[發(fā)明專利]一種帶穩(wěn)流段的多級(jí)ALIP電磁泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710371575.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107231079B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙睿杰;施衛(wèi)東;張德勝;黃俊;苗衡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K44/06
• 分類號(hào): H02K44/06
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及一種帶穩(wěn)流段的多級(jí)ALIP電磁泵，屬于電磁泵技術(shù)領(lǐng)域，整個(gè)泵體分多級(jí)泵段，每級(jí)泵段由一級(jí)電磁段和一級(jí)穩(wěn)流段組成，電磁段負(fù)責(zé)向金屬液做功增壓，而穩(wěn)流段負(fù)責(zé)對(duì)金屬液的不穩(wěn)定流動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)流。所述電磁段包括外部鐵芯定子、通電線圈、流道外管、流道內(nèi)管、液態(tài)金屬流道、內(nèi)部鐵芯定子、內(nèi)部承壓管和支撐盤(pán)，穩(wěn)流段包括穩(wěn)流導(dǎo)板、流道外管、流道內(nèi)管和內(nèi)部承壓管；所述穩(wěn)流導(dǎo)板在環(huán)形流道內(nèi)周向等分并沿泵體軸向布置。本發(fā)明大大提高了在不同流量下泵內(nèi)流動(dòng)的穩(wěn)定性，為大流量高效ALIP電磁泵的設(shè)計(jì)提供了可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁泵技術(shù)領(lǐng)域，具體是設(shè)計(jì)一種帶穩(wěn)流段的多級(jí)圓柱式線性感應(yīng)電磁泵的新型結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

圓柱式線性感應(yīng)電磁泵(Annular Linear Induction Pump,ALIP)是第四代液態(tài)金屬冷卻快中子反應(yīng)堆主冷卻回路和二級(jí)回路驅(qū)動(dòng)泵理想的選用泵型，其利用外接三相交變電流感應(yīng)的行波磁場(chǎng)和導(dǎo)電流體中的感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生沿泵體軸向的洛倫茲力，從而推動(dòng)流體沿軸向流動(dòng)。ALIP電磁泵實(shí)現(xiàn)了液體金屬在完全封閉情況下的定向傳輸，這種驅(qū)動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，避免金屬氧化與設(shè)備維護(hù)的問(wèn)題。然而目前設(shè)計(jì)和測(cè)試的該型泵的流量不能滿足冷卻商業(yè)型反應(yīng)堆的需求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ALIP電磁泵在大流量設(shè)計(jì)工況下會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，出口壓力脈動(dòng)增大引起流量的震蕩和泵體的振動(dòng)，內(nèi)部流場(chǎng)紊亂并出現(xiàn)大尺度渦流和逆向流；泵高效區(qū)域狹窄，當(dāng)流量稍微偏離設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，泵的效率下降明顯。這些現(xiàn)象主要是因?yàn)殡姶疟媒Y(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱產(chǎn)生的流道內(nèi)電磁場(chǎng)周向分布的不均以及電流在金屬液中的趨膚效應(yīng)導(dǎo)致的流道內(nèi)產(chǎn)生非軸向洛倫茲力，從而使入口流速的微小擾動(dòng)在流道內(nèi)流動(dòng)時(shí)不斷發(fā)展變大，從而形成大尺度的渦流和回流，嚴(yán)重影響泵出口流量和壓力的穩(wěn)定性。因此設(shè)計(jì)一種能提高流動(dòng)穩(wěn)定性的新型結(jié)構(gòu)是ALIP電磁泵大型化的關(guān)鍵技術(shù)。國(guó)內(nèi)實(shí)用新型專利CN02254740.1“自激電磁泵”將輸送裝置與動(dòng)力源合為一體構(gòu)成輸送管道的自激電磁泵，它從本質(zhì)上改變了普通泵的工作原理，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)；實(shí)用新型CN200920217356.5“液態(tài)金屬傳輸用內(nèi)外加芯交流感應(yīng)泵”，通過(guò)在流道內(nèi)外均加鐵芯來(lái)減少漏磁量，從而提高效率；實(shí)用新型CN201620628336.7“一種輕質(zhì)鐵芯電磁泵”通過(guò)內(nèi)部填充石墨的中空鐵芯替換原有笨重的實(shí)心內(nèi)部鐵芯，實(shí)現(xiàn)了電磁泵的輕量化；發(fā)明專利CN201610937565.1“一種空間核環(huán)境用液態(tài)金屬電磁泵”通過(guò)一系列改進(jìn)創(chuàng)新，使電磁泵變得緊湊、堅(jiān)固，能承受振動(dòng)與沖擊，能在空間核電源系統(tǒng)中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。以上均對(duì)電磁泵提出了一些改進(jìn)和創(chuàng)新的措施，但所述電磁泵均應(yīng)用在較小的工作流量下，且并未提及解決泵體內(nèi)流動(dòng)不穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明專利針對(duì)大型ALIP設(shè)計(jì)，提出多級(jí)泵段和增加穩(wěn)流段的設(shè)計(jì)思想來(lái)提高泵內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定性和擴(kuò)大泵的高效區(qū)，為大流量ALIP電磁泵的設(shè)計(jì)制造提供可能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決大型ALIP電磁泵內(nèi)流不穩(wěn)定和高效區(qū)狹窄的問(wèn)題，本發(fā)明專利提供一種帶穩(wěn)流段的多級(jí)ALIP電磁泵的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種帶穩(wěn)流段的多級(jí)ALIP電磁泵，整個(gè)泵體分多級(jí)泵段，每級(jí)泵段由一級(jí)電磁段和一級(jí)穩(wěn)流段組成，電磁段負(fù)責(zé)向金屬液做功增壓，而穩(wěn)流段負(fù)責(zé)對(duì)金屬液的不穩(wěn)定流動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)流；

所述電磁段包括外部鐵芯定子、通電線圈、流道外管、流道內(nèi)管、液態(tài)金屬流道、內(nèi)部鐵芯定子、內(nèi)部承壓管和支撐盤(pán)，外部鐵芯定子和內(nèi)部鐵芯定子由多層硅鋼片壓疊合而成，定子在周向等分并沿泵體軸向分散布置，流道外管內(nèi)部為流道內(nèi)管，且流道外管和流道內(nèi)管之間為液態(tài)金屬流道，外部鐵芯定子位于流道外管外部，內(nèi)部鐵芯定子位于流道內(nèi)管內(nèi)部，通電線圈繞組沿流道外管周向纏繞，并放置在外部鐵芯定子的各線圈槽中，外部定子由兩端固連在流道外管上的支撐盤(pán)固定，線圈采用Y形式接線且每相電流接兩個(gè)線圈繞組，流道外管道外表面可鋪設(shè)一層絕熱材料；通電線圈和外部鐵芯定子之間的縫隙間分散填充無(wú)機(jī)絕緣材料；

穩(wěn)流段包括穩(wěn)流板、流道外管、流道內(nèi)管和內(nèi)部承壓管，所述穩(wěn)流板在液態(tài)金屬流道內(nèi)周向等分并沿泵體軸向布置；內(nèi)部承壓管位于內(nèi)部鐵芯定子內(nèi)層。