液态金属电磁泵pdf
发布日期： 2024-06-19 | 作者：产品中心
一种液态金属电磁泵，包括：泵沟用于承受压力的管道和电磁驱动装置。泵沟用于承受压力的管道具有用于接收液态金属流入的液流入口以及用于向外输送液态金属的液流出口。电磁驱动装置用于提供驱动液态金属从液流入口流向液流出口的电磁力。电磁驱动装置包含：定子铁芯和多个线圈组件。定子铁芯在泵沟用于承受压力的管道的径向外侧沿轴向延伸，定子铁芯沿其长度方向设有多个绕组槽。多个线圈组件套设于泵沟用于承受压力的管道的径向外侧，每个线圈组件设置在定子铁芯的一个绕组槽内。其中，线圈组件包括由铝导线绕制而成的线圈。本发明的技术方案提供一种轻质的液态金属电磁泵。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114400863 A (43)申请公布日 2022.04.26 (21)申请号 7.6 (22)申请日 2022.01.24 (71)申请人 中国原子能科学研究院 地址 102413 北京市房山区新镇三强路1号 院 (72)发明人 毕可明刘天才杜开文柴宝华 孙微陈硕闫傲阎鑫马誉宁 崔博文孔德宏 (74)专利代理机构 北京市创世宏景专利商标代 理有限责任公司 11493 代理人 王鹏鑫 (51)Int.Cl. H02K 44/04 (2006.01) 权利要求书2页 说明书8页 附图6页 (54)发明名称 液态金属电磁泵 (57)摘要 一种液态金属电磁泵，包括：泵沟用于承受压力的管道 和电磁驱动装置。泵沟用于承受压力的管道具有用于接收液 态金属流入的液流入口以及用于向外输送液态 金属的液流出口。电磁驱动装置用于提供驱动液 态金属从液流入口流向液流出口的电磁力。电磁 驱动装置包含：定子铁芯和多个线圈组件。定子 铁芯在泵沟用于承受压力的管道的径向外侧沿轴向延伸，定 子铁芯沿其长度方向设有多个绕组槽。多个线圈 组件套设于泵沟用于承受压力的管道的径向外侧，每个线圈 组件设置在定子铁芯的一个绕组槽内。其中，线 圈组件包括由铝导线绕制而成的线圈。本发明的 技术方案提供一种轻质的液态金属电磁泵。 A 3 6 8 0 0 4 4 1 1 N C CN 114400863 A 权利要求书 1/2页 1.一种液态金属电磁泵，其特征是，包括： 泵沟用于承受压力的管道，具有用于接收液态金属流入的液流入口以及用于向外输送液态金属的 液流出口；和 电磁驱动装置，用于提供驱动所述液态金属从所述液流入口流向所述液流出口的电磁 力，所述电磁驱动装置包含： 定子铁芯，在所述泵沟用于承受压力的管道的径向外侧沿轴向延伸，所述定子铁芯沿其长度方向 设有多个绕组槽；和 多个线圈组件，套设于所述泵沟用于承受压力的管道的径向外侧，每个所述线圈组件设置在所述 定子铁芯的一个绕组槽内； 其中，所述线圈组件包括由铝导线所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述铝导线由内向外依次包 括：裸铝线、氧化铝绝缘层以及有机绝缘层。 3.依据权利要求1所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述线圈组件还包括两个轴向 绝缘部，分别设置在所述线所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述轴向绝缘部为环形绝缘 板。 5.依据权利要求4所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述环形绝缘板与所述绕组槽 的轴向槽壁间隙配合。 6.依据权利要求3所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述线圈组件还包括：径向绝 缘部，设置所述线圈的径向外侧，用于使所述线圈与所述绕组槽绝缘。 7.依据权利要求1所述的液态金属电磁泵，其特征是，还包括：两个安装组件，用于将 所述泵沟用于承受压力的管道和所述定子铁芯安装在一起，所述两个安装组件分别设置在所述泵沟压 力管道和所述定子铁芯的轴向两端。 8.根据权利要求7所述的液态金属电磁泵，其特征在于，每个所述安装组件包括： 第一法兰，套设于所述泵沟用于承受压力的管道的轴向一侧上，且与所述定子铁芯相应的轴向一 端可拆卸地连接；和 第二法兰，在所述第一法兰外侧套设于所述泵沟压力管道上，用于限制所述泵沟压力 管道沿径向运动，所述第二法兰可拆卸地连接于所述第一法兰； 所述泵沟压力管道轴向一侧形成有沿径向向外延伸的凸起部，所述凸起部由相应一侧 的所述第一法兰和所述第二法兰夹持，以限制所述泵沟压力管道沿轴向运动。 9.依据权利要求8所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述第一法兰具有贯穿其轴向 内外两侧表面的多个开孔，所述开孔位于所述第二法兰的径向外侧； 所述第二法兰具有自其径向外侧表面向内凹陷形成的多个凹部。 10.根据权利要求1所述的液态金属电磁泵，其特征在于，所述定子铁芯包括沿轴向延 伸的多个条形铁芯，在所述泵沟用于承受压力的管道的径向外侧沿其周向间隔布置，每个所述条形铁 芯沿轴向设有多个铁芯开槽，所述多个条形铁芯在轴向相同位置处的铁芯开槽共同组成一 个所述绕组槽。 11.根据权利要求1所述的液态金属电磁泵，其特征在于，所述定子铁芯与所述泵沟压 力管道之间还设置有隔热层。 2 2 CN 114400863 A 权利要求书 2/2页 12.根据权利要求1所述的液态金属电磁泵，其特征在于，所述电磁驱动装置还包括中 央导磁体，设置在所述泵沟用于承受压力的管道的径向内侧。 13.根据权利要求12所述的液态金属电磁泵，其特征在于，所述中央导磁体的轴向两端 分别设置有支撑翼，所述支撑翼包括至少一个自所述中央导磁体的端部沿径向向外延伸的 翼片，所述中央导磁体通过所述翼片焊接在所述泵沟用于承受压力的管道的内壁。 14.根据权利要求13所述的液态金属电磁泵，其特征在于，所述泵沟用于承受压力的管道的轴向两 端的管壁沿轴向向内缩回以形成台阶面，所述翼片的朝向内侧的端部与所述台阶面抵接。 15.根据权利要求14所述的液态金属电磁泵，其特征在于，还包括两个接口管，分别设 置在所述泵沟用于承受压力的管道的轴向两侧，所述接口管插入所述泵沟压力管道内，且与所述翼片 朝向外侧的端部抵接； 所述接口管与所述泵沟压力管道焊接。 16.依据权利要求13所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述中央导磁体包括： 壳体，所述支撑翼设置在所述壳体的轴向端部；和 内部铁芯，设置在所述壳体内部，且与所述壳体相接触。 17.根据权利要求16所述的液态金属电磁泵，其特征是，所述壳体包括主体部和两个 分别与所述主体部的轴向两端相接的端部， 其中所述主体部沿轴向依次包括内径渐扩的第一导流段、内径均匀的中间套管段以及 内径渐缩的第二导流段； 所述端部沿轴向自外向内依次包括端面、内径均匀的第一延伸部、内径渐扩的导流段、 内径均匀的第二延伸部， 其中，所述第二延伸部与所述第一导流段相接或所述第二导流段相接，所述支撑翼设 置在所述第二延伸部上。 18.根据权利要求8所述的液态金属电磁泵，其特征在于，还包括： 漏液收集盘，设置于所述定子铁芯的下方，用于收集从所述泵沟用于承受压力的管道漏出的液态 金属；和 泄漏探测元件，设置在所述漏液收集盘中，用于检测液态金属是否泄漏。 19.依据权利要求18所述的液态金属电磁泵，其特征是，还包括：防护网，套设在所述 定子铁芯的外部，且可拆卸地安装在所述第一法兰上； 其中，所述漏液收集盘设置在所述防护网上。 3 3 CN 114400863 A 说明书 1/8页 液态金属电磁泵 技术领域 [0001] 本发明涉及电磁泵技术领域，特别涉及一种液态金属电磁泵。 背景技术 [0002] 液态金属电磁泵具有无运动部件、无介质接触、密封性好等优点，目前是核工业液 态金属反应堆主辅助系统及各类以液态金属为工质的试验、生产装置中使用最为广泛的一 类流体推进设备。 [0003] 对于常规工业使用的液态金属电磁泵而言，为解决散热问题，通常利用散热风扇 对液态金属电磁泵进行强制风冷散热。对于核工业使用的液态金属电磁泵而言，由于其必 须要承受一定剂量的中子及γ射线的辐照，为了避免强制冷却引起的维修，通常核工业使 用的液态金属电磁泵通过自然散热进行冷却(利用自然散热的液态金属电磁泵可称为自冷 型液态金属电磁泵)。 [0004] 此外，在液态金属电磁泵常见的应用场景中，通常无需考虑液态金属电磁泵的重 量因素，因此，液态金属电磁泵通常自重较重。在某些特殊应用场景中，如某些车载装置或 水下装置，系统总质量受到严格的限制，要求液态金属电磁泵必须是轻量化的。 发明内容 [0005] 本申请的目的在于提供一种轻质的液态金属电磁泵。 [0006] 本申请提供了一种液态金属电磁泵，包括： [0007] 泵沟用于承受压力的管道，具有用于接收液态金属流入的液流入口以及用于向外输送液态金 属的液流出口；和 [0008] 电磁驱动装置，用于提供驱动所述液态金属从所述液流入口流向所述液流出口的 电磁力，所述电磁驱动装置包括： [0009] 定子铁芯，在所述泵沟用于承受压力的管道的径向外侧沿轴向延伸，所述定子铁芯沿其长度 方向设有多个绕组槽；和 [0010] 多个线圈组件，套设于所述泵沟用于承受压力的管道的径向外侧，每个所述线圈组件设置在 所述定子铁芯的一个绕组槽内； [0011] 其中，所述线圈组件包括由铝导线绕制而成的线] 通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易 见，并可帮助对本发明有全面的理解。 [0013] 图1是根据本发明一个实施例的液态金属电磁泵的结构示意图； [0014] 图2是图1所示的液态金属电磁泵的局部放大示意图； [0015] 图3是图1所示的液态金属电磁泵省略防护网后的结构示意图； [0016] 图4是图3所示的液态金属电磁泵的剖视图； 4 4 CN 114400863 A 说明书 2/8页 [0017] 图5是图4所示A区域的局部放大图； [0018] 图6是图4所示B区域的局部放大图； [0019] 图7是图1所示的液态金属电磁泵的剖视图； [0020] 图8是图7所示液态金属电磁泵的局部放大图； [0021] 图9是图4所述中央导磁体的结构示意图； [0022] 图10是图9所示中央导磁体沿C‑C方向的剖视图；以及 [0023] 图11是图1所示防护网和漏液收集盘的结构示意图。 [0024] 需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性 方式示出。 [0025] 附图标记说明： [0026] 100、液态金属电磁泵；10、线、条形铁芯；21、铁芯开槽；30、泵沟用于承受压力的管道；31、凸起部；32、台阶面；33、接口管； 40、中央导磁体；41、翼片；42、壳体；421、主体部；4211、第一导流段；4212、中间套管段； 4213、第二导流段；422、端部；4221、端面；4222、第一延伸部；4223、导流段；4224、第二延伸 部；43、内部铁芯；431、硅钢片；44、支撑件；45、连接件；51、第一法兰；511、开孔；52、第二法 兰；521、凹部；61、漏液收集盘；62、泄漏探测元件；63、防护网；71、电气接线、信号接线 盒。 具体实施方式 [0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图， 对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施 例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造 性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0028] 需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发 明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。 [0029] 在本发明实施例的描述中“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有 明确具体的限定。 [0030] 参见图1至图4，本发明实施例的液态金属电磁泵100可包括：泵沟用于承受压力的管道30和电 磁驱动装置。泵沟用于承受压力的管道30具有用于接收液态金属流入的液流入口和用于向外输送液态 金属的液流出口。电磁驱动装置用于提供驱动液态金属从液流入口流向液流出口的电磁 力。 [0031] 本申请实施例的液态金属电磁泵100，在使用过程中，通过电磁驱动装置驱动高温 的液态金属从液流入口流入液态金属电磁泵100，并从液流出口向外流出，从而实现对液态 金属的泵送作用。 [0032] 液态金属可为Na、Li、K、Rb、Cs、NaK等。 [0033] 在一些实施例中，如图4所示，泵沟用于承受压力的管道30可为圆筒形状。圆筒的轴向的两个 开口分别作为泵沟用于承受压力的管道30的液流入口和液流出口。 [0034] 泵沟压力管道30承担着工质的包容功能。在涉核应用时，同时起到放射性包容的 功能，因此对材料等级、制造工艺、检验检测均有着严格的要求，从设计上，可尽可能减少焊 5 5 CN 114400863 A 说明书 3/8页 缝数量，以降低放射性液态金属泄漏的可能性。 [0035] 在一些实施例中，电磁驱动装置可包括：设置在泵沟压力管道30径向外侧的定子 铁芯和多个线。定子铁芯在泵沟压力管道30的径向外侧沿其轴向延伸。 [0036] 定子铁芯沿其长度方向设有多个绕组槽。线的径 向外侧。每个线设置在定子铁芯的一个绕组槽内。 [0037] 线] 在相关技术中，在电气设备领域，通常认为使用高电导率的铜导体制造电磁线圈 综合性能要优于铝导体。但自冷型电磁泵为了控制设备自产热，线圈导体载流设计允值通 常较低，同时结合绝缘耐温限制因素，使得电导率稍差但低密度的铝导体的应用成为可能。 [0039] 另一方面，液态金属电磁泵为高温设备。受绝缘材料性能限制以及存在导体金属 氧化的风险，通常要求线圈温度不超过安全温度。该安全温度例如可为250℃。另外，为了控 制液态金属电磁泵由于铜损铁损带来的自发热，线圈导体的单位面积载流值通常也被严格 2 控制，仅为3～4A/mm 左右，磁路硅钢内的磁通密度也远远低于饱和值，这使得利用密度较 低的铝导线替换铜制导线] 因此，在本申请实施例中，为了使得液态金属电磁泵满足轻量化的需求，即，能够 在指定环境条件下保证水力输出性能要求基础上的轻量化，本申请实施例特别地采用铝导 线] 在一些实施例中，铝导线由内向外依次包括：裸铝线、氧化铝绝缘层以及有机绝缘 层。其中裸铝线即为铝制导线，不包括任何其他绝缘层或保护层。有机绝缘层例如可为常见 的包覆于导线外用于绝缘或保护的薄膜护套。有机绝缘层例如可为聚酰亚胺薄膜护套。 [0042] 在制作铝导线时，可先通过阳极氧化处理在裸铝线表面形成一层致密的氧化铝绝 缘层。氧化铝绝缘层在起到绝缘作用的同时还可起到进一步阻止铝材料氧化的作用。氧化 铝绝缘层的厚度可在4μm‑10μm。而后，在具有氧化铝绝缘层的导线外层裹覆完整的聚酰亚 胺薄膜护套形成复合绝缘电磁线，进一步提高绝缘能力的同时，也隔绝了空气。 [0043] 铝导线后，氧化铝和聚酰亚胺共同提供了线的匝间和对地绝 缘，提高了绝缘能力。 [0044] 在绕制线时，可将铝导线绕线圈骨架绕制。氮化铝材料的耐热冲击及辐照性 能均较好，线圈骨架可采用氮化铝材料制成。或者，线圈骨架也可以采用低成本的α型氧化 铝制成。 [0045] 线圈绕制完毕后，可以采用聚酰亚胺带进行绕包，以形成外部机械保护层，同时可 以防止线] 在一些实施例中，线还可包括两个轴向绝缘部。两个轴向绝缘部分别设 置在线的轴向两侧。轴向绝缘部例如可以为环形绝缘板12。环形绝缘板12的外径大于 线的外径例如可以与定子槽的内径相同。线的外径小于定 子槽的内径，从而在线的径向外侧形成通道，以便于空气流通，进而降低线和定子 铁芯的温度。 [0047] 环形绝缘板12可以与绕组槽的轴向槽壁间隙配合，从而环形绝缘板12提高线 的对地绝缘能力的同时，也能起到一定的止振作用。 [0048] 此外，环形绝缘板12还可以防止线在嵌入绕组槽过程中，被绕组槽的槽壁划 6 6 CN 114400863 A 说明书 4/8页 伤。 [0049] 轴向绝缘部例如可为纤维强化绝缘板。纤维强化绝缘板是指绝缘板经过陶瓷纤维 强化的，具有相当的韧性。纤维强化绝缘板例如可为云母纤维绝缘板或陶瓷纤维绝缘板。 [0050] 在一些实施例中，线还可包括径向绝缘部，用于使线与绕组槽绝缘。 径向绝缘部的径向外侧表面与绕组槽的径向槽壁之间存在间隙，从而允许空气流通以对线进行散热。径向绝缘部的材料可以与轴向绝缘部相同，或者也可以与轴向绝缘部不同。 [0051] 液态金属电磁泵100还可包括测温元件，用于检测线] 在一些实施例中，多个线采用一个测温元件测量温度。 [0053] 在一些实施例中，每3‑4个线采用一个测温元件(如热电偶)进行温度监测，以 尽量保证测量的准确性，避免局部温度过高。例如，液态金属电磁泵100的线个测温元件；当线] 测温元件例如可为绝缘型镍铬‑镍铝热电偶。 [0055] 当测温元件检测的温度高于预设值时，液态金属电磁泵100可发出警报。预设值低 于安全温度，当安全温度为250℃时，预设值例如可为200℃，或230℃。 [0056] 由于液态金属电磁泵100的电力输入端子均为铜制，为了尽最大可能避免铜铝结合处产生电 化学腐蚀，线使用专用铜铝鼻子压接后再接入电力端子。多个线之间的连接可采取焊接，或铝制桥件铆接的形式。 [0057] 金属铝的电导率约为铜的60％，但其密度仅为铜的1/3左右，通过合理的电磁设 计，适当增加绕组槽宽，减小相邻两个绕组槽的间距，同时加大导体截面积，可以在不改变 液态金属电磁泵总尺寸的前提下，实现铝制线圈替换铜制线圈，且电磁泵自发热未发生明 显改变。在一些实施例中，绕组槽的宽度可以是相邻两个绕组槽间隔的1.5倍至2.5倍，裸铝 线mm以上。如此设计，可在不改变液态金属电磁泵总尺寸的前提下，实现铝 制线圈替换铜制线圈，且使电磁泵自发热未发生明显改变。 [0058] 在一些实施例中，参见图3和图4，定子铁芯包括沿轴向延伸的多个条形铁芯20，这 些条形铁芯20在泵沟用于承受压力的管道30的径向外侧沿其周向间隔布置。在一些实施例中，这些条 形铁芯20在泵沟用于承受压力的管道30的径向外侧沿其周向等间隔布置。 [0059] 每个条形铁芯20沿轴向或者说长度方向设有多个铁芯开槽21，各条形铁芯20在轴 向相同位置处的铁芯开槽21共同组成定子铁芯的一个绕组槽。 [0060] 在这样的实施例中，径向绝缘部可以包括多个弧形绝缘板13。弧形绝缘板13的数 量可以与条形铁芯20的数量相同。多个弧形绝缘板13沿线的周向间隔地设置在线 的径向外侧，且每个弧形绝缘板13用于使线绝缘。多个弧形绝缘板 13分别用于使线与组成一个绕组槽的多个铁芯开槽21绝缘。 [0061] 容易理解，每个弧形绝缘板13设置在线的径向槽壁(即 开槽底壁)的位置。参见图3，弧形绝缘板13沿周向的长度可以大于铁芯开槽21的径向槽壁 沿周向的长度，以使弧形绝缘板13伸出铁芯开槽21。 [0062] 在一些实施例中，条形铁芯20的数量可为偶数，偶数个条形铁芯20在泵沟压力管 道30的径向外侧沿周向均匀分布，以便于形成对称的磁场。在图7所示的实施例中，条形铁 芯20的数量为6个，6个条形铁芯20在泵沟用于承受压力的管道30的径向外侧沿周向均匀分布。在其他 实施例中，条形铁芯20的数量也可为4个、8个、10个等。 7 7 CN 114400863 A 说明书 5/8页 [0063] 在一些实施例中，定子铁芯可由无取向硅钢片叠制而成。需要说明的是，定子铁芯 的具体形式不限于此。在其他实施例中，定子铁芯也可具有本领域常用的其他结构。 [0064] 由于流入泵沟用于承受压力的管道30内的液态金属温度太高，泵沟用于承受压力的管道30通常也具有较 高的温度。可在定子铁芯与泵沟用于承受压力的管道30之间设置隔热层，用于阻碍泵沟用于承受压力的管道30向 定子铁芯方向的径向传热，以免定子铁芯和线的温度过高。在一些实施例中，隔热层的 材质可为短纤维隔热毡。 [0065] 在一些实施例中，电磁驱动装置还可包括：设置在泵沟用于承受压力的管道30的径向内侧的 中央导磁体40。中央导磁体40与泵沟用于承受压力的管道30共同限定了环形流道。液态金属在环形流 道内，受外部交变磁场作用感生电流，与外部磁场产生行波方向的作用力，推动液态金属前 进，并在泵沟用于承受压力的管道30的进出口间产生压力差。 [0066] 中央导磁体40的轴向两端分别设置有支撑翼，支撑翼包括至少一个自中央导磁体 40的端部沿径向向外延伸的翼片41，中央导磁体40通过翼片41焊接在泵沟用于承受压力的管道30的内 壁。 [0067] 翼片41的数量可以为1个。翼片41的数量也可以为多个，如2个，3个，4个，5个等。多 个翼片41在中央导磁体40的端部沿周向均匀分布。 [0068] 参见图5和图6，泵沟压力管道30的轴向两端的管壁沿轴向向内缩回以形成台阶面 32，翼片41的朝向内侧的端部与台阶面32抵接。 [0069] 液态金属电磁泵100还可包括两个接口管33，分别设置在泵沟压力管道30的轴向 两侧，接口管33用于与输送液态金属的管路相接。接口管33插入泵沟压力管道30内，且与翼 片41朝向外侧的端部抵接。由此，翼片41的端部被夹持于接口管33与台阶面32之间，使得翼 片41与泵沟压力管道30之间的连接更加稳固。 [0070] 接口管33可与泵沟压力管道30焊接。接口管33与泵沟压力管道30之间可采用钨极 氩气保护焊接，焊接后焊口需要100％射线探伤，并进行压力和密封性试验。 [0071] 参见图8至图10，中央导磁体40包括：壳体42和设置在壳体42内部的内部铁芯43。 在一些实施例中，支撑翼设置在壳体42的轴向端部。内部铁芯43与壳体42相接触。 [0072] 壳体42可包括主体部421和两个分别与主体部421的轴向两端相接的端部422。 [0073] 主体部421沿轴向依次包括内径渐扩的第一导流段4211、内径均匀的中间套管段 4212以及内径渐缩的第二导流段4213。其中第一导流段4211、中间套管段4212以及第二导 流段4213彼此焊接，以在壳体42内部形成密闭腔室。内部铁芯43设置在壳体42内部的密闭 腔室中。 [0074] 壳体42的外表面与泵沟压力管道30的内表面之间形成与液流入口和液流出口连 通的供液态金属流通的环形流道。 [0075] 端部422沿轴向自外向内依次包括端面4221、内径均匀的第一延伸部4222、内径渐 扩的导流段4223、内径均匀的第二延伸部4224。第二延伸部4224与第一导流段4211相接或 第二导流段4213相接。换言之，两个端部422的第二延伸部4224分别与第一导流段4211和第 二导流段4213相接。 [0076] 通过对壳体42的端部422和主体部421进行上述设计，使得由壳体42和泵沟压力管 道30共同构建的环形流道能够尽量减少液态金属的流动阻力，同时能够减少液态金属的紊 流。 8 8 CN 114400863 A 说明书 6/8页 [0077] 支撑翼设置在第二延伸部4224上。支撑翼的翼片41在壳体42与泵沟压力管道30之 间的环形流道的周向间隔支撑，从而既不影响液态金属在环形流道中流动，又可将壳体42 稳固地保持在泵沟压力管道30内侧。 [0078] 在本申请的一些实施例中，可将壳体42内部设置为线设置在 真空腔室中，从而可避免壳体42的焊缝失效后，壳体42内部气体泄漏时进入液态金属工质 内，污染液态金属，危及堆芯的热工安全。 [0079] 可采用电子焊或钨极氩气保护焊接工艺焊接壳体42。可在壳体42的第一导流段 4211或第二导流段4213设专门的抽线焊接密封后，通过抽线内部抽线] 在一些实施例中，中央导磁体40还可包括：设置在壳体42的密闭腔室中的两个支 撑件44和连接两个支撑件44的连接件45。内部铁芯43的轴向两端安装于支撑件44。支撑件 44安装于中间套管段4212的内部，支撑件44的外侧为第一导流段4211或第二导流段4213。 [0081] 在一些实施例中，内部铁芯43可由多个沿轴向延伸的硅钢片431沿周向叠制而成。 硅钢片431的厚度可以为0.2至0.5mm。硅钢片431的表面可设有高温耐辐照涂层。 [0082] 需要说明的是，内部铁芯43的具体形式不限于此。在其他实施例中，内部铁芯43也 可具有本领域常用的其他结构。 [0083] 参见图1至图4，在一些实施例中，液态金属电磁泵100还可包括：两个安装组件，用 于将承泵沟压力管道30和定子铁芯安装在一起。两个安装组件分别设置在泵沟压力管道30 和定子铁芯的轴向两端。即，每个安装组件设置在泵沟压力管道30和定子铁芯的轴向一端。 [0084] 安装组件可包括：第一法兰51和第二法兰52。第一法兰51套设于泵沟压力管道30 的轴向一侧上，且与定子铁芯相应的轴向一端可拆卸地连接。第二法兰52在第一法兰51外 侧(即远离定子铁芯的一侧)套设于泵沟压力管道30上，用于限制泵沟压力管道30沿径向运 动。第二法兰52可拆卸地连接于第一法兰51。 [0085] 参见图5，泵沟压力管道30轴向一侧形成有沿径向向外延伸的凸起部31，凸起部31 由相应一侧的第一法兰51和第二法兰52夹持，以限制泵沟压力管道30沿轴向运动。 [0086] 容易理解，在上述实施例中，泵沟压力管道30轴向一侧形成凸起部31(参见图5)， 另一侧并未形成凸起部31(参见图6)。 [0087] 通常情况下，液态金属电磁泵100工作时，泵沟压力管道30的温度总是高于定子铁 芯，导致泵沟压力管道30和定子铁芯由于温差产生热膨胀差。如果泵沟压力管道30与定子 铁芯的轴向两侧均固定，则会由于前述热膨胀差导致泵沟压力管道30和定子铁芯产生较大 应力。本申请实施例的泵沟压力管道30通过凸起部31单端与定子铁芯固定，而泵沟压力管 道30的另一端则仅受到第二法兰52在径向的约束，轴向处于自由状态，从而避免了泵沟压 力管道30和定子铁芯产生较大应力。 [0088] 在一些实施例中，凸起部31可为与泵沟压力管道30同轴的圆环结构。或着，凸起部 31可为间隔设置的多个凸起，这些凸起位于与泵沟压力管道30同轴的圆内。 [0089] 第二法兰52对应凸起部31的部分形成有台阶面。台阶面与凸起部31相配合，在轴 向和径向限制凸起部31运动。 [0090] 参见图2和图7，第一法兰51具有贯穿其轴向内外两侧表面的多个开孔511，开孔 511位于第二法兰52的径向外侧。 9 9 CN 114400863 A 说明书 7/8页 [0091] 开孔511的数量可以与条形铁芯20的数量相同。开孔511的位置与条形铁芯20相互 错开。即，开孔511正对相邻两个条形铁芯20之间的位置(即，开孔511正对线外部的部分)，从而可通过轴向两侧的开孔511形成自然对流，以对线进行散 热。此外，这些开孔511还能减轻第一法兰51的重量。 [0092] 第二法兰52具有自其径向外侧表面向内凹陷形成的多个凹部521，用于尽量减轻 第二法兰52的重量。 [0093] 在一些实施例中，液态金属电磁泵100还包括：漏液收集盘61和泄漏探测元件62。 [0094] 漏液收集盘61设置于定子铁芯的下方，用于收集从泵沟压力管道30漏出的液态金 属。泄漏探测元件62设置在漏液收集盘61中，用于检测液态金属是否泄漏。泄漏探测元件62 的数量可以为一个或多个。 [0095] 容易理解，即使泵沟压力管道30发生液态金属泄漏的概率是极低的，但在一些实 施例中，仍设有可拆卸的漏液收集盘61，泄漏的液态金属会掉落在上面，并导通布置在其内 部的泄漏探测元件62。 [0096] 液态金属电磁泵100还可包括：防护网63，套设在定子铁芯的外部，且可拆卸地安 装在第一法兰51上。防护网63的网状结构的自重较轻，可采用不锈钢材质或钛合金材质制 成。 [0097] 防护网63的轴向两端可通过紧固件安装于第一法兰51的径向外表面。参见图7，防 护网63的径向内表面与第一法兰51的径向外表面之间有间隔，该间隔例如可为1‑5cm。该 间隔的存在有利于防护网63内空气的对流，有利于对线和定子铁芯进行散热。 [0098] 参见图11，漏液收集盘61设置在防护网63上。例如，漏液收集盘61通过紧固件可拆 卸地安装在防护网63上。防护网63的下部可开设开口，漏液收集盘61可拆卸地安装在该开 口处。 [0099] 液态金属电磁泵100还包括：电气接线对应于电气 接线的位置设有让位孔。电气接线分开布置。电 气接线可分别安装在两个第一法兰51上。 [0100] 电气接线内设有电气接线板，绝缘底板材料可采用α型氧化铝陶瓷或聚酰亚 胺。供电极可采用镀镍铜合金，以保证电导率的同时，还能够增加耐环境能力。线与供电极相连接处可利用专用的铜铝接头。 [0101] 信号接线和温度检测元件相接。具体地，电气接线可 设有与插拔型热电偶相接的接头，和与插拔型泄漏探测器相接的接头。 [0102] 在一些实施例中，液态金属电磁泵100还可包括：加热元件，设置在液流入口的上 游的接口管33上。加热元件用于对进入泵沟用于承受压力的管道30内的液态金属进行加热，以使其处 于能够流动的液态。加热元件例如可为至少一个电加热器。电加热器的数量可为1个，2个，3 个等。 [0103] 容易理解，当利用液态金属电磁泵100推进常温液态工质如NaK合金时，关闭电加 热器即可。 [0104] 在本申请实施例中，泵沟用于承受压力的管道30由于必须符合工质相容性以及装置工艺系统 总要求，通常采用奥氏体不锈钢制造。其它结构部件，如第一法兰51、第二法兰52、漏液收集 盘61、支撑件44以及连接件45等，在解决辐照环境条件下，在保证强度的情况下，可采用密 10 10 CN 114400863 A 说明书 8/8页 度低强度高的钛合金制造，以进一步降低液态金属电磁泵的总质量。 [0105] 本申请实施例通过结合材料、工艺、设计三方面因素，使得液态金属电磁泵在指定 环境条件下保证水力输出性能要求基础上的轻量化。 [0106] 本申请实施例的轻量化设计的电磁泵制造成本相较非轻量化电磁泵虽有所增加， 但相应设备固定或支撑的要求降低，系统总质量降低，在轻量化系统应用场景中，总成本上 升不明显。 [0107] 本申请实施例的轻量化设计的液态金属电磁泵100操作特性，与非轻量化自冷环 形线性感应电磁泵无异，支持调频、调流、调压及调功多种运行模式，支持全范围调节输出。 [0108] 本申请实施例的液态金属电磁泵100适合应用于各种液态金属推进的场合，例如 适用于核辐照环境；很适合具有轻量化需求场合的液态金属推进，非常适合于要求轻量 化及不便维护的特殊条件下，如某些车载、水下装置。 [0109] 本发明在液态金属电磁泵100相同水力功输出的情况下，重量降低逾30％，具有明 显的轻量化特征，且设备越大减重效果越明显。 [0110] 对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实 施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。 [0111] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的 保护范围应以权利要求的保护范围为准。 11 11 CN 114400863 A 说明书附图 1/6页 图1 图2 12 12 CN 114400863 A 说明书附图 2/6页 图3 图4 13 13 CN 114400863 A 说明书附图 3/6页 图5 14 14 CN 114400863 A 说明书附图 4/6页 图6 15 15 CN 114400863 A 说明书附图 5/6页 图7 图8 16 16 CN 114400863 A 说明书附图 6/6页 图9 图10 图11 17 17
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