La bomba magnética consta de tres partes: una bomba, una transmisión magnética y un motor. El componente clave, la transmisión magnética, consta de un rotor magnético exterior, un rotor magnético interior y un manguito de aislamiento no magnético. Cuando el motor acciona el rotor magnético exterior para que gire, el campo magnético puede penetrar el entrehierro y los materiales no magnéticos, haciendo que el rotor magnético interior conectado al impulsor gire de forma sincronizada, realizando una transmisión de potencia sin contacto y convirtiendo el cierre dinámico en un cierre estático. Dado que el eje de la bomba y el rotor magnético interior están completamente rodeados por el cuerpo de la bomba y el manguito de aislamiento, el problema de "funcionamiento, burbujeo, goteo y fugas" está completamente resuelto, eliminando el riesgo de seguridad de los medios inflamables, explosivos, tóxicos y nocivos que se filtran a través del sello de la bomba en la industria química y de refinado de petróleo, y garantizando eficazmente la protección del medio ambiente, la producción segura y otras necesidades.
1. Principio de funcionamiento y características estructurales de la bomba magnética
N pares de imanes (n es un número par) están dispuestos y ensamblados regularmente en los rotores magnéticos interior y exterior de la transmisión magnética, de modo que las piezas magnéticas forman un sistema magnético acoplado completo. Cuando los polos magnéticos interior y exterior son opuestos entre sí, es decir, el ángulo de desplazamiento entre los dos polos magnéticos es Φ = 0, la energía magnética del sistema magnético es baja; cuando los polos magnéticos giran hacia los mismos polos, es decir, el ángulo de desplazamiento entre los dos polos magnéticos es Φ = 2π/n, la energía magnética del sistema magnético es grande. Después de eliminar la fuerza externa, los polos magnéticos del sistema magnético se repelen entre sí, y la fuerza magnética restaurará el imán a un estado de baja energía magnética. Entonces el imán se mueve e impulsa al rotor magnético a girar.
a. Acero magnético interno y externo
El imán permanente hecho de material de imán permanente de tierras raras tiene un amplio rango de temperatura de funcionamiento (-45-400℃), alta coercitividad, buena anisotropía en la dirección del campo magnético, y no se producirá desmagnetización cuando los mismos polos están cerca uno del otro. Es una buena fuente de campo magnético.
b. Manguito de aislamiento
Cuando se utiliza un manguito de aislamiento metálico, el manguito de aislamiento se encuentra en un campo magnético alterno sinusoidal, y en la sección transversal perpendicular a la dirección de las líneas del campo magnético se inducen corrientes parásitas que se convierten en calor. La expresión de la corriente parásita es:. Entre ellas, Pe-corriente parásita; K-constante; n-velocidad nominal de la bomba; T-par de transmisión magnética; F-presión en el espaciador; D-diámetro interior del espaciador; -resistividad del material; -resistencia a la tracción del material. Cuando se diseña la bomba, n y T vienen dados por las condiciones de trabajo. Para reducir las corrientes parásitas, sólo se tienen en cuenta F, D, etc. El manguito de aislamiento está hecho de material no metálico F46 de alta resistividad y alta resistencia, que es muy eficaz para reducir las corrientes parásitas. El manguito de refuerzo está hecho de material aeroespacial PEEK (polieteretercetona), con una alta resistencia a la presión de 3Mpa, que es la mejor opción para transportar medios con alta gravedad específica, como ácido sulfúrico concentrado 98 y bromo.
c. Cojinetes de deslizamiento
Los materiales de los cojinetes de deslizamiento de las bombas magnéticas incluyen grafito impregnado, politetrafluoroetileno relleno, cerámica de ingeniería, etc. Debido a que las cerámicas de ingeniería tienen buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión y resistencia a la fricción, los cojinetes de deslizamiento de las bombas magnéticas están hechos principalmente de cerámicas de ingeniería. Dado que las cerámicas de ingeniería son muy frágiles y tienen un coeficiente de expansión pequeño, la holgura del cojinete no debe ser demasiado pequeña para evitar accidentes de agarrotamiento del eje. Dado que los cojinetes de deslizamiento de las bombas magnéticas se lubrican con el medio transportado, deben seleccionarse diferentes materiales para fabricar cojinetes según los diferentes medios y condiciones de funcionamiento.
d. Medidas de protección
Cuando las partes accionadas de la transmisión magnética están funcionando bajo sobrecarga o el rotor está atascado, las partes principales y accionadas de la transmisión magnética se deslizarán automáticamente para proteger la bomba. En ese momento, los imanes permanentes de la transmisión magnética producirán pérdidas parásitas y pérdidas magnéticas bajo la acción del campo magnético alterno del rotor activo, provocando el aumento de la temperatura de los imanes permanentes y el deslizamiento y fallo de la transmisión magnética.
e. Control del caudal de líquido refrigerante y lubricante
Cuando la bomba está en funcionamiento, debe utilizarse una pequeña cantidad de líquido para lavar y refrigerar la zona de separación anular entre el rotor magnético interior y el manguito de aislamiento y el par de fricción del cojinete de deslizamiento. El caudal del refrigerante suele ser de 2%-3% del caudal de diseño de la bomba. El área de separación anular entre el rotor magnético interior y el manguito de aislamiento genera un calor elevado debido a las corrientes parásitas. Cuando el líquido refrigerante y lubricante es insuficiente o el orificio de lavado está bloqueado, la temperatura del medio será superior a la temperatura de trabajo del imán permanente, lo que provocará que el rotor magnético interior pierda gradualmente su magnetismo y falle la transmisión magnética. Cuando el medio es agua o líquido a base de agua, el aumento de temperatura en la zona de la abertura anular puede mantenerse entre 3 y 5°C; cuando el medio es hidrocarburo o aceite, el aumento de temperatura en la zona de la abertura anular puede mantenerse entre 5 y 8°C.
2. Material y selección
a. La bomba generalmente utiliza plásticos de ingeniería resistentes a la corrosión y de alta resistencia (F46). Cuando el ángulo es superior a 90°, se utilizan como materiales de fabricación (Daikin PFA japonés importado o DuPont PFA americano), acero inoxidable, etc. Tienen buena resistencia a la corrosión y pueden proteger el medio transportado de la contaminación. Por ejemplo, la parte de la bomba magnética serie CQB que entra en contacto con el líquido transportado está hecha de aleación fluoroplástica resistente a los productos químicos. La aleación fluoroplástica se compone de poliperfluoroetileno propileno de peso molecular ultra alto que puede termoplastificarse y uno o más plásticos, y pueden añadirse cargas. Por ejemplo, una aleación plástica compuesta de poliperfluoroetileno propileno de peso molecular ultraelevado y politetrafluoroetileno; el primero representa de 0,1% a 99,9% en peso, y el segundo de 99,9% a 0,1% en peso. Se fabrica mediante un método de mezcla de polvo seco molido conjuntamente o polvo seco molido conjuntamente en húmedo. Se transforma en varios productos mediante prensado en caliente o sinterización por prensado en frío, lo que supera el flujo en frío y la fácil deformación del politetrafluoroetileno y puede prolongar su vida útil.
b. Los cojinetes de la bomba magnética están sumergidos en el medio de transporte y son lubricados y refrigerados por éste. Los cojinetes más utilizados en China son los de grafito (ISC o SSIC). El grafito, especialmente el grafito impregnado, tiene buena autolubricación, resistencia a la corrosión por calor, bajo coeficiente de fricción y una amplia gama de aplicaciones, pero el grafito es quebradizo y tiene poca resistencia. Es muy sensible a la flexión del eje y a la sobrecarga local, por lo que debe prestársele especial atención. Los cojinetes compuestos de tres capas, con acero como matriz, bronce poroso como capa intermedia y plástico como capa superficial, tienen una gran resistencia a la compresión, un bajo coeficiente de fricción, un tamaño estable y capacidad de insonorización y absorción de impactos, y se han utilizado en los últimos años.
3. Ventajas de las bombas magnéticas
En comparación con las bombas centrífugas que utilizan cierres mecánicos o cierres de empaquetadura, las bombas magnéticas presentan las siguientes ventajas.
a. El eje de la bomba pasa de ser un cierre dinámico a un cierre estático cerrado, lo que evita por completo las fugas del medio.
b. No se requiere lubricación independiente ni agua de refrigeración, lo que reduce el consumo de energía.
c. El accionamiento de acoplamiento se cambia a arrastre síncrono, y no hay contacto ni fricción. Tiene bajo consumo de energía, alta eficiencia y efectos de amortiguación y reducción de la vibración, lo que reduce el impacto de la vibración del motor en la bomba y el impacto de la vibración de cavitación en el motor cuando se produce la bomba.
d. En caso de sobrecarga, los rotores magnéticos interior y exterior patinan entre sí, lo que tiene un efecto protector sobre el motor y la bomba.
4. Precauciones de uso
a. Evitar la entrada de partículas
(1) No se permite la entrada de impurezas y partículas ferromagnéticas en el dispositivo de transmisión magnética y el par de fricción del cojinete.
(2) Después de transportar medios que son fáciles de cristalizar o precipitar, enjuáguelo a tiempo (llene la cavidad de la bomba con agua limpia después de parar la bomba y drénela después de funcionar durante 1 minuto) para asegurar la vida útil del cojinete deslizante.
(3) Cuando transporte medios que contengan partículas sólidas, fíltrelos a la entrada del tubo de flujo de la bomba.
b. Prevenir la desmagnetización
(1) El par magnético no puede diseñarse demasiado pequeño.
(2) Debe funcionar en las condiciones de temperatura especificadas, y está estrictamente prohibido superar la temperatura media. Se puede instalar un sensor de temperatura de resistencia de platino en la superficie exterior del manguito de aislamiento magnético de la bomba para detectar el aumento de temperatura en la zona de separación anular, de modo que se active la alarma o se desconecte cuando la temperatura supere el límite.
c. Evitar la fricción en seco
(1) Está estrictamente prohibido correr sin hacer nada.
(2) Está terminantemente prohibido evacuar el medio.
(3) Cuando la válvula de salida está cerrada, la bomba no debe funcionar continuamente durante más de 2 minutos para evitar que el dispositivo de transmisión magnética se sobrecaliente y falle.
5. Procedimientos de funcionamiento de la bomba magnética
a. Procedimiento de arranque de la bomba: abrir la válvula de entrada antes de arrancar, llenar la bomba con el líquido a transportar; cerrar la válvula de salida; poner en marcha el elevador eléctrico para comprobar si la bomba está en la dirección correcta; después de que la bomba arranque, la válvula de salida debe abrirse lentamente, y después de que la bomba alcance el estado de funcionamiento normal, ajustar la válvula de salida a la apertura requerida. Prueba de funcionamiento durante 5~10 minutos, si no hay ninguna anormalidad, se puede poner en funcionamiento.
b. Procedimiento de parada: cierre la válvula de salida; corte el suministro eléctrico; cierre la entrada. Cuando la bomba no se utilice durante mucho tiempo, limpie el canal de flujo de la bomba y corte el suministro eléctrico.