磁力泵磁力傳動及磁材的研究

磁力傳動是一種特殊的隔膜密閉傳動。它利用磁體異極相吸、同極相斥的性質(zhì),通過氣隙和隔離膜(套)將機(jī)械運動傳遞到密閉的空間內(nèi)。磁力傳動屬于全封閉密封結(jié)構(gòu),使動密封轉(zhuǎn)變?yōu)殪o密封。磁力傳動不存在接觸和摩擦,因而無需潤滑和冷卻,且功耗小、效率高。超載時,內(nèi)外轉(zhuǎn)子相對滑動(脫滑),可保護(hù)電機(jī)。磁力傳動安裝方便,允許有一定的對中偏差。但磁力傳動使泵的外軸承轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)軸承,需要有隔離套。內(nèi)磁轉(zhuǎn)子等材料要受到介質(zhì)條件的限制,對于某些腐蝕、高溫介質(zhì)等不能應(yīng)用。即端面磁力耦合和同軸磁力耦合端面磁力耦合是將偶數(shù)對磁體面對面地布置于隔離膜兩側(cè)的轉(zhuǎn)子端面上,一個端面旋轉(zhuǎn)運動時,依靠磁力帶動另一端面運動。這種磁體的布置方式結(jié)構(gòu)簡單,但允許布置的磁極數(shù)量較少,傳遞轉(zhuǎn)矩小,且由于兩端磁體彼此強(qiáng)烈地吸引,從而對軸和軸承施加了軸向力,僅應(yīng)用于傳遞轉(zhuǎn)矩小的場合。同軸磁力偶合是將磁體沿軸向布置,具有較大的磁體布置空間,可以布置較多的磁體以獲得較大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力,同時不會產(chǎn)生不利的軸向力。因此,實際應(yīng)用的磁力傳動無密封泵均采用同軸磁力耦合形式。

磁力泵結(jié)構(gòu)即內(nèi)轉(zhuǎn)子置于一筒形隔離套內(nèi)側(cè),其外圓周布置有兩排磁體,置于隔離套外側(cè)的外轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)圓周相應(yīng)地布置兩排磁體。通過隔離套將內(nèi)外空間完分隔開。隔離套由非磁性耐蝕材料制成

磁性材料的選擇非常重要?，F(xiàn)代磁力傳動磁性材料為釤鉆合金或釹鐵棚(NdFB)合金,它們能產(chǎn)生強(qiáng)磁場、傳遞大轉(zhuǎn)矩。釹鐵棚合金適用的溫度范圍為100℃以內(nèi),較高溫度范圍(最高為250℃)內(nèi),宜選用釤鉆合金大型磁力傳動耦合器能傳遞的轉(zhuǎn)矩已達(dá)300N•m。在靜止時隔離套兩側(cè)的磁鐵彼此吸引,磁極間對中排列。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,由于傳遞轉(zhuǎn)矩的作用,引起耦合磁極間發(fā)生切向偏置,其偏置量隨傳遞轉(zhuǎn)矩的增大而增大,當(dāng)偏置量達(dá)到偶對磁極周節(jié)的一半時,傳遞的轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值。超過此極限,驅(qū)動件將發(fā)生打滑現(xiàn)象,傳遞轉(zhuǎn)矩失效。當(dāng)泵的葉輪被卡住時,就可能發(fā)生這種現(xiàn)象,當(dāng)處于允許溫度范圍內(nèi)時,磁性材料并不會產(chǎn)生退磁現(xiàn)象。可是由于冷卻失效,隔離套由于渦流損失發(fā)熱嚴(yán)重,發(fā)生打滑現(xiàn)象時,必須立即停車。如果溫度和壓力條件允許,隔離套可由高分子材料制造,從而排除了渦流損失

磁力泵不容忽視的一個重要問題是內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸承問題。該軸承置于內(nèi)部,必須依靠所輸送的介質(zhì)來進(jìn)行冷卻和潤滑,大多采用由碳化硅材料制成的滑動軸承形式,但它不允許干運轉(zhuǎn),必須保證切實有效的潤滑冷卻措施,介質(zhì)中含有固體顆?；虼判晕⒘r,必須首先予以過濾清除。

與雙端面機(jī)械密封相比,全封閉磁力傳動密封的成本要高,它最主要的優(yōu)點是能實現(xiàn)零泄漏。密封形式的最終選擇取決于特定的過程流體和操作條件。