odpravljanje dinamičnih tesnil, ki se obrabljajo in puščajo. Za hermetično zaprte črpalke, ki delujejo z jedkimi ali nevarnimi tekočinami (npr. za kemično obdelavo, farmacevtske, jedrske), so magnetni pogoni obvezni za doseganje ničelnih emisij. Sklopka je sestavljena iz notranjega rotorja (pritrjenega na rotor črpalke) in zunanjega rotorja (poganja ga motor), z magneti, razporejenimi v izmeničnih polih. Ta priročnik pojasnjuje, kako magnetni pogoni brez tesnil odpravljajo puščanje tekočine, pokriva ujemanje notranjega in zunanjega pola rotorja in prenos navora, pojasnjuje, zakaj je SmCo prednost za visoko-temperaturne kemične črpalke, in podrobnosti o uravnoteženju zračnih rež in debelini zadrževalnega ohišja.
Odpravljanje puščanja tekočine: mehanika magnetnih pogonov brez tesnil
Konvencionalne centrifugalne črpalke uporabljajo mehansko tesnilo (ogljikove/keramične površine), ki se premika po gredi črpalke. Obraba in toplotni šok povzročita okvaro tesnila, kar povzroči puščanje tekočine-ki ni varno za strupene, vnetljive ali-tekočine visoke čistosti. V črpalki z magnetnim pogonom:
Motor vrti zunanji magnetni sklop (zunanji rotor) zunaj zaprte zadrževalne lupine.
Notranji magnetni sklop (notranji rotor, na gredi črpalke) je magnetno pritrjen na zunanji rotor.
Navor se prenaša skozi steno zadrževalnega ohišja (običajno 1-3 mm debele hastelloy ali titanium) brez prediranja gredi.
Edina tesnila so statični O-obročki na lupini, ki so zanesljivi in ne zahtevajo vzdrževanja.
Brez dinamičnih tesnil=brez puščanja. Magnetne sklopke so standardne za ravnanje s črpalkami:
Močno korozivne kisline (HCl, H2SO4, HF)
Vnetljiva topila (aceton, metanol, toluen)
Visoko{0}}čista voda (farmacevtska, polprevodniška)
High-temperature thermal oils (>200 stopinj)
Notranji proti zunanjim rotorjem: ujemanje polov in prenos navora
Notranji in zunanji rotor morata imeti enako število polov in poravnavo loka polov. Standardne konfiguracije:
4-polne, 6-polne ali 8-polne izvedbe. Večje število polov zmanjša premer rotorja in vztrajnost, vendar zahteva tesnejšo zračno režo.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 stopinj. Za kemične črpalke je SmCo standard zaradi odpornosti proti koroziji (prevleka ni potrebna) in toplotne stabilnosti.
Razporeditev magnetov: površinsko nameščeni magneti na obeh rotorjih (SPM) za preprosto montažo; ali notranji magneti (IPM) s koncentracijo pretoka za večjo gostoto navora.
Enačba prenosa navora: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (reža² + debelina lupine²), kjer je δ kotni premik (izvlečni-kot). Največji navor (izvlečni-navor) nastopi pri δ=90 stopinjah (magnetni poli neporavnani za 90 stopinj). Delovni navor mora biti<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Če se motor preobremeni ali zagozdi, magnetna sklopka neškodljivo zdrsne (odklopi) in deluje kot omejevalnik navora. To ščiti motor in črpalko pred mehanskimi poškodbami.
zakajSamarijev kobalt(SmCo) je prednostna za visoko{0}}temperaturne kemične črpalke
Kemične črpalke pogosto delujejo s tekočinami pri 150-300 stopinjah. NdFeB izgubi znatno Br in Hcj nad 100 stopinj, njegova dovzetnost za korozijo pa zahteva drag premaz (ki se lahko lušči pri termičnem cikliranju). SmCo (razred 2:17) ponuja:
Br=10.5-11.5 kGs (nižje od NdFeB, vendar stabilno do 300 stopinj).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe pri 250 stopinjah.
Odpornost proti koroziji: SmCo ne potrebuje premaza za večino kemičnih tekočin (razen fluorovodikove kisline).
Koeficient toplotnega raztezanja se ujema z zadrževalnimi lupinami Hastelloy, kar zmanjšuje obremenitev.
Za kriogene aplikacije (-40 stopinj do -150 stopinj) je NdFeB sprejemljiv, ker nizke temperature ne razmagnetijo. Vendar se SmCo dobro obnese tudi pri nizkih temperaturah.
Selection guideline: If fluid temperature >120 stopinj, navedite SmCo. Če temperatura tekočine<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Uravnoteženje zračnih rež in debeline zadrževalnega ovoja
Zračna reža med notranjim in zunanjim rotorjem vključuje:
Debelina stene zadrževalne lupine (kritična za oceno tlaka).
Tekalna razdalja med magneti in lupino (običajno 0,5-2 mm na stran).
Skupna zračna reža=debelina lupine + 2 × razdalja.
Večja zračna reža zmanjša prenos navora (približno inverzni kvadratni zakon). Za zahtevani fiksni navor, povečanje zračne reže za 1 mm zahteva povečanje OD magneta za 20 % za kompenzacijo, kar poveča stroške in vztrajnost. Zato mora optimizacija oblikovanja uravnotežiti:
| Tlak tekočine | Material zadrževalne lupine | Debelina lupine (mm) | Zračna reža (mm) | Zmanjšanje navora (v primerjavi s 3 mm režo) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Nerjaveče 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Izhodišče |
| 10-30 barov | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25% do -35% |
| >30 barov | Titan (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% do -50% |
| High temp (>200 stopinj) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% do -50% |
Za aplikacije z visokim-navorom, visokim{1}}tlakom uporabljamo radialno usmerjenost magneta ali Halbachove nize za kompenzacijo povečane zračne reže. Simulacija FEA je bistvena za predvidevanje dviga-izvlečnega navora in temperature zaradi vrtinčnih tokov v zadrževalni lupini.
Za magnetne sklopke in zatesnjene sklope črpalk, vključno s celotnimi kompleti notranjih/zunanjih rotorjev z magneti SmCo ali NdFeB, obiščite naše strani o sklopih magnetnih motorjev in samarijevih kobaltnih magnetih na našem spletnem mestu.
Če želite zahtevati načrt sklopke za specifikacije vaše črpalke-vključno z navorom, hitrostjo, temperaturo tekočine in tlakom-, se obrnite na našo ekipo inženirjev za magnetne sklopke.
Pogosto zastavljena vprašanja
V: Kaj se zgodi, če se magnetna sklopka med delovanjem odklopi (izvleče)?
O: Notranji rotor se preneha vrteti (črpalka se ustavi), zunanji rotor pa se prosto vrti. Motor porabi manjši tok (brez obremenitve). Za ponovni-sklop izklopite motor, počakajte, da tlak tekočine pade, nato ga ponovno zaženite. Magneti se samodejno ponovno -zaklenejo, ko oba rotorja mirujeta. Ponavljajoče se odklapljanje ne poškoduje magnetov.
V: Ali lahko uporabimo magnetno sklopko za črpalko, ki ravna z abrazivno goščo?
O: Da, vendar je obraba zadrževalnega ohišja zaradi abrazivov zaskrbljujoča. Uporabite dvojno-zadrževalno lupino s tekočino za izpiranje (čista tekočina), ki kroži med notranjo in zunanjo lupino, da zaščitite magnete in preprečite vdor gnojevke. Dobavljamo to konfiguracijo.
V: Kako merite zračno režo v sestavljeni magnetni sklopki?
O: Uporabite merilno tipalo ali ultrazvočno merjenje debeline skozi lupino. Za tovarniško montažo uporabljamo natančno poravnalno šablono za nastavitev razmika znotraj ±0,1 mm. Za vsako sklopko zagotovimo poročilo o meritvah zračne reže.
