eliminando vedações dinâmicas que desgastam e vazam. Para bombas hermeticamente seladas que manuseiam fluidos corrosivos ou perigosos (por exemplo, processamento químico, farmacêutico, nuclear), os acionamentos magnéticos são obrigatórios para atingir zero emissões. O acoplamento é composto por um rotor interno (fixado ao impulsor da bomba) e um rotor externo (acionado pelo motor), com ímãs dispostos em pólos alternados. Este guia explica como os acionamentos magnéticos sem vedação eliminam vazamentos de fluido, cobrem a correspondência entre os pólos do rotor interno e externo e a transmissão de torque, explica por que o SmCo é preferido para bombas químicas de alta-temperatura e detalha o equilíbrio entre entreferros e a espessura do invólucro de contenção.
Eliminando Vazamentos de Fluidos: A Mecânica das Unidades Magnéticas Sem Vedação
As bombas centrífugas convencionais utilizam um selo mecânico (faces de carbono/cerâmica) que fica montado no eixo da bomba. O desgaste e o choque térmico causam falha na vedação, resultando em vazamento de fluido-inseguro para fluidos tóxicos, inflamáveis ou de alta{2}}pureza. Em uma bomba de acionamento magnético:
O motor gira um conjunto magnético externo (rotor externo) fora de um invólucro de contenção selado.
O conjunto magnético interno (rotor interno, no eixo da bomba) é travado magneticamente no rotor externo.
O torque é transmitido através da parede do invólucro de contenção (normalmente Hastelloy ou titânio com 1-3 mm de espessura) sem qualquer penetração do eixo.
As únicas vedações são O-rings estáticos no invólucro, que são confiáveis e livres de-manutenção.
Sem vedações dinâmicas=vazamento zero. Os acoplamentos magnéticos são padrão para o manuseio de bombas:
Ácidos altamente corrosivos (HCl, H2SO4, HF)
Solventes inflamáveis (acetona, metanol, tolueno)
Água de alta-pureza (farmacêutica, semicondutora)
High-temperature thermal oils (>200 graus)
Rotores internos versus externos: correspondência de pólos e transmissão de torque
Os rotores interno e externo devem ter contagens de pólos e alinhamento de arco de pólos idênticos. Configurações padrão:
Projetos de 4 polos, 6 polos ou 8 polos. Uma contagem mais alta de pólos reduz o diâmetro e a inércia do rotor, mas requer um entreferro mais estreito.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 graus. Para bombas químicas, SmCo é padrão devido à resistência à corrosão (sem necessidade de revestimento) e estabilidade térmica.
Disposição magnética: ímãs montados-na superfície em ambos os rotores (SPM) para montagem simples; ou ímãs internos (IPM) com concentração de fluxo para maior densidade de torque.
Equação de transmissão de torque: T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (gap² + espessura da casca²), onde δ é o deslocamento angular (ângulo de extração-). O torque máximo (torque de extração-) ocorre em δ=90 grau (pólos magnéticos desalinhados em 90 graus). O torque operacional deve ser<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
Se o motor sobrecarregar ou travar, o acoplamento magnético desliza (desacopla) sem causar danos, atuando como limitador de torque. Isso protege o motor e a bomba contra danos mecânicos.
Por queSamário Cobalto(SmCo) é preferencial para bombas químicas de alta-temperatura
As bombas químicas geralmente lidam com fluidos a 150-300 graus. O NdFeB perde Br e Hcj significativos acima de 100 graus, e sua suscetibilidade à corrosão requer um revestimento caro (que pode descascar durante o ciclo térmico). SmCo (nota 2:17) oferece:
Br=10.5-11.5 kGs (menor que NdFeB, mas estável até 300 graus).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe a 250 graus.
Resistência à corrosão: SmCo não requer revestimento para a maioria dos fluidos químicos (exceto ácido fluorídrico).
O coeficiente de expansão térmica corresponde aos reservatórios de contenção Hastelloy, reduzindo o estresse.
Para aplicações criogênicas (-40 graus a -150 graus), o NdFeB é aceitável porque as baixas temperaturas não desmagnetizam. No entanto, o SmCo também funciona bem em baixas temperaturas.
Selection guideline: If fluid temperature >120 graus, especifique SmCo. Se a temperatura do fluido<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Equilibrando as lacunas de ar e a espessura do invólucro de contenção
O entreferro entre os rotores interno e externo inclui:
A espessura da parede do invólucro de contenção (crítica para a classificação de pressão).
A folga entre os ímãs e o invólucro (normalmente 0,5-2 mm por lado).
Entreferro total=espessura do casco + 2 × folga.
Um entreferro maior reduz a transmissão de torque (aproximadamente a lei do inverso do quadrado). Para um requisito de torque fixo, aumentar o entreferro em 1 mm requer aumentar o diâmetro externo do ímã em 20% para compensar, adicionando custo e inércia. Portanto, a otimização do projeto deve equilibrar:
| Pressão do Fluido | Material do invólucro de contenção | Espessura da casca (mm) | Entreferro (mm) | Redução de torque (vs folga de 3 mm) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Inox 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Linha de base |
| 10-30 barras | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25% a -35% |
| >30 barras | Titânio (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% a -50% |
| High temp (>200 graus) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% a -50% |
Para aplicações de alto-torque e alta-pressão, usamos orientação magnética radial ou matrizes Halbach para compensar o aumento do entreferro. A simulação FEA é essencial para prever o torque de extração e o aumento de temperatura das correntes parasitas no invólucro de contenção.
Para acoplamentos magnéticos e conjuntos de bombas selados, incluindo conjuntos completos de rotor interno/externo com ímãs SmCo ou NdFeB, visite nossas páginas de conjuntos de motores magnéticos e ímãs de cobalto de samário em nosso site.
Para solicitar um projeto de acoplamento de acordo com as especificações da sua bomba,-incluindo torque, velocidade, temperatura do fluido e pressão-entre em contato com nossa equipe de engenharia de acoplamento magnético.
Perguntas frequentes
P: O que acontece se o acoplamento magnético se desacoplar (retirar) durante a operação?
R: O rotor interno para de girar (a bomba para) e o rotor externo gira livremente. O motor consome corrente mais baixa (sem carga). Para reacoplar-, desligue o motor, espere a pressão do fluido cair e reinicie. Os ímãs travam novamente-automaticamente quando ambos os rotores estão parados. O desacoplamento repetido não danifica os ímãs.
P: Podemos usar um acoplamento magnético para uma bomba que manuseia pastas abrasivas?
R: Sim, mas o desgaste da carcaça de contenção causado por abrasivos é uma preocupação. Use um invólucro de contenção-duplo com um fluido de lavagem (líquido limpo) circulando entre os invólucros interno e externo para proteger os ímãs e evitar a entrada de lama. Nós fornecemos esta configuração.
P: Como você mede o entreferro em um acoplamento magnético montado?
R: Use um calibrador de folga ou medição ultrassônica de espessura através da carcaça. Para montagem de fábrica, usamos um gabarito de alinhamento de precisão para definir a folga em ± 0,1 mm. Fornecemos um relatório de medição do entreferro com cada acoplamento.
