εξαλείφοντας τις δυναμικές σφραγίδες που φθείρονται και διαρρέουν. Για ερμητικά κλειστές αντλίες που χειρίζονται διαβρωτικά ή επικίνδυνα υγρά (π.χ. χημική επεξεργασία, φαρμακευτική, πυρηνική), οι μαγνητικές μηχανές κίνησης είναι υποχρεωτικές για την επίτευξη μηδενικών εκπομπών. Ο σύνδεσμος αποτελείται από έναν εσωτερικό ρότορα (προσαρτημένο στην πτερωτή της αντλίας) και έναν εξωτερικό ρότορα (οδηγούμενο από τον κινητήρα), με μαγνήτες διατεταγμένους σε εναλλασσόμενους πόλους. Αυτός ο οδηγός εξηγεί πώς οι μαγνητικές μονάδες χωρίς σφράγιση εξαλείφουν τις διαρροές υγρού, καλύπτει την αντιστοίχιση του εσωτερικού και του εξωτερικού πόλου του ρότορα και τη μετάδοση της ροπής, εξηγεί γιατί η SmCo προτιμάται για χημικές αντλίες υψηλής{6} θερμοκρασίας και λεπτομέρειες εξισορρόπησης των κενών αέρα και του πάχους του κελύφους συγκράτησης.
Εξάλειψη των διαρροών υγρού: Η μηχανική των μαγνητικών δίσκων χωρίς σφράγιση
Οι συμβατικές φυγοκεντρικές αντλίες χρησιμοποιούν μηχανικό στεγανοποιητικό (άνθρακες/κεραμικές επιφάνειες) που κινείται στον άξονα της αντλίας. Η φθορά και το θερμικό σοκ προκαλούν αστοχία στεγανοποίησης, με αποτέλεσμα τη διαρροή υγρού-μη ασφαλή για τοξικά, εύφλεκτα ή υψηλής{2}}καθαρότητας υγρά. Σε μια αντλία μαγνητικής κίνησης:
Ο κινητήρας περιστρέφει ένα εξωτερικό συγκρότημα μαγνήτη (εξωτερικός ρότορας) έξω από ένα σφραγισμένο κέλυφος συγκράτησης.
Το συγκρότημα εσωτερικού μαγνήτη (εσωτερικός ρότορας, στον άξονα της αντλίας) είναι μαγνητικά κλειδωμένο στον εξωτερικό ρότορα.
Η ροπή μεταδίδεται μέσω του τοιχώματος του κελύφους συγκράτησης (συνήθως πάχους 1-3 mm Hastelloy ή τιτάνιο) χωρίς καμία διείσδυση στον άξονα.
Οι μόνες στεγανοποιήσεις είναι οι στατικοί δακτύλιοι Ο-στο κέλυφος, οι οποίοι είναι αξιόπιστοι και δεν χρειάζονται συντήρηση-.
Χωρίς δυναμικές σφραγίδες=μηδενική διαρροή. Οι μαγνητικές ζεύξεις είναι στάνταρ για το χειρισμό αντλιών:
Πολύ διαβρωτικά οξέα (HCl, H2SO4, HF)
Εύφλεκτοι διαλύτες (ακετόνη, μεθανόλη, τολουόλιο)
Υψηλής-καθαρότητας νερό (φαρμακείο, ημιαγωγός)
High-temperature thermal oils (>200 μοίρες)
Εσωτερικοί έναντι Εξωτερικοί ρότορες: Ταίριασμα πόλων και μετάδοση ροπής
Ο εσωτερικός και ο εξωτερικός ρότορας πρέπει να έχουν πανομοιότυπο αριθμό πόλων και ευθυγράμμιση τόξου πόλων. Τυπικές διαμορφώσεις:
Σχέδια 4 πόλων, 6 πόλων ή 8 πόλων. Ο υψηλότερος αριθμός πόλων μειώνει τη διάμετρο και την αδράνεια του ρότορα, αλλά απαιτεί στενότερο διάκενο αέρα.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 μοίρες. Για χημικές αντλίες, το SmCo είναι στάνταρ λόγω της αντοχής στη διάβρωση (δεν απαιτείται επίστρωση) και της θερμικής σταθερότητας.
Διάταξη μαγνητών: Επιφανειακά-μονταρισμένοι μαγνήτες και στους δύο ρότορες (SPM) για απλή συναρμολόγηση. ή εσωτερικοί μαγνήτες (IPM) με συγκέντρωση ροής για μεγαλύτερη πυκνότητα ροπής.
Εξίσωση μετάδοσης ροπής: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (gap² + πάχος κελύφους²), όπου δ είναι η γωνιακή μετατόπιση (τράβηγμα-γωνία προς τα έξω). Η μέγιστη ροπή (έλ-ροπή προς τα έξω) εμφανίζεται στη δ=90 μοίρα (οι μαγνητικοί πόλοι δεν είναι ευθυγραμμισμένοι κατά 90 μοίρες). Η ροπή λειτουργίας πρέπει να είναι<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Εάν ο κινητήρας υπερφορτωθεί ή μπλοκάρει, ο μαγνητικός σύνδεσμος γλιστρά (αποσυνδέεται) ακίνδυνα, λειτουργώντας ως περιοριστής ροπής. Αυτό προστατεύει τον κινητήρα και την αντλία από μηχανικές βλάβες.
ΓιατίΣαμάριο Κοβάλτιο(SmCo) προτιμάται για χημικές αντλίες υψηλής-Θερμοκρασίας
Οι χημικές αντλίες συχνά χειρίζονται υγρά στους 150-300 βαθμούς. Το NdFeB χάνει σημαντικά Br και Hcj πάνω από 100 βαθμούς και η ευαισθησία του στη διάβρωση απαιτεί ακριβή επίστρωση (η οποία μπορεί να ξεφλουδίσει κάτω από θερμική ανακύκλωση). Η SmCo (βαθμός 2:17) προσφέρει:
Br=10.5-11.5 kGs (χαμηλότερο από NdFeB αλλά σταθερό έως 300 μοίρες).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe στους 250 βαθμούς.
Αντοχή στη διάβρωση: Το SmCo δεν απαιτεί επίστρωση για τα περισσότερα χημικά υγρά (εκτός από το υδροφθορικό οξύ).
Ο συντελεστής θερμικής διαστολής ταιριάζει με τα κελύφη συγκράτησης Hastelloy, μειώνοντας την καταπόνηση.
Για κρυογονικές εφαρμογές (-40 βαθμοί έως -150 βαθμοί), το NdFeB είναι αποδεκτό επειδή οι χαμηλές θερμοκρασίες δεν απομαγνητίζονται. Ωστόσο, η SmCo έχει καλή απόδοση και σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Selection guideline: If fluid temperature >120 μοίρες , καθορίστε SmCo. Εάν η θερμοκρασία υγρού<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Εξισορρόπηση κενών αέρα και πάχους κελύφους συγκράτησης
Το διάκενο αέρα μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού ρότορα περιλαμβάνει:
Το πάχος του τοιχώματος του κελύφους συγκράτησης (κρίσιμο για την ονομαστική πίεση).
Το διάκενο μεταξύ μαγνητών και κελύφους (συνήθως 0,5-2 mm ανά πλευρά).
Συνολικό διάκενο αέρα=πάχος κελύφους + 2 × διάκενο.
Ένα μεγαλύτερο διάκενο αέρα μειώνει τη μετάδοση της ροπής (περίπου αντίστροφος τετραγωνικός νόμος). Για μια σταθερή απαίτηση ροπής, η αύξηση του διακένου αέρα κατά 1 mm απαιτεί αύξηση της OD του μαγνήτη κατά 20% για αντιστάθμιση, προσθέτοντας κόστος και αδράνεια. Επομένως, η βελτιστοποίηση σχεδιασμού πρέπει να εξισορροπεί:
| Πίεση υγρού | Υλικό κελύφους συγκράτησης | Πάχος κελύφους (mm) | Διάκενο αέρα (mm) | Μείωση ροπής (έναντι 3mm διάκενο) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Ανοξείδωτο 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Βασική γραμμή |
| 10-30 μπαρ | Χάστελλοϊ C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25% έως -35% |
| >30 μπαρ | Τιτάνιο (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% έως -50% |
| High temp (>200 μοίρες) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% έως -50% |
Για εφαρμογές υψηλής-ροπής και υψηλής Η προσομοίωση FEA είναι απαραίτητη για την πρόβλεψη της ροπής-εξόδου και της αύξησης της θερμοκρασίας από τα δινορεύματα στο κέλυφος συγκράτησης.
Για μαγνητικούς συνδέσμους και σφραγισμένα συγκροτήματα αντλιών, συμπεριλαμβανομένων πλήρων σετ εσωτερικού/εξωτερικού ρότορα με μαγνήτες SmCo ή NdFeB, επισκεφθείτε τις σελίδες μας Magnetic Motor Assemblies and Samarium Cobalt Magnets στον ιστότοπό μας.
Για να ζητήσετε ένα σχέδιο ζεύξης για τις προδιαγραφές της αντλίας σας-συμπεριλαμβανομένων της ροπής, της ταχύτητας, της θερμοκρασίας και της πίεσης του υγρού-επικοινωνήστε με την ομάδα μηχανικής μαγνητικής ζεύξης.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε: Τι συμβαίνει εάν ο μαγνητικός σύνδεσμος αποσυνδεθεί (βγεί έξω) κατά τη λειτουργία;
Α: Ο εσωτερικός ρότορας σταματά να περιστρέφεται (η αντλία σταματάει) και ο εξωτερικός ρότορας περιστρέφεται ελεύθερα. Ο κινητήρας αντλεί χαμηλότερο ρεύμα (χωρίς φορτίο). Για να επανα-ζευγοποιήσετε, κλείστε τον κινητήρα, περιμένετε να πέσει η πίεση του υγρού και, στη συνέχεια, επανεκκινήστε. Οι μαγνήτες επανα-κλειδώνουν αυτόματα όταν και οι δύο ρότορες είναι ακίνητοι. Η επαναλαμβανόμενη αποσύνδεση δεν καταστρέφει τους μαγνήτες.
Ε: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μια μαγνητική σύζευξη για μια αντλία που χειρίζεται λειαντικούς πολτούς;
Α: Ναι, αλλά η φθορά του κελύφους συγκράτησης από λειαντικά είναι ανησυχητικό. Χρησιμοποιήστε ένα διπλό-κέλυφος συγκράτησης με ένα υγρό έκπλυσης (καθαρό υγρό) που κυκλοφορεί μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού κελύφους για να προστατεύσετε τους μαγνήτες και να αποτρέψετε την εισχώρηση του πολτού. Παρέχουμε αυτήν τη διαμόρφωση.
Ε: Πώς μετράτε το διάκενο αέρα σε μια συναρμολογημένη μαγνητική σύζευξη;
Α: Χρησιμοποιήστε μετρητή αισθητήρα ή μέτρηση πάχους με υπερήχους μέσω του κελύφους. Για την εργοστασιακή συναρμολόγηση, χρησιμοποιούμε μια ράβδο ευθυγράμμισης ακριβείας για να ρυθμίσουμε το κενό εντός ±0,1 mm. Παρέχουμε μια αναφορά μέτρησης του διακένου αέρα με κάθε ζεύξη.
