La pompa magnetica è composta da tre parti: una pompa, una trasmissione magnetica e un motore. Il componente chiave, la trasmissione magnetica, è costituito da un rotore magnetico esterno, un rotore magnetico interno e un manicotto di isolamento non magnetico. Quando il motore fa ruotare il rotore magnetico esterno, il campo magnetico può penetrare nel traferro e nei materiali non magnetici, facendo ruotare in modo sincrono il rotore magnetico interno collegato alla girante, realizzando una trasmissione di potenza senza contatto e convertendo la tenuta dinamica in una tenuta statica. Poiché l'albero della pompa e il rotore magnetico interno sono completamente racchiusi dal corpo della pompa e dal manicotto di isolamento, il problema del "funzionamento, delle bolle, del gocciolamento e delle perdite" è completamente risolto, eliminando il rischio di sicurezza legato alla fuoriuscita di sostanze infiammabili, esplosive, tossiche e nocive attraverso la tenuta della pompa nell'industria chimica e della raffinazione del petrolio e garantendo efficacemente la protezione dell'ambiente, la sicurezza della produzione e altre esigenze.
1. Principio di funzionamento e caratteristiche strutturali della pompa magnetica
N coppie di magneti (n è un numero pari) sono disposte e assemblate regolarmente sui rotori magnetici interni ed esterni della trasmissione magnetica, in modo che le parti magnetiche formino un sistema magnetico accoppiato completo. Quando i poli magnetici interni ed esterni sono opposti tra loro, cioè l'angolo di spostamento tra i due poli magnetici è Φ = 0, l'energia magnetica del sistema magnetico è bassa; quando i poli magnetici ruotano verso gli stessi poli, cioè l'angolo di spostamento tra i due poli magnetici è Φ = 2π/n, l'energia magnetica del sistema magnetico è grande. Dopo aver rimosso la forza esterna, i poli magnetici del sistema magnetico si respingono e la forza magnetica riporta il magnete a uno stato di bassa energia magnetica. Il magnete si muove e fa ruotare il rotore magnetico.
a. Acciaio magnetico interno ed esterno
Il magnete permanente in materiale magnetico permanente di terre rare ha un'ampia gamma di temperature di esercizio (-45-400℃), un'elevata coercitività, una buona anisotropia nella direzione del campo magnetico e non si verifica alcuna smagnetizzazione quando gli stessi poli sono vicini. È una buona sorgente di campo magnetico.
b. Manicotto di isolamento
Quando si utilizza un manicotto di isolamento metallico, il manicotto di isolamento si trova in un campo magnetico alternato sinusoidale e le correnti parassite vengono indotte sulla sezione trasversale perpendicolare alla direzione delle linee del campo magnetico e convertite in calore. L'espressione della corrente parassita è:. Tra questi, Pe - corrente parassita; K - costante; n - velocità della pompa; T - coppia di trasmissione magnetica; F - pressione nel distanziatore; D - diametro interno del distanziatore; - resistività del materiale; - resistenza alla trazione del materiale. Quando si progetta la pompa, n e T sono dati dalle condizioni di lavoro. Per ridurre le correnti parassite, è possibile considerare solo F, D, ecc. Il manicotto di isolamento è realizzato in materiale non metallico F46 ad alta resistività e resistenza, molto efficace nel ridurre le correnti parassite. Il manicotto di rinforzo è realizzato in materiale aerospaziale PEEK (polietereterchetone), con un'elevata resistenza alla pressione di 3Mpa, che rappresenta la scelta migliore per il trasporto di fluidi con peso specifico elevato, come acido solforico e bromo concentrati.
c. Cuscinetti scorrevoli
I materiali dei cuscinetti scorrevoli delle pompe magnetiche includono grafite impregnata, politetrafluoroetilene riempito, ceramica tecnica, ecc. Poiché i tecnoceramici hanno una buona resistenza al calore, alla corrosione e all'attrito, i cuscinetti radenti delle pompe magnetiche sono per lo più realizzati in tecnoceramica. Poiché i tecnoceramici sono molto fragili e hanno un piccolo coefficiente di espansione, il gioco del cuscinetto non deve essere troppo piccolo per evitare incidenti di grippaggio dell'albero. Poiché i cuscinetti radenti delle pompe magnetiche sono lubrificati dal mezzo trasportato, è necessario scegliere materiali diversi per realizzare i cuscinetti in base ai diversi mezzi e alle diverse condizioni operative.
d. Misure di protezione
Quando le parti azionate della trasmissione magnetica funzionano in sovraccarico o il rotore è bloccato, le parti principali e azionate della trasmissione magnetica si staccano automaticamente per proteggere la pompa. A questo punto, i magneti permanenti della trasmissione magnetica producono perdite parassite e perdite magnetiche sotto l'azione del campo magnetico alternato del rotore attivo, causando l'aumento della temperatura dei magneti permanenti e lo slittamento e il guasto della trasmissione magnetica.
e. Controllo della portata del liquido di raffreddamento e lubrificazione
Quando la pompa è in funzione, è necessario utilizzare una piccola quantità di liquido per lavare e raffreddare l'area della fessura anulare tra il rotore magnetico interno e il manicotto di isolamento e la coppia di attrito del cuscinetto scorrevole. La portata del liquido di raffreddamento è solitamente pari a 2%-3% della portata di progetto della pompa. L'area della fessura anulare tra il rotore magnetico interno e il manicotto di isolamento genera un elevato calore a causa delle correnti parassite. Quando il liquido di raffreddamento e lubrificazione è insufficiente o il foro di lavaggio è bloccato, la temperatura del fluido sarà superiore alla temperatura di lavoro del magnete permanente, causando la graduale perdita di magnetismo del rotore magnetico interno e il malfunzionamento della trasmissione magnetica. Quando il fluido è acqua o liquido a base d'acqua, l'aumento di temperatura nell'area della fessura anulare può essere mantenuto a 3-5°C; quando il fluido è idrocarburo o olio, l'aumento di temperatura nell'area della fessura anulare può essere mantenuto a 5-8°C.
2. Materiale e selezione
a. La pompa utilizza generalmente tecnopolimeri resistenti alla corrosione e ad alta resistenza (F46). Quando l'angolo è superiore a 90°, vengono utilizzati come materiali di produzione il PFA giapponese Daikin o il PFA americano DuPont, l'acciaio inox, ecc. Hanno una buona resistenza alla corrosione e possono proteggere il fluido trasportato dalla contaminazione. Ad esempio, la parte della pompa magnetica della serie CQB che entra in contatto con il liquido trasportato è realizzata in lega fluoroplastica resistente agli agenti chimici. La lega fluoroplastica è composta da poliperfluoroetilene propilene ad altissimo peso molecolare che può essere termoplasticizzato e da una o più altre materie plastiche, a cui possono essere aggiunte delle cariche. Ad esempio, una lega plastica composta da propilene poliperfluoroetilene ad altissimo peso molecolare e politetrafluoroetilene, di cui il primo rappresenta da 0,1% a 99,9% in peso e il secondo da 99,9% a 0,1% in peso. Viene prodotto con un metodo di miscelazione di polvere secca co-macinata o polvere secca umida co-macinata. Viene trasformato in vari prodotti mediante pressatura a caldo o sinterizzazione a freddo, che consente di superare il flusso a freddo e la facile deformazione del politetrafluoroetilene e di prolungarne la durata.
b. I cuscinetti della pompa magnetica sono immersi nel mezzo di trasporto e sono lubrificati e raffreddati dal mezzo di trasporto. I cuscinetti più comunemente utilizzati in Cina sono in grafite (ISC o SSIC). La grafite, in particolare quella impregnata, ha una buona autolubrificazione, resistenza alla corrosione termica, basso coefficiente di attrito e un'ampia gamma di applicazioni, ma è fragile e poco resistente. È molto sensibile alla flessione dell'albero e al sovraccarico locale, per cui è necessario prestare particolare attenzione. I cuscinetti compositi a tre strati con l'acciaio come matrice, il bronzo poroso come strato intermedio e la plastica come strato superficiale hanno un'elevata resistenza alla compressione, un basso coefficiente di attrito, dimensioni stabili, isolamento acustico e assorbimento degli urti e sono stati utilizzati negli ultimi anni.
3. Vantaggi delle pompe magnetiche
Rispetto alle pompe centrifughe che utilizzano tenute meccaniche o guarnizioni a baderna, le pompe magnetiche presentano i seguenti vantaggi.
a. L'albero della pompa passa da una tenuta dinamica a una tenuta statica chiusa, che evita completamente le perdite di fluido.
b. Non sono necessarie lubrificazione e acqua di raffreddamento indipendenti, con conseguente riduzione del consumo energetico.
c. L'azionamento dell'accoppiamento viene trasformato in trascinamento sincrono, senza contatto e attrito. Ha un basso consumo energetico, un'elevata efficienza, effetti di smorzamento e riduzione delle vibrazioni, che riducono l'impatto delle vibrazioni del motore sulla pompa e l'impatto delle vibrazioni di cavitazione sul motore quando si verifica la pompa.
d. In caso di sovraccarico, i rotori magnetici interni ed esterni slittano l'uno rispetto all'altro, con un effetto protettivo sul motore e sulla pompa.
4. Precauzioni per il funzionamento
a. Impedire l'ingresso di particelle
(1) Le impurità e le particelle ferromagnetiche non devono entrare nel dispositivo di trasmissione magnetica e nella coppia di attrito del cuscinetto.
(2) Dopo il trasporto di sostanze facilmente cristallizzabili o precipitabili, lavarle in tempo (riempire la cavità della pompa con acqua pulita dopo l'arresto della pompa e scaricarla dopo il funzionamento per 1 minuto) per garantire la durata del cuscinetto radente.
(3) Quando si trasportano mezzi contenenti particelle solide, filtrarli all'ingresso del tubo di mandata della pompa.
b. Prevenire la smagnetizzazione
(1) La coppia magnetica non può essere progettata troppo piccola.
(2) Il funzionamento deve avvenire alle condizioni di temperatura specificate ed è severamente vietato superare la temperatura media. Un sensore di temperatura a resistenza di platino può essere installato sulla superficie esterna del manicotto di isolamento della pompa magnetica per rilevare l'aumento di temperatura nell'area della fessura anulare, in modo da allarmare o spegnere quando la temperatura supera il limite.
c. Prevenire l'attrito secco
(1) È severamente vietato correre a vuoto.
(2) È severamente vietato evacuare il mezzo.
(3) Quando la valvola di scarico è chiusa, la pompa non deve funzionare ininterrottamente per più di 2 minuti per evitare che il dispositivo di trasmissione magnetica si surriscaldi e si guasti.
5. Procedure di funzionamento della pompa magnetica
a. Procedura di avvio della pompa: aprire la valvola di ingresso prima dell'avvio, riempire la pompa con il liquido da trasportare; chiudere la valvola di uscita; avviare il sollevatore elettrico per verificare se la pompa è nella direzione corretta; dopo l'avvio della pompa, la valvola di uscita deve essere aperta lentamente e, dopo che la pompa ha raggiunto lo stato di funzionamento normale, regolare la valvola di uscita all'apertura richiesta. Eseguire il test per 5~10 minuti; se non si riscontrano anomalie, la pompa può essere messa in funzione.
b. Procedura di arresto: chiudere la valvola di scarico; interrompere l'alimentazione elettrica; chiudere l'ingresso. Se la pompa non viene utilizzata per un lungo periodo, pulire il canale di flusso nella pompa e interrompere l'alimentazione.