什么是無(wú)密封離心泵概述、原理及應(yīng)用以及氣動(dòng)平衡閥工作原理

2020/09/25

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 工作原理 

一、概述

無(wú)密封離心泵，也稱無(wú)泄漏離心泵，可分為磁力驅(qū)動(dòng)離心泵(以下簡(jiǎn)稱磁力泵)和屏蔽泵，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上只有靜密封而無(wú)動(dòng)密封，因此輸送液體時(shí)能保證一滴不漏。隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，無(wú)密封離心泵的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。為便于大家合理選用無(wú)密封離心泵，通過(guò)介紹無(wú)密封離心泵的類型、原理、結(jié)構(gòu)，比較磁力泵和屏蔽泵的特性，歸納出無(wú)密封離心泵選用時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

二、磁力泵

1.磁力泵的工作原理

磁力傳動(dòng)是利用磁體能吸引鐵磁物質(zhì)以及磁體或磁場(chǎng)之間有磁力作用的特性，而非鐵磁物質(zhì)不影響或很少影響磁力的大小，因此可以無(wú)接觸地透過(guò)非磁導(dǎo)體(隔離套)進(jìn)行動(dòng)力傳輸。

磁力傳動(dòng)可分為同步或異步設(shè)計(jì)。大多數(shù)磁力泵采用同步設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)通過(guò)外部聯(lián)軸器和外磁鋼聯(lián)在一起，葉輪和內(nèi)磁鋼聯(lián)在一起。在外磁鋼和內(nèi)磁鋼之間設(shè)有全密封的隔離套，將內(nèi)、外磁鋼完全隔開，使內(nèi)磁鋼處于介質(zhì)之中，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)磁鋼間磁極的吸力直接帶動(dòng)葉輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

異步設(shè)計(jì)磁性傳動(dòng)，也稱扭矩環(huán)磁性傳動(dòng)。用鼠籠式結(jié)構(gòu)的扭矩環(huán)來(lái)取代內(nèi)磁鋼，扭矩環(huán)在外磁鋼的吸引下以略低的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。由于無(wú)內(nèi)磁鋼，因此其使用溫度要高于同步驅(qū)動(dòng)的磁力傳動(dòng)。

2.磁力泵的結(jié)構(gòu)

1）磁力耦合器

磁力傳動(dòng)由磁力耦合器來(lái)完成。磁力耦合器主要包括內(nèi)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(jié)構(gòu)、磁路設(shè)計(jì)，及其各零部件的材料關(guān)系到磁力泵的可靠性，磁傳動(dòng)效率及壽命。磁力耦合器應(yīng)在規(guī)定的環(huán)境條件下適用于戶外啟動(dòng)和連續(xù)操作，不應(yīng)出現(xiàn)脫耦和退磁現(xiàn)象。

（1）內(nèi)、外磁鋼

內(nèi)磁鋼應(yīng)用粘合劑牢固地固定在導(dǎo)環(huán)上，并用包套將內(nèi)磁鋼和介質(zhì)隔離。包套最小厚度應(yīng)為0.4mm，其材料應(yīng)選用非磁性的材料，并適用于輸送的介質(zhì)。

外磁鋼也應(yīng)用粘合劑牢固地固定在外磁鋼環(huán)上。為防止裝配時(shí)外磁鋼的損壞，外磁鋼內(nèi)表面最好也應(yīng)覆以包套。

同步磁力耦合器應(yīng)選用釤鈷、釹鐵硼等稀土型磁性材料；扭矩環(huán)傳動(dòng)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(diǎn)是使用溫度僅為120℃，且磁穩(wěn)定性相對(duì)較差。釤鈷的磁傳動(dòng)效率和磁能積高，并具有極強(qiáng)的抗退磁能力。用于磁力泵的釤鈷通常有兩種，釤鈷1.5級(jí)Sm1Co5和2.17級(jí)Sm2Co17。釤鈷1.5級(jí)含釤35%，鈷65%，最高使用溫度250 ℃，居里溫度523℃；釤鈷 2.17級(jí)含釤25%，鈷50%，鈦、 鐵等 25%，其最高使用溫度達(dá)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(nèi)、外磁鋼之間，將內(nèi)、外磁鋼完全隔開，介質(zhì)封閉在隔離套內(nèi)。隔離套的厚度與工作壓力和使用溫度有關(guān)，太厚，則增加內(nèi)、外磁鋼的間隙尺寸，從而影響磁傳動(dòng)效率；太薄，則影響強(qiáng)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(wú)渦流損失。金屬隔離套應(yīng)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(yīng)大于或等于1.0mm。對(duì)于小功率的磁力泵，且使用溫度較低時(shí)，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(dòng)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(jìn)入介質(zhì)，一般應(yīng)要求采用純燒結(jié)的α級(jí)碳化硅。碳化硅滑動(dòng)軸承，承載能力高，且具有極強(qiáng)的耐沖蝕、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損和良好的耐熱性，使用溫度可達(dá)500℃以上。碳化硅滑動(dòng)軸承的使用壽命一般可達(dá)3年以上。

(2) 石墨

石墨具有較好的自潤(rùn)滑性能，可經(jīng)受短時(shí)間的干運(yùn)行，使用溫度可達(dá)450℃，缺點(diǎn)是耐磨性能較差。石墨滑動(dòng)軸承的使用壽命一般可達(dá)1年以上。

3.泵保護(hù)系統(tǒng)

(1) 軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)器

如果用戶需要，一些國(guó)際知名廠商可配置非接觸式的軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，用于防止軸承磨損失效、聯(lián)軸器的脫耦、轉(zhuǎn)子卡住，及功率系統(tǒng)故障等。

(2) 電機(jī)功率監(jiān)控器

電機(jī)功率監(jiān)控器通過(guò)監(jiān)測(cè)電機(jī)功率，來(lái)避免發(fā)生低流量或干運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3) 溫度探頭

用溫度探頭(RTD)來(lái)監(jiān)測(cè)隔離套的溫度，以反映泵在操作中狀態(tài)的變化?？煞乐贡玫母蛇\(yùn)轉(zhuǎn)、內(nèi)外軸承磨損、嚴(yán)重汽蝕、悶泵、泵卡住、以及系統(tǒng)過(guò)熱等。

(4) 差壓開關(guān)

用差壓開關(guān)來(lái)監(jiān)測(cè)泵出口的壓力變化，可防止泵的干運(yùn)轉(zhuǎn)、嚴(yán)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(hù)

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(duì)于高系統(tǒng)壓力下輸送某些劇毒或易燃化學(xué)品時(shí)，該箱體應(yīng)為承壓密閉容器，其設(shè)計(jì)和試驗(yàn)壓力值和泵的液力端相同；且泵外軸和磁耦合箱體之間應(yīng)設(shè)節(jié)流襯套和機(jī)械密封(俗稱二次密封)。

b.雙隔離套結(jié)構(gòu)

(6)液體泄漏探頭

對(duì)于采用第二層保護(hù)的磁力泵，應(yīng)設(shè)置液體泄漏探頭。對(duì)于承壓密閉的磁耦合箱體結(jié)構(gòu)的磁力泵，當(dāng)隔離套破裂，或由于其它原因有液體進(jìn)入磁耦合箱體時(shí)，探頭就會(huì)報(bào)警；對(duì)于雙隔離套結(jié)構(gòu)的磁力泵，當(dāng)內(nèi)隔離套破裂，或由于其它原因有液體進(jìn)入內(nèi)外隔離套之間的腔體時(shí)，探頭就會(huì)報(bào)警。

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1、QPF-F50型氣動(dòng)平衡閥又稱主減壓閥，用于氣動(dòng)回路中，對(duì)壓縮空氣的壓力值進(jìn)行調(diào)節(jié)，使設(shè)定的壓力值近于恒定。  

2、該閥是調(diào)壓-溢流組合閥。當(dāng)出口壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，起調(diào)壓閥的作用，使壓力上升至設(shè)定壓力。當(dāng)出口壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，起溢流閥的作用，使出口壓力下降至設(shè)定壓力。從而保證出口壓力始終穩(wěn)定在所需要的設(shè)定壓力上。  
      3、由于該閥同時(shí)具有調(diào)壓閥和溢流閥的特性，故可同時(shí)代替調(diào)壓閥和溢流閥進(jìn)行工作，比在氣路系統(tǒng)中單獨(dú)設(shè)置調(diào)壓閥和溢流閥，系統(tǒng)簡(jiǎn)化、結(jié)構(gòu)緊湊。同時(shí)也消除了調(diào)壓閥和溢流閥之間設(shè)定壓力差，保證系統(tǒng)中的空氣壓力能更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)并穩(wěn)定在所需要的設(shè)定壓值上。  

 4、該閥屬于具有出口壓力反饋的氣控調(diào)壓溢流組合閥，在沒(méi)有先導(dǎo)信號(hào)輸入時(shí)，處于常閉狀態(tài)。當(dāng)先導(dǎo)氣路的壓縮空氣進(jìn)入B腔后，此閥開始工作。輸出壓力的高低，由進(jìn)入先導(dǎo)氣口CP的氣壓來(lái)控制，通過(guò)調(diào)整其壓力來(lái)設(shè)定出口壓力。由CP口進(jìn)入控制腔B的壓縮空氣，推動(dòng)活塞連同其上的閥芯一起沿軸向向上移動(dòng)，克服彈簧7的力，使其壓縮。當(dāng)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?；钊^續(xù)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(diào)壓閥口被打開，輸入腔與輸出腔連通，輸入腔的壓縮空氣經(jīng)調(diào)壓口進(jìn)入輸出腔，經(jīng)OUT口輸出。輸出腔的壓縮空氣經(jīng)閥體上的2條氣路進(jìn)入A腔和C腔。3個(gè)腔體內(nèi)的氣體的壓力是相同的。  

 5、當(dāng)輸出壓力低于設(shè)定值時(shí)，活塞下側(cè)的力大于上側(cè)，活塞向上移動(dòng)，推動(dòng)閥蓋3上移，使調(diào)壓閥口加大，由調(diào)壓閥口進(jìn)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(dāng)輸出腔的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，活塞上、下兩側(cè)所承受的力處于平衡狀態(tài)，活塞停止上移，調(diào)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(wěn)定。  

6、當(dāng)輸出壓力高于設(shè)定壓力時(shí)，活塞上側(cè)的作用力大于下側(cè)，閥蓋和活塞一起向下移動(dòng)，使調(diào)壓閥口開度減小，經(jīng)調(diào)壓閥口進(jìn)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(shí)輸出腔的壓力仍高于設(shè)定值，則活塞仍繼續(xù)向下移動(dòng)，直至調(diào)壓閥口完全關(guān)閉。此時(shí)閥蓋上彈簧1的力不再通過(guò)閥芯作用在活塞上，而是使閥蓋底面的膠墊緊緊地壓在調(diào)壓閥口上，輸入腔與輸出腔之間通路被隔斷。此時(shí)，如果輸出壓力等于設(shè)定壓力值，則活塞停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)設(shè)定壓力就是在調(diào)壓閥口與溢流閥口同時(shí)關(guān)閉，閥處于靜平衡狀態(tài)時(shí)的出口壓力。  

7、若輸出壓力仍高于設(shè)定壓力值，活塞繼續(xù)向下移動(dòng)，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(nèi)氣體經(jīng)溢流閥口通過(guò)EX口排出。隨著輸出腔內(nèi)壓力的下降，C腔內(nèi)壓力亦同時(shí)下降，活塞下側(cè)的壓力高于上側(cè)，使活塞B與閥芯一起沿軸向向上移動(dòng)逐漸關(guān)小溢流閥口的開度。當(dāng)輸出壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，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(shí)，溢流閥口與調(diào)壓閥口同時(shí)關(guān)閉，閥處于氣體停止流動(dòng)的靜平衡狀態(tài)。由于閥蓋上、下側(cè)所受氣壓處于相互抵消的平衡狀態(tài)，所以，無(wú)論進(jìn)氣口(IN)的壓力如何波動(dòng)，都不能影響閥內(nèi)壓力平衡，因而能夠確保出口壓力始終穩(wěn)定在所需要在設(shè)定值上，使閥具有良好的壓力特性。