NO139359B

NO139359B - PUMP FOR CORROSIVE LIQUID METALS

Info

Publication number: NO139359B
Application number: NO76572A
Authority: NO
Inventors: Henri Carbonnel; Robert Borie
Original assignee: Alsacienne Atom
Priority date: 1971-03-16
Filing date: 1972-03-10
Publication date: 1978-11-13
Also published as: IT950250B; JPS5380807A; JPS5628094B2; DE2212804B2; GB1373453A; NO139359C; CH558105A; JPS5248322B1; JPS5517666Y2; FR2129132A5; AU467979B2; JPS5372204U; DE2212804A1; AU4000472A; CA946034A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en konduksjonsptimpe for pumping av korroderende metaller, som f.eks. aluminium, zink, støpejern eller stål, i flytende tilstand. Anvendelse av pumper for flytende metaller er blitt, utviklet samtidig med forskjellige tekniske prosesser som krever strømning.åy flytende metall, særlig.for støperiarbeider, rensing.av'métaller samt også som varmeførende fluid i kjernereaktorer. Ved drift av disse pumper utnyttes de flytende metallers elektriske ledningsevne for frembringelse av en drivende elektromagnetisk kraft for bevegelse av metallet. Det skilles således mellom to typer av elektromagnetiske pumper, nemlig konduksjonspumper og induksjonspumper. The present invention relates to a conduction pump for pumping corrosive metals, such as e.g. aluminium, zinc, cast iron or steel, in a liquid state. The use of pumps for liquid metals has been developed at the same time as various technical processes that require the flow of liquid metal, particularly for foundry work, cleaning of metals and also as a heat-conducting fluid in nuclear reactors. When operating these pumps, the electrical conductivity of the liquid metals is used to generate a driving electromagnetic force for movement of the metal. A distinction is thus made between two types of electromagnetic pumps, namely conduction pumps and induction pumps.

Ved den førstnevnte type bringes elektrisk strøm til å passere In the former type, electric current is caused to pass

på tvers gjennom et avsnitt av strømningskanalen og det flytende metall som denne inneholder, mens et magnetisk felt påtrykkes perpendikulært både på retningen av den elektriske strøm og transversely through a section of the flow channel and the liquid metal it contains, while a magnetic field is applied perpendicular to both the direction of the electric current and

på strømningsretningen for det flytende metall, således at det inne i det flytende metall vil opptre en kraft rettet langs den tredje akse i et rettviklede koordinatsystem, hvis første to akser henhv. er rettet langs det magnetiske felt og i retning av den elektriske strøm. Det har imidlertid hittil ikke vært mulig å anvende denne pumpetype, som er lett å tilvirke når strømnings-kanalen for det flytende metall i seg selv er ledende, for korroderende flytende metaller, som i så fall raskt ville korrodere og ødelegge kanaler av vanlige metalliske materialer. Resultatet on the direction of flow for the liquid metal, so that inside the liquid metal there will be a force directed along the third axis in a rectilinear coordinate system, whose first two axes respectively is directed along the magnetic field and in the direction of the electric current. However, it has so far not been possible to use this type of pump, which is easy to manufacture when the flow channel for the liquid metal is itself conductive, for corrosive liquid metals, which would then quickly corrode and destroy channels of ordinary metallic materials . The result

av dette er at konduksjonspumper ved teknikkens nåværende stilling, bare kan anvendes, for pumping av svakt korroderende metaller, som f.eks. alkali-metaller, bly, kvikksølv eller magnesium.. of this is that conduction pumps at the current state of the art can only be used for pumping weakly corrosive metals, such as e.g. alkali metals, lead, mercury or magnesium..

For mer aktive metaller har omstendighetene fremtvunget .ut-førelse av strømningskanalen i.varmebestandige materialer> som vanligvis er meget dårlige elektriske ledere. Dette forhold har ført til at det i praksis anvendes induksjonspumper. I denne pumpetype induserer hensiktsmessig plasserte magnetiske kretser et vandrende magnetisk felt i det flytende metall. Dette felt trekker med seg det smeltede metall inne i strømningskanalen, på samme måte som rotoren i en asynkronmotor trekkes med dreiefeltet i en roterende bevegelse. Dette gjør at denne pumpetype nærmest virker som lineær motor. For more active metals, circumstances have forced the construction of the flow channel in heat-resistant materials which are usually very poor electrical conductors. This situation has led to induction pumps being used in practice. In this type of pump, suitably placed magnetic circuits induce a traveling magnetic field in the liquid metal. This field pulls the molten metal inside the flow channel with it, in the same way that the rotor in an asynchronous motor is pulled with the rotating field in a rotating motion. This means that this type of pump almost acts like a linear motor.

Sådanne induksjonsumper blir imidlertid ganske omfangsrike på grunn av nødvendigheten av å anbringe magnetiske kretser rundt et. rør av varmebestandig material, og dette utgjør et hinder for disse pumpers-'.anvendelse i praksis når det er ønskelig å bygge inn However, such inductionumps become quite bulky due to the necessity of placing magnetic circuits around them. pipes of heat-resistant material, and this constitutes an obstacle to the use of these pumps in practice when it is desired to build in

pumpen innenfor et begrenset område. the pump within a limited area.

Videre er denne pumpetype ikke selv-startende når det metall som Furthermore, this type of pump is not self-starting when there is metal which

skal pumpes befinner seg under pumpens nivå, og i betraktning av disse pumpers store omfang og.masse, vil det være vanskelig å senke pumpen for å lette igangsetning av pumpeprosessen. Fordelene ved sådanne induksjonspumper oppveies således av betraktelige ulemper. to be pumped is below the pump's level, and in consideration of the large size and mass of these pumps, it will be difficult to lower the pump to facilitate starting the pumping process. The advantages of such induction pumps are thus offset by considerable disadvantages.

For å unngå de forskjellige ulemper ved induksjonspumper, har man forsøkt å fremskaffe egnede konduksjonspumper for korroderende flytende metaller, og hvori tilfredsstillende elektrisk kontakt kan oppnås mellom et kretselement som fører en kraftig strøm og strømningen'av korroderende metall i en kanal utført av varmebestandig material, idet to av kanalens sider i pumpens aktive avsnitt er erstattet med passende elektroder. En sådan løsning byr åpenbart på flere problemer. Disse gjelder nærmere bestemt beskyttelse av elektrodene mot det korroderende metall, den ulike varmeutvidelse av elektrodene og nevnte varmebestandig material, samt endelig.fluid-tett forbindelse,mellom nevnte elektroder og det varmebestandige material.. Alle disse problemer må vurderes i sammenheng. In order to avoid the various disadvantages of induction pumps, attempts have been made to provide suitable conduction pumps for corroding liquid metals, and in which satisfactory electrical contact can be achieved between a circuit element carrying a high current and the flow' of corroding metal in a channel made of heat-resistant material, as two of the sides of the channel in the active section of the pump are replaced with suitable electrodes. Such a solution obviously presents several problems. These specifically concern the protection of the electrodes against the corroding metal, the different thermal expansion of the electrodes and said heat-resistant material, as well as finally, the fluid-tight connection between said electrodes and the heat-resistant material. All these problems must be considered in context.

Anvendelse av keramisk material, som hovedsakelig ikke på- Application of ceramic material, which mainly does not apply

virkes av korroderende metaller, i strømningskanaler for flytende metall er kjent, f.eks. frå fransk patentskrift nr..1.520.454. is affected by corroding metals, in flow channels for liquid metal is known, e.g. from French patent document no. 1.520.454.

Det dreier seg imidlertid her om vanlig ikke-ledende keramisk material som vanskelig kan anvendes som korrosjonsbestandig, elektrodematerial for føring av høye strømstyrker i en konduksjonspumpe. However, this concerns ordinary non-conductive ceramic material which can hardly be used as a corrosion-resistant electrode material for conducting high currents in a conduction pump.

Etter et betydelig.utviklingsarbeid,' særlig i forbindelse med vurdering av de fysiske egenskaper for visse varmebestandige • . keramiske og andre materialer ved høy temperatur, er det imidlertid i henhold til oppfinnelsen vist seg mulig å over-vinne de nevnte vanskeligheter Og frembringe en type konduksjonspumper som gir tilfredsstillende drift ved behandling og frem- After considerable development work, particularly in connection with assessment of the physical properties of certain heat-resistant • . ceramic and other materials at high temperature, according to the invention, however, it has been shown to be possible to overcome the aforementioned difficulties and produce a type of conduction pumps which provide satisfactory operation during treatment and production

føring av korroderende flytende metaller, samtidig som pumpen har.meget små dimensjoner. conveying corrosive liquid metals, while the pump has very small dimensions.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en konduksjonspumpe for korroderende flytende metaller og hvori et avsnitt åv det strømmende metall på to motstående sider er avgrenset av elektroder rettet vinkelrett mot metallstrømningen og på dé øvrige sider av et varmebestandig keramisk material, idet en elektrisk strøm ledes mellom elektrodene og på tvers av strømningsretningeh. gjennom metallet, som derved utsettes for en mekanisk kraft frembragt;av nevnte strøm i samvirke med en magnetisk induksjon, som er rettet perpendikulært både på retningen av dén elektriske strøm og metallets strømningsrétning.... The present invention thus relates to a conduction pump for corroding liquid metals and in which a section of the flowing metal is delimited on two opposite sides by electrodes directed perpendicular to the metal flow and on the other sides by a heat-resistant ceramic material, an electric current being conducted between the electrodes and on across the direction of flowh. through the metal, which is thereby subjected to a mechanical force produced; by said current in cooperation with a magnetic induction, which is directed perpendicular to both the direction of the electric current and the direction of flow of the metal....

Oppfinnelsens særtrekk består herunder i at i det minste de overflatedeler av elektrodene som befinner seg i kontakt med det korroderende flytende metall, utgjøres av elektrisk ledende keramisk material... The distinctive feature of the invention consists in the fact that at least the surface parts of the electrodes that are in contact with the corroding liquid metal are made of electrically conductive ceramic material...

Når den strøm som passerer tvers over vedkommende avsnitt av strømmende flytende metall, er likestrøm, må den magnetiske induksjon som det flytende metall er utsatt for og som frembrines av en hovedmagnetkrets også -være ensrettet og konstant. Når imidlertid strømmen gjennom det flytende metall er vekselstrøm, vil det også være nødvendig med en tilsvarende vekslende magnetisk induksjon. Det vil da være fordelaktig å frembringe nevnte vekselstrøm ved induksjon i en strømspole. For dette formål anvendes en ytterligere magnetisk krets, som i det følgende vil bli henvist til som den sekundære magnetkrets. When the current passing across the relevant section of flowing liquid metal is direct current, the magnetic induction to which the liquid metal is exposed and which is produced by a main magnetic circuit must also be unidirectional and constant. However, when the current through the liquid metal is alternating current, a corresponding alternating magnetic induction will also be necessary. It would then be advantageous to produce said alternating current by induction in a current coil. For this purpose, a further magnetic circuit is used, which will be referred to in the following as the secondary magnetic circuit.

Hpvedmagnetskretsen og den sekundære magnetkrets omfatter hver en induksjonsvikling. Disse viklinger må anordnes tilstrekkelig varmelsolert fra pumpeområdet til at de ikke utsettes for direkte varmepåvirkning fra det flytende metall og de pumpedeler som er bragt til en høy temperatur.' The primary magnet circuit and the secondary magnet circuit each comprise an induction winding. These windings must be arranged sufficiently thermally insulated from the pump area so that they are not exposed to direct heat from the liquid metal and the pump parts which have been brought to a high temperature.'

I henhold til fransk patentskrift nr.1.157.016, som angår en vekselstrømdrevet konduksjonspumpe, er for dette formål mellom - rommet mellom elektromagnetens poler og dens magnetiseringsviklinger fylt med et nytt og formbart varmeisolerende material, som anbringes på plass etter at pumpen forøvrig er ferdigtilvirket. According to French patent document no.1,157,016, which concerns an alternating current-driven conduction pump, for this purpose the space between the poles of the electromagnet and its magnetization windings is filled with a new and malleable heat-insulating material, which is placed in place after the pump has otherwise been manufactured.

I henhold til oppfinnelsen er imidlertid i dette tilfelle pumpen utført slik at både induksjonsviklingen for hovedmagnetkretsen og induksjonsviklingen for den sekundære magnetkrets, når pumpen er i drift, er anordnet utenfor det flytende metall ved den ene ende av sine respektive mågnetkretser, samt adskilt frå strøm-spolen og elektrodene for pumpen ved hjelp av en fast montert, stiv termisk skjerm i form av et tykt lag av keramisk material. According to the invention, however, in this case the pump is designed so that both the induction winding for the main magnetic circuit and the induction winding for the secondary magnetic circuit, when the pump is in operation, are arranged outside the liquid metal at one end of their respective mesh circuits, as well as separated from current the coil and electrodes for the pump by means of a permanently mounted, rigid thermal shield in the form of a thick layer of ceramic material.

Pumpens omfang er. således redusert omkring den strømningskanal The scope of the pump is thus reduced around the flow channel

som inneholder flytende metall. containing liquid metal.

Selve strømspolen kan da bestå av et konvensjonelt ledende metall f.eks. kobber eller nikkel. På den annen side--må elektrodene bestå av material med en termisk utvidelsekoeffisiént som ligger nærmest mulig tilsvarende koeffisient for det anvendte varmebestandige material, således at det ikke oppstår noen spalt mellom The current coil itself can then consist of a conventional conductive metal, e.g. copper or nickel. On the other hand--the electrodes must consist of material with a thermal expansion coefficient that is as close as possible to the corresponding coefficient for the heat-resistant material used, so that no gap occurs between

de to materialer på grunn av forskjellig varmeutvidelse. Videre må det være mulig å sveise vedkommende elektrodematérial til strøm-spolen, mens elektrodene må være i stand til å motstå på- the two materials due to different thermal expansion. Furthermore, it must be possible to weld the relevant electrode material to the current coil, while the electrodes must be able to withstand

virkning av reaktive metaller uten å skades. Det vil innsees at intet kjent material har alle disse egenskaper. I henhold til oppfinnelsen er det derfor søkt å finne en løsning på dette kompliserte problem ved å velge et metall med passende utvidelses-koeffisient, og ved å beleggs elektrodeoverflåtene med en ledende keramisk substans som tåler forbindelse med det korroderende flytende metall. effect of reactive metals without being damaged. It will be realized that no known material has all these properties. According to the invention, it has therefore been sought to find a solution to this complicated problem by choosing a metal with a suitable coefficient of expansion, and by coating the electrode surfaces with a conductive ceramic substance that can withstand contact with the corroding liquid metal.

Det er også funnet at det i visse tilfeller er fordelaktig å utføre strømspolen av fast ledende material og■å anvende elektroder av et porøst keramisk material impregnert med det korroderende flytende metall som føres gjennom pumpen. It has also been found that in certain cases it is advantageous to make the current coil of solid conductive material and to use electrodes of a porous ceramic material impregnated with the corrosive liquid metal which is passed through the pump.

En sådan konstruksjon har mange fordeler fremfor kjent teknikk, særlig idet den gjør det mulig å nedsenke vedkommende pumpe i flytende metall for å lette igangsetningen av pumpéprosessen uten å benytte ytre startanordninger.. Dén nødvendige nedsenknings--dybde for å sikre starten, er også meget mindre enn for en induk-sjonspumpe. Such a construction has many advantages over known technology, in particular as it makes it possible to immerse the relevant pump in liquid metal to facilitate the initiation of the pumping process without using external starting devices. The necessary immersion depth to ensure the start is also very less than for an induction pump.

Tverrsnittet av pumpelegemet er også meget mindre, da viklingene kan monteres i avstand fra pumpestedet. Når det gjelder pumping under nedsenkning i et flytende metall i en støpedigel eller liknende, vil derfor det fortrengte volum bli meget mindre enn ved anvendelse av konvensjonell teknikk, således at bare en ubetydelig del av det effektive volum av vedkommende støpeinn-retning vil gå tapt. Viklingene vil samtidig være anordnet over metallbadet og vil derved være lettere å beskytte mot utilsiktet temperaturøkning. Alle disse fordeler vil til sammen gjøre denne pumpetype særlig egnet for anvendelse ved pumping under nedsenkning i flytende reaktive metaller. The cross-section of the pump body is also much smaller, as the windings can be mounted at a distance from the pump location. When it comes to pumping during immersion in a liquid metal in a crucible or similar, the displaced volume will therefore be much smaller than when using conventional techniques, so that only an insignificant part of the effective volume of the relevant casting device will be lost. At the same time, the windings will be arranged above the metal bath and will thereby be easier to protect against accidental temperature increases. All these advantages together will make this type of pump particularly suitable for use when pumping during immersion in liquid reactive metals.

Videre er pumper av denne type også. i stand til. å motstå et .stort metallostatisk trykk, således at de kan installeres ved bunnen av en digel eller støpekar og gjøre tjeneste som regulator for en metallstrøm, på samme måte som en stoppekran, idet bevegelser av.mekaniske deler er erstattet-av en variasjon, av pumpens strømstyrke. •• '" V Furthermore, pumps are of this type as well. able to. to withstand a .large metallostatic pressure, so that they can be installed at the bottom of a crucible or casting vessel and serve as a regulator for a flow of metal, in the same way as a stopcock, the movements of.mechanical parts being replaced-by a variation, of pump amperage. •• '" V

Oppfinnelsen vil. nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av utførelséseksempler under/henvisning-til de vedføyde- tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av en elektromagnetisk The invention will. now be described in more detail with the help of design examples under/reference to the attached drawings, on which: Fig. 1 schematically shows the structure of an electromagnetic

konduksjonspumpe for likestrøm og vekselstrøm. conduction pump for direct current and alternating current.

Fig. 2 og 3 viser to foretrukkede utførelser, begge for vekselstrøm, Fig. 4 er en erspektivskisse som viser plasseringen av en strøm-spole i forhold til strømningskanalen for flytende metall, og Fig. 5 viser i snitt en utførelse med en strømspole utstyrt med Fig. 2 and 3 show two preferred embodiments, both for alternating current, Fig. 4 is a perspective sketch showing the position of a current coil in relation to the flow channel for liquid metal, and Fig. 5 shows in section an embodiment with a power coil equipped with

faste elektroder. fixed electrodes.

I fig..1 er det vist at en elektromagnetisk konduksjonspumpe omfatter en strømningskanal 1 for korroderende flytende metall. Deler av en elektrisk krets for føring av høy strømstyrke i en retning perpendikulært på metallets strømningsretning, antydet ved linjen 4-4' langs kanalen 1, er vist ved 2 og 2'. Vedkommende elektriske krets er ført gjennom det flytende metall ved hjelp av elektrodene 5 og 6, som er spesielt utført for å danne god, elektrisk kontakt med det korroderende flytende metall. En vikling 7 frembringes i det avsnitt av det strømmende flytende metall som krysses av den elektriske strøm, en magnetisk induksjon perpendikulært på strømmen og samtidig på retningen 4-4' for metall-strømningen. Det er kjent at det flytende metall under sådanne omstendigheter vil påvirkes av kraft med retning vinkelrett både på strømmen og den magnetiske induksjon, og som derfor vil ha en,tendens til.å trekke det flytende metall langs strømningskanalen i retningen 4-4'. In Fig. 1, it is shown that an electromagnetic conduction pump comprises a flow channel 1 for corroding liquid metal. Parts of an electrical circuit for carrying high current in a direction perpendicular to the direction of flow of the metal, indicated by the line 4-4' along channel 1, are shown at 2 and 2'. The relevant electrical circuit is led through the liquid metal by means of electrodes 5 and 6, which are specially designed to form good electrical contact with the corroding liquid metal. A winding 7 is produced in the section of the flowing liquid metal which is crossed by the electric current, a magnetic induction perpendicular to the current and at the same time in the direction 4-4' of the metal flow. It is known that the liquid metal under such circumstances will be affected by a force with a direction perpendicular to both the current and the magnetic induction, and which will therefore have a tendency to pull the liquid metal along the flow channel in the direction 4-4'.

Når viklingen 7 og den elektriske krets 2-2" påtrykkes hver sin vekselstrøm i samme fase, vil den kraft som frembringes i det flytende,metail ikke forandre retning, men kontinuerlig forskyve When the winding 7 and the electric circuit 2-2" are each subjected to alternating current in the same phase, the force produced in the liquid metal will not change direction, but continuously shift

metallet ,i samme retning langs strømningskanalen. the metal, in the same direction along the flow channel.

Fig. 2 og 3 viser skjematisk to utførelser av oppfinnelsens pumpeanordning. Utførelsen i fig..2 tilsvarer en konstruksjon hvor.vekselstrømmen gjennom.det flytende metall frembringes ved hjelp av en ytterligere vikling 8 som fører strøm i fase med. strømmen gjennom viklingen 7. Den magnetisk krets . 9 er hoved-, Fig. 2 and 3 schematically show two embodiments of the invention's pump device. The embodiment in fig..2 corresponds to a construction where the alternating current through the liquid metal is produced by means of a further winding 8 which carries current in phase with. the current through the winding 7. The magnetic circuit . 9 is main,

magnetkretsen, mens den magnetiske krets•10 utgjør den sekundære krets og induserer i strømspolén 8 en strøm som passerer på tvers the magnetic circuit, while the magnetic circuit•10 constitutes the secondary circuit and induces in the current coil 8 a current which passes across

. av strømningskanalen 1 mellom elektrodene 5 og 6.. En sådan konstruksjon krever således to viklinger og to adskilte magnetiske: kretser. Det kan imidlertid i blant være fordelaktig å anvende en konstruksjon som vist i fig:. 3, der en og samme drivspole 7 . of the flow channel 1 between the electrodes 5 and 6.. Such a construction thus requires two windings and two separate magnetic: circuits. However, it can sometimes be advantageous to use a construction as shown in fig:. 3, where one and the same drive coil 7

frembringer både en magnetisk induksjon gjennom, •strømningskanalen 1 og en strøm på tvers av strømningen av flytende metall ved hjelp av elektrodene 5 g 6 samt strømspolen 11. produces both a magnetic induction through the flow channel 1 and a current across the flow of liquid metal by means of the electrodes 5 g 6 and the current coil 11.

I fig. 2 og 3 er strømspolen ført to ganger gjennom det magnetiske . In fig. 2 and 3, the current coil is passed through the magnetic twice.

felt for å kompensere ankerréaksjonen.. Dette bevirker imidlertid field to compensate the armature reaction.. However, this causes

.en meget vesentlig økning av luftgapet- i hpvedmagnetkretseh, og følgelig også av reluktansen i denne magnetiske krets. Derfor er i visse utførelser kpmpensasjonsdelen av strømspolen ført dels .a very significant increase of the air gap in the hpved magnetic circuit, and consequently also of the reluctance in this magnetic circuit. Therefore, in certain designs, the compensating part of the current coil is partly led

på oversiden og dels på undersiden.av hovedmagnétkretsen 9, således at luftgapet derved i høy grad kan reduseres. on the upper side and partly on the lower side of the main magnetic circuit 9, so that the air gap can thereby be greatly reduced.

Fig. 4 viser.i større målestokk en .skisse av strømspolens, plassering i en konduks jonspumpe. "r - ' - I luftgapet 12 for hovedmagnétkretsen 9 er det først og fremst plassert en strømningskanal 1 for det korroderende, flytende metall. Det vil innsees at denne har form av en rørledning med hovedsakelig rektangulært tverrsnitt. Ved den ene ende av elektroden 5 er det anordnet en skulder 13. som rager ut fra elektroden over' hele strømspolens høyde. Denne spole kan utgjøres av en nikkel- eller kobberskinne. I sistnevnte tilfelle, må kobberskinnen beskyttes, mot oksydasjon ved hjelp av et ikke-oksyderbart belegg, f.eks. et inconel-skikt.. Fig. 4 shows, on a larger scale, a sketch of the location of the current coil in a conduction ion pump. "r - ' - In the air gap 12 for the main magnetic circuit 9, there is primarily a flow channel 1 for the corroding, liquid metal. It will be realized that this has the form of a pipeline with a mainly rectangular cross-section. At one end of the electrode 5 is a shoulder 13 is arranged which projects from the electrode over the entire height of the current coil. This coil can be made up of a nickel or copper rail. In the latter case, the copper rail must be protected against oxidation by means of a non-oxidizable coating, e.g. . an inconel layer..

Fig. -5 gjør det lettere å forstå den detaljerte oppbygning av den kompakte strømspole 11 og elektrodene 5 og 6. Skulderen 13 såvel som tre andre tilsvarende'elektrodeskuldre 14, 15 og 16 er vist. I dette utførelseseksempel omfatter strømspolen mellom elektrodene en kobberskinne 19. Denne skinne har opprinnelig hatt sylindrisk form og er innført i et inconel-rør 20, .hvoretter denne sammenstilling er blitt trukket og valset for å frembringe en flat leder. Ved denne fremgangsmåte er det også mulig å oppnå en indre kobberleder adskilt.fra inconel-røret ved et oksyd-lag av.f.eks. aluminium- eller magnesiumoksyd, idet dette vil lette tilpasningen mellom de forskjellige utvidningskoeffisienter for henholdsvis kobber og inconel. Fig. 5 makes it easier to understand the detailed construction of the compact current coil 11 and the electrodes 5 and 6. The shoulder 13 as well as three other corresponding electrode shoulders 14, 15 and 16 are shown. In this embodiment, the current coil between the electrodes comprises a copper rail 19. This rail has originally had a cylindrical shape and is inserted into an inconel tube 20, after which this assembly has been drawn and rolled to produce a flat conductor. With this method, it is also possible to obtain an inner copper conductor separated from the inconel tube by an oxide layer of, e.g. aluminum or magnesium oxide, as this will facilitate adaptation between the different expansion coefficients for copper and inconel respectively.

Hovedmaterialet i elektrodene 5 og 6 utgjøres av et metall med hovedsakelig samme utvidelsekoeffisient som det varmebestandige keramiske material som elektrodene er belagt med. Det er i dette tilfelle valgt å benytte elektroder av molybden, men det er også forsøkt anvendt elektroder av andre metaller, f.eks. en legering ay molybden og wolfram. For svesing til kobberskinnen er det nødvendig på forhånd å åføre et nikkellag på baksiden 17 av elektrodene. Det overflateområde 18 av elektrodene som befinner seg i kontakt med det korroderende flytende metall, må være belagt, med et belegg som sikrer god elektrisk ledningsevne, samtidig som det lett vætes av det flytende metall som pumpes. Nevnte belegg må videre ha god vedhefting til elektroden og en høy motstand mot korroderende innflytelse fra det flytende metall. En lengre tids forskningsvirksomhet har gjort det mulig å fastslå at keramiske forbindelser som diborider av molybden, titan, zirkonium og wolfram, likesom titanaluminid gir tilfredsstillende resultater. I det viste utførelseseksempel utgjøres belegget av molybden-diborid. Resten av elektroden må være belagt med et lag som beskytter den mot luftoksydering og gir god kontakt med det om-givende varmebestandige material. The main material in the electrodes 5 and 6 consists of a metal with substantially the same coefficient of expansion as the heat-resistant ceramic material with which the electrodes are coated. In this case, it has been chosen to use electrodes of molybdenum, but there have also been attempts to use electrodes of other metals, e.g. an alloy ay molybdenum and tungsten. For welding to the copper rail, it is necessary in advance to apply a nickel layer to the back 17 of the electrodes. The surface area 18 of the electrodes which is in contact with the corroding liquid metal must be coated, with a coating which ensures good electrical conductivity, while being easily wetted by the liquid metal being pumped. Said coating must also have good adhesion to the electrode and a high resistance to the corrosive influence of the liquid metal. Long-term research activities have made it possible to determine that ceramic compounds such as diborides of molybdenum, titanium, zirconium and tungsten, as well as titanium aluminide, give satisfactory results. In the embodiment shown, the coating consists of molybdenum diboride. The rest of the electrode must be coated with a layer that protects it from air oxidation and provides good contact with the surrounding heat-resistant material.

For dette formål har søkeren anvendt nikkel, titan-aluminid og endelig kommersielle produkter som Revetox tilvirket av det franske firma CERAVER. For this purpose, the applicant has used nickel, titanium aluminide and finally commercial products such as Revetox manufactured by the French company CERAVER.

Beleggene på overflatene 17 og 18 av elektrodene kan f.eks. påføres enten i en gassatmosfære eller ved fluidisert plasma-påsprøyting;;j De således frembragte deler påføres så en masse, av varmebestandig material 21, som er frembragt eksperimentelt ved hjelp av forskjellige keramiske materialer, som oksyder av aluminium, The coatings on the surfaces 17 and 18 of the electrodes can e.g. applied either in a gas atmosphere or by fluidized plasma spraying;;j The thus produced parts are then applied to a mass of heat-resistant material 21, which has been produced experimentally using various ceramic materials, such as oxides of aluminium,

zirkonium og magnesium, titanater av aluminium og magnesium, samt forskjellige zirkonater og aluminater. zirconium and magnesium, titanates of aluminum and magnesium, as well as various zirconates and aluminates.

I henhold til et annet utførelseeksempel for punipen kan elektrodene som i det forutgående tilfelle er utført i molybden eller beskyttet wolfram, med stor fordel være fremstilt av en porøs keramisk masse som fortrinnsvis er sintret. According to another design example for the punip, the electrodes, which in the previous case are made of molybdenum or protected tungsten, can with great advantage be made of a porous ceramic mass which is preferably sintered.

For å gi tilfredsstillende elektrisk ledningsevne gjennom nevnte elektrode samt god vætning av denne ved vedkommende flytende metall kan elektroden på forhånd impregneres med det metall som skal pumpes, eller i det minste med et metall som senere lett kan In order to provide satisfactory electrical conductivity through said electrode as well as good wetting of this by the relevant liquid metal, the electrode can be impregnated in advance with the metal to be pumped, or at least with a metal that can later be easily

oppløses i det smeltede metall. En sådan impregnering er med'dissolves in the molten metal. Such impregnation is with

hell utført med aluminium, under forutsetning av at dette er det metall som senere skal pumpes. Videre er også impregnering med tinn og kobber forsøkt, idet disse metaller lett kan blandes med metaller som senere skal pumpes i flytende tilstand.' poured with aluminium, on the condition that this is the metal that will later be pumped. Furthermore, impregnation with tin and copper has also been tried, as these metals can easily be mixed with metals that will later be pumped in a liquid state.'

Den fremgangsmåte som anvendes ved impregnering av en sådan elektrode går ut på at det porøse keramiske produkt innføres i en vakuumbeholder og vætes med flytende metall ved høy temperatur. Det er viktig å anvende meget høy temperatur, som bare ligger litt ■ under fordampningspunktet for det flytende metall, for å oppnå The method used when impregnating such an electrode involves the porous ceramic product being introduced into a vacuum container and wetted with liquid metal at a high temperature. It is important to use a very high temperature, which is only slightly ■ below the vaporization point of the liquid metal, in order to achieve

en mest mulig lettflytende tilstand. Elektroden impregneres så under trykk med det samme flytende metall. the most fluid state possible. The electrode is then impregnated under pressure with the same liquid metal.

For støping av strømspolekretsen, kan det som støpeform anvendes et tynnvegget rør av det metall som skal pumpes under den første pumpeprosess. Røret utføres med dimensjoner som strømspolens ytre mål og nedsenkes sammen med den støpte spolen i det smeltede metall under pumpens første arbeidsoperasjon. Materialet i rør-formen smeltes da inn i det flytende metallbad, og strømspolen kan'senere tas ut av metallbadet frigjort fra sin støpeform.. For casting the current coil circuit, a thin-walled tube of the metal to be pumped during the first pumping process can be used as a mould. The tube is made with dimensions like the current coil's outer dimensions and is immersed together with the cast coil in the molten metal during the pump's first working operation. The material in the tube form is then melted into the liquid metal bath, and the current coil can later be taken out of the metal bath freed from its mould.

Claims

1. Conduction pump for corroding liquid metals, and in which a section of the flowing metal is delimited on two opposite sides by electrodes directed perpendicular to the metal flow and on the other sides by a heat-resistant ceramic material, in that an electric current is conducted between the electrodes and across the direction of flow through the metal, which is thereby exposed to a mechanical force produced by said current in cooperation with a magnetic induction, which is directed perpendicular to both the direction of the electric current and the metal's flow direction, characterized in that at least the surface parts of the electrodes (5 and 6) which are in contact with the corroding liquid metal are made of electrically conductive ceramic material.

2. Pump as specified in claim 1, characterized in that the material used in the electrodes (5 and 6) is an alloy of metals in group VI of the periodic table, protected by a surface layer of said conductive ceramic material on the electrode surfaces (18) which are in contact with the corrosive liquid metal.

3. Pump as stated in claim 1, characterized in that each electrode (5 and 6) is. coated with a layer of diboride of a metal in group IV of the periodic table on the electrode surfaces (18) which come into contact with the corroding liquid metal.

4. Pump as stated in claim 1, characterized in that each electrode is coated with a layer of aluminide of et. metal in group IV .in the periodic table, on the electrode surfaces (18) that come into contact with the corroding liquid metal.

5. Pump as specified in claim 1, characterized in that each electrode (5 and 6) is coated on four sides with aluminide of a metal in group IV of the periodic table.

6. Pump as stated in claim 1, and in which said magnetic induction to which the metal flow is subjected is produced by means of a main magnetic circuit with an induction winding which is supplied with alternating current, while the electric current which is carried through the metal flow is produced by an induction winding on a secondary magnetic circuit through a current coil which is electrically connected to the electrodes, characterized in that both the induction winding (7) for the main magnetic circuit and the induction winding (8) for the secondary magnetic circuit, when the pump is in operation, are arranged outside the liquid metal at one end of their respective magnetic circuits (9 and 10), as well as separated from the current coil (11) and electrodes (5 and 6) for the pump by means of a permanently mounted, rigid thermal shield in the form of a thick layer of ceramic material.

7. Pump as specified in claim 6, characterized in that the current coil (11) consists of a rail with a rectangular cross-section, made of a metal with high electrical conductivity such as copper or silver, covered on four side surfaces with a sleeve in the form of a metallic layer of e.g. . inconel as protection against oxidation, as well as drawn and rolled together with said rail, said current coil being welded at its end surfaces to said electrodes through a layer of nickel.

8. Pump as stated in claim 6, characterized in that the electrodes (5 and 6) which are electrically connected to the current coil (11) are made of a porous ceramic material, impregnated with the corrosive liquid metal which is passed through the pump.

9. Pump as stated in claim 8, characterized in that the porous ceramic material that forms the electrodes is a heat-resistant oxide that has been sintered into a porous form.

10. Pump as stated in claim 8, characterized in that the porous ceramic material that makes up the electrodes is a heat-resistant titanate.

11. Pump as specified in claim 8, characterized in that the porous ceramic material that makes up the electrodes is a heat-resistant zirconate.