінним струмом і з зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження, у полі якого знаходиться короткозамкнений електричний ланцюг з електропровідної рідини О 00 о ю 50844 Недоліком прийнятого як прототип пристрою є те, що на долю робочої зони пристрою (у якій створюється електромагнітна сила для переміщення електропровідної рідини) приходиться [1 с 81] 5 - 10% активної потужності системи індукованого струму у короткозамкненому електричному ланцюгу з електропровідної рідини, розміщеного навколо встановленого по ВІСІ бака магнітопроводу Це призводить до ВІДПОВІДНОГО зменшення ККД пристрою, 10 - 30% гідравлічного опору металотракту Причина, яка перешкоджає отримати очікуваний технічний результат у прототипі (більш високий ККД при меншому гідравлічному опорі та меншій вартості приладу) є невелика робоча зона В основу передбачуваного винаходу поставлено задачу вдосконалення прийнятого за прототип авторського свідоцтва [3] шляхом розширення робочої зони і створення електромагнітної сили, яка діє на весь короткозамкнений електричний ланцюг з електропровідної рідини Завдяки цьому на робочу зону приходиться 100% потужності індукованого струму, і вона набуває меншого гідравлічного опору Загальні суттєві ознаки запропонованого пристрою для переміщення електропровідної рідини, які співпадають із суттєвими ознаками пристрою прототипу, полягають утому, що пристрій для переміщення електропровідної рідини складається з бака у вигляді головної труби з ІЗОЛЯЦІЙНОГО матеріалу з призначеною для переміщення електропровідною рідиною, що має вигляд короткозамкненого електричного ланцюга навколо розміщеного по ВІСІ бака магнітопроводу із створеним робочою котушкою зі змінним струмом змінним робочим магнітним потоком в осьовому напрямку бака та магнітопроводу, та встановленого за межею зовнішньої поверхні бака додаткового магнітопроводу з котушкою збудження зі змінним струмом і зі, зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження, у полі якого знаходиться короткозамкнений електричний ланцюг з електропровідної рідини Суттєві ознаки запропонованого пристрою для переміщення електропровідної рідини, що є достатніми у всіх випадках і характеризують запропонований винахід на відміну від пристрою прототипу, полягають утому, що феромагнітна система складається з чотирьох послідовно з'єднаних частин, з яких перша та третя частини магнітопроводу кожна охоплені однаковими робочими котушками із співпадаючим по фазі змінним струмом, що призначені для створення у феромагнітній системі робочого магнітного потоку однакового напрямку, друга частина магнітопроводу розміщена між першою та третьою частинами магнітопроводу в середині бака по його ВІСІ, четверта частина магнітопроводу встановлена за межею зовнішньої поверхні бака, з'єднує першу та третю частини магнітопроводу і вміщує додатковий феромагнітний магнітопровід у вигляді труби (або и сектора), вісь якої співпадає по напрямку з віссю другої частини магнітопроводу та бака і всередині якої знаходиться бак з електропровідною рідиною сумісно з розміщеною в ньому другою частиною магнітопроводу, та має на додатковому феромагнітному магнітопроводі котушку збудження зі змінним струмом і зі зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження з приблизно однаковим та перпендикулярним напрямком магнітних силових ЛІНІЙ у рідині відносно ВІСІ і зовнішньої поверхні бака Запропонований пристрій для переміщення електропровідної рідини ілюструється малюнком, на якому приведена його конструкція та позначені бак 1 у вигляді головної труби з ІЗОЛЯЦІЙНОГО матеріалу з призначеною для переміщення електропровідною рідиною 2, феромагнітна система з чотирьох послідовно з'єднаних частин першої частини магнітопроводу З, другої частини магнітопроводу 4, третьої частини магнітопроводу 5, четвертої частини магнітопроводу 6, з яких перша та третя частини магнітопроводу кожна охоплені однаковими робочими котушками 7 та 8 із співпадаючим по фазі змінним струмом, що призначені для створення у феромагнітній системі робочого магнітного потоку однакового напрямку Друга частина магнітопроводу розміщена між першою та третьою частинами магнітопроводу в середині бака по його ВІСІ так, що електропровідна рідина має вигляд короткозамкненого електричного ланцюга навколо неї Четверта частина магнітопроводу встановлена за межею зовнішньої поверхні бака і з'єднує першу та третю частини магнітопроводу, додатковий феромагнітний магнітопровід у вигляді труби 9 (або и сектора), вісь якої співпадає по напрямку з віссю другої частини магнітопроводу та бака і всередині якої знаходиться бак з призначеною для переміщення електропровідною рідиною сумісно з розміщеною в ньому другою частиною магнітопроводу Додатковий феромагнітний магнітопровід має котушку збудження 10 зі змінним струмом і зі зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок, яка призначена для створення змінного магнітного потоку збудження з приблизно однаковим та перпендикулярним напрямком магнітних силових ЛІНІЙ у баці відносно ВІСІ та зовнішньої поверхні бака Пристрій, який показаний на малюнку, працює таким чином Однакові робочі котушки із змінним струмом 7 та 8 створюють у магнітній системі (з частин магнітопроводів 3, 4, 5, 6) змінне робоче магнітне поле Під ДІЄЮ ЦЬОГО ЗМІННОГО робочого магнітного поля в електропровідній рідині 2, яка розміщена у баці 1 і яка створює короткозамкнений електричний ланцюг навколо другої частини магнітопроводу 4, наводиться ЕРС і протікає змінний струм Цей короткозамкнений електричний ланцюг з рідини 2 і зі змінним струмом знаходиться у зовнішньому змінному магнітному полі збудження, яке проходить по рідині і створюється котушкою збудження 10 зі змінним струмом і зі зсувом по фазі відносно змінного струму робочих котушок 7 та 8 Цей магнітний потік збудження у баці 1 має приблизно однаковий та приблизно перпендикулярний напрямок магнітних силових ЛІНІЙ відносно ВІСІ та зовнішньої поверхні бака 1 Для збільшення магнітного потоку збудження у 50844 баці 1 використовується додатковий феромагнітний магнітопровід у вигляді труби 9 (або її сектора), що охоплює бак 1 з електропровідною рідиною 2 сумісно з розміщеною у баці другою частиною магнітопроводу 4 Цей додатковий феромагнітний магнітопровід у вигляді труби 9 повинен не створювати короткозамкненого електричного ланцюга навколо другої частини магнітопроводу 4, для чого він повинен бути виконаним або з феромагнетика (тобто мати великий електричний опір), або повинен мати ізолюючий розтин вдовж його твірної За законом Ампера на провідник зі струмом у магнітному полі діє сила, яка може визвати переміщення провідника В даному випадку таким провідником зі змінним струмом є короткозамкнений електричний ланцюг з електропровідної рідини 2 навколо другої частини магнітопроводу 4, а взаємодія цього ланцюга зі змінним струмом з магнітним полем збудження котушки 10 (яке проходить через рідину 2) і призводить до переміщення рідини вздовж ВІСІ бака 1 ЕРС у короткозамкненому електричному ланцюгу з електропровідної рідини дорівнює ПОХІДНІЙ по часу від робочого магнітного потоку Ф (який проходить по другій частині магнітопроводу 4) і зміщена по фазі на ті/2 електричних радіан відносно цього потоку Якщо робочий магнітний потік Ф другої частини магнітопроводу 4, що створюється робочими котушками 7 та 8, змінюється у часі за синусоїдальним законом Ф = Ф м sin tot, (1) де Ф н - амплітуда магнітного потоку, со - циклічна частота, t - час, то ЕРС у короткозамкненому електричному ланцюгу з електропровідної рідини змінюється зі зсувом на ті/2 електричних радіан відносно робочого магнітного потоку згідно формули Е - -d Ф / dt = Е м sin ( 2 де Е н - амплітуда ЕРС Струм у короткозамкненому електричному ланцюзі з електропровідної рідини змінюється згідно формули І = І м sin (©* - п/2 - L/R; (3) R - активний електричний опір електричного ланцюга з електропровідної рідині, L - індуктивність розсіяння електричного ланцюга з електропровідної рідині, Ф - зсув по фазі струму І відносно ЕРС Е, І н - амплітуда струму Якщо вважати, що опір R електропровідної рідини великий відносно індуктивності L, то можна вважати, що зсув по фазі со = 0 Припустимо, що змінний струм намагнічування у котушці збудження 10 зсунутий по фазі відносно змінного струму намагнічування робочих котушок 7 та 8 на кут ± ті/2, тобто в електропровідній рідині 2 магнітна індукція збудження змінюється у часі за формулою В = В м sin (cot± я/2), (4) де В н - амплітуда магнітної індукції збудження За законом Ампера, сила, яка діє на провідник зі струмом у магнітному полі, дорівнює при (ф = 0) F = ВІ L n = L n В м Ііу, sin (tat ± я/2) І м sin (cot - л/2), де Ln - довжина електричного ланцюга з електропровідної рідини З формули (5) видно, що короткозамкнений ланцюг з електропровідної рідини буде штовхатись вздовж ВІСІ бака 1 лише в одну сторону в напрямку або робочої котушки 7 або робочої котушки 8, бо зміни знаку (тобто зміни напрямку дії) сили F у часі немає Напрямок дії сили F залежить від зсуву по фазі змінного струму у котушці збудження 10 відносно змінного струму робочих котушок 7 та 8 Цей зсув бажано мати рівним або я/2 або +71/2 Розглянутий процес використовується для переміщення електропровідної рідини Використання у запропонованому винаході збільшення області дії робочої зони дозволяє збільшити ККД, тому що на робочу зону приходиться 100% потужності індукованого струму, зменшити гідравлічний опір насосу Використана інформація 1 Магнитодинамические насосы для жидких металлов /Полищук В П , Цин М Р , Горн Р К и др / Киев Наукова думка, 1989 - 256с 2 Патент Германии №4012268, Н02 К44/00, 24 10 91 Насос для подачи электропроводных вязких жидкостей 3 А с СССР №147741, класс 31с, 26/01, БИ №11, 06 06 62 Полищук В П Устройство для заливки жидкого металла в камеру машины для литья под давлением 50844 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71