eliminando le guarnizioni dinamiche che si usurano e perdono. Per le pompe sigillate ermeticamente che gestiscono fluidi corrosivi o pericolosi (ad esempio, processi chimici, farmaceutici, nucleari), gli azionamenti magnetici sono obbligatori per ottenere emissioni zero. Il giunto è costituito da un rotore interno (fissato alla girante della pompa) e un rotore esterno (azionato dal motore), con magneti disposti a poli alternati. Questa guida spiega come le trasmissioni magnetiche senza guarnizioni eliminano le perdite di fluido, copre la corrispondenza dei poli del rotore interno ed esterno e la trasmissione della coppia, spiega perché SmCo è preferito per le pompe chimiche ad alta-temperatura e descrive in dettaglio il bilanciamento dei traferri e lo spessore del guscio di contenimento.
Eliminazione delle perdite di liquidi: la meccanica delle unità magnetiche senza tenuta
Le pompe centrifughe convenzionali utilizzano una tenuta meccanica (facce in carbonio/ceramica) che scorre sull'albero della pompa. L'usura e lo shock termico causano guasti alle guarnizioni, con conseguenti perdite di fluido-non sicure per fluidi tossici, infiammabili o ad alta-purezza. In una pompa a trascinamento magnetico:
Il motore fa ruotare un gruppo magnetico esterno (rotore esterno) all'esterno di un guscio di contenimento sigillato.
Il gruppo del magnete interno (rotore interno, sull'albero della pompa) è bloccato magneticamente al rotore esterno.
La coppia viene trasmessa attraverso la parete del guscio di contenimento (tipicamente Hastelloy o titanio spesso 1-3 mm) senza alcuna penetrazione dell'albero.
Le uniche guarnizioni sono O-ring statici sul guscio, che sono affidabili e non richiedono manutenzione-.
Nessuna tenuta dinamica=zero perdite. Gli accoppiamenti magnetici sono standard per la movimentazione delle pompe:
Acidi altamente corrosivi (HCl, H2SO4, HF)
Solventi infiammabili (acetone, metanolo, toluene)
Acqua ad alta-purezza (farmaceutica, semiconduttori)
High-temperature thermal oils (>200 gradi)
Rotori interni ed esterni: adattamento dei poli e trasmissione della coppia
I rotori interno ed esterno devono avere un numero di poli e un allineamento dell'arco polare identici. Configurazioni standard:
Versioni a 4, 6 o 8 poli. Un numero maggiore di poli riduce il diametro e l'inerzia del rotore, ma richiede un traferro più stretto.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 gradi. Per le pompe chimiche, SmCo è standard a causa della resistenza alla corrosione (non è richiesto alcun rivestimento) e della stabilità termica.
Disposizione dei magneti: magneti-montati in superficie su entrambi i rotori (SPM) per un semplice assemblaggio; o magneti interni (IPM) con concentrazione di flusso per una maggiore densità di coppia.
Equazione di trasmissione della coppia: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (gap² + spessore del guscio²), dove δ è lo spostamento angolare (angolo di estrazione-out). La coppia massima (coppia di estrazione) si verifica a δ=90 gradi (poli magnetici disallineati di 90 gradi). La coppia operativa dovrebbe essere<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Se il motore si sovraccarica o si blocca, l'accoppiamento magnetico scivola (disaccoppia) in modo innocuo, agendo come limitatore di coppia. Ciò protegge il motore e la pompa da danni meccanici.
PerchéSamario Cobalto(SmCo) è preferito per le pompe chimiche ad alta-temperatura
Le pompe chimiche spesso gestiscono fluidi a 150-300 gradi. NdFeB perde una quantità significativa di Br e Hcj sopra i 100 gradi e la sua suscettibilità alla corrosione richiede un rivestimento costoso (che potrebbe staccarsi sotto il ciclo termico). SmCo (grado 2:17) offre:
Br=10.5-11.5 kG (inferiore a NdFeB ma stabile fino a 300 gradi).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe a 250 gradi.
Resistenza alla corrosione: SmCo non richiede rivestimento per la maggior parte dei fluidi chimici (ad eccezione dell'acido fluoridrico).
Il coefficiente di dilatazione termica corrisponde ai gusci di contenimento in Hastelloy, riducendo lo stress.
Per le applicazioni criogeniche (da -40 gradi a -150 gradi), NdFeB è accettabile perché le basse temperature non si smagnetizza. Tuttavia, SmCo si comporta bene anche a basse temperature.
Selection guideline: If fluid temperature >120 gradi, specificare SmCo. Se la temperatura del fluido<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Bilanciamento degli spazi d'aria e dello spessore del guscio di contenimento
Il traferro tra i rotori interno ed esterno comprende:
Lo spessore della parete del guscio di contenimento (fondamentale per la valutazione della pressione).
Il gioco tra i magneti e il guscio (tipicamente 0,5-2 mm per lato).
Traferro totale=spessore del guscio + 2 × spazio libero.
Un traferro maggiore riduce la trasmissione della coppia (legge del quadrato approssimativamente inversa). Per un requisito di coppia fissa, l'aumento del traferro di 1 mm richiede un aumento del diametro esterno del magnete del 20% per compensare, aggiungendo costi e inerzia. Pertanto, l’ottimizzazione della progettazione deve bilanciare:
| Pressione del fluido | Materiale del guscio di contenimento | Spessore del guscio (mm) | Traferro (mm) | Riduzione della coppia (rispetto a uno spazio di 3 mm) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Acciaio inossidabile 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Linea di base |
| 10-30 bar | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | dal -25% al -35% |
| >30 bar | Titanio (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | dal -40% al -50% |
| High temp (>200 gradi) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | dal -40% al -50% |
Per applicazioni ad alta-coppia e alta-pressione, utilizziamo l'orientamento radiale del magnete o gli array Halbach per compensare l'aumento del traferro. La simulazione FEA è essenziale per prevedere la coppia di estrazione-e l'aumento della temperatura dovuti alle correnti parassite nel guscio di contenimento.
Per giunti magnetici e gruppi pompa sigillati, inclusi set completi di rotori interni/esterni con magneti SmCo o NdFeB, visitare le nostre pagine Gruppi motore magnetici e Magneti samario-cobalto sul nostro sito web.
Per richiedere un progetto di giunto adatto alle specifiche della tua pompa-tra cui coppia, velocità, temperatura del fluido e pressione-contatta il nostro team di ingegneri del giunto magnetico.
Domande frequenti
D: Cosa succede se l'accoppiamento magnetico si disaccoppia (si estrae) durante il funzionamento?
R: Il rotore interno smette di ruotare (la pompa va in stallo) e il rotore esterno gira liberamente. Il motore assorbe corrente inferiore (senza carico). Per riaccoppiare-, spegnere il motore, attendere che la pressione del fluido scenda, quindi riavviare. I magneti si ri-si bloccano automaticamente quando entrambi i rotori sono fermi. Il disaccoppiamento ripetuto non danneggia i magneti.
D: Possiamo utilizzare un accoppiamento magnetico per una pompa che movimenta liquami abrasivi?
R: Sì, ma l'usura del guscio di contenimento dovuta agli abrasivi è preoccupante. Utilizzare un guscio di contenimento doppio- con un fluido di lavaggio (liquido pulito) fatto circolare tra i gusci interno ed esterno per proteggere i magneti e impedire l'intrusione di liquame. Forniamo questa configurazione.
D: Come si misura il traferro in un giunto magnetico assemblato?
R: Utilizzare uno spessimetro o una misurazione dello spessore ad ultrasuoni attraverso il guscio. Per l'assemblaggio in fabbrica, utilizziamo una maschera di allineamento di precisione per impostare la distanza entro ±0,1 mm. Forniamo un rapporto di misurazione del traferro con ciascun giunto.
