什么是無密封離心泵概述、原理及應用以及氣動平衡閥工作原理

2020/09/25

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 工作原理 

一、概述

無密封離心泵，也稱無泄漏離心泵，可分為磁力驅動離心泵(以下簡稱磁力泵)和屏蔽泵，它們在結構上只有靜密封而無動密封，因此輸送液體時能保證一滴不漏。隨著環境保護要求的不斷提高，無密封離心泵的應用也越來越廣泛。為便于大家合理選用無密封離心泵，通過介紹無密封離心泵的類型、原理、結構，比較磁力泵和屏蔽泵的特性，歸納出無密封離心泵選用時應注意的一些問題。

二、磁力泵

1.磁力泵的工作原理

磁力傳動是利用磁體能吸引鐵磁物質以及磁體或磁場之間有磁力作用的特性，而非鐵磁物質不影響或很少影響磁力的大小，因此可以無接觸地透過非磁導體(隔離套)進行動力傳輸。

磁力傳動可分為同步或異步設計。大多數磁力泵采用同步設計。電動機通過外部聯軸器和外磁鋼聯在一起，葉輪和內磁鋼聯在一起。在外磁鋼和內磁鋼之間設有全密封的隔離套，將內、外磁鋼完全隔開，使內磁鋼處于介質之中，電機的轉軸通過磁鋼間磁極的吸力直接帶動葉輪同步轉動。

異步設計磁性傳動，也稱扭矩環磁性傳動。用鼠籠式結構的扭矩環來取代內磁鋼，扭矩環在外磁鋼的吸引下以略低的速度轉動。由于無內磁鋼，因此其使用溫度要高于同步驅動的磁力傳動。

2.磁力泵的結構

1）磁力耦合器

磁力傳動由磁力耦合器來完成。磁力耦合器主要包括內磁鋼、外磁鋼及隔離套等零部件，是磁力泵的核心部件。磁力耦合器的結構、磁路設計，及其各零部件的材料關系到磁力泵的可靠性，磁傳動效率及壽命。磁力耦合器應在規定的環境條件下適用于戶外啟動和連續操作，不應出現脫耦和退磁現象。

（1）內、外磁鋼

內磁鋼應用粘合劑牢固地固定在導環上，并用包套將內磁鋼和介質隔離。包套最小厚度應為0.4mm，其材料應選用非磁性的材料，并適用于輸送的介質。

外磁鋼也應用粘合劑牢固地固定在外磁鋼環上。為防止裝配時外磁鋼的損壞，外磁鋼內表面最好也應覆以包套。

同步磁力耦合器應選用釤鈷、釹鐵硼等稀土型磁性材料；扭矩環傳動器可選用釤鈷、釹鐵硼等稀土磁性材料，或鋁鎳鈷磁性材料。釹鐵硼的磁能積高于釤鈷，缺點是使用溫度僅為120℃，且磁穩定性相對較差。釤鈷的磁傳動效率和磁能積高，并具有極強的抗退磁能力。用于磁力泵的釤鈷通常有兩種，釤鈷1.5級Sm1Co5和2.17級Sm2Co17。釤鈷1.5級含釤35%，鈷65%，最高使用溫度250 ℃，居里溫度523℃；釤鈷 2.17級含釤25%，鈷50%，鈦、 鐵等 25%，其最高使用溫度達350 ℃，居里溫度750℃。

（2）隔離套

隔離套也稱隔離罩或密封套，位于內、外磁鋼之間，將內、外磁鋼完全隔開，介質封閉在隔離套內。隔離套的厚度與工作壓力和使用溫度有關，太厚，則增加內、外磁鋼的間隙尺寸，從而影響磁傳動效率；太薄，則影響強度。

隔離套有金屬和非金屬兩種，金屬隔離套存在渦流損失，非金屬隔離套無渦流損失。金屬隔離套應選用高電阻率的材料，如用哈氏合金、鈦合金等，也可選用奧氏體不銹鋼，其厚度一般應大于或等于1.0mm。對于小功率的磁力泵，且使用溫度較低時，其隔離套也可考慮采用非金屬材料，如塑料或陶瓷等。

2）滑動軸承

(1) 碳化硅陶瓷

磁力泵一般采用碳化硅陶瓷軸承。為防止游離的硅離子進入介質，一般應要求采用純燒結的α級碳化硅。碳化硅滑動軸承，承載能力高，且具有極強的耐沖蝕、耐化學腐蝕、耐磨損和良好的耐熱性，使用溫度可達500℃以上。碳化硅滑動軸承的使用壽命一般可達3年以上。

(2) 石墨

石墨具有較好的自潤滑性能，可經受短時間的干運行，使用溫度可達450℃，缺點是耐磨性能較差。石墨滑動軸承的使用壽命一般可達1年以上。

3.泵保護系統

(1) 軸承狀態監測器

如果用戶需要，一些國際知名廠商可配置非接觸式的軸承狀態監測器，用于防止軸承磨損失效、聯軸器的脫耦、轉子卡住，及功率系統故障等。

(2) 電機功率監控器

電機功率監控器通過監測電機功率，來避免發生低流量或干運轉。

(3) 溫度探頭

用溫度探頭(RTD)來監測隔離套的溫度，以反映泵在操作中狀態的變化。可防止泵的干運轉、內外軸承磨損、嚴重汽蝕、悶泵、泵卡住、以及系統過熱等。

(4) 差壓開關

用差壓開關來監測泵出口的壓力變化，可防止泵的干運轉、嚴重汽蝕、悶泵、泵卡住等。尤其適用于容器卸空/槽車卸載等。

(5) 第二層保護

a.承壓密閉的磁耦合箱體

隔離套外為磁耦合箱體，如圖1的虛線部分。對于高系統壓力下輸送某些劇毒或易燃化學品時，該箱體應為承壓密閉容器，其設計和試驗壓力值和泵的液力端相同；且泵外軸和磁耦合箱體之間應設節流襯套和機械密封(俗稱二次密封)。

b.雙隔離套結構

(6)液體泄漏探頭

對于采用第二層保護的磁力泵，應設置液體泄漏探頭。對于承壓密閉的磁耦合箱體結構的磁力泵，當隔離套破裂，或由于其它原因有液體進入磁耦合箱體時，探頭就會報警；對于雙隔離套結構的磁力泵，當內隔離套破裂，或由于其它原因有液體進入內外隔離套之間的腔體時，探頭就會報警。

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1、QPF-F50型氣動平衡閥又稱主減壓閥，用于氣動回路中，對壓縮空氣的壓力值進行調節，使設定的壓力值近于恒定。  

2、該閥是調壓-溢流組合閥。當出口壓力低于設定壓力時，起調壓閥的作用，使壓力上升至設定壓力。當出口壓力高于設定壓力時，起溢流閥的作用，使出口壓力下降至設定壓力。從而保證出口壓力始終穩定在所需要的設定壓力上。  
      3、由于該閥同時具有調壓閥和溢流閥的特性，故可同時代替調壓閥和溢流閥進行工作，比在氣路系統中單獨設置調壓閥和溢流閥，系統簡化、結構緊湊。同時也消除了調壓閥和溢流閥之間設定壓力差，保證系統中的空氣壓力能更準確地調節并穩定在所需要的設定壓值上。  

 4、該閥屬于具有出口壓力反饋的氣控調壓溢流組合閥，在沒有先導信號輸入時，處于常閉狀態。當先導氣路的壓縮空氣進入B腔后，此閥開始工作。輸出壓力的高低，由進入先導氣口CP的氣壓來控制，通過調整其壓力來設定出口壓力。由CP口進入控制腔B的壓縮空氣，推動活塞連同其上的閥芯一起沿軸向向上移動，克服彈簧7的力，使其壓縮。當閥芯6的溢流閥口(即上端面)與閥蓋3的底面完全接觸后，輸出與溢流的通道被隔斷。活塞繼續上移、閥芯將閥蓋沿軸向向上推移，并使閥蓋上的彈簧壓縮，調壓閥口被打開，輸入腔與輸出腔連通，輸入腔的壓縮空氣經調壓口進入輸出腔，經OUT口輸出。輸出腔的壓縮空氣經閥體上的2條氣路進入A腔和C腔。3個腔體內的氣體的壓力是相同的。  

 5、當輸出壓力低于設定值時，活塞下側的力大于上側，活塞向上移動，推動閥蓋3上移，使調壓閥口加大，由調壓閥口進入輸出腔的壓縮空氣的流量加大，輸出腔的壓力則隨之上升。當輸出腔的壓力達到設定值時，活塞上、下兩側所承受的力處于平衡狀態，活塞停止上移，調壓閥口的開度保持不變。輸出口輸出壓縮空氣的壓力和流量保持穩定。  

6、當輸出壓力高于設定壓力時，活塞上側的作用力大于下側，閥蓋和活塞一起向下移動，使調壓閥口開度減小，經調壓閥口進入輸出腔的氣體的流量減小，則輸出腔的氣體的壓力下降。若此時輸出腔的壓力仍高于設定值，則活塞仍繼續向下移動，直至調壓閥口完全關閉。此時閥蓋上彈簧1的力不再通過閥芯作用在活塞上，而是使閥蓋底面的膠墊緊緊地壓在調壓閥口上，輸入腔與輸出腔之間通路被隔斷。此時，如果輸出壓力等于設定壓力值，則活塞停止運動。此時設定壓力就是在調壓閥口與溢流閥口同時關閉，閥處于靜平衡狀態時的出口壓力。  

7、若輸出壓力仍高于設定壓力值，活塞繼續向下移動，溢流閥口即閥芯的上端面與閥蓋3的底面脫離，輸出腔與溢流腔連通，輸出腔內氣體經溢流閥口通過EX口排出。隨著輸出腔內壓力的下降，C腔內壓力亦同時下降，活塞下側的壓力高于上側，使活塞B與閥芯一起沿軸向向上移動逐漸關小溢流閥口的開度。當輸出壓力達到設定值時，溢流閥口與閥蓋底面完全貼合，輸出腔與溢流腔之間通路被隔斷，溢流停止。此時，溢流閥口與調壓閥口同時關閉，閥處于氣體停止流動的靜平衡狀態。由于閥蓋上、下側所受氣壓處于相互抵消的平衡狀態，所以，無論進氣口(IN)的壓力如何波動，都不能影響閥內壓力平衡，因而能夠確保出口壓力始終穩定在所需要在設定值上，使閥具有良好的壓力特性。