183606. lajstromszámú szabadalom • Indukciós szivattyú vezetőképes folyadékok szállítására
1 183 606 2 mellett és egyszerű gyártástechnológiával, kis ráfordítással megfelelő mértékben növeltük az indukció értékét, ugyanakkor a találmány szerint kialakított szállítópályán ?il. a pinch effektus, ha egyáltalán fellép, elhanyagolható, gy azok a szállítási nehézségek, kritikus áramköri tervezési momentumok is elesnek, melyek az ismert módon kialakított lineáris szivattyúnál elkerülhetetlenek. A találmány szerinti indukciós szivattyú tervezésének menetét a továbbiakban vázlatosan bemutatjuk, a következő jelöléseket alkalmazva: Jelölések: Væ szinkron sebesség [m/sec] f frekvencia [Hz] Fi indukált nyomóerő [N] 9Hg Higany fajlagos ellenállása óHg - 95,8 • 10'8 [íím] = 0,958 f íinm ] m Uu egy primer tekercsre kapcsolt feszültség [V] nu egy primer tekercs menetszáma xsl egy primer tekercs induktív ellenállása Xmi egy primer tekercs mágnesezési induktív ellenállása D0 szekunder vasmag átmérője [mj Des műanyagcső belső átmérője [m] A tek egy tekercs szélessége [m] r pólusosztás [m] Vsz-V S szlip S = ----------væ V higany haladási sebessége [m/sec] Avas primer tekercsek közötti vas lemezcsomag szélessége [m] D; tekercselés belső átmérője és a műanyag cső külső átmérője [m] 00 h ál óz ati kö rfrekve nci a co= 2 - 7T -f Mo a levegő permeabilitása ßQ = 4 7T-10’7 [H/m] H0 a Hg szivattyú statikus emelőmagassága [m] Sbffl. az ún. billenő nyomaték: Sbiu. = = R2!/Xs1 ahol Dct + D0 R21 óHg ír (Dcj_Do). Atek. n" Abból indulunk ki, hogy az állórész tekercseibe háromfázisú szimmetrikus feszültséget vezetve, a főfluxus haladó mozgást végez, melynek szinkron sebessége: V* = 2-ir-f Ismert módon felvéve a helyettesítő képet és abban a fenti jelöléseket alkalmazva, egységnyi indukcióra az indukált nyomóerő képlete a következő lesz: D„ A tekercs • (D„ — D0) F, = K----ÿ—7-------------------------------S, ahol a K 1 +^~ TT fDc.+ Do) állandót olyan hányados adja, mely egyenesen arányos a gép tekercseinek számával és a primer tekercsre kapott feszültséggel, fordítottan arányos a frekvenciával, a primer tekercs menetszámával és a szállítandó közeg fajlagos ellenállásával. A képletből kitűnik, hogy az indukált nyomóerő leggyorsabban a negyedik hatványban szereplő D0 értékének növelésével növekszik. A higanyszivattyú légrése a hagyományos villamos gépekének többszöröse (e résben áramlik a higany; a számítás levegőtől eltérő dielektrikum esetén is igaz megfelelő korrekcióval). Egy primer tekercs mágnesezési ellenállására pl. az S fázisban kapjuk: Xmi = 2 • eu • ír ■ Ho ■ nJu Avas , míg megfelelően D«-D0 az R és T fázisokban Xmi értéke 3 tekercses gép esetén 0,833, 6 tekercses gép esetén 0,916 szoizótényezővel módosul pólusonként és fázisonként. Ebből eredően a nyomóerő kissé lüktetni fog, de a szállított folyadék áramlásában ez nem lesz észlelhető. A meddő áramokat az nu és a Avas értékének növelésével lehet csökkenteni, ennek azonban határt szab az egy tekercsre kapcsolható feszültség. A fázisok közötti fenti korrekciós szorzótényező onnan származik, hogy a forgómezőt síkba terítettük. A leadott teljesítmény maximális értéke: S = 0,5-nél a legnagyobb. Ekkor a hatásfok 50% (Sbiii. ^ !)• A sztatikus nyomómagasságot a higanyban létrehozott maximális nyomás határozza meg. 1 Vsec/m-es vas indukciónál H0 = 3705----——•-------Atek------ értékű higany + -£S-j n + D0)2 esetén A sztatikus nyomómagasságot legcélszerűbben a D0 érték növelésével lehet emelni. A 2. a ábrán látható, hogy a higany szállítási pályája áthalad az elektrizáló 21 kádon, onnan kilépve 22 csővezetéken át folytatódik a lejtős bontó 23 cellában, onnan kilépve további 24 csővezetéken át folytatódik a vázlatosan az 1. ábrán mutatott találmány szerinti lineáris indukciós 25 szivattyúban, majd további 26 csővezetéken át újra belép az elektrizáló 21 kádba. A klórgyártási technológiára nem térünk ki, az találmányunkat nem érinti, de a klórgyártásban jártas szakember számára a 2. a ábrán világosan szembetűnik, hogy a higanyszállítás szokásos módjaihoz képest a lineáris indukciós szivattyú alkalmazása ezen a szakterületen is rendkívül előnyös. A 2. b ábra annyiban eltérő, hogy itt a bontó 23 cella függőleges elrendezésű. Az indukciós szivattyúban alkalmazott műanyag 16 csövet olyan anyagból készítjük, mely tartósan ellenáll a higany vegyi hatásának és olyan vastag, hogy a gép emelőmagasságából eredő nyomást jól elbírja. A 17 vasmag a fő fluxus irányában megfelelően lemezeit. A fentiekből kitűnik, hogy a találmány szerinti lineáris indukciós szivattyú lehetővé teszi e technológiának csekély fajlagos vezetőképességgel rendelkező fémfolyadékoknál való alkalmazását, ugyanakkor a jól vezető fémek esetében is kedvező e megoldás, mert az ismert kialakításoknál fellépő több probléma elesik. A találmány szerint kialakított higanyszivattyú előnyei:- a higany zárt rendszerben kering és nem jut ki a környezetbe, a szivattyú csővezetékrendszere könnyen illeszthető bármilyen technológiai rendszerhez; — elmarad a hagyományos szivattyúk forgórészének nehézkes tömítése és nincs szükség különleges konstrukciós megoldásokra; 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
