усунення динамічних ущільнень, які зношуються та протікають. Для герметично закритих насосів, що працюють з корозійними або небезпечними рідинами (наприклад, хімічні, фармацевтичні, ядерні), магнітні приводи є обов’язковими для досягнення нульових викидів. Муфта складається з внутрішнього ротора (прикріпленого до робочого колеса насоса) і зовнішнього ротора (приводиться в рух двигуном), з магнітами, розташованими в чергуванні полюсів. У цьому посібнику пояснюється, як безгерметичні магнітні приводи усувають витоки рідини, розглядається узгодження внутрішнього й зовнішнього полюсів ротора та передача крутного моменту, пояснюється, чому SmCo є кращим для високо-температурних хімічних насосів, а також детально вирівнюється повітряний проміжок і товщина захисної оболонки.
Усунення витоків рідини: Механіка безущільнювальних магнітних приводів
У звичайних відцентрових насосах використовується механічне ущільнення (вугільна/керамічна поверхня), яке пересувається на валу насоса. Зношення та термічний удар спричиняють пошкодження ущільнення, що призводить до витоку рідини-небезпечно для токсичних, легкозаймистих або-високочистих рідин. У насосі з магнітним приводом:
Двигун обертає зовнішній магнітний вузол (зовнішній ротор) за межами герметичної оболонки.
Внутрішній магнітний вузол (внутрішній ротор, на валу насоса) магнітно з’єднаний із зовнішнім ротором.
Крутний момент передається через стінку утримуючої оболонки (зазвичай товщиною 1-3 мм з хастелою або титану) без проникнення валу.
Єдиними ущільненнями є статичні ущільнювальні -кільця на корпусі, які є надійними та не потребують-обслуговування.
Без динамічних ущільнень=без витоку. Магнітні муфти є стандартними для транспортування насосів:
Сильно корозійні кислоти (HCl, H2SO4, HF)
Легкозаймисті розчинники (ацетон, метанол, толуол)
Високо{0}}чиста вода (фармацевтична, напівпровідникова)
High-temperature thermal oils (>200 градусів)
Внутрішні та зовнішні ротори: узгодження полюсів і передача крутного моменту
Внутрішній і зовнішній ротори повинні мати однакову кількість полюсів і вирівнювання дуги полюсів. Стандартні конфігурації:
4-полюсні, 6- або 8-полюсні конструкції. Більша кількість полюсів зменшує діаметр ротора та інерцію, але вимагає більшого повітряного зазору.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 градусів. Для хімічних насосів SmCo є стандартним завдяки стійкості до корозії (покриття не потрібне) і термічній стабільності.
Розташування магніту: магніти,-монтовані на поверхні обох роторів (SPM) для простого складання; або внутрішні магніти (IPM) з концентрацією потоку для більшої щільності крутного моменту.
Рівняння передачі крутного моменту: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (зазор² + товщина оболонки²), де δ – кутове переміщення (-кут висунення). Максимальний крутний момент (витяг-крутний момент) виникає при δ=90 градусах (магнітні полюси зміщені на 90 градусів). Робочий момент має бути<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Якщо двигун перевантажується або заклинюється, магнітна муфта нешкідливо вислизає (від’єднується), діючи як обмежувач крутного моменту. Це захищає двигун і насос від механічних пошкоджень.
чомуСамарієвий кобальт(SmCo) є кращим для високо-температурних хімічних насосів
Хімічні насоси часто працюють з рідинами при температурі 150-300 градусів. NdFeB втрачає значну кількість Br і Hcj вище 100 градусів, а його сприйнятливість до корозії вимагає дорогого покриття (яке може відшаровуватися під час термічного циклу). SmCo (клас 2:17) пропонує:
Br=10.5-11.5 кГс (менше, ніж NdFeB, але стабільний до 300 градусів).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 кЕ при 250 градусах.
Стійкість до корозії: SmCo не потребує покриття для більшості хімічних рідин (окрім фтористоводневої кислоти).
Коефіцієнт теплового розширення відповідає захисній оболонці Hastelloy, що зменшує навантаження.
Для кріогенних застосувань (від -40 градусів до -150 градусів) NdFeB є прийнятним, оскільки низькі температури не розмагнічують. Однак SmCo також добре працює при низьких температурах.
Selection guideline: If fluid temperature >120 градусів, вкажіть SmCo. Якщо температура рідини<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Балансування повітряних проміжків і товщини захисної оболонки
Повітряний зазор між внутрішнім і зовнішнім роторами включає:
Товщина стінки оболонки (критична для номінального тиску).
Ходовий зазор між магнітами та оболонкою (зазвичай 0,5-2 мм з кожного боку).
Загальний повітряний зазор=товщина оболонки + 2 × зазор.
Більший повітряний зазор зменшує передачу крутного моменту (приблизно обернений квадрат). Для фіксованого крутного моменту збільшення повітряного зазору на 1 мм вимагає збільшення зовнішнього діаметра магніту на 20% для компенсації, додаючи вартість та інерцію. Тому оптимізація дизайну повинна збалансувати:
| Тиск рідини | Матеріал захисної оболонки | Товщина корпусу (мм) | Повітряний зазор (мм) | Зменшення крутного моменту (проти 3 мм зазору) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Нержавіюча сталь 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Базовий рівень |
| 10-30 бар | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25% до -35% |
| >30 бар | Титан (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% до -50% |
| High temp (>200 градусів) | Інконель 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% до -50% |
Для застосувань із високим-крутним моментом і високим{1}}тиском ми використовуємо радіальну орієнтацію магніту або масиви Гальбаха, щоб компенсувати збільшений повітряний зазор. Моделювання FEA має важливе значення для прогнозування крутного моменту-вириву та підвищення температури від вихрових струмів у захисній оболонці.
Для отримання інформації про магнітні муфти та герметичні насосні вузли, включаючи комплекти внутрішнього/зовнішнього ротора з магнітами SmCo або NdFeB, будь ласка, відвідайте наші сторінки «Магнітні вузли двигуна» та «Самарієві кобальтові магніти» на нашому веб-сайті.
Щоб подати запит на конструкцію муфти для технічних характеристик вашого насоса-включно з крутним моментом, швидкістю, температурою рідини та тиском-, зв’яжіться з нашою групою інженерів магнітних муфт.
Часті запитання
З: Що станеться, якщо магнітна муфта роз'єднається (витягнеться) під час роботи?
A: Внутрішній ротор перестає обертатися (насос зупиняється), а зовнішній ротор обертається вільно. Двигун споживає менший струм (без навантаження). Щоб повторно -з’єднати, вимкніть двигун, зачекайте, поки тиск рідини впаде, а потім перезапустіть. Магніти автоматично повторно -блокуються, коли обидва ротори нерухомі. Повторне роз’єднання не пошкоджує магніти.
Питання: Чи можна використовувати магнітну муфту для насоса, що транспортує абразивний шлам?
В: Так, але знос захисної оболонки через абразиви викликає занепокоєння. Використовуйте подвійну-захисну оболонку з промивною рідиною (чистою рідиною), яка циркулює між внутрішньою та зовнішньою оболонками, щоб захистити магніти та запобігти проникненню шламу. Ми поставляємо цю конфігурацію.
З: Як вимірюєте повітряний зазор у зібраній магнітній муфті?
A: Використовуйте щуп або ультразвукове вимірювання товщини через оболонку. Для заводського складання ми використовуємо пристосування для точного вирівнювання, щоб встановити зазор у межах ±0,1 мм. Ми надаємо звіт про вимірювання повітряного зазору з кожною муфтою.
