183606. lajstromszámú szabadalom • Indukciós szivattyú vezetőképes folyadékok szállítására
] 183 606 2 A találmány tárgya lineáris indukciós szivattyú, melylyel az ismert megoldásokéhoz képest kedvezó'bb üzemi feltételek között hajtható végre villamos vezetőképességű anyagok folyékony halmazállapotban való szállítása. Az ilyen rendeltetésű ismert indukciós szivattyúkhoz hasonlóan a találmány szerinti szivattyú is alkalmazható különböző vezetőképes folyadékok, folyékony fémek szállítására; különös előnye abban van, hogy az indukciós szivattyú előnyeit olyan folyékony fém szállításánál is kedvező feltételek között hasznosíthatjuk, melynek fajlagos vezetőképessége igen kicsi. A találmányt higany szállítása céljából fejlesztettük ki, melynek kezelése általában is problematikus és mely a találmány szerinti szivattyúval környezeti hőmérsékleten is megbízhatóan szállítható a környezettől jól elszigetelt szállítópályán; a továbbiakban a higanyszivattyúkénti alkalmazást tárgyaljuk, az ismertetésből szakember számára kitűnik, hogy a találmány szerinti szivattyú előnyei más fémek, s jobb vezetőképességű fémek szállítása során is javítják az ilyen technológia alkalmazási feltételeit. A már a múlt század végén ismert lineáris villamos gép (lineáris motor) az utóbbi 2-3 évtizedben került fokozatosan ismét az érdeklődés előterébe; sokrétű alkalmazására időközben megérettek a feltételek és a forgógépekkel szembeni előnyei olyan esetben, amikor haladó mozgatást megvalósító munkagépre van szükség, a műszaki élet szinte minden területén arra ösztönözték a fejlesztőket, hogy a haladó irányú mozgási feladatokat közvetlenül haladó irányú erőmezővel üzemelő munkagépekkel próbálják megoldani. A kohászatban és az atom technikában újabban folyékony fémek szállítására is kezdték alkalmazni a lineáris motort, indukciós szivattyúként, melyben a szivattyúzandó folyékony fém képezi a lineáris villamos gép mozgórészét. Az ismert alkalmazásoknál a szállítandó fém általában jó vezetőképességű, acél, nátrium, kálium. Olvadáspontjuk a szokásos környezeti hőmérsékletet jelentősen meghaladja, a folyékony acél szállítási hőmérséklete jóval a Curie-pont felett van, így az szállítás közben nem ferromágneses közeg. Rövid áttekintés található a technika állásáról K. Pawluk és W. Szczepanski: Lineáris villamos motorok c. könyvében (Műszaki Könyvkiadó, 1977), a 8.3 fejezetben. Ilyen célra eddig funkcionálisan alapvetően eltérő két típus ismeretes. Az egyik típus tulajdonképpen nem szoros értelemben vett lineáris villamos gép: hengeres állórésze forgómezőt állít elő, a forgórész nagy gyűrűs terű hengeres vasmagjában spirális hornyok vannak kialakítva, s a szállítandó folyadék a forgómező hatására végighalad a spirálvonalas szállítópályán, tehát mozgásának egyik komponense forgómozgás (az erre fordított energia veszteségi teljesítménynek tekinthető), másik komponense a kívánt haladó mozgás. Túl e veszteségi teljesítményen hátrányos, hogy a kialakítás, gyártástechnológia viszonylag bonyolult és ez kihat az üzemfenntartási munkákra is, pl. szétszerelésnél el kell tömi a spirális pályán kihűlt fémet stb. A másik ismert típusnál következetesen lineáris villamos gépről beszélhetünk, mert az állórész furatában elrendezett szekunder részt maga az alkalmas edényben (pl. téglalap keresztmetszetű csőben) haladó vezető folyadékréteg alkotja, mely a lineáris erőmező energiáját közvetlenül és egyértelműen haladó mozgási energiaként hasznosítja. Ennek a típusnak a realizálási problémáit a már idézett könyv tárgyalja. Ilyen pl. a pinch effektus, mely korlátozza az alkalmazható áramsűrűséget, továbbá azok a konstrukciós követelmények, melyek abból folynak, hogy a hasznos teljesítményt kis hatásfok mellett kell biztosítani (az említett acélszállításnál pl. a hatásfok 0,1% körüli). Jól vezető fémek esetében még ilyen nehézségek mellett is előnyösnek bizonyult a lineáris indukciós szivattyú alkalmazása, végeredményben a szállítási költség jóval kisebb, mint mechanikus szállítás esetén és többszörös a termelékenység stb. Ha viszont olyan fémet kívánunk szállítani, melynek fajlagos vezetőképessége csekély, sokszorozva jelentkeznek az egyébként is fennálló nehézségek; a kis vezetőképességből pedig további akadályok lépnek fel, pl. egy el nem viselhető terjedelem növekedés. Ha pl. higanyt akarunk szállítani, melynek vezetőképessége a rézének kevesebb mint ötvenedrésze, a vasénak 63-ad része, akkor egyébként egyező kiviteli feltételek mellett több mint ötvenszeres terjedelemmel lehetne csak elérni a szükséges hasznos energia szolgáltatását, ami már kizárja az üzemi körülmények közötti rentábilis megvalósítást. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kis vezetőképesség ellenére is hasznosíthatók az indukciós szivatytyú előnyei, ugyanakkor jól vezető fémek szállításakor is csökkenthetők az egyébként fennálló problémák (pl. elmaradnak a pinch effektus okozta korlátok), ha hengeres állórésszel és annak furatában elrendezett szállítótérrel úgy alakítjuk ki az indukciós szivattyút, hogy a furatban - koaxiálisán — helytálló vasmag van elrendezve, a furatban az állórész belső palástjához illeszkedően műanyagcső van elrendezve és a műanyagcső belső, illetve a vasmag külső palástja közötti (lég)rés alkotja a szállítóteret. Célszerűen a vasmag lemezeit kivitelű; alkalmazható kis örvényáramú más típusú vasmag is. Egy előnyös kiviteli alaknál az indukciós szivattyú két végét a haladási irányra merőleges perem zárja le, melyet a szállítópálya átszel, s melyhez mind az állórész, mind a vasmag nem oldható kötéssel, célszerűen hegesztéssel van erősítve. Találmányunkat részletesebben ábrák segítségével magyarázzuk. Az 1. ábrán vázlatosan mutatjuk be a találmány szerinti indukciós szivattyút. A 2a és 2b ábrák annak egy előnyös alkalmazását szemlélteti, higanykatódos klórgyártásnál a higany indukciós szivattyúval való szállítását. Az 1. ábrán látható, hogy az állórész 11 tekercsekés állórész 12 vasmagok alkotta hengeres állórész külső palástját 13 burkolat, két végét pedig 14 peremek fogják közre; a 13 burkolat és a 14 peremek közötti kötés e példa szerint hegesztési 15 varrat. Az állórész belső palástjához műanyag 16 cső simul, a 16 cső által körülvett hengeres üregben további lemezeit 17 vasmag van - a hengeres állórésszel koaxiálisán — elrendezve és a műanyag 16 cső belső palástja és a további 17 vasmag külső palástja által közrefogott 18 légrés alkotja a higany szállítási pályáját, mely pálya átszeli a két 14 peremet, pl. oly módon, hogy a 14 peremben a műanyag 16 cső külső átmérőjének megfelelő furat van kialakítva, mind a 16 cső, mind a 17 vasmag át van vezetve a furaton, de a 17 vasmag további hegesztési 19 varrattal a 14 peremhez van erősítve. A villamos gépek elméletéből következik, hogy a vasmagos szekunder rész alkalmazásával áthidalható a higany kis fajlagos vezetőképességéből eredő konstrukciós nehézség, nem szükséges a szivattyú méreteit sokszorosan megnövelni, ehelyett viszonylag kis terjedelem 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
