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,通過氣隙和隔離膜(套)將機械運動傳遞到密閉的空間內。磁力傳動屬于全封閉密封結構,使動密封轉變為靜密封。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,內外轉子相對滑動(脫滑),可保護電機。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變為內軸承,需要有隔離套。內磁轉子等材料要受到介質條件的限制,對于某些腐蝕、高溫介質等不能應用。即端面磁力耦合和同軸磁力耦合端面磁力耦合是將偶數對磁體面對面地布置于隔離膜兩側的轉子端面上,一個端面旋轉運動時,依靠磁力帶動另一端面運動。這種磁體的布置方式結構簡單,但允許布置的磁極數量較少,傳遞轉矩小,且由于兩端磁體彼此強烈地吸引,從而對軸和軸承施加了軸向力,僅應用于傳遞轉矩小的場合。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矩傳遞能力,同時不會產生不利的軸向力。因此,實際應用的磁力傳動無密封泵均采用同軸磁力耦合形式。

磁力泵結構即內轉子置于一筒形隔離套內側,其外圓周布置有兩排磁體,置于隔離套外側的外轉子內側圓周相應地布置兩排磁體。通過隔離套將內外空間完分隔開。隔離套由非磁性耐蝕材料制成

磁性材料的選擇非常重要。現代磁力傳動磁性材料為釤鉆合金或釹鐵棚(NdFB)合金,它們能產生強磁場、傳遞大轉矩。釹鐵棚合金適用的溫度范圍為100℃以內,較高溫度范圍(最高為250℃)內,宜選用釤鉆合金大型磁力傳動耦合器能傳遞的轉矩已達300N•m。在靜止時隔離套兩側的磁鐵彼此吸引,磁極間對中排列。當轉子旋轉時,由于傳遞轉矩的作用,引起耦合磁極間發生切向偏置,其偏置量隨傳遞轉矩的增大而增大,當偏置量達到偶對磁極周節的一半時,傳遞的轉矩達到最大值。超過此極限,驅動件將發生打滑現象,傳遞轉矩失效。當泵的葉輪被卡住時,就可能發生這種現象,當處于允許溫度范圍內時,磁性材料并不會產生退磁現象。可是由于冷卻失效,隔離套由于渦流損失發熱嚴重,發生打滑現象時,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轉子的軸承問題。該軸承置于內部,必須依靠所輸送的介質來進行冷卻和潤滑,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,必須保證切實有效的潤滑冷卻措施,介質中含有固體顆粒或磁性微粒時,必須首先予以過濾清除。

與雙端面機械密封相比,全封閉磁力傳動密封的成本要高,它最主要的優點是能實現零泄漏。密封形式的最終選擇取決于特定的過程流體和操作條件。