一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，包括有陶瓷泵體，陶瓷泵體是一個(gè)立方體陶瓷塊，其中部開有窄縫，窄縫兩端部以及與其垂直的兩側(cè)面分別設(shè)有與其連通的圓形沉槽，窄縫兩端部的沉槽中分別安裝有液態(tài)金屬傳輸管路，窄縫兩側(cè)面的圓形沉槽中分別安裝有金屬電極，陶瓷泵體以及液態(tài)金屬傳輸管路、金屬電極構(gòu)成的組件被鑲嵌在電磁泵殼體內(nèi)，且液態(tài)金屬傳輸管路的端部采用管路壓板，金屬電極的端部采用電極壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，金屬電極與電極壓板之間設(shè)有陶瓷墊片。本實(shí)用新型通過對(duì)電磁泵主體部件采用鑲嵌式裝配設(shè)計(jì)，節(jié)約了尺寸空間，泵體及電極材料采用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的材料制造，提高了電磁泵的耐腐蝕能力。
【專利說(shuō)明】一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，尤其是安裝和應(yīng)用于磁約束核聚變裝置真空室內(nèi)部，依靠裝置自身磁場(chǎng)，利用電磁力實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬在回路中循環(huán)流動(dòng)的高效率、耐高溫、耐腐蝕的電磁泵。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)液態(tài)金屬在核聚變研究中被廣泛關(guān)注和應(yīng)用。例如，液態(tài)鋰具有良好的耐熱沖擊性，其化學(xué)性質(zhì)活潑能與多種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)具有抑制等離子體雜質(zhì)和再循環(huán)的功能，是良好的核聚變裝置的第一壁材料。除此，液態(tài)金屬具有良好的熱傳導(dǎo)能力，并且具有較低的飽和蒸汽壓，是良好的冷卻劑材料。鈉-鉀液態(tài)合金已經(jīng)被確認(rèn)為良好的反應(yīng)堆冷卻劑，可以用作未來(lái)聚變堆包層、偏濾器等關(guān)鍵高熱負(fù)載部件的冷卻劑。
[0003]上述金屬在核聚變裝置中的應(yīng)用過程中不可避免的涉及回路問題，液態(tài)金屬在回路中循環(huán)流動(dòng)需要外加驅(qū)動(dòng)力。傳統(tǒng)的操作方法主要有兩種:一種是在裝置的外部通過管路向液態(tài)金屬回路內(nèi)通入惰性氣體，依靠氣體壓力實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬在管路內(nèi)的驅(qū)動(dòng)；或者在真空室外安裝一套電磁泵系統(tǒng)，靠外部電磁泵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(dòng)金屬流動(dòng)，并且外加電磁泵往往體積較大。上述兩種方法均需要設(shè)計(jì)專門的液態(tài)金屬供給管路，管路把液態(tài)金屬由裝置真空室外向真空室內(nèi)傳輸，傳輸管路較長(zhǎng)，液態(tài)金屬在管路流動(dòng)過程中的沿程阻力大，壓力損失嚴(yán)重。除此，通過氣體驅(qū)動(dòng)的方式增加了對(duì)核聚變裝置真空室內(nèi)真空環(huán)境安全的威脅。
[0004]電磁泵，是一種依靠處在磁場(chǎng)中的導(dǎo)電流體受電磁力的作用定向流動(dòng)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)其內(nèi)部的導(dǎo)電流體驅(qū)動(dòng)的裝置。由于沒有運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，電磁泵被廣泛應(yīng)用在液態(tài)金屬回路中。國(guó)家專利200810227046.1公布了一種電磁泵結(jié)構(gòu)，及電磁泵的加工制造方法，專利中采用環(huán)氧或工程塑料通過的澆筑的方式形成泵體，電極部分結(jié)構(gòu)直接被泵體澆筑材料包容。本專利創(chuàng)新性的提出泵體集成化設(shè)計(jì)并在一定程度上降低了電磁泵的外形尺寸，本專利還一定程度上解決了電磁泵密封的問題。但是，由于泵體澆筑材料放氣率大，不能用在核聚變裝置的真空室內(nèi)部，并且泵體材料不耐腐蝕性金屬如液態(tài)鋰的腐蝕，由于泵體采用一體化澆筑成型設(shè)計(jì)，澆筑過程中難以控制產(chǎn)品質(zhì)量，在澆筑環(huán)節(jié)可能造成加工廢品。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的不足，提供了一種效率高、耐腐蝕、耐高溫、密封性好的液態(tài)金屬電磁泵。電磁泵本身不具有大放氣率的結(jié)構(gòu)材料可以安全的應(yīng)用在核聚變裝置的真空室內(nèi)部。除此，電磁泵應(yīng)能利用磁約束核聚變裝置自身的高強(qiáng)度磁場(chǎng)，結(jié)構(gòu)上省去自身的磁性部件，降低電磁泵本身的外形尺寸。
[0006]本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，包括有陶瓷泵體，其特征在于:所述陶瓷泵體是一個(gè)立方體陶瓷塊，其中部開有窄縫，窄縫兩端部以及與其垂直的兩側(cè)面分別設(shè)有與其連通的圓形沉槽，所述窄縫兩端部的沉槽中分別安裝有液態(tài)金屬傳輸管路，所述窄縫兩側(cè)面的圓形沉槽中分別安裝有金屬電極，所述陶瓷泵體以及液態(tài)金屬傳輸管路、金屬電極構(gòu)成的組件被鑲嵌在電磁泵殼體內(nèi)，且液態(tài)金屬傳輸管路的端部采用管路壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，金屬電極的端部采用電極壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，所述金屬電極與電極壓板之間設(shè)有陶瓷墊片。
[0008]所述的液態(tài)金屬傳輸管路和金屬電極與陶瓷泵體之間通過真空釬焊進(jìn)行密封焊接。
[0009]電磁泵有效作用段采用絕緣良好的陶瓷絕緣材料，其他管路是常用金屬材料。電磁泵電極通過陶瓷泵體上的開槽直接插入泵體內(nèi)部并在電磁泵工作期間直接與內(nèi)部流動(dòng)的液態(tài)金屬接觸。由于電極與陶瓷直接接觸，而陶瓷與液態(tài)金屬回路上的傳輸管路電絕緣，從而避免了電流在金屬管上的散失，使電流完全從液態(tài)金屬中通過。通過上述方法盡最大限度的保證了電流的有效性，即電流在液態(tài)金屬內(nèi)部流經(jīng)并與磁場(chǎng)保持接近垂直的有效角度，從而大大提高了電磁泵的效率。
[0010]電極材料采用導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬如銅或鎢，金屬鎢具有較低的電阻率并具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，可以耐受腐蝕性金屬的腐蝕可以用在液態(tài)鋰回路中。電磁泵的泵體材料采用陶瓷，普通情況下采用氧化鋁，用于強(qiáng)腐蝕性金屬情況下可采用氮化鋁陶瓷，此種材料的泵體可以耐受所有常見液態(tài)金屬包括鋰的高溫腐蝕，保證了電磁泵本身結(jié)構(gòu)及材料的安全性。
[0011]為提高泵壓，在泵體上開有狹縫式管道，狹縫管道兩端與液態(tài)金屬的傳輸管路連接。常用材料如氟橡膠等不耐腐蝕且放氣率大不宜用于真空室內(nèi)部，金屬密封圈需要較大的密封預(yù)緊力容易引起陶瓷損傷，綜合考慮本實(shí)用新型采用真空釬焊的方式實(shí)現(xiàn)電極、液態(tài)金屬傳輸管路與泵體陶瓷材料間的密封連接，金屬與陶瓷間的釬焊在工程上較為普遍，真空密封性能優(yōu)良。電磁泵自身不具有磁性部件而是利用磁約束核聚變裝置自身磁場(chǎng)，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)部件。電磁泵采用鑲嵌式設(shè)計(jì)，即:陶瓷泵體連通電極、液態(tài)金屬傳輸管被整體嵌入在一個(gè)立方體的輔助支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)部，充分縮小了電磁泵的外形尺寸。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:
[0013]本實(shí)用新型通過對(duì)電磁泵主體部件采用鑲嵌式裝配設(shè)計(jì)，節(jié)約了尺寸空間，泵體及電極材料采用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的材料制造，提高了電磁泵的耐腐蝕能力，拓展了其應(yīng)用范圍。泵體陶瓷材料與液態(tài)金屬的傳輸管路電絕緣，避免了電極電流在管壁上的散失，大大提過了電磁泵的效率。金屬與陶瓷間采用真空釬焊，滿足了電磁泵的液態(tài)金屬密封要求，電磁泵本省的磁體缺省設(shè)計(jì)再加上結(jié)構(gòu)部件的鑲嵌式設(shè)計(jì)充分降低了電磁泵的外形尺寸。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型拆除部分零件后的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為圖1的A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見附圖，一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，包括有陶瓷泵體1，陶瓷泵體I是一個(gè)立方體陶瓷塊，其中部開有窄縫，窄縫兩端部以及與其垂直的兩側(cè)面分別設(shè)有與其連通的圓形沉槽，窄縫兩端部的沉槽中分別安裝有液態(tài)金屬傳輸管路3，窄縫兩側(cè)面的圓形沉槽中分別安裝有金屬電極4，陶瓷泵體I以及液態(tài)金屬傳輸管路3、金屬電極4構(gòu)成的組件被鑲嵌在電磁泵殼體2內(nèi)，且液態(tài)金屬傳輸管路3的端部采用管路壓板7用螺栓連接在電磁泵殼體2上，金屬電極4的端部采用電極壓板5用螺栓連接在電磁泵殼體2上，金屬電極4與電極壓板5之間設(shè)有陶瓷墊片6。所述的液態(tài)金屬傳輸管路3和金屬電極4與陶瓷泵體I之間通過真空釬焊進(jìn)行密封焊接。
【權(quán)利要求】
1.一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，包括有陶瓷泵體，其特征在于:所述陶瓷泵體是一個(gè)立方體陶瓷塊，其中部開有窄縫，窄縫兩端部以及與其垂直的兩側(cè)面分別設(shè)有與其連通的圓形沉槽，所述窄縫兩端部的沉槽中分別安裝有液態(tài)金屬傳輸管路，所述窄縫兩側(cè)面的圓形沉槽中分別安裝有金屬電極，所述陶瓷泵體以及液態(tài)金屬傳輸管路、金屬電極構(gòu)成的組件被鑲嵌在電磁泵殼體內(nèi)，且液態(tài)金屬傳輸管路的端部采用管路壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，金屬電極的端部采用電極壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，所述金屬電極與電極壓板之間設(shè)有陶瓷墊片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于液態(tài)金屬驅(qū)動(dòng)的電磁泵，其特征在于:所述的液態(tài)金屬傳輸管路和金屬電極與陶瓷泵體之間通過真空釬焊進(jìn)行密封焊接。
【文檔編號(hào)】H02K44/02GK203482074SQ201320416851
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】陳肇璽, 楊慶喜, 宋云濤, 胡建生, 左桂忠, 徐皓 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所