2.2.2. Магнитодинамический насос

В отдельную группу индукционных насосов можно выделить насосы трансформаторного типа с замкнутой магнитной цепью, так называемые магнитодинамические насосы (МДН), разработанные под руководством В.П.Полищука [21]. Анализ различных типов МДН показывает, что все они содержат рабочую зону только двух видов: тройниковую и крестообразную.

В качестве примера ниже описан ряд магнитодинамических насосов.

Базовой кон­струкцией для группы МДН со сдвоенным каналом и тройниковой рабочей зоной является установка МДН-6 (рис. 17) [2, 16].

Тигель 1 установки в донной части сообщается с каналом, состоящим из боковых 4, 8 и центрального 7 металлопроводов. К устью последнего присоединен сливной металлопровод 9. Участок соединения металлопроводов 4, 7, 8 (рабочая зона) расположен в зазоре магнитопровода 5 электромагнита, обмотки 6 которого размещены по обе стороны рабочей зоны Магнитопроводы 2 двух индукторов охватывают боковые металлопроводы, а их обмотки 3 расположены в окнах канала. Если индукторы включены синфазно на равные напряжения и , то сумма индуктированных ими токов

Рис. 17. Схема плавильно-заливочной установки МДН-6

и в центральном металлопроводе равна нулю ( ), а общий ток замыкается по большому витку, образованному металлом в металлопроводах 4, 8 и ванне 1 (рис. 17, а). Такой режим вклю­чения индукторов называется ре­жимом насоса. По сравнению с другими возможными режимами здесь величина тока макси­мальна. Металл в рабочую зону поступает по боковым 4 и 8 (режим слияния) или по центральному 7 (режим разделения) металлопроводам, со­здавая в ванне перемешивание со­ответственно в режимах нагнета­ния и всасывания.

Рис. 18. Схемы распределения токов и течения металла в каналах МДН-6: а - режим насоса; б - режим печи

При реверсировании одного из индукторов ( ) токи замыкаются через центральный канал ( ). Это режим печи (рис. 18, б). Величина токов мощность в этом режиме минимальны. Электромагнитная сила направлена перпендикулярно к оси металлопровода 7 и создает циркуляцию по большому витку (металлопроводы 4 и 8, ванна 1) в режиме боко­вого перемешивания. Если напряжения индукторов и не равны между собой по величине или отличаются по фазе, то такой режим называется «перекосным». В этом случае . Систему токов в канале можно разло­жить на две симметричные - и . Токи и индуктируются в МДН-6 разными индукторами, поэ­тому эти токи можно сдвигать по фазе между собой на любой угол который определяется не столько конструкцией канала, сколько фа­зами и . Углы и могут существенно различаться и, изменяя фазу , можно менять соотно­шения и . Так, например, при равенстве напряжений и и симметричной конструкции канала и сдвинуты на 90°, т.е. . Это значит, что при любом «перекосном» режиме путем изменения фазы напряжения электромагнита можно получить при или при .

При этом соотношение величин и зависит от соотношения и , определя­емого для данных и углом сдвига фаз между ними. Мощность, подведенная к витку, также варьируется от (максимум) до (минимум).

Все это позволяет создать в МДН-6 (как без сливного металло­провода 9, так и с ним) режимы течения металла (см. рис. 16), раз­личающиеся направлением, абсолютной и относительной величинами скоростей и давлений в каждом металлопроводе канала, общей под­веденной тепловой мощностью и подогревом металла на различных участках канала. Поэтому по технологическим возможностям установка МДН-6 не имеет равных среди МГД-установок других типов, чем объясняется ее применение при плавке, рафинировании, за­ливке, дозировании и литье под электромагнитным давлением цветных сплавов.

К недостаткам МДН-6 относятся:

1. наличие сложного и длинного канал. Это обусловливает увеличение тепловых потерь, снижение термического и электрического КПД, уменьшение термической стойкости канала;

2. нижнее по отношению к ванне расположение рабочей зоны обусловливает максимальный металлостатический напор в ней. Это препятствует возникновению разрежения в рабочей зоне, но ухудшает усло­вия работы футеровки, особенно для тяжелых металлов;

3. расположе­ние металлопровода внутри ванны облегчает подогрев металла в нем между заливками, но возникают затруднения с подбором материа­лов, стойких при двустороннем контакте с высокотемпературными сплавами.