Магнитная муфта

Общее описание

Магнитные муфты MINEX®-S передают крутящий момент бесконтактно через магнитное поле между внутренним и внешним ротором. Они обеспечивают герметичное разделение ведущей стороны и стороны нагрузки в насосахи мешалках, изолируя жидкости и газы. В результате они эффективно предотвращают протечки, что делает их замечательной альтернативой уплотнителям динамических валов.

Принцип работы/конструкция

Муфта состоит из внутреннего и внешнего ротора. Внешний ротор снабжён высококачественными постоянными магнитами с переменной полярностью с внутренней стороны, а внутренний ротор оснащён ими снаружи.Внешний ротор обычно фиксируется с ведущей стороны, а магниты приклеиваются в пазах. Магниты внутреннего ротора, закреплённого со стороны нагрузки, полностью герметизированы.Передача крутящего момента В состоянии покоя северный и, соответственно, южный магнитные полюсы роторов находятся противоположно друг к другу и магнитное поле совершенно симметрично. Только при вращении роторов магнитные силовые линии приходят в движение, вследствие чего крутящий момент может передаваться через воздушный зазор. Затем устанавливается синхронный режим работы с постоянным углом сдвига.При превышении максимального крутящего момента муфты и максимального угла сдвига передача крутящего момента прерывается.

Функция уплотнения

Герметизирующий стакан, закреплённый на агрегате, отделяет внутренний ротор от внешнего. Это обеспечивает совершенно герметичное отделение продукта и атмосферы. Уплотнение осуществляется статически, например, с помощью плоского уплотнения или уплотнительным кольцом круглого сечения, т.е. без динамически нагруженных уплотнительных элементов.Стандартно K TR изготавливает как металлические, так и неметаллические герметизирующие стаканы. Металлические стаканы покрывают наибольший диапазон применений, однако могут вызывать потери на вихревые токи и иногда требуют дополнительного охлаждения. Если необходимо полностью исключить потери на вихревые токи, существуют более энергоэффективные альтернативные материалы, например, PEEK (полиэфирэфиркетон) или керамика.Использование во взрывоопасной среде Муфты MINEX® подходят для использования во взрывоопасной среде.Исполнения с металлическим или керамическим герметизирующим стаканом сертифицированы в соответствии со стандартом 94/9/EC (ATEX 95) как компоненты категории II и, следовательно, пригодны к использованию во взрывоопасных средах категории 2G. Пожалуйста, ознакомьтесь с представленной информацией об испытаниях и сертификатах и с монтажными инструкциями на сайте www.ktr.com.

Насосы с магнитной муфтой (также называемые насосами с магнитным приводом) – один из наиболее распространенных типов герметичных насосов. В конструкции насосов с магнитной муфтой ведущая магнитная полумуфта, расположенная на валу, передает движение ответной магнитной полумуфте, встроенной в герметически изолированное рабочее колесо. Насосы с магнитным приводом эксплуатируются во всех областях химии и нефтехимии, демонстрируя сверхнадежность и долговечность. Более высокая стоимость магнитной муфты по сравнению с механической компенсируется безопасностью эксплуатации и отсутствием необходимости обслуживания уплотнений. Важным преимуществом также является возможность работы одного и того же насоса с разными приводами.

Если необходимо обеспечить полную герметичность при работе центробежного насоса (то есть когда даже малейшие утечки из насоса недопустимы), используют насосы с магнитной муфтой. Вал двигателя и вал насоса никак не соединены между собой, а значит нет необходимости делать отверстие в корпусе насоса для выхода вала. Крутящий момент передается с помощью постоянных магнитов, один из которых прикреплен к валу насоса, а другой к валу двигателя. В остальном — это обычный центробежный насос, которому присущи все достоинства и недостатки динамических насосов.

Первым промышленным насосом с магнитной муфтой стало изделие американской компании HMD, которое увидело свет в 1949 году. Ранние поколения магнитных муфт обладали весьма низким КПД. Дело в том, что ведущий и ведомый магниты конструкции не прикасаются друг к другу непосредственно. Они разделены корпусом насоса. Чем толще корпус, тем больше расстояние и тем больше магнитные потери. Сама по себе задняя часть корпуса насоса (герметизирующий стакан) должна быть изготовлена из материала с низкой электропроводностью (например, Хастеллой). Современные запатентованные гибридные технологии позволяют некоторым производителям снизить эти потери и тем самым довести КПД до уровня обычных насосов с уплотнениями.

Сначала поговорим о плюсах +

1. Главный и основной плюс магнитной муфты заключается в полном отсутствии утечек перекачиваемой жидкости. Любые механические уплотнения, даже от самых лучших производителей, допускают определенное количество утечек, которые необходимы для смазывания поверхности уплотнительных колец. Исключить утечки возможно только при использовании сдвоенных механических уплотнений и применением специальной затворной жидкости. Это дорого и сложно в обслуживании. Герметичные насосы с магнитами в этом смысле куда проще и практичнее.

2. Удобство в обслуживании. Упомянутые механические уплотнения через некоторое время выходят из строя по мере естественного износа. Их необходимо проверять и заменять. Что касается магнитной муфты, то срок службы магнитов третьего поколения составляет нескольких десятков и даже сотен лет, намного больше срока службы самого насоса.

Теперь скажем о свойствах, которые нельзя отнести к плюсам или к минусам =

1. КПД передачи момента. Если раньше магнитная муфта существенно проигрывала механической передаче момента из-за магнитных потерь, то новые поколения магнитных муфт позволяют передавать крутящий момент привода с эффективностью, близкой к 100%.

2. Температура перекачиваемой жидкости. Стандартные магнитные муфты способны работать при температурах перекачиваемой жидкости до +200 °C, однако усложнение конструкции (дополнительная теплоизоляция или подвод охлаждающей жидкости) позволяет работать с температурами до +400 °C. Примерно такие же рабочие температуры допустимы и для механических уплотнений. Более высокую температуру без подвода дополнительного охлаждения (до +300 °C) допускают лишь сальниковые набивные уплотнения, которые используются крайне редко из-за неудобства обслуживания.

Значительная часть герметичных насосов допускают значительно меньшие максимальные температуры, что обусловлено прочими элементами насосов, а не магнитными муфтами.

3. Цена вопроса. Насосы с магнитной муфтой стоят несколько дороже своих традиционных собратьев, что объясняется высокой стоимостью материалов, из которых изготовлены магниты. Они могут быть изготовлены из сплавов неодима, самария, кобальта. Наиболее эффективным на сегодняшний день считается сплав NdFeB (неодим-железо-бор), который относится к магнитам третьего поколения. В последние годы стоимость герметичных магнитных муфт снижается, отличие в стоимости по сравнению со стандартными насосами уже не многократное. В среднем разница в цене составляет 20-40%.

И, наконец, не обойтись без минусов —

1. Главным врагом насосов с магнитной муфтой являются твердые частицы в перекачиваемой жидкости. Большинство моделей таких насосов допускают лишь частицы не более 0,1 мм в диаметре. Применение втулок рабочего колеса из карбида кремния позволяет несколько повысить стойкость насосов к частицам, но даже для самых продвинутых моделей насосов диаметр твердых включений не должен превышать 1 мм.

2. Герметичные насосы не любят сухого хода. Основная проблема заключается в использовании дополнительного подшипника (втулки) рабочего колеса, который находится внутри герметизирующего стакана. Эта втулка быстро перегревается при сухом ходе. Большинство производителей рекомендуют использовать автоматику защиты от сухого хода. Подробнее о борьбе с сухим ходом мы расскажем чуть ниже.

3. Тяжесть переносимых нагрузок. Магнитная муфта несколько хуже переносит радиальные биения вала насоса по сравнению с механическими уплотнениями. Эти биения возникают, когда насос работает не в точке оптимального КПД (чем дальше от точки, тем биения выше). Поэтому для насоса с магнитной муфтой весьма важно работать при оптимальных параметрах сети.

4. Возможность размагничивания. Этот минус условный. Современные магнитные муфты совсем не боятся металлических предметов, расположенных рядом с насосом (в отличие от своих предков). Однако помещать насосы в сильные магнитные поля не стоит.

Магнитная муфта

Преимущества и недостатки герметичных насосов с магнитной муфтой