Для того чтобы понять принцип работы центробежного горизонтального насоса с магнитной муфтой необходимо рассмотреть конструкцию данного насоса.
Центробежный горизонтальный насос с магнитной муфтой состоит из электродвигателя насоса и механической части. Обе эти части соединены по периметру болтами.
Электродвигатель насоса
Центробежные насосы с магнитной муфтой, как правило, оснащены асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.
Главной характеристикой электродвигателя является мощность, которую он создает. Для выбора мощности электродвигателя центробежного насоса с магнитной муфтой необходимо отталкиваться от плотности перекачиваемой им жидкости.
Многие производители насосного оборудования, для определения мощности электродвигателя прибегают к следующему принципу:
Если стандартная модель насоса с минимальной мощностью способна перекачивать жидкость (создавая определенную производительность и напор) плотность которой равна плотности воды, то в случае перекачивания, той же моделью насоса среды (с сохранением параметров по производительности и напору) с большей плотностью, необходим электродвигатель с большей выдаваемой мощностью.
На заводах-изготовителях насосного оборудования есть испытательные лаборатории, где определяют, в том числе, какой мощности должен быть электродвигатель той или иной модели насоса для той или иной плотности перекачиваемой жидкости.
Механическая часть
- Передняя крышка корпуса (улитка)
- Рабочее колесо закрытого типа
- Магниты, встроенные в корпус рабочего колеса
- Направляющие
- Задняя крышка корпуса насоса
- Уплотнительное кольцо
- Ведущая магнитная полумуфта
- Кожух
Механическая часть насоса в данном случае состоит из корпуса насоса, рабочего колеса со встроенным магнитом, ведущей магнитной полумуфты и общего кожуха.
Рабочее колесо является главной составляющей любого центробежного насоса, так как оно принимает энергию передаваемую приводом и находясь в непосредственном контакте с жидкостью осуществляет её перекачивание. Конструктивно рабочее колесо центробежного насоса бывает трёх типов: открытое, закрытое и полуоткрытое.
В центробежных насосах с магнитной муфтой, рабочее колесо имеет несколько другую конструкцию и внешний вид. С задней стороны рабочее колесо имеет удлиннение цилиндрической формы, в котором находится встроенный магнит.
Таким образом, рабочее колесо насоса с магнитной муфтой условно можно разделить на переднюю часть, которая находится в контакте с перекачиваемой средой и заднюю часть со встроенным магнитом.
Передняя часть колеса конструктивно имеет полную аналогию с рабочим колесом центробежного насоса с механическим уплотнением.
Рабочее колесо находится в корпусе насоса, причём передняя часть рабочего колеса расположена в передней крышке корпуса насоса (улитке), а задняя часть в задней крышке корпуса, которая герметично ограничивает насос от электродвигателя.
В отличие от центробежного насоса с механическим уплотнением, в насосе с магнитной муфтой, рабочее колесо не имеет жесткого муфтового (или полумуфтового) соединения с валом электродвигателя, поэтому насос с магнитной муфтой ещё называют герметичным насосом.
По центру рабочее колесо закреплено на валу, на концах которого установлены опорные втулки. Как видно из названия, втулки являются опорой вала рабочего колеса и воспринимают все аксиальные и радиальные нагрузки, возникающие во время работы насоса.
Передняя и задние крышки корпуса насоса выполнены монолитными частями. Каждая из них имеет впрессованный подшипник скольжения, в которые устанавливаются опорные втулки вала рабочего колеса.
Передняя крышка корпуса (её еще называют улиткой или проточной частью) имеет всасывающий и нагнетательный патрубки или отверстие для подвода и отвода жидкости. Патрубки могут иметь фланцевое или резьбовое подсоединение. Улиткой переднюю крышку называют потому, что с внутренней стороны она имеет спиральную форму с уменьшающимся радиусом. Площадь поперечного сечения увеличивается при приближении к напорному патрубку, что способствует вмещению подходящего потока жидкости и снижению скорости выходящего потока, а это в свою очередь приводит к увеличению давления создаваемого насосом.
Так как передняя крышка подвержена статическим и динамическим нагрузкам, то с внешней стороны она выполняется с рёбрами жесткости. Они отливаются заодно с самой крышкой. Некоторые производители для обеспечения дополнительной стабилизации и защиты передней крышки корпуса добавляют защитный металлический каркас, который устанавливается при сборке насоса.
Крышки корпуса крепятся к общему кожуху соединительными болтами. Между передней и задней крышкой установлено уплотнительное кольцо. Такая конструкция корпуса считается герметичной, так как исключена утечка жидкости и её контакт с магнитным приводом и электродвигателем.
Ведущая магнитная полумуфта находится внутри кожуха и является магнитным приводом насоса. Она устанавливается на валу электродвигателя насоса и изготовлена из ферритовых магнитов (неодим-железо-бор) заключенных в алюминиевую оболочку.
Материалы
Чаще всего в качестве материала изготовления корпуса насоса и рабочего колеса используют полипропилен и фторопласт, а также многослойные композиты на их основе. Например, полипропилен армированный стекловолокном или фторопласт армированный стекловолокном. Вал рабочего колеса и опорных втулок обычно изготавливают из керамики или карбида кремния. Материалами для впрессованных в крышки корпуса подшипников скольжения применяют высокопрочный графит или карбид кремния. Так как эти материалы имеют высокую твердость, прочность и теплопроводность.
Использование того или иного материала для деталей корпуса обуславливается различными условиями в которых будет работать насос:
- агрессивность перекачиваемой жидкости,
- температурным режимом,
- содержанием взвешенных твердых частиц и солей,
- возможность работы в режиме сухого хода.
Принцип работы
Магнитный привод состоит из двух магнитных полумуфт: ведущей и ведомой. Ведущая полумуфта прикрепляется на валу электродвигателя, ведомая полумуфта встроена в заднюю часть рабочего колеса. Полумуфты между собой разделяет только закрытая задняя крышка корпуса насоса.
Крутящий момент от вала электродвигателя передаётся через жесткое зацепление на ведущую полумуфту, которая начинает вращаться и создает магнитное поле. Внутреннее вращающееся магнитное поле приводит в движение ведомую полумуфту внутри корпуса насоса, образуя соосный синхронный крутящий момент, состоящий из двух колец постоянных магнитов. Магнитное поле устанавливается между северным и южным полюсами магнитного привода, что обеспечивает отсутствие скольжения или синхронную мощность крутящего момента муфты.
Так как ведомая магнитная полумуфта является частью рабочего колеса, оно начинает вращаться в наполненном жидкостью корпусе насоса. Жидкость приобретает центробежную силу и по радиусу выталкивается наружу. Лопасти рабочего колеса передают жидкости механическую энергию, поэтому увеличивается её кинетическая энергия и давление. Жидкость вытесняется к периферии рабочего колеса, что вызывает понижение давления в центральной его части. В результате этого новая жидкость всасывается в проточную часть, перпендикулярно оси вращения рабочего колеса. Таким образом, жидкость проходит от всасывающего патрубка насоса к нагнетательному и далее в трубопровод.
Во время своего движения перекачиваемая жидкость смазывает подшипники скольжения насоса.
Стоит еще раз отметить, что проточная часть и механизм привода насоса находятся в отдельных, герметично закрытых, не сообщающихся между собой корпусах, статическое уплотнение между спиральным корпусом играет роль уплотнительного элемента, предотвращающего вредные испарения в атмосферу.
Преимущества магнитной муфты
Основным преимуществом центробежного насоса с магнитной муфтой является то, что при правильном подборе электродвигателя и деталей корпуса, а также соблюдая правила прописанные в руководстве по эксплуатации, он будет функционировать без утечек, не требуя серьезного технического обслуживания.
Кроме надёжности и долговечности к преимуществам герметичных насосов можно отнести высокий коэффициент полезного действия и удобство в эксплуатации.
Недостатки магнитной муфты
Главным недостатком насосов с магнитной муфтой является то, что он не подходит для перекачивания жидкостей с твердыми включениями.
Также он должен работать только под заливом, и исключена долгая работа без жидкости.
Кроме этого насос не предназначен для перекачивания вязких жидкостей.
Применение
Центробежные насосы с магнитной муфтой чаще всего применяются для перекачивания химически активных и токсичных жидкостей, где малейшие утечки жидкостей не допустимы.
Также их используют в водоподготовке, гальваническом производстве, химических лабораториях и т.д.
