éliminant les joints dynamiques qui s’usent et fuient. Pour les pompes hermétiquement fermées manipulant des fluides corrosifs ou dangereux (par exemple, traitement chimique, pharmaceutique, nucléaire), les entraînements magnétiques sont obligatoires pour atteindre zéro émission. L'accouplement se compose d'un rotor intérieur (fixé à la roue de la pompe) et d'un rotor extérieur (entraîné par le moteur), avec des aimants disposés en pôles alternés. Ce guide explique comment les entraînements magnétiques sans joint éliminent les fuites de fluide, couvre l'appariement des pôles du rotor intérieur et extérieur et la transmission du couple, explique pourquoi le SmCo est préféré pour les pompes chimiques à haute -température, et détaille l'équilibrage des entrefers et l'épaisseur de la coque de confinement.
Élimination des fuites de fluide : la mécanique des entraînements magnétiques sans joint
Les pompes centrifuges conventionnelles utilisent une garniture mécanique (faces en carbone/céramique) qui repose sur l'arbre de la pompe. L'usure et les chocs thermiques provoquent une défaillance du joint, entraînant une fuite de fluide-dangereux pour les fluides toxiques, inflammables ou de haute-pureté. Dans une pompe à entraînement magnétique :
Le moteur fait tourner un ensemble magnétique externe (rotor externe) à l'extérieur d'une coque de confinement scellée.
L'ensemble magnétique interne (rotor interne, sur l'arbre de la pompe) est verrouillé magnétiquement sur le rotor externe.
Le couple est transmis à travers la paroi de la coque de confinement (généralement en Hastelloy ou en titane de 1 à 3 mm d'épaisseur) sans aucune pénétration de l'arbre.
Les seuls joints sont des joints toriques statiques-sur la coque, qui sont fiables et-sans entretien.
Pas de joints dynamiques=zéro fuite. Les accouplements magnétiques sont standard pour la manipulation des pompes :
Acides très corrosifs (HCl, H2SO4, HF)
Solvants inflammables (acétone, méthanol, toluène)
Eau de haute-pureté (pharmaceutique, semi-conducteur)
High-temperature thermal oils (>200 degrés)
Rotors intérieurs et extérieurs : correspondance des pôles et transmission du couple
Les rotors intérieur et extérieur doivent avoir un nombre de pôles et un alignement d'arc polaire identiques. Configurations standards :
Modèles à 4, 6 ou 8 pôles. Un nombre de pôles plus élevé réduit le diamètre et l'inertie du rotor mais nécessite un entrefer plus serré.
Magnetic materials: Sintered NdFeB (N42SH) for temperatures up to 100°C, SmCo for >100 degrés. Pour les pompes chimiques, le SmCo est standard en raison de sa résistance à la corrosion (aucun revêtement requis) et de sa stabilité thermique.
Disposition des aimants : aimants-montés en surface sur les deux rotors (SPM) pour un assemblage simple ; ou des aimants intérieurs (IPM) avec concentration de flux pour une densité de couple plus élevée.
Équation de transmission de couple : T=k × Br² × (OD³ - ID³) × sin(δ) / (espace² + épaisseur de coque²), où δ est le déplacement angulaire (angle d'extraction-). Le couple maximal (couple d'extraction-couple) se produit à δ=90 degrés (pôles magnétiques mal alignés de 90 degrés). Le couple de fonctionnement doit être<80% of pull-out torque to avoid decoupling.
En cas de surcharge ou de blocage du moteur, l'accouplement magnétique glisse (se découple) sans danger, agissant comme un limiteur de couple. Cela protège le moteur et la pompe des dommages mécaniques.
PourquoiSamarium Cobalt(SmCo) est préféré pour les pompes chimiques à haute-température
Les pompes chimiques traitent souvent des fluides à une température de 150 à 300 degrés. Le NdFeB perd des quantités significatives de Br et de Hcj au-dessus de 100 degrés, et sa susceptibilité à la corrosion nécessite un revêtement coûteux (qui peut se décoller sous l'effet des cycles thermiques). SmCo (grade 2:17) propose :
Br=10.5-11.5 kGs (inférieur au NdFeB mais stable jusqu'à 300 degrés).
Hcj > 20 kOe at 20°C, remaining >10 kOe à 250 degrés.
Résistance à la corrosion : SmCo ne nécessite pas de revêtement pour la plupart des fluides chimiques (sauf l'acide fluorhydrique).
Le coefficient de dilatation thermique correspond aux coques de confinement Hastelloy, réduisant ainsi les contraintes.
Pour les applications cryogéniques (-40 degrés à -150 degrés), le NdFeB est acceptable car les basses températures ne se démagnétisent pas. Cependant, le SmCo se comporte également bien à basse température.
Selection guideline: If fluid temperature >120 degrés, précise SmCo. Si la température du fluide<120°C and the pump is dry-mount (no fluid splashing on the magnets), NdFeB with Ni-Cu-Ni coating is sufficient.
Équilibrer les entrefers et l’épaisseur de la coque de confinement
L'entrefer entre les rotors intérieur et extérieur comprend :
L'épaisseur de la paroi de l'enveloppe de confinement (critique pour la pression nominale).
Le jeu entre les aimants et la coque (généralement 0,5 à 2 mm de chaque côté).
Entrefer total=épaisseur de coque + 2 × jeu.
Un entrefer plus grand réduit la transmission du couple (loi du carré inverse). Pour une exigence de couple fixe, augmenter l'entrefer de 1 mm nécessite d'augmenter le diamètre extérieur de l'aimant de 20 % pour compenser, ce qui ajoute du coût et de l'inertie. Par conséquent, l’optimisation de la conception doit équilibrer :
| Pression du fluide | Matériau de la coque de confinement | Épaisseur de la coque (mm) | Entrefer (mm) | Réduction du couple (vs écart de 3 mm) |
|---|---|---|---|---|
| <10 bar | Inox 316L | 1.0-1.5 | 2.5-3.5 | Référence |
| 10-30 bars | Hastelloy C276 | 1.5-2.5 | 3.5-4.5 | -25% à -35% |
| >30 barres | Titane (Ti-6Al-4V) | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% à -50% |
| High temp (>200 degrés) | Inconel 625 | 2.0-3.0 | 4.0-5.0 | -40% à -50% |
Pour les applications à couple élevé-et à haute-pression, nous utilisons une orientation d'aimant radial ou des réseaux de Halbach pour compenser l'entrefer accru. La simulation FEA est essentielle pour prédire le couple d'arrachement et l'augmentation de la température dus aux courants de Foucault dans l'enveloppe de confinement.
Pour les accouplements magnétiques et les ensembles de pompes scellés, y compris les ensembles complets de rotors intérieurs/extérieurs avec des aimants SmCo ou NdFeB, veuillez visiter nos pages Ensembles de moteurs magnétiques et Aimants en samarium-cobalt sur notre site Web.
Pour demander une conception d'accouplement correspondant aux spécifications de votre pompe-y compris le couple, la vitesse, la température du fluide et la pression-contactez notre équipe d'ingénierie d'accouplement magnétique.
Foire aux questions
Q : Que se passe-t-il si l'accouplement magnétique se découple (se retire) pendant le fonctionnement ?
R : Le rotor intérieur cesse de tourner (la pompe cale) et le rotor extérieur tourne librement. Le moteur consomme moins de courant (sans charge). Pour réaccoupler-, arrêtez le moteur, attendez que la pression du fluide baisse, puis redémarrez. Les aimants se reverrouillent automatiquement-lorsque les deux rotors sont à l'arrêt. Un découplage répété n'endommage pas les aimants.
Q : Pouvons-nous utiliser un accouplement magnétique pour une pompe manipulant des boues abrasives ?
R : Oui, mais l’usure de la coque de confinement causée par les abrasifs est préoccupante. Utilisez une coque à double-confinement avec un liquide de rinçage (liquide propre) circulant entre les coques intérieure et extérieure pour protéger les aimants et empêcher l'intrusion de boue. Nous fournissons cette configuration.
Q : Comment mesurer l'entrefer dans un accouplement magnétique assemblé ?
R : Utilisez une jauge d'épaisseur ou une mesure d'épaisseur par ultrasons à travers la coque. Pour l'assemblage en usine, nous utilisons un gabarit d'alignement de précision pour régler l'écart à ± 0,1 mm. Nous fournissons un rapport de mesure de l’entrefer avec chaque accouplement.
