磁気ポンプの内部構造原理図詳解

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磁気駆動ポンプ、略して磁気ポンプ。シールポンプと同様に、構造上は静止シールのみで動的シールはありません。そのため、液体を輸送しても漏れることがありません。石油化学プラントにおいて、可燃性、爆発性、揮発性、毒性、腐食性のある液体や貴重な液体などを輸送するために使用されます。 磁気ポンプの主要な構成部品は、ポンプ本体、インペラ、内部磁石、外部磁石、隔離カバー、ポンプ内軸、ポンプ外軸、およびスライドベアリング、ローラーベアリング、カップリングなどで構成されている。重要な部品は「磁気カップリング」です。それは、内部の磁石、（ガイドリングおよびカバーを含む）、外部の磁石（ガイドリングを含む）、そして絶縁カバーで構成されている。内外の磁石材料の選定は、磁気ポンプの効率と信頼性に大きな影響を与えます。現在よく使用されている材料は以下の通りです：希土類コバルトは、新しいタイプの永久磁石です。サマリウムコバルト、アルミニウムニッケルコバルト、プラセオジムコバルト、混合希土類コバルト、希少コバルト銅など。その磁気エネルギー積は80～240kl/mに達し、磁気駆動効率が高く、非常に強い退磁耐性を有している。その保磁力HCTは360～1200kA/mである。使用温度は300℃まで可能です。　　ネオジム鉄硼も、希土類永久磁石です。基本的な性能はサマリウムコバルトと似ているが、磁気エネルギー積はサマリウムコバルトよりも高い。欠点は使用可能温度が120度だけであることだ。C、また磁気的安定性も比較的低い。　　かつては磁気ポンプの材料としてフェライトが使用されていましたが、磁気エネルギー密度がわずか10～30kJ/m3で、使用可能温度も85℃に過ぎず、磁気駆動による損失も大きかったため、現在ではあまり使われなくなっています。　　このポンプの本体構造は依然として遠心ポンプです。しかし、駆動には磁気伝動の原理が用いられている。電動機はカップリングと外側の磁石によって接続されている。インペラーは内部の磁石と一体化している。内外の磁石の間には完全に密閉された隔離カバーが設けられ、内外の磁石を完全に分離し、内側の磁石を媒体の中に配置する。そして、モーターの軸は磁石同士の極の引力によって直接、インペラーを同期して回転させる。　　金属製の絶縁カバーでは、カバー内部で電気渦流損失が生じるため、この損失を減らし伝達効率を向上させるために、通常はハステロイCなどの高抵抗材料が使用される。この場合、電気渦流損失は全伝達効率の約5％～25％を占める。非金属製の絶縁カバーは、内部に渦電流損失がないため伝達効率を向上させることができるが、耐熱性は低く、一般的には100～120℃程度である。　　磁気ポンプは軸封からの漏れを完全になくし、かつ動力伝達において自動的な過負荷保護機能も備えています。石油化学や医薬品などの業界において、駆動動力が小さい場合に、現在徐々にその利用が拡大しています。現在のステンレス製磁気ポンプの性能は、おおよそ以下の通りです。流量は0.2～200Ⅱi3／h、揚程は125m未満、モーター出力は75kW以下、温度は-20～100℃です。関連製品：磁気ポンプシリーズ。 磁気ポンプの性能は遠心ポンプに似ているが、効率が低い。磁気ポンプが動作中に操作温度が磁石の許容温度を超えると、減磁が起こります。国産の磁気ポンプの一般的な使用温度は100℃です。磁気ポンプで送液する媒体には、鉄分を含む強磁性の不純物や硬質な不純物が含まれてはならない。ベアリングやシールキャップが過熱したり焼損したりするのを防ぐため、無負荷運転は絶対に避け、定格流量の30％未満での運転も許されません。磁気駆動とは、磁石が鉄磁体を引き付ける性質や、磁石同士、あるいは磁場同士に磁力が働く特性を利用したものであり、非鉄磁体は磁力の大きさにほとんど影響を与えないか全く影響しないため、非磁性の導体（絶縁カバー）を通して非接触で動力を伝達することができる。　　磁気駆動は、同期型または非同期型に分けられる。ほとんどの磁気ポンプは同期設計を採用している。電動機は外部カップリングを介して外側の磁石と接続され、インペラーは内側の磁石と接続されている。外部の磁石と内部の磁石の間には完全に密閉された隔離カバーが設けられており、内部および外部の磁石を完全に分離し、内部の磁石を媒体の中に位置させる。モーターの回転軸は、磁石同士の磁極間の吸引力によって直接インペラーを同期して回転させる。　　非同期設計の磁気駆動は、トルクリング磁気駆動とも呼ばれます。内側の磁石の代わりにラック型構造のトルクリングを使用し、トルクリングは外側の磁石の吸引力によってやや遅い速度で回転する。内部に磁石がないため、その使用温度は同期駆動の磁気伝動よりも高くなる。　　2. 磁気ポンプの構造　　1）磁気カップラー　　磁気駆動は磁気カップラーによって行われる。磁気カップラーは、主に内部用磁石、外部用磁石、および絶縁カバーなどの部品で構成され、磁気ポンプの核心部品です。磁気カップラーの構造、磁気回路の設計、および各部品の材料は、磁気ポンプの信頼性、磁気駆動効率、そして寿命に関わっています。磁気カップラは、規定された環境条件の下で屋外での起動および連続運転に適用可能であり、デカップリングや減磁が発生してはならない。　　（1）内部・外部磁石　内部磁石は接着剤を用いてガイドリングにしっかりと固定され、カバーによって内部磁石と誘電体が隔てられる。カバーの最小厚さは0.4mmでなければならず、その材質は非磁性のものを使用し、輸送される媒体に適していなければならない。　　外側の磁石も、接着剤を用いて外側の磁石リングにしっかりと固定される。組み立て時の外側磁石の損傷を防ぐため、外側磁石の内面にもコーティングを施すことが望ましい。　　同期磁気カップラーには、サマリウムコバルトやネオジム鉄ボロンなどの希土類系磁性材料を使用すべきである；トルクリング駆動装置には、サマリウムコバルトやネオジム鉄硼素などの希土類磁気材料、またはアルミニウムニッケルコバルト磁気材料が使用できる。ネオジム鉄硼の磁気エネルギー積はサマリウムコバルトよりも高いが、欠点として使用可能温度は120℃しかなく、磁気安定性も比較的低い。サマリウムコバルトは、磁気駆動効率と磁気エネルギー積が高く、非常に強い減磁耐性を持っています。磁気ポンプに使用されるサマリウムコバルトには、通常1.5級のSm1Co5と2.17級のSm2Co17の2種類があります。サマリウムコバルト1.5級は、サマリウム35％、コバルト65％で、最大使用温度は250℃、キュリー温度は523です℃；サマリウムコバルト2.17級は、サマリウム25％、コバルト50％、チタンや鉄など25％で構成されており、その最高使用温度は350℃、キュリー温度は750℃です。　　（2）絶縁カバー　絶縁カバーは絶縁シールドまたはシールカバーとも呼ばれ、内側の磁石と外側の磁石の間に位置し、両者を完全に分離して、媒体を絶縁カバー内に封じ込める。絶縁カバーの厚さは作業圧力と使用温度に関連しており、厚すぎると内外の磁石間の隙間が広がり、それによって磁気駆動効率に影響を与えます；薄すぎると、強度に影響します。　　絶縁カバーには金属製と非金属製の2種類があり、金属製の絶縁カバーには渦流損失が生じるが、非金属製の絶縁カバーには渦流損失はない。金属製の絶縁カバーには、ハステロイやチタン合金などの高抵抗率の材料を使用するべきであり、オーステナイト系ステンレス鋼も適しています。その厚さは、一般的に1.0mm以上である必要があります。低出力の磁気ポンプで、使用温度が低い場合は、そのシールカバーにもプラスチックやセラミックなどの非金属材料を使用することも検討できる。　　2）スライドベアリング　　(1)炭化ケイ素セラミック　　磁気ポンプでは一般的に炭化ケイ素セラミック製のベアリングが使用される。遊離したシリコンイオンが媒体に侵入するのを防ぐため、通常は純焼結のα級炭化ケイ素を使用することが求められる。シリコンカーバイドスライドベアリングは、耐荷重性に優れ、かつ耐侵食性、耐化学腐食性、耐摩耗性が非常に高く、優れた耐熱性も持っているため、使用温度は500℃以上まで可能です。シリコンカーバイド滑り軸受の使用寿命は、一般的に3年以上に達する。　　(2)黒鉛　黒鉛は優れた自己潤滑性を持ち、短時間の無潤滑運転に耐えられ、使用温度は450℃まで可能だが、耐摩耗性が低いという欠点がある。黒鉛スライドベアリングの使用寿命は、一般的に1年以上に達する。　　3.ポンプ保護システム　　(1)ベアリング状態監視装置　　ユーザーの要望に応じて、一部の世界的に有名なメーカーは、ベアリングの摩耗による故障やカップリングの外れ、ローターの停止、そして電力系統の障害などを防ぐために、非接触式のベアリング状態監視装置を装備することができます。　　(2)モーター出力モニター　モーター出力モニターは、モーターの出力を監視することで、低流量や無負荷運転の発生を防ぎます。　　(3)温度プローブ　ポンプの運転状態の変化を把握するため、絶縁カバーの温度を測定するために温度プローブ（RTD）が使用される。ポンプの無負荷運転、内外ベアリングの摩耗、重度のキャビテーション、ポンプの詰まり、ポンプの停止、およびシステムの過熱などを防ぐことができます。　　(4)圧力差スイッチ　ポンプの出口圧力の変化を圧力差スイッチで監視することで、ポンプの無負荷運転、重度な気泡崩壊、ポンプの詰まり、ポンプの停止などを防ぐことができる。特に、容器の空にする作業やタンクローリーからの荷降ろしに適しています。　　(5) 第二層の保護　　a. 圧力に耐える密閉型の磁気結合ボックス　　絶縁カバーの外側に磁気結合ボックスがあり、図1の点線部分に示されている。高いシステム圧力のもとで、ある種の極めて毒性が高いか可燃性の化学物質を輸送する場合、この容器は耐圧型の密閉容器でなければならず、その設計および試験圧力値はポンプの液力端と同じでなければならない；また、ポンプの外軸と磁気カップリングケースの間には、スロットルブッシングおよび機械的シール（通称：二次シール）を設置する必要がある。　　b.二重絶縁ケーシング構造　　(6)液体漏れ検出器　　第二層の保護機能を備えた磁気ポンプの場合、液体漏れ検出器を設置する必要がある。耐圧密閉型の磁気結合式ケーシング構造を持つ磁気ポンプでは、隔離カバーが破損したり、その他の理由で液体が磁気結合式ケーシング内に入った場合、センサーが警報を発する；二重シールケーシング構造の磁気ポンプでは、内側のシールケーシングが破損したり、その他の理由で液体が内外のシールケーシング間の空間に入った場合、センサーが警報を発します。出典：http://www.ahtlbf.com/Article/clbnbjgylt_1.html