자기 구동 펌프 (Magnetic drive pump)

자기 구동 펌프에 대한 유용한 정보

(Magnetic drive pump)

Magnetic drive pump

자기 구동 펌프란?

표준에서 모터의 구동축은 일반적으로 유연한 커플링을 통해 펌프 하우징을 통해 임펠러에 연결된다. 이를 위해서는 구동축이 하우징으로 들어가는 곳에 어떤 형태의 씰이 필요하다(그림 1).

자기 구동 원심 펌프에서 임펠러와 펌프 오일은 밀폐된 하우징 안에 들어 있다. 모터의 구동축은 하우징 외부에 있는 자석 어셈블리를 회전시킨다. 이와 반대되는 하우징 내부에는 임펠러에 부착된 샤프트에 자석의 일치하는 링이 있다(그림 2). 토크는 결합 자석의 결과로 하우징을 통해 전달된다.

또한 자력 구동 , , , , 그리고 기본 원리와 장점은 같다: 펌핑된 유체가 밀폐된 하우징 안에 포함되어 누출의 위험을 제거한다. 이 기사의 목적상, 우리는 원심 펌프 설계의 맥락에서 자기 구동력을 계속 설명할 것이다.

자기 구동 펌프가 사용되는 이유는?

표준 원심펌프로는 펌프 샤프트 주변에 펌핑된 매체가 누출되는 것을 막기 위해 어떤 형태의 밀폐가 필요하며, 특히 고압일 경우 더욱 그러하다. 크게 세 가지 옵션이 있다.

• '스퍼핑 박스'의 펌프 샤프트 주위로 압축된 부드러운 패킹 재료는 케이싱의 개구부(풀링 박스) 내에서 제자리에 고정되며, 패킹 재료가 마모되거나 안착될 때 점진적으로 조일 수 있는 글랜드 너트로 압축된다(그림 1).
• 립 씰 또는 O-링
  고무 또는 플라스틱 링은 구동축 주위로 적합하고 펌프 하우징의 틈새에서 제자리에 고정된다.
• 기계 씰
  기계식 씰은 펌프 하우징에 부착된 고정식 구성품과 펌프 샤프트의 회전 구성품의 두 부분으로 구성된다. 두 구성 요소의 면은 평평하고 매끄럽게 가공되어 있으며 스프링이 장착되어 압착 상태를 유지한다. 이것은 누수를 줄이는 가장 효과적인 방법이지만 비용이 많이 들고 설정하기가 어려울 수 있다.
  
  

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이러한 용액으로는 누출을 완전히 제거할 수 없으며, 실과 펌프 샤프트를 윤활하고 냉각시키기 위해 누출을 약간 유지하는 것이 중요하다. 과열을 피하기 위해 윤활유를 주입해야 하는 경우도 있으며, 이는 펌핑된 오일의 오염 가능성을 소개한다.

펌프 씰은 특히 펌프 액에 연마재가 포함되어 있는 경우 과도한 누출을 방지하기 위해 모니터링 및 빈번한 유지보수가 필요하다. 누출된 모든 액체는 안전하게 보관하고 폐기해야 한다. 만약 이 액이 독성, 인화성, 방사능, 환경적으로 손상된다면, 작은 액이라도 누출될 가능성은 극도로 위험할 수 있다. 누출은 펌프 고장 또는 정지의 주요 원인 중 하나이며 씰 및 포장재의 유지보수는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요된다.

환경 우려와 법률 제정이 산업계를 더욱 깨끗한 펌핑 기술을 구현하도록 이끌었다. 자기 구동 펌프는 펌프 하우징 내에 펌핑된 오일을 완전히 포함한다. 고정식 개스킷 또는 O-링이라는 밀폐 씰만 있어 이동 부품의 마모에 영향을 받지 않으며 따라서 안전상의 이유로 또는 복구 및 처리 비용이 엄청나게 비싸므로 누출을 허용할 수 없는 용도에 이상적으로 적합하다.

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자기 구동 펌프는 어떻게 작동하나?

결합 자석은 펌프 하우징의 격납 쉘 양쪽에 있는 두 개의 동심원 링에 부착된다(그림2&3). 외측 링은 모터 구동축에 부착되며, 내측 링은 임펠러의 구동축에 부착된다. 각 링에는 각 링 주위에 교대극으로 배열된 거의 동일한 수의 일치 및 대립 자석이 들어 있다. 자석은 흔히 사마륨이나 네오디뮴과 같은 희토류 금속과 다른 금속과 합금되어 만들어진다. 가장 흔한 조합은 사마륨-코발트와 네오디뮴-아이언-보론이다. 이러한 복잡한 합금은 전통적인 자석에 비해 두 가지 주요 이점을 가지고 있다.

• 특정 토크를 유지하는 데 필요한 질량 감소 - 따라서 펌프가 작고 복잡하지 않음
• 온도 안정성 향상 – 온도가 증가하면 자력 토크가 감소하지만 희토류 합금 자석은 기존 철 자석보다 감소

이러한 재료의 사용은 자력 구동 펌프 비용의 주요 요인이다. 대부분의 희토류 금속은 전 세계 몇 군데에서만 채굴되고 있으며 가격은 변동할 수 있다. 예를 들어, 중국은 세계 네오디뮴 자석의 76%를 생산한다. 이러한 합금의 또 다른 단점은 비용과는 별개로 부식에 대한 내성이 떨어진다는 점이다. (펌프 유체에 노출된) 내부 링의 자석을 어떤 형태의 보호 수지로 코팅하거나 폴리프로필렌, PVDF(폴리비닐리덴 플루오르화), ETFE 또는 스테인리스강과 같은 내식성 케이스에 둘 필요가 있다.

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자석 구동 펌프에서 달성할 수 있는 최대 토크는 자석 사이의 갭에 의해 결정된다. 즉, 간격이 작을수록 토크 전달량이 커진다. 그러나 격납용기 껍질 및 자석을 코팅하는 모든 보호 물질이 포함되어야 하기 때문에, 이 간격은 얼마나 작게 설계될 수 있는가에 한계가 있다. 펌프의 안전한 작동을 위해서는 회전하는 부품과 격납용기 쉘 사이에 상당한 간격이 있는 것이 중요하며, 특히 펌프의 유체가 점성이 높거나 고체를 함유하고 있는 경우에는 더욱 그러하다. 따라서 모든 부품은 최대 효율을 위해 높은 공차로 가공해야 한다. 이러한 공학적 우려 외에도 격납용기 쉘 구축에 사용되는 재료는 두 자석 사이의 높은 결합 효율을 유지하고 와류 발생으로 인한 전력 손실을 줄이는 데 중요하다.

내부 자석 링, 펌프 샤프트 및 그 베어링은 펌핑된 액에 담가 윤활된다. 이러한 부품들은 환경에서 효율적으로 작동하도록 설계되는 것이 중요하다. 점성이 높은 액체에서는 마찰 손실이 클 수 있다. 연마재나 화학적으로 공격적인 매체에서는 베어링 마모가 문제가 될 수 있다. 그러나 실리콘 카바이드, 열가소성 플라스틱, 스테인리스강 및 하이니켈 합금 등 습식 재료를 적절하게 선택할 수 있는 자석 구동 펌프는 공격적이고 부식적이며 위험한 액체를 취급하는 데 이상적이다.

자기 구동 펌프 또는 통조림 모터 펌프?

통조림 모터 펌프에서 모터의 로터 권선은 '캔'으로 캡슐화되며, 임펠러까지 구동축 전체가 펌프액에 담근다(그림 4).

통조림 모터 펌프는 크기가 작고 베어링이 적으며 효율성이 더 높다. 그들은 또한 표준으로 2차 격납장치를 제공한다: '캔'이 파열되면 펌핑된 매체가 스테이터 하우징 안에 포함된다. 이는 펌핑된 매체가 너무 위험하거나 비싸서 2차 격납이 필수적이라면 특별한 장점이 될 수 있다. 마그네틱 펌프 제조업체는 일부 설계에 대해 2차 격납을 제공하지만 이는 대개 추가 비용이다.

통조림 모터 펌프의 주요 단점은 모터 고장은 전체 유닛을 교체해야 한다는 것이다. 자기 구동 펌프는 모터가 펌프의 일체형 부품이 아니기 때문에 수리하거나 업그레이드할 수 있다. 통조림 및 마그네틱 구동 펌프 설계 모두 슬러리, 고온 및 저온의 액체 및 휘발성 유체를 처리할 수 있는 버전이 있다.

흔히 펌프의 선택은 현장 표준 또는 선호도에 따라서만 결정된다.

Magnetic drive pump

요약

펌프 기술의 발전으로 엔지니어는 자기 구동 펌프의 크기를 줄이는 동시에 전력과 효율을 높일 수 있게 되었다. 현장 강도가 높은 희토류 합금 자석은 콤팩트한 디자인이 가능하다. 새로운 펌프 베어링 설계와 광범위한 습식 재료 옵션은 펌프의 수명을 향상시키고, 와류 전류로 인한 전력 손실을 낮추고, 유지보수 다운타임을 줄였다.

원심 펌프, 사이드 채널 펌프, 터빈 펌프, 베인 펌프 및 내부 및 외부 기어 펌프를 포함한 다양한 자력 구동 펌프를 사용할 수 있다. 자력 구동 펌프는 고형물을 자체 보충 또는 취급하거나 드라이빙해야 하는 용도에 대해 지정할 수 있으며, 연마성 액체, 산, 베이스, 부식성, 화염성, 무기 용액, 막힘 가스가 있는 액체, 유기 액체, 슬러리, 용제, 독성 액체, 점성 같은 어려운 액체를 펌핑하기 위해 종종 지정된다. 휘발성 액체. 자기 구동 펌프는 ml/hr에서 m³/min까지의 용량에서 고온 및 저온에서 다양한 점성과 높은 시스템 압력 및 높은 차압에 사용할 수 있다.

이 모든 다른 자석 구동 펌프의 설계는 펌핑된 매체의 누출을 방지하는 주요 이점을 제공한다.