目前，化工泵的轴封多采用机械密封，尽管对机械密封的结构，材料作了多次改进，仍然很难做到轴封点滴不漏般有从根本上杜绝漏的问题，石油化工行业由于泵的泄露，大量有害介质外流。造成浪费，污染环境，危害人类生存。普通离心泵的运行寿命大多是因轴承寿命短而下降，对实现无泄露车间带来很大困难。相比之下，磁力泵可以大大减轻或消除这种事故的危害。

     磁传动密封传动技术是近十年发展起来的一项新技术，他开拓了动密封传动技术的一个新领域，是应用与真空系统和输送剧毒、易燃、易爆、腐蚀、贵重介质的*密封传动的可靠方式，是解决石油化工泵跑、冒、滴、漏等老大难问题的有效措施，该技术具有*不漏的*优点，对国民经济和保护环境都有十分重要的意义。

1磁力泵结构与工作原理

1.1磁力泵的结构

     磁力泵主要由泵头、磁力驱动装置和其它零部件组成。泵头部分主要由叶轮、泵体、滑动轴承、轴套、泵盖、泵轴等零件组成；磁力驱动装置部分主要由内磁转子、外磁转子、隔离套等部件组成；其它零部件主要包括托架、底座、电机、中间轴承体和联轴器等部件组成，磁力泵结构如图1所示。

 

1.2磁力泵的工作原理

     磁力泵的工作原理是；原动机带动外磁钢转子旋转，由于磁场的作用内磁钢转子则同步旋转，因为叶轮和内磁钢转子同轴而一起旋转输送液体。内磁钢转子与外磁钢转子之间有隔离套，隔离套与内磁钢转子之间形成一个封闭腔，有部分液体由于压力差的原理，流向封闭腔对内外磁转子进行冷却后而流入叶轮进口，而无一般泵的轴封问题，所以磁力泵是一种无泄露泵，由于它*杜绝液体的泄露，故可以应用在化工行业用来输送强腐蚀、有毒、易燃和贵重液体，磁力泵传动原理如图2所示。

 

1.3磁力驱动泵装置的工作原理

在电机轴上装有一个圆筒形的外磁转子，在其内侧圆柱面上均匀密排着N.s极相间排列的外磁块。外磁转子内有隔离套及内磁转子，内磁转子的圆柱外表面上同样均匀密排着N.S极相间排列的内磁块。将n对磁体（n为偶数）按规律排列组装在磁力传动器的内、外磁钢转子上，使磁体部分相互组成完整耦台的磁力系统。磁力传动密封泵是通过永磁传动器件来实现动力的传递，因此永磁传动可以透过密封隔壁来进行动力的传递。磁力泵的结构特点是将动密封转变为静密封。从传动结构上实现了全密封传动，这种结构的泵在工作和静止的任何状态下都没有泄露，具有任何其它机械泵所*的优点。磁块排列如图3所示。

2磁力泵的关键技术

2.1滑动轴承问题

     滑动轴承是影响泵使用寿命的关键部件，合理选材和设计至关重要。目前国产磁力泵存在的zui突出的问题之一是滑动轴承寿命太短，一方面材料不过关，另一方面是滑动轴承受力较大且冷却方式不合理，变形异常。因为泵转速高，滑动轴承又是直接运行在有一定杂质的腐蚀性介质中，所以它必须有很好的耐腐蚀性，耐摩擦和自润滑性。

（1）滑动轴承材料的选择

     泵的内磁转子体是由滑动轴承支撑，滑动轴承由润滑性很差的输送介质柬润滑，因此滑动轴承应采用耐磨性和自润滑性良好的材料制作，常用的轴承材料有四大类，金属材料、粉末冶金材料、非金属材料以及陶瓷轴承。如碳化硅、氧化铝、碳填充PTFE、浸渍石墨、碳化纤维、氮化硅、SF材料等。为防止固体颗粒进入轴承内，在叶轮背面装有碳化硅制造的摩擦圈（口环），它比镍台金、钛钢有更好的耐磨能力，且材料表面光滑，有低的摩擦系数。

（2）轴承间隙选择

      轴承间隙是滑动轴承的一个重要技术参数。如果间隙选的过小会给装配带来困难，同时由于间隙小运转时容易热胀、抱轴或摩檫负荷大，影响效率；如果间隙选的过大会加速轴承的磨损、振动，会影响泵正常运转。所以轴承的配合间隙必须选择合理、适中。轴承间隙可按F式取值，即V=A／d

式中△-轴承间隙；

d-轴颈直径；

ψ-滑动轴承的相对间隙，通常取甲0.0015～0.0025。

2.2冷却循环系统

      磁力泵本身输送的介质可以作为循环冷却液带走隔离套、内外磁转子、前后推力盘和前后滑动轴承等部件的热量，同时.也对前后推力盘、前后滑动轴承起润滑作用。

2.2.1高温的产生

      当电机带动外磁钢旋转时，内磁钢也同步旋转而隔离套在交变磁场的作用下，按照电磁感应原理会产生感应电流。感应电流在隔离套内自行闭合.形成涡流。涡流磁场方向与磁传动器磁场方向相反，产生反力矩。同时，按照焦耳.楞茨定律，涡流在隔离套中会产生大量的热。这就是磁力泵发热的主要原因，同时，屏蔽电机的绕组有铜损、磁损引起的发热，前后滑动轴承以及推力盘承受载荷引起发热。磁力泵的发热造成相当大的功率损失，使传动效率大幅度下降。如果发热造成的热量得不到及时而充分的冷却使温升超过允许值时，磁传动器就可能因高温退磁失效，甚至造成其它故障。

2.2.2磁力泵循环方式设计

     磁力泵中大多都有～套冷却循环系统，润滑冷却液流的供给方式分为两种。（1）内循环方式在泵前滑动轴承座处设有循环孔，由于压力差的原理，有部分工作液体经过内磁转子和隔离套间的狭小间隙，流经泵轴的中心孔，回到泵的吸入口。另有一小部分经过滑动轴承的端面，再经滑动轴承的润滑油槽后，回到泵的吸入口。完成对滑动轴承的润滑和冷却以及对隔离套、内外磁转子进行冷却。

（2）外循环方式在泵的出口高压区引出工作液体，其高压流体经外部的冷却、过滤等辅助设备后，再进入泵内，完成对滑动轴承的润滑和冷却以及对隔离套、内外磁转子进行冷却州。

2.23循环液流量的设计

     根据磁力泵内外磁钢及前后滑动轴承、推力盘的功率消耗和循环液的允许温升，即可确定出循环液的流量。此通路设计小了达不到冷却目的，大了降低泵的效率，通常认为循环流量约为泵流量的1％，5％。对小流量磁力泵来说，5％的泵流量作为循环液是不够的。理论上可按下式计算：

q=k1+k2+k3+k4/PCΔT

式中：Q-循环液流量，m3／h：

K1-内外磁钢产生的热量，kJ／h；

K2-前后导轴承产生的热量，kJ／h；

K3-前后推力盘产生的热量，kJ／h：

K4-其它阻力元件上产生的热量，ld／h；

 p-循环液的密度，kg／m3；

c-循环液的比热，kJ／kg.℃

 △T-循环液的温升，℃。

循环液温升一般s3～5"C，建议流量不得小于表1的规定。

表1磁力泵循环液流量

2.3轴向力平衡

2.3.1轴向力的产生

      轴向力的产生主要由以下几部分组成：叶轮前后盖板上的压力不一致产生的轴向力、引进的高压冷却循环流体作用在内磁转子上的轴向力、叶轮在对介质作功时产生的作用在叶轮上的动反力、所输送介质的泵入口压力作用在推力承端面上的轴向力。以上轴向力作用的结果，就产生了一个作用在整个转子部件上，

指向泵入口，非常大的轴向力，从而造成转子的轴向力不平衡，而推力轴承没有能力承受这么大的轴向力。在轴向力的作用下，推力盘会很快磨损，导致泵不能工作。因此，为了保证推力轴承可以长时间，安全稳定的工作，就必须平衡泵内的轴向力。多年经验表明，磁力泵的寿命与轴向力是否平衡有直接的关系。因此，

如何平衡磁力泵转子的轴向力是磁力泵设计的关键技术之一。

2.3.2轴向力的平衡方法

在结构设计中首先应考虑尽可能使轴向力平衡的问题，采取各种措施，如台理选取叶轮前、后密封口环和叶轮平衡孔大小及位置；回流孔的畅通和防堵塞问题：空腔内的压力平衡和泄漏问题；各零部件的加工精度、结构形状以及内、外磁转子的相对位置对准等，将轴向力降低到zui小或达到平衡。

2.3.3轴向力的计算

（1）叶轮两侧压着引起的作用力

 

式ρ-介质的密度，kg／m

r-磁钢公称半径，m

P1-水泵进口压力，mH20

ω-转子角速度，rad／s

HP-水泵叶轮外径处的静压力，mH20

Dh-叶轮后口环内径，m

Dq-叶轮前口环内径，in

D0-叶轮进口直径，m

D2-叶轮直径，m

式（I）中，等号右边*项为前后盖板压力差，第二项为叶轮前口环端面压力，第三项为进口压力。

（2）内磁钢右端面受力F2

内磁钢左端面受力为轴套外径之处至内磁钢外径D6处的圆环面积所受压力

 

式中d2-轴套外径，“

P11-主轴右端压力，mH20

（3）动反力F3

 

式中Q-理论流量，m3／s

Vm0-叶轮来流的轴面速度，m/s

vm3-叶轮出流的轴面速度，m/s

φ-％3的速度矢量与水平轴心线的夹角，离心泵为90。

（4）主轴右端回流孔所受压力以及叶轮后盖板如到Dh圆环出所受压力F4

 

式中do-主轴中心孔直径，m故转子的合力为：

F=F2+F2+F3+F4

2.4隔离套

     隔离套是磁力驱动密封装置中的一个重要组件，也称密封套，它位于内、外磁钢之间，将内、外磁钢*隔开，介质封闭在隔离套内。是使内、外磁转子在运转工作过程中互不干预、无接触、无摩擦、相互封闭和隔离密封的元件，它由压紧法兰、密封垫、螺栓等组成。高压介质的密封*由隔离套所承担，因此设计时应满足两点要求：一是承受压力时其变形量不应超过设计的要求；二是要尽可能减少金属隔离套在交变磁场作用下产生的涡流损失以提高磁驱动的工作效率。因此，隔离套应选用电阻率大，机械强度高，耐腐蚀性好的非导磁性材料制作。隔离套有金属隔离套和非金属隔离套，非金属材料没有涡流损失所以隔离套采用非金属材料可提高传动效率，隔离套‘寻期使用过塑料和陶瓷，当压力温度超过非金属隔离套使用*，应采用金属隔离套。磁力泵由于有压力要求.隔离套大都采用金属材料，且应采用*非磁性材料，其厚度与泵的工作压力、转子径向尺寸有关。太厚，增加内、外磁钢的间隙尺寸，从而影响磁传动效率，

太薄则强度受到限制。例如隔离套的单面厚为0.6-2.5mm，则磁力泵外磁钢与隔离套间隙为0.5～1.5mm，内磁钢与隔离套间隙为1～2.5mm。这些设计旨在保证泵可靠工作的基础上，尽可能提高泵的效率。

3发展趋势

     从国内外磁力泵的发展情况看，目前的发展趋势是由小功率向大功率方向发展，生产耐高温强腐蚀的重型化、系列化的磁力泵势在必行。大型磁力泵要着力解决寿命、、安全可靠等技术难题。在使用的技术要求以及产品的结构设计、内在质量、工艺性能等方面也越来越高。一些资料分析表明，磁力泵应用的范围将会越来越广，它与常规的工业用机械泵相比优势明显.将会在泵业发展*起到更加重要的作用。

4结论

      磁力泵采用磁力传动，实现力矩的无接触传递，具有零泄露的*动密封性能，*地解决了长期以来在这些工业领域中输送液体所存在的跑、冒、滴、漏等问题。有利于环境的保护，而且磁力泵结构紧凑、操作简单、易于维修、运转可靠，既减轻了操作者的劳动强度，同时也降低了使用成本。虽然磁力泵有无泄漏等优点得到用户认可，但仍有以下问题影响它的进一步发展，磁力泵的效率比较低，轴承寿命短，价格较高等问题。我们应该努力提高泵的可靠性和泵的效率，降低泵的生产成本，以提高传动功率和适用条件。磁力泵是一种技术含量高，经济效益好，.应用范围大，需求量逐渐扩大的产品。因此要对磁力泵不断改型和更新，把高科技应用在电泵上，使之更具有竞争力。磁力泵的推广和应用，既为工厂带来了经济效益，同时也保护了环境，带来了社会效益。