传导式电磁泵
Conduction Type Electromagnetic Pump
电磁泵是利用磁场和导电流体中电流的相互作用,使流体受电磁力作用从而推动流体运动的一种装置。在实用中大多用于泵送液态金属,也常称为液态金属电磁泵。 按流体中电流馈给的方式可分为传导式电磁泵和感应式电磁泵。本课件介绍传导式电磁泵,传导式电磁泵也称为电导式电磁泵。按磁场产生方式有永久磁铁电磁泵与电励磁电磁泵。
   永久磁铁电磁泵
磁流体概述课件中已介绍了导电流体受电磁力作用而流动的原理,这里介绍电磁泵的基本结构。图1是结构示意图,输送流体的管道称为泵沟,由非磁性材料制成,对于铅锡等低熔点液态金属可用非磁性金属材料制成,对于高熔点液态金属就必须用耐高温的材料制成,例如铝溶液必须用耐高温耐腐蚀的特殊陶瓷材料。由于永磁体的居里点(当永久磁铁加热到一定温度时,原来的磁性就会消失,该温度即居里点)较低,在温度较高时会失去磁性,所以永磁体不宜贴住泵沟,永磁体通过磁轭向泵沟提供磁场,这样既可以避免永磁体接触高温,又可以把较大截面永磁体的磁通集中到较小的泵沟面,提高了泵沟中的磁通密度,图1中管道内的浅蓝色箭头线代表磁力线方向。

图1--永磁直流电磁泵结构

图1--永磁直流电磁泵结构

在泵沟内壁两侧有电极板,分别接到直流电源的正负极。当泵沟内有导电流体时,接通直流电源,流体在电磁力作用下会流动。

图2--永磁直流电磁泵结构(另一角度)

图2--永磁直流电磁泵结构(另一角度)

在下面动画里演示这个电磁泵工作状态,动画中运动的黄色小球代表电流,蓝色箭头代表流体。磁场方向、电流方向、流体运动方向符合左手定则。

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永磁直流电磁泵动画

由于产生特大直流电流较困难,大块强永磁体价格昂贵,永磁直流电磁泵只用在低压力小流量范围。
   电励磁电磁泵
采用电励磁的电磁泵结构见图3,由硅钢片叠成的C形铁芯,一边是开口的气隙,另一边绕有励磁线圈,管道通过气隙,线圈产生的磁场通过泵沟。泵沟两侧有电极。泵沟内绿色箭头代表导电流体。采用直流供电的电磁泵,C形铁芯可用整块软铁制成。

图3-电励磁电磁泵结构

图3-电励磁电磁泵结构

在图4中显示了电励磁电磁泵的电路原理图,励磁线圈一端连接电源,另一端连接电极板,电流通过励磁线圈再通过两个电极板。电励磁电磁泵可用直流供电,缺点是产生特大直流电流较困难。电励磁电磁泵可用交流供电,交流供电的优点是可在旁边设一个输出大电流的变压器,直接为电磁泵供电。虽然交流供电产生的是交变磁场,但通过两电极间的电流是同步交变的,故产生的推力的方向是不变的。采用交流供电的缺点是在导电流体中会感生出涡流,涡流只会产生热量,会降低了泵的效率。

图4-电励磁电磁泵原理图

电励磁电磁泵可以输送大流量的导电流体,启停快。图5是从另一角度看电励磁电磁泵。

图5-电励磁电磁泵结构(另一角度)

图5-电励磁电磁泵结构(另一角度)

传导式电磁泵和感应式电磁泵没有任何转动部件,泵的磨损很小,大大减小了泵的维护工作,电磁泵的主要缺点是效率比机械泵要低,但电磁泵可以输送一些普通机械泵不能输送的液体,广泛用在波峰焊机的液态焊锡输送;有毒的重金属输送,如汞、铅等;在核动力工业中用于输送化学性质特别活泼的金属,如钠、钾、钠钾合金;在铸造企业中可以用来做铝、镁等活泼金属的定量泵,据报道已有钢铁厂用电磁泵输送铁水的试验。

还有一种电磁泵结构类似电磁阀,它以交流电为工作动力,电流通过电磁绕组形成交变固定磁场,带动泵内柱塞往复运动,推动液体输出,属于机械泵,本栏目不讨论这种电磁泵。

 
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