odstranění dynamických těsnění, která se opotřebovávají a netěsní. U hermeticky uzavřených čerpadel, která čerpají korozivní nebo nebezpečné kapaliny (např. chemické zpracovatelské, farmaceutické, jaderné), jsou pro dosažení nulových emisí povinné magnetické pohony. Spojka se skládá z vnitřního rotoru (připojeného k oběžnému kolu čerpadla) a vnějšího rotoru (poháněného motorem), s magnety uspořádanými ve střídavých pólech. Tato příručka vysvětluje, jak bezucpávkové magnetické pohony eliminují úniky kapaliny, pokrývá přizpůsobení vnitřního a vnějšího pólu rotoru a přenos točivého momentu, vysvětluje, proč je SmCo preferováno pro vysokoteplotní chemická čerpadla, a podrobnosti o vyrovnávání vzduchových mezer a tloušťky pláště kontejnmentu.
Eliminace úniků kapaliny: Mechanika beztěsných magnetických pohonů
Konvenční odstředivá čerpadla používají mechanickou ucpávku (uhlíkové/keramické plochy), která se pohybuje na hřídeli čerpadla. Opotřebení a teplotní šok způsobují selhání těsnění, což má za následek únik kapaliny-nebezpečné pro toxické, hořlavé nebo vysoce{2}}čisté kapaliny. V čerpadle s magnetickým pohonem:
Motor otáčí sestavou vnějšího magnetu (vnější rotor) vně utěsněného ochranného pláště.
Sestava vnitřního magnetu (vnitřní rotor, na hřídeli čerpadla) je magneticky spojena s vnějším rotorem.
Točivý moment se přenáší skrz stěnu kontejnmentu (typicky 1-3 mm silná Hastelloy nebo titan) bez jakéhokoli průniku hřídele.
Jediným těsněním jsou statické O-kroužky na plášti, které jsou spolehlivé a bezúdržbové-.
Žádné dynamické těsnění=nulový únik. Magnetické spojky jsou standardní pro manipulaci s čerpadly:
Vysoce žíravé kyseliny (HCl, H2SO4, HF)
Hořlavá rozpouštědla (aceton, metanol, toluen)
Voda vysoké{0}}čistoty (farmaceutická, polovodičová)
High-temperature thermal oils (>200 stupňů)
Vnitřní vs. vnější rotory: přizpůsobení pólů a přenos točivého momentu
Vnitřní a vnější rotor musí mít stejný počet pólů a vyrovnání pólového oblouku. Standardní konfigurace:
4-pólové, 6-pólové nebo 8-pólové provedení. Vyšší počet pólů snižuje průměr rotoru a setrvačnost, ale vyžaduje těsnější vzduchovou mezeru.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 stupňů. Pro chemická čerpadla je SmCo standardní z důvodu odolnosti proti korozi (není vyžadován žádný povlak) a tepelné stability.
Uspořádání magnetů: Povrchové-magnety na obou rotorech (SPM) pro snadnou montáž; nebo vnitřní magnety (IPM) s koncentrací toku pro vyšší hustotu točivého momentu.
Rovnice přenosu točivého momentu: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (mezera² + tloušťka pláště²), kde δ je úhlové posunutí (úhel vytažení-). Maximální točivý moment (vytahovací -točivý moment) nastává při δ=90 stupních (magnetické póly nesouosé o 90 stupňů). Provozní moment by měl být<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Dojde-li k přetížení nebo zablokování motoru, magnetická spojka neškodně sklouzne (odpojí se) a funguje jako omezovač točivého momentu. To chrání motor a čerpadlo před mechanickým poškozením.
PročSamarium kobalt(SmCo) je upřednostňována pro vysokoteplotní chemická čerpadla-
Chemická čerpadla často zpracovávají kapaliny o teplotě 150-300 stupňů. NdFeB ztrácí významné Br a Hcj nad 100 stupňů a jeho náchylnost ke korozi vyžaduje drahý povlak (který se může odlupovat při tepelném cyklování). SmCo (stupeň 2:17) nabízí:
Br=10.5-11.5 kGs (nižší než NdFeB, ale stabilní až do 300 stupňů).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe při 250 stupních.
Odolnost proti korozi: SmCo nevyžaduje povlak pro většinu chemických kapalin (kromě kyseliny fluorovodíkové).
Koeficient tepelné roztažnosti odpovídá ochranným skořepinám Hastelloy, což snižuje napětí.
Pro kryogenní aplikace (-40 stupňů až -150 stupňů) je NdFeB přijatelný, protože nízké teploty nedemagnetizují. SmCo však funguje dobře i při nízkých teplotách.
Selection guideline: If fluid temperature >120 stupňů, uveďte SmCo. Pokud teplota kapaliny<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Vyrovnání vzduchových mezer a tloušťky ochranného pláště
Vzduchová mezera mezi vnitřním a vnějším rotorem zahrnuje:
Tloušťka stěny pláště kontejnmentu (kritická pro jmenovitý tlak).
Průběžná vůle mezi magnety a pláštěm (typicky 0,5-2 mm na stranu).
Celková vzduchová mezera=tloušťka pláště + 2 × světlá výška.
Větší vzduchová mezera snižuje přenos točivého momentu (zhruba inverzní čtverec). Pro požadavek na pevný krouticí moment vyžaduje zvětšení vzduchové mezery o 1 mm zvýšení vnějšího průměru magnetu o 20 %, což kompenzuje zvýšení nákladů a setrvačnosti. Optimalizace návrhu proto musí vyvažovat:
| Tlak kapaliny | Materiál ochranného krytu | Tloušťka pláště (mm) | Vzduchová mezera (mm) | Redukce točivého momentu (vs 3mm mezera) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Nerez 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Základní linie |
| 10-30 bar | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25 % až -35 % |
| >30 bar | Titan (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40 % až -50 % |
| High temp (>200 stupňů) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40 % až -50 % |
U aplikací s vysokým-točivým momentem a vysokým-tlakem používáme ke kompenzaci zvětšené vzduchové mezery radiální orientaci magnetu nebo Halbachova pole. Simulace FEA je nezbytná k předpovědi-vytahovacího momentu a nárůstu teploty z vířivých proudů v plášti kontejnmentu.
Pro magnetické spojky a utěsněné sestavy čerpadel, včetně kompletních sad vnitřních/vnějších rotorů s magnety SmCo nebo NdFeB, navštivte naše stránky Sestavy magnetických motorů a Magnety Samarium Cobalt Magnets na našem webu.
Chcete-li požádat o návrh spojky pro specifikace vašeho čerpadla-včetně točivého momentu, rychlosti, teploty kapaliny a tlaku-, kontaktujte náš tým inženýrů magnetických spojek.
Často kladené otázky
Otázka: Co se stane, když se magnetická spojka během provozu rozpojí (vytáhne)?
Odpověď: Vnitřní rotor se přestane otáčet (čerpadlo se zastaví) a vnější rotor se volně otáčí. Motor odebírá nižší proud (bez zatížení). Chcete-li znovu-spojit, vypněte motor, počkejte, až tlak kapaliny klesne, a poté jej restartujte. Magnety se automaticky znovu{4}}zablokují, když jsou oba rotory v klidu. Opakované odpojování nepoškozuje magnety.
Otázka: Můžeme použít magnetickou spojku pro čerpadlo manipulující s abrazivními kaly?
Odpověď: Ano, ale opotřebení pláště od abraziv je problémem. Pro ochranu magnetů a zabránění pronikání kalu použijte dvojitý-obal s proplachovací kapalinou (čistou kapalinou), která cirkuluje mezi vnitřním a vnějším pláštěm. Tuto konfiguraci dodáváme.
Otázka: Jak změříte vzduchovou mezeru v sestavené magnetické spojce?
Odpověď: Použijte spároměr nebo ultrazvukové měření tloušťky skrz plášť. Pro tovární montáž používáme přesný vyrovnávací přípravek pro nastavení mezery v rozmezí ±0,1 mm. Ke každé spojce dodáváme protokol o měření vzduchové mezery.
