ข้อต่อแม่เหล็กสำหรับปั๊มที่ปิดสนิท: หลักการออกแบบ

กำจัดซีลแบบไดนามิกที่สึกหรอและรั่ว สำหรับปั๊มที่ปิดสนิทซึ่งจัดการของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือเป็นอันตราย (เช่น กระบวนการทางเคมี ยา นิวเคลียร์) ไดรฟ์แม่เหล็กเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เกิดการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ข้อต่อประกอบด้วยโรเตอร์ด้านใน (ติดกับใบพัดปั๊ม) และโรเตอร์ด้านนอก (ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์) โดยมีแม่เหล็กจัดเรียงอยู่ในขั้วสลับ คู่มือนี้อธิบายว่าไดรฟ์แม่เหล็กแบบไร้ซีลกำจัดการรั่วไหลของของไหลได้อย่างไร ครอบคลุมการจับคู่ขั้วโรเตอร์ด้านในและด้านนอกและการส่งแรงบิด อธิบายว่าทำไม SmCo ถึงเลือกใช้ปั๊มเคมีอุณหภูมิสูง- และรายละเอียดการปรับสมดุลช่องว่างอากาศและความหนาของเปลือกบรรจุ

ปั๊มหอยโข่งแบบทั่วไปใช้ซีลเชิงกล (หน้าคาร์บอน/เซรามิก) ที่อยู่บนเพลาปั๊ม การสึกหรอและการช็อกจากความร้อนทำให้ซีลทำงานล้มเหลว ส่งผลให้ของเหลวรั่วไหล-ไม่ปลอดภัยต่อสารพิษ ไวไฟ หรือมี-ของเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูง ในปั๊มขับเคลื่อนแบบแม่เหล็ก:

มอเตอร์จะหมุนส่วนประกอบแม่เหล็กด้านนอก (โรเตอร์ด้านนอก) ออกไปนอกเปลือกบรรจุที่ปิดสนิท

ชุดแม่เหล็กด้านใน (โรเตอร์ด้านใน บนเพลาปั๊ม) ถูกล็อคด้วยแม่เหล็กกับโรเตอร์ด้านนอก

แรงบิดส่งผ่านผนังเปลือกบรรจุ (โดยทั่วไปคือ Hastelloy หรือไทเทเนียมหนา 1-3 มม.) โดยไม่มีการเจาะเพลา

ซีลชนิดเดียวคือโอริงแบบคงที่-บนเปลือก ซึ่งเชื่อถือได้และ-ไม่ต้องบำรุงรักษา

ไม่มีไดนามิกซีล=ไม่มีการรั่วไหล ข้อต่อแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์มาตรฐานสำหรับการเคลื่อนย้ายปั๊ม:

กรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง (HCl, H2SO4, HF)

ตัวทำละลายไวไฟ (อะซิโตน เมทานอล โทลูอีน)

น้ำบริสุทธิ์สูง- (ยา สารกึ่งตัวนำ)

High-temperature thermal oils (>200 องศา)

โรเตอร์ด้านในและด้านนอกต้องมีจำนวนขั้วและการจัดตำแหน่งส่วนโค้งของขั้วเท่ากัน การกำหนดค่ามาตรฐาน:

การออกแบบ 4 ขั้ว 6 ขั้ว หรือ 8 ขั้ว จำนวนขั้วที่สูงขึ้นจะช่วยลดเส้นผ่านศูนย์กลางและความเฉื่อยของโรเตอร์ แต่ต้องใช้ช่องว่างอากาศที่แน่นขึ้น

Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 องศา . สำหรับปั๊มเคมี SmCo เป็นมาตรฐานเนื่องจากทนทานต่อการกัดกร่อน (ไม่ต้องเคลือบ) และมีเสถียรภาพทางความร้อน

การจัดเรียงแม่เหล็ก: แม่เหล็กติดพื้นผิว-บนโรเตอร์ทั้งสอง (SPM) เพื่อการประกอบอย่างง่าย หรือแม่เหล็กภายใน (IPM) ที่มีความเข้มข้นของฟลักซ์เพื่อความหนาแน่นของแรงบิดที่สูงขึ้น

สมการการส่งผ่านแรงบิด: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (gap² + ความหนาของเปลือก²) โดยที่ δ คือการกระจัดเชิงมุม (ดึง-มุมออก) แรงบิดสูงสุด (แรงบิดดึง-ออก) เกิดขึ้นที่ δ=90 องศา (ขั้วแม่เหล็กไม่ตรงแนว 90 องศา ) แรงบิดในการทำงานควรเป็น<80% of pull-out torque to avoid decoupling.

หากมอเตอร์โอเวอร์โหลดหรือติดขัด คัปปลิ้งแม่เหล็กจะหลุด (แยกส่วน) โดยไม่เป็นอันตราย โดยทำหน้าที่เป็นลิมิตเตอร์แรงบิด ซึ่งจะช่วยปกป้องมอเตอร์และปั๊มจากความเสียหายทางกล

ปั๊มเคมีมักจะจัดการกับของเหลวที่อุณหภูมิ 150-300 องศา NdFeB สูญเสีย Br และ Hcj อย่างมีนัยสำคัญที่สูงกว่า 100 องศา และความไวต่อการกัดกร่อนต้องใช้การเคลือบที่มีราคาแพง (ซึ่งอาจลอกออกได้ภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน) ข้อเสนอ SmCo (เกรด 2:17):

Br=10.5-11.5 kGs (ต่ำกว่า NdFeB แต่เสถียรสูงถึง 300 องศา )

Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe ที่ 250 องศา

ความต้านทานการกัดกร่อน: SmCo ไม่ต้องการการเคลือบสำหรับของเหลวเคมีส่วนใหญ่ (ยกเว้นกรดไฮโดรฟลูออริก)

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนตรงกับเปลือกบรรจุ Hastelloy ซึ่งช่วยลดความเครียด

สำหรับการใช้งานด้วยความเย็นจัด (-40 องศาถึง -150 องศา) NdFeB เป็นที่ยอมรับได้เนื่องจากอุณหภูมิต่ำไม่ล้างอำนาจแม่เหล็ก อย่างไรก็ตาม SmCo ยังทำงานได้ดีที่อุณหภูมิต่ำอีกด้วย

Selection guideline: If fluid temperature >120 องศา ระบุ SmCo. ถ้าอุณหภูมิของเหลว<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.

ช่องว่างอากาศระหว่างโรเตอร์ด้านในและด้านนอกประกอบด้วย:

ความหนาของผนังเปลือกบรรจุ (สำคัญอย่างยิ่งสำหรับพิกัดแรงดัน)

ระยะห่างระหว่างแม่เหล็กและเปลือก (โดยทั่วไปคือ 0.5-2 มม. ต่อด้าน)

ช่องว่างอากาศทั้งหมด=ความหนาของเปลือก + 2 × ระยะห่าง

ช่องว่างอากาศที่ใหญ่ขึ้นจะช่วยลดการส่งแรงบิด (กฎกำลังสองผกผันโดยประมาณ) สำหรับความต้องการแรงบิดคงที่ การเพิ่มช่องว่างอากาศ 1 มม. จะต้องเพิ่ม OD แม่เหล็ก 20% เพื่อชดเชย โดยเพิ่มต้นทุนและความเฉื่อย ดังนั้น การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบจะต้องสมดุล:

สำหรับการใช้งาน-แรงบิดและแรงดันสูง-สูง เราใช้การวางแนวแม่เหล็กแนวรัศมีหรือ Halbach Array เพื่อชดเชยช่องว่างอากาศที่เพิ่มขึ้น การจำลอง FEA เป็นสิ่งจำเป็นในการทำนายแรงดึง-แรงบิดออกและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจากกระแสไหลวนในเปลือกบรรจุ

สำหรับข้อต่อแม่เหล็กและชุดปั๊มแบบปิดผนึก รวมถึงชุดโรเตอร์ด้านใน/ด้านนอกที่มีแม่เหล็ก SmCo หรือ NdFeB โปรดไปที่หน้าชุดประกอบมอเตอร์แม่เหล็กและแม่เหล็กซาแมเรียมโคบอลต์บนเว็บไซต์ของเรา

หากต้องการขอการออกแบบข้อต่อสำหรับข้อกำหนดเฉพาะของปั๊มของคุณ-รวมถึงแรงบิด ความเร็ว อุณหภูมิของเหลว และความดัน- โปรดติดต่อทีมวิศวกรรมข้อต่อแม่เหล็กของเรา

ถาม: จะเกิดอะไรขึ้นหากคัปปลิ้งแม่เหล็กแยกออก (ดึงออก) ระหว่างการทำงาน
ตอบ: โรเตอร์ด้านในหยุดหมุน (ปั๊มหยุดทำงาน) และโรเตอร์ด้านนอกจะหมุนอย่างอิสระ มอเตอร์ดึงกระแสไฟต่ำลง (ไม่มีโหลด) หากต้องการ-เชื่อมต่อใหม่ ให้ปิดมอเตอร์ รอให้แรงดันของเหลวลดลง จากนั้นรีสตาร์ท แม่เหล็กจะล็อคอีกครั้ง-โดยอัตโนมัติเมื่อโรเตอร์ทั้งสองอยู่กับที่ การแยกส่วนซ้ำๆ จะไม่ทำให้แม่เหล็กเสียหาย

ถาม: เราสามารถใช้ข้อต่อแม่เหล็กกับปั๊มที่จัดการกับสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนได้หรือไม่
ตอบ: ได้ แต่เปลือกบรรจุสึกหรอจากสารกัดกร่อนเป็นเรื่องที่น่ากังวล ใช้เปลือกบรรจุคู่-ที่มีของเหลวล้าง (ของเหลวสะอาด) หมุนเวียนระหว่างเปลือกด้านในและด้านนอกเพื่อป้องกันแม่เหล็กและป้องกันการบุกรุกของสารละลาย เราจัดหาการกำหนดค่านี้

ถาม: คุณจะวัดช่องว่างอากาศในข้อต่อแม่เหล็กที่ประกอบแล้วได้อย่างไร
ตอบ: ใช้ฟีลเลอร์เกจหรือการวัดความหนาแบบอัลตราโซนิกผ่านเปลือก สำหรับการประกอบในโรงงาน เราใช้จิ๊กการจัดตำแหน่งที่มีความแม่นยำเพื่อกำหนดช่องว่างภายใน ±0.1 มม. เรามีรายงานการวัดช่องว่างอากาศสำหรับข้อต่อแต่ละอัน