磁力泵是一种特种泵,属于水泵领域的一个分支。它是一种不存在动密封的无泄漏流体输送机械,主要针对叶片泵中的离心泵进行设计,通常由泵体、隔离套及连接部件组成能够承受压力的屏蔽密封腔体。在密封腔体的外部有一个旋转的永磁场,并通过磁场的作用,空间无接触的带动密封腔体内部的磁性转子部件同步旋转,而密封腔体内部的转子部件带动叶轮实现对流体作功。由于由定子部件组成的屏蔽密封腔体不存在动密封,并且带动叶轮作功的旋转轴不穿出屏蔽密封腔体,从而保证了磁力泵的零泄漏、无污染,彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题。
将n对磁体(n为偶数)按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁转子上,使磁体部分相互组成完整藕合的磁力系统。当内、外两磁极处于异极相对,即两个磁极间的位移角Φ=0,此时磁系统的磁能最低;当磁极转动到同极相对,即两个磁极间的位移角Φ=2π/n,此时磁系统的磁能最大。去掉外力后,由于磁系统的磁极相互排斥,磁力将使磁体恢复到磁能最低的状态。于是磁体产生运动,带动磁转子旋转。
磁力泵的诞生
无泄漏泵最早出现是在国外,它是伴随着化学工业,特别是石油化工的发展以及核能工业发展而发展的,本世纪初开始了以原油、炼厂馏分、炼厂废气和天然气等原料来制造各种化工半岛bd体育手机客户端 的工业,称之为石油化工。本世纪三十年代诞生了高分子化工,为大量利用石油资源进行化工生产开辟了新路。二次世界大战中,一些资本主义国家的合成橡胶和炸药的生产有较大的发展,战后,特别是在美国,橡胶、塑料、纤维三大合成材料又有飞速发展。欧洲一些国家和日本也为了资本竞争等目的,在50年代中期,均相继有所发展。石油化工工业飞速发展,促进了装置的大型化和工艺流程的多样化和复杂化。因此,对输送介质的流程泵要求具有更高的可靠性、安全性和经济性。
一般流程泵的可靠性,可以说是轴封的可靠性,而一般流程泵(离心泵)的最薄弱环节就是轴封,轴封的固有缺点是必须产生泄露来润滑密封端面,始终有3~8cm3/h的泄露量(属离心泵标准所允许的泄露量)来维持泵运转。一个大中型化工厂,多则有数千台泵,少则有数百台、数十台泵,即使密封不出事故按标准允许的泄露量来计算,向大气泄露的总量也是十分可观的,又何况密封事故事实上都在频频发生,因为轴封泄露量与泵的使用时间是呈正比的。轴封在高速运转中被逐渐磨损,其泄露量也是随着磨损量的增大而增大。大量化学物质的泄露,既污染环境、又危害人体健康,同时还危及到生产安全。虽然近二十年来,轴封的常规结构获得了许多的改进和优化,无论是填料密封、机械密封(波纹管密封),还是机械密封和迷宫密封结合起来的浮动环密封,即使是双端面机械密封,均不能完全杜绝泄露,可以说普通离心泵配用的各种轴封、或者称常规密封已接近达到发展的极限。所以在有些需要零泄漏的高标准的场合,唯一出路,就是取消轴封,发展无轴封的绝对无泄露泵来取而代之。
磁力驱动泵是替代原有普通机械密封泵和其它无泄漏泵的首选半岛bd体育手机客户端 。
可以广泛的应用于石油、化工、制药、印染、环保工程、生物工程等各个领域的易燃、易爆、有毒、有害介质的输送,是创建“无泄漏工厂”和“无泄漏车间”的理想用泵。
磁力泵的发展
无泄漏磁力泵的历史可以追溯到1943年,这一年英国将这项专利授予查尔斯.霍华德和杰弗里.霍华德兄弟俩。磁力泵的早期工业开发是霍华德兄弟通过他们的公司——霍华德机械发展有限公司(后缩写为HMD)开始的。在40年代末,即1947年制造了世界上第一台磁力泵,几乎与其同时,在1947~1948年间西德的弗朗兹.克劳斯也成功的开发了磁力泵。上述两家公司均已有50年制造磁力泵的历史。世界上率先使用磁力泵的公司,也有两家:一是英国的帝国化学公司;二是德国的拜尔公司。在磁力泵问世至今60年内,其发展大体上可以分为前30年和后30年两个阶段。在最初的30年里(即40年代末至70年带中期),磁力泵无论在制造领域,还是在应用领域,可以说是暗淡的30年,即未形成规模生产,也未形成广泛的应用市场。为什么呢?
磁力泵的发展史在前30年中,磁力泵技术几乎没什么突破性的进展,原因主要有三个方面:
第一方面:也是最主要的一个方面是磁力泵所需要的永磁材料当时只有铁氧体和铝镍钴两种永磁体,这两种永磁体由于磁能积低、磁感应强度弱、内禀矫顽力低等缺点无法满足磁力泵的驱动要求。
第二方面:在磁力泵的设计和制造技术上,由于种种主、客观原因,又受各种材料的限制,而未能获得显著改进。
第三方面:造价和维护费用特别昂贵。
由于设计和制造领域未趋完善,可靠性差,极大地限制了应用范围,再加上某些出现在市场上的的不成功和不可靠的半岛bd体育手机客户端 所产生的不良影响,导致了最初30年的冷落。
磁力泵在近三十年内如此迅速的发展的原因取决于以下几个条件:
第一方面:高性能磁性材料的开发成功。
第二方面:高性能轴承材料的开发成功。
第三方面:磁力泵结构的不断完善。
第四方面:磁力泵的可靠性、安全性、经济性、方便性获得应用实践的(用户)证实。
在我们国家,磁力泵出现于七十年代末、八十年代初。在开始的研制开发工作阶段,磁力泵课题还只是局限在几个大型科研院所。
在上个世纪八十年代末、九十年代初,南方江浙一带出现小型磁力泵生产厂家,主要是生产小功率塑料磁力泵。
九十年代后期,一些生产大功率金属磁力驱动泵生产厂家如雨后春笋般涌现出来,丹东克隆集团也是在那个时期发展起来的佼佼者。
据沈阳水泵厂情报处提供:国外磁力泵的应用达到泵使用总量的30%,国内不足2%。磁力泵在一定范围内有取代普通泵和其它无泄漏泵的趋势。
与电机式直流无刷水泵相比,磁力泵具有以下优点:
1、泵轴由动密封变成封闭式静密封,彻底避免了介质泄漏。可以水陆两用,并且完全防水。
2、无需独立润滑和冷却水,降低了能耗。
3、功耗小、效率高,且具有阻尼减振作用,减少了电动机振动对泵的影响和泵发生气蚀振动时对电动机的影响。
4、过载时转子会在陶瓷轴上打滑,对电机、泵有保护作用。
同时磁力泵也存在以下缺点:
1、磁力离心泵的效率比普通离心泵低,不能在流量低额定流量的30%下运行,更禁忌空转。
2、磁力离心泵由于隔离套材料的耐磨性一般较差,因此磁力泵一般用于输送不安固体颗粒的介质并严禁磁性颗粒材料进入泵内。
3、一般结构的磁力离心泵,允许输送含直径小于0.15mm,质量分数不超过5%的固体颗粒的液体(超过时需要加辅助系统)。
4、泵与电机有联轴器链接,联轴器对中心线安装要求精度较高,对中不当时,会导致进口处轴承的损坏和防单面侧漏隔离套的磨损。
5、磁力离心泵的磁力驱动器,有同步传动和异步传动两种方式,同步传动的内,外磁转子都装有永磁体,故输送液体的温度必须低于永磁体允许的最高温度。必须留有一定的富余量,钴、钐永磁体虽然可以达到350摄氏度,但是实际使用温度一般不超过260摄氏度,否侧高温可能造成永磁体失磁,特殊结构的磁力泵最高可到达450摄氏度。
6、磁力离心泵对隔离套的材质及制造工艺要求较高,如果材料选择不当或者制造质量差时,隔离套经不起内外磁转子的磨损而产生磨损,一但破裂,输送的介质就会外溢,造成设备故障,影响装置正常运行。
7、磁力离心泵输送接介质温度超过规定时,需有外部提供冷却,如设置隔热腔,泵腔内注入压力高于密封压力的冷却液,冷却内磁转子和轴承,也可采用带夹层的隔离套,夹层内通入冷却液,或泵体设置冷却夹套和冷却盘管等,单结构复杂,成本较高。