Магнитная муфта принцип работы

Как устроены и где применяются насосы с магнитной муфтой?

Насосы с магнитной муфтой – это устройства, работающие с помощью аналога гидродинамической муфты. Он, в свою очередь, передает механическую энергию от одной части механизма к другой.

Популярность использования этих насосов объясняется их исключительной надежностью по сравнению с теми аппаратами, работа которых зависит от механического уплотнения. Необходимость наличия в конструкции агрегатов магнитной муфты обусловлена непростыми условиями эксплуатации и тяжелым экологическим состоянием окружающей среды.

1 Применение

Муфты для насосов нашли применение в таких сферах деятельности, как:

1. Химическая промышленность.
2. Фармацевтика. С помощью насосов с магнитными муфтами возможно охлаждение конденсаторов, очищение газов.
3. Автомобильная промышленность.
4. Агрегаты применяют для испытания редукторов.
5. Научные исследования, эксперименты космической направленности.
6. Нефтедобывающая промышленность.

Устройство насоса с магнитной муфтой

1.1 Преимущества использования

Предпочтение подобных насосов другим разновидностям объясняется их особыми полезными качествами. Отдельно выделяют:

• надежность;
• долговечность;
• доступность;
• повсеместность использования;
• непрерывность работы;
• повышенный уровень безопасности;
• широкий диапазон температурных режимов;
• легкие смена и ремонт электропривода;
• отсутствие утечки содержимого;
• применение для перекачивания агрессивных жидкостей;
• удобная транспортировка.

1.2 Принцип работы

Насосы с магнитной муфтой отличаются от моделей с другой конструкцией тем, что в них отсутствует связь между валом и двигателем, так как на месте механического уплотнения располагается непосредственно муфта насоса. Внутри герметичного корпуса, не допускающего контакт содержимого с внешней средой, есть роторный вал, который движется благодаря импульсам от магнитной муфты. Последняя получает механическую энергию от внешнего привода.

Конструкция муфты зависит от ее вида и сферы применения, но общими чертами признается наличие двух полумуфт насоса, между которыми имеется ферромагнитный состав, и неподвижного корпуса. Катушка, обязательная деталь электромагнита, находится в полумуфте для насоса или в самом корпусе.

Из-за особенностей расположения ротора требуется его регулярная смазка. Для этого используют подшипники, сделанные из материала, не поддающегося коррозии. Чаще всего таким материалом становится карбид кремния или гиперплотный углерод. Их применение подразумевает увеличение срока использования агрегата из-за уменьшения степени износа.

Насос с магнитной муфтой в разрезе

Магнитные муфты могут быть:

1. Контактными.
2. Бесконтактными.
3. Тормозными.

1.3 Выбор

При выборе насоса нужно обращать внимание на свойства той жидкости, которую он будет перегонять. Важные факторы:

1. Теплоемкость. Влияние этого фактора является основной частью расчета теплового баланса, при котором насос будет вынужден работать. Во избежание проблем аппарат должен быть подобран с нужным диапазоном температур.
2. Вязкость. Чем выше вязкость, тем меньше производительность насоса и наоборот.
3. Степень загрязненности жидкости. Этот показатель существенно влияет на работу агрегата, следовательно, необходимо учитывать размер частиц, находящихся в выкачиваемой жидкости. От него зависит материал изготовления подшипников электропривода и лопастей колеса. В случае с крупными частицами возможно приобретение специальных фильтров, которые будут отсеивать неподходящие составляющие.
4. Концентрация растворенного газа. Даже относительно небольшие отклонения от нормального значения этого показателя могут повредить агрегат. Причинами возникновения подобной проблемы являются вихревые потоки или некачественное проектирование камеры. В любом случае, при покупке необходимо учесть этот момент и приобрести дополнительное оборудование, способное предотвратить аварийные ситуации.

Также приобретая насос, нужно присмотреться к техническим характеристикам самого агрегата. К ним относят:

• мощность;
• производительность;
• затраты электроэнергии;
• требуемое напряжение;
• расход жидкости;
• напор.

Подход должен быть индивидуальным, так как многое зависит от сферы применения оборудования. Большое значение имеет сила трения, возникающая внутри механизма. Именно из-за нее случаются практически все сбои и возникают аварийные ситуации.

Насосы с магнитной муфтой широко применяют в АПК и на производстве

Для их предупреждения необходимо регулярно отслеживать следующие моменты:

• систематическое смазывание деталей, которые в этом нуждаются;
• наличие колебаний тех рабочих характеристик, которые быть стабильными;
• появление износа или других фактов повреждения системы;
• уровень вибрации, появление которой возможно в рабочем режиме.

В общем, при покупке оборудования требуется предоставить информацию о цели приобретения насоса и узнать все технические характеристики предлагаемого товара.
к меню ↑

2 Защитные устройства

Использование защитных устройств позволяет уменьшить вероятность возникновения сбоев в насосе. Но универсальных приспособлений для защиты нет. Поэтому подбирать подобное оборудование нужно исходя из технических особенностей уже имеющегося агрегата и условий, в которых он эксплуатируется. Дополнительным плюсом станет сравнительно недорогая стоимость защитных электронных средств.

Если решение о приобретении подобной аппаратуры принято, то необходимо для начала провести полное обследование насоса и дополняющих его элементов. Это поможет подобрать оптимальный вариант защитного устройства. Обеспечить эффективную работу насоса можно с помощью простого, специализирующего на определении одного параметра, приспособления, предназначенного, к примеру, для регулирования температуры или мощности. Но существует и более сложное оборудование, которое позволяет контролировать состояние агрегата комплексно, т.е. контролируя все необходимые параметры.

Следовательно, для того, чтобы не ошибиться с защитой, нужно обладать всей информацией о приобретенном агрегате и понимать, от чего именно его необходимо предохранить.

При неимении опыта в установке и монтаже, приемлемым решением станет вызов специалиста, который на месте определит все недостатки и преимущества. Исходя из этой информации, он поможет подобрать нужные приспособления, учитывая пожелания и материальное положение владельца.

3 Где применяются центробежные насосы с магнитной муфтой?

Герметичные центробежные насосы с муфтой применяются в химической промышленности. Чаще всего их можно встретить в напорных и циркуляционных системах, которые предназначены для перекачивания опасных веществ. Агрессивная среда может принести значительный вред системе, поэтому к подбору оборудования в этой сфере подходят со всей ответственностью.

Внутреннее устройство центробежного насоса с магнитной муфтой Argal ZMR

К таким рискованным жидкостям относят:

• разбавленные кислоты;
• щелочи;
• токсины;
• взрывоопасные растворы.

Температурный режим для данного вида может быть подобран в двух вариантах:

• до +120 градусов по Цельсию;
• от +120 до +250 градусов по Цельсию.

В связи с этим использование подобного оборудования возможно в следующих областях химической специализации:

• энергетике;
• пищевой промышленности;
• очистке сточных вод;
• нефтедобывающем производстве;
• газодобывающей промышленности;
• машиностроении.

Яркий пример тому Volvo xc90, в конструкции которого имеется насос муфты халдекс.

В последнем случае возможно использование упругой втулочно-пальцевой муфты. Ее особенностью считаются так называемые стальные пальцы, обеспечивающие взаимодействие двух соосных валов. Такая муфта представляет собой устройство, состоящее из двух полумуфт, которые находятся в неподвижном положении на составной части пальцев. Последние являются своеобразной платформой для крепления таких деталей, как резиновые втулки. Дополнительной функцией конструкции является снижение нагрузок от динамической работы механизма.

Центробежный герметичный насос с магнитной муфтой

Центробежные насосы могут быть моноблочными, вертикальными и с рубашкой обогрева. Отличительной особенностью является наличие защиты от взрыва. Конечно, при слишком высоком уровне опасности она помочь не сможет, но предохранить от подобных повреждений небольшого степени в ее силах. Название этой функции «взрывонепроницаемая оболочка», а помечается она соответствующей маркировкой. Агрегаты, имеющие в своем обозначении символ «Х», предполагают монтаж, сделанный только специалистами.
к меню ↑

3.1 КАК РАБОТАЕТ НАСОС С МАГНИТНОЙ МУФТОЙ? (ВИДЕО)

3.2 Мнение потребителей

Те, кто уже приобрел подобное оборудование, отмечают удобство его использования, компактные размеры и длительный период эксплуатации. Также к плюсам насосов с магнитными муфтами относят их стойкость к повреждениям, вызванных внешней средой.

При условии соблюдения всех пунктов инструкции и регулярного контроля за техническим состоянием оборудования, волноваться о безопасности использования и хороших показателях производительности не придется. Насосы этого вида отвечают всем требованиям, что позволяет говорить об эффективных результатах их работы. Последнее часто подтверждается непрерывной и бесперебойной эксплуатацией данных аппаратов на промышленных предприятиях.

Насосы с магнитной муфтой – как устроены, где применяются

Практически все отрасли промышленности сталкиваются с необходимостью перекачивания жидкостей или вязких веществ, большинство из которых являются вредными и даже опасными для здоровья и окружающей среды. Производственная необходимость в работе с веществами такого класса обязывает к соблюдению правил безопасности и применению специализированного оборудования. Именно к этой категории промышленного оснащения производственных площадок относятся насосы с магнитной муфтой.

Принцип работы и устройство

Насос с магнитной муфтой – это герметичный аппарат центробежного типа, рассчитанный на интенсивную эксплуатацию в агрессивной среде. Конструкция такого агрегата полностью герметична, утечки в ней не могут возникать по определению. Благодаря этому насосы с магнитной муфтой применяются при работе с токсичными и взрывоопасными жидкостями и вязкими веществами без риска нанесения ущерба экологии или здоровью сотрудников предприятия.

Муфта насоса обладает высокой стойкостью к износу, чем обеспечивается надежность и долговечность оборудования этого класса. Оптимизированная конструкция делает процесс обслуживания удобным и простым.

Параметры выбора

При выборе центробежного насоса с магнитной муфтой следует учитывать:

• базовое назначение, определяющее требования к параметрам герметичности агрегата;
• надежность конструкции, термическую механическую устойчивость;
• удобство в обслуживании и ремонте;
• температурные параметры перекачиваемой среды;
• производительность и верификация диапазона поддерживаемых давлений;
• экономичность в потреблении ресурсов;
• соответствие габаритов параметрам помещения и эксплуатационным требованиям;
• уровень шума.

Особенности конструкции насоса с магнитной муфтой

Герметичные технологии востребованы во всех отраслях промышленности ввиду высоких требований, предъявляемых к экологической/технологической безопасности производственного процесса. Современные технологии изготовления насосного оборудования качественно повысили ресурс эксплуатации, показатели долговечности и надежности агрегатов такого типа.

Принцип работы центробежного герметичного насоса прост. В комплектацию агрегата входит стандартный электрический двигатель, запускающий расположенный в конструкции вала привод магнитного типа. Генерируемое магнитное поле приводит в движение внутренний ротор. Муфта скользит непосредственно между северным и южным полюсами этого магнитного поля.

Магнитное поле создается 2-мя магнитами. Внутренний в большинстве случаев присоединяется непосредственно к валу, внешний устанавливается снаружи конструкции и подсоединяется к приводу таким образом, чтобы при вращении активизировать внутренний. Отсутствие физического контакта магнитного потока с ротором способствует сохранению целостности герметичной оболочки рабочего стакана насоса, выполненной из устойчивого к коррозии и внешнему воздействию изоляционного материала.

Резиновые муфты для насосов, или пальцы, как их еще называют, передают валу насоса крутящий момент непосредственно от вала двигателя – в этом заключается их основная функция. Параллельно с передачей вращения эта деталь снижает риск перекоса валом механизма, гасит вибрацию, принимает участие в компенсации нагрузок пускового и ударного типа, защищает мотор от перегрузок, которые возникают при аварийном прекращении работы насоса.

Соединительная муфта состоит из 2-х полумуфт для насоса. Первая, или ведущая, фиксируется на поверхности вала мотора, вторая, или ведомая, соединяется с валом насоса. Крутящий момент передается от ведущей полумуфты к ведомой через гибкие, эластичные элементы этой детали, которые изготавливаются преимущественно из резины или полиуретана, реже – из стали.

Полупогружной насос с магнитной муфтой (видео)

Преимущества применения

Несмотря на достаточно высокую стоимость герметичного насосного оборудования период его окупаемости составляет всего до 5 лет в зависимости от интенсивности эксплуатации и особенностей производственного процесса.

• способность быстрого и безопасного перекачивая жидкостей, вязких и газообразных веществ;
• надежность и герметичность конструкции;
• устойчивость к радиоактивным и токсичным продуктам;
• возможность эксплуатации в условиях критической нагрузки при температуре в диапазоне 160-600оС и давлении в пределах 150 мПа;
• хороший теплоотвод;
• отсутствие осевой нагрузки;
• долговечность ввиду отсутствия в составе конструкции быстро изнашиваемых запчастей и элементов.

Насосы с магнитной муфтой – сфера применения и перекачиваемая среда

Насосы с магнитной муфтой получили широкое распространение в промышленности. Для муфт характерен длительный срок эксплуатации. Также они существенно повышают безопасность насосного оборудования ввиду обеспечения дополнительной герметичности конструкции и минимизации риска возникновения утечки.

Сегодня центробежные насосы с магнитными муфтами применяются в фотоиндустрии, химической и нефтехимической промышленности, в процессе фильтрации сточных вод, при работе с радиоактивными, взрывоопасными, токсичными веществами.

Соответствие высокому стандарту безопасности и простой, надежный алгоритм работы позволяют использовать герметичные насосы даже в автомобилестроении. Одним из лучших примеров тому может послужить насос муфты Халдекс, которым комплектуется признанный наиболее безопасным автомобиль Volvo CX90. Муфты Haldexиспользуют и другие заслуживающие доверия лидеры зарубежного автопрома – Skoda, Volkswagen, Audi.

Электромагнитные муфты

Электромагнитная муфта по принципу действия напоминает асинхронный двигатель, в то же время отличаясь от него тем, что магнитный поток в ней создастся не трехфазной системой, а возбуждаемыми постоянным током вращающимися полюсами.

Электромагнитные муфты применяют для замыкания и размыкания кинематических цепей без прекращения вращения, например в коробках скоростей и передач, а также для пуска, реверсирования и торможения приводов станков. Применение муфт позволяет разделить пуск двигателей и механизмов, уменьшить время пускового тока, устранить удары как в электродвигателях, так и в механических передачах, обеспечить плавность разгона, устранить перегрузки, проскальзывания и др. Резкое уменьшение пусковых потерь в двигателях снимает ограничение по допустимому числу включений, что очень важно при цикличной работе двигателя.

Электромагнитная муфта является индивидуальным регулятором скорости и представляет собой электрическую машину, служащую для передачи вращающего момента от ведущего вала к ведомому при помощи электромагнитного поля, и состоит из двух основных вращаюших частей: якоря (в большинстве случаев представляет собой массивное тело) и индуктора с обмоткой возбуждения. Якорь и индуктор механически жестко не связаны между собой. Как правило, якорь соединяется с приводным двигателем, а индуктор — с рабочей машиной.

При вращении приводным двигателем ведущего вала муфты в случае отсутствия тока в обмотке возбуждения индуктор, а вместе с ним и ведомый вал остаются неподвижными. При подаче постоянного тока в обмотку возбуждения в магнитной цепи муфты (индуктор — воздушный зазор-якорь) возникает магнитный поток. При вращении якоря относительно индуктора в первом наводится ЭДС и возникает ток, взаимодействие которою с магнитным полем воздушного зазора обусловливает появление электромагнитного вращающего момента.

Электромагнитные индукционные муфты можно подразделить по следующим признакам:

по принципу вращающего момента (на асинхронные и синхронные);

по характеру распределения магнитной индукции в воздушном зазоре;

по конструкции якоря (с массивным якорем и с якорем, имеющим обмотку типа беличьей клетки);

по способу подачи питания в обмотку возбуждения; по способу охлаждения.

Наибольшее распространение получили муфты панцирного и индукторного типа благодаря простоте конструкции. Такие муфты состоят в основном из зубчатого индуктора с обмоткой возбуждения, насаженного на один вал с токопроводящими контактными кольцами, и гладкого цилиндрического массивного ферромагнитного якоря, соединенного с другим валом муфты.

Устройство, принцип действия и характеристики электромагнитных муфт.

Электромагнитные муфты, применяемые для автоматического управления, разделяются на муфты сухого и вязкого трения и муфты скольжения.

Муфта сухого трения производит передачу мощности с одного вала на другой через диски трения 3. Диски имеют возможность перемещаться по шлицам оси вала и ведомой полумуфты. При подаче тока в обмотку 1 якорь 2 сжимает диски, между которыми возникает сила трения. Относительные механические характеристики муфты приведены на рис 1, б.

Муфты вязкого трения имеют постоянный зазор δ между ведущей 1 и ведомой 2 полумуфтами. В зазоре с помощью обмотки 3 создаётся магнитное поле, которое воздействует на заполнитель (ферритовое железо с тальком или графитом) и образует элементарные цепочки магнитов. При этом заполнитель как бы схватывает ведомую и ведущую полумуфты. При выключении тока магнитное поле пропадает, цепочки разрушаются и полумуфты проскальзывают относительно друг друга. Относительная механическая характеристика муфты приведена на рис. 1, д. Эти электромагнитные муфты позволяют плавно регулировать скорость вращения при больших нагрузках на выходном валу.

Электромагнитные муфты: а — схема муфты сухого трения, б — механическая характеристика муфты трения, в — схема муфты вязкого трения, г — схема схватывания ферритового наполнителя, д — механическая характеристика муфты вязкого трения, е — схема муфты скольжения, ж — механическая характеристика муфты скольжения.

Муфта скольжения состоит из двух зубовидных полумуфт (см. рис. 1, е) и катушки. При подаче тока в катушку образуется замкнутое магнитное поле. При вращении муфты проскальзывают одна относительно другой, в результате чего образуется переменный магнитный поток, это и является причиной возникновения э. д. с. и токов. Взаимодействие образовавшихся магнитных потоков приводит во вращение ведомую полумуфту.

Характеристика фрикционной полумуфты приведена на рис. 1, ж. Основное назначение таких муфт — создавать наиболее благоприятные условия пуска, а также сглаживать динамические нагрузки при работе двигателя.

Электромагнитные муфты скольжения имеют ряд недостатков: низкий коэффициент полезного действия при малых скоростях, малый передаваемый момент, низкая надежность при резком изменении нагрузки и значительная инертность.
На рисунке ниже приведена принципиальная схема управления муфтой скольжения при наличии обратной связи по скорости с помощью тахогенратора, связанного с выходным валом электропривода. Сигнал с тахогенератора сравнивается с задающим сигналом, и разность этих сигналов подается на усилитель У, с выхода которого питается обмотка возбуждения муфты ОВ.

П ринципиальная схема управления муфты скольжения и искусственные механические характеристики при автоматическом регулировании

Эти характеристики располагаются между кривыми 5 и 6, которые соответствуют практически минимальному и номинальному значениям токов возбуждения муфты. Однако увеличение диапазона регулирования частоты вращения привода связано со значительными потерями в муфте скольжения, которые в основном складываются из потерь в якоре и в обмотке возбуждения. Причем потери якоря, особенно с увеличением скольжения, значительно преобладают над другими потерями и составляют 96 — 97 % максимальной мощности, передаваемой муфтой. При постоянном моменте нагрузки частота вращения ведущего вала муфты постоянна, т. е. n = const, ω = const.

У электромагнитных порошковых муфт соединение между ведущей и ведомой частями осуществляется за счет повышения вязкости смесей, заполняющих зазор между поверхностями сцепления муфт при увеличении магнитного потока в этом зазоре. Главным компонентом таких смесей являются ферромагнитные порошки, например карбонильное железо. Для устранения механического разрушения частиц железа из-за сил трения или их слипания добавляют специальные наполнители — жидкими (синтетические жидкости, индустриальные масло или сыпучими (оксиды цинка или магния, кварцевый порошок). Такие муфты обладают высокой скоростью срабатывания, однако эксплуатационная надежность их является недостаточной для широкого применения в станкостроении.

Рассмотрим одну из схем плавного регулирования скорости вращения исполнительным двигателем ИД, работающего через муфту скольжения М на исполнительный механизм ИМ.

Схема включения муфты скольжения для регулирования скорости вращения исполнительного механизма

При изменении нагрузки на валу исполнительного механизма выходное напряжение тахогенератора ТГ также будет изменяться, в результате чего разность магнитных потоков Ф1 и Ф2 электромашинного усилителя будет увеличиваться или уменьшаться, изменяя тем самым напряжение на выходе ЭМУ и величину силы тока в обмотке муфты.

Электромагнитные муфты ЭТМ

Электромагнитные муфты трения ЭТМ (сухие и масляные) позволяют производить пуск, торможение и реверсирование за время до 0,2 с, а также осуществлять десятки включений в течение 1 с. Управление муфтами и их питание осуществляется постоянным током напряжением 110, 36 и 24 В. Мощность управления составляет не более 1 % мощности, передаваемой муфтой. По конструкции муфты бывают одно- и многодисковые, нереверсивные и реверсивные.

Электромагнитные муфты серии ЭТМ с магнитопроводящими дисками выполняют контактного исполнения (ЭТМ2), бесконтактные (ЭТМ4) и тормозные (ЭТМ6). Муфты с контактным токоироводом отличаются невысокой надежностью из-за наличия скользящего контакта, поэтому в наиболее качественных приводах используют электромагнитные муфты с неподвижным токопроводом. Они имеют дополнительные воздушные зазоры.

Муфты бесконтактного исполнения отличаются наличием составного магнитопровода, образуемого корпусом и катушкодержателем, которые разделены так называемыми балластными зазорами. Катушкодержатель смонтирован неподвижно, при этом исключаются элементы контактного токопровода. За счет зазора снижается теплопередачи от фрикционных дисков к катушке, что повышает надежность муфты в тяжелых режимах работы.

В качестве ведущих целесообразно использовать муфты исполнения ЭТМ4, если это допустимо по условиям встройки, а в качестве тормозных — муфты исполнения ЭТМ6.

Муфты ЭТМ4 надежно работают при высокой частоте вращения и частых включениях. Эти муфты менее чувствительны к загрязнению масла, чем ЭТМ2, наличие у которых твердых частиц в масле может вызвать абразивный износ щеток, поэтому муфты ЭТМ2 могут применяться, если указанные ограничения отсутствуют и монтаж муфт ЭТМ4 по условиям конструкции узла затруднителен.

В качестве тормозных необходимо применять муфты исполнения ЭТМ6. Муфты ЭТМ2 и ЭТМ4 не следует применять для торможения по «обращенной» схеме, т. е. при вращающейся муфте и неподвижно закрепленном поводке. Для выбора муфт необходимо оценить: статический (передаваемый) момент, динамический момент, время переходного процесса в приводе, средние потери, единичную энергию и остаточный момент покоя.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Электромагнитные муфтыГлавная » Технологии » Промышленное оборудование и запчасти

Для сцепления между собой пары валов или вала и детали применяется электромагнитная муфта ЭТМ. Это компактная деталь с широкой сферой использования. Ее основным предназначением является автоматическое управление и управление на расстоянии приводами различных металлообрабатывающих, токарных и фрезерных станков и других механизмов. Данная деталь также применяется для обеспечения сцепных или пусковых задач в приборах.

Свойствами муфты данного типа является:

• защита двигателей и других механических частей машин от перегрузок;
• сохранение стабильного значения крутящего момента;
• смягчение толчков и ударов;
• более быстрый запуск механизмов;
• поддержание теплового баланса.

Среди основных преимуществ муфт ЭТМ следует выделить простоту их конструкции, удобство управления, высокую точность работы, небольшой вес, долгий срок эксплуатации, возможность управления крутящим моментом изменения тока и управления при включенном двигателе.

Устройство

Муфта электромагнитная, как и любая другая, представляет собой соединение следующих частей:

• ведущей, собирающей на себя двигательную мощность;
• ведомой, передающей эту мощность дальше органам регулирования.

Если эти части соединить, не смещая, то получится деталь постоянно соединительная.

В автомобилестроении широко применяются муфты, две главные части которых соединены под действием электрического поля и магнитного.

Благодаря этому возникает подключение к двигателю без применения механической силы, также это дает возможность подключения в независимых друг от друга положениях. Иногда муфта электромагнитная позволяет регулирование вращательных частот в управляющей системе.

Область применения

Устройство получило весьма широкое применение, так как обеспечивает соединение нескольких элементов и их разъединения при необходимости. Область применения следующая:

1. Автомобили и другие транспортные средства имеют узлы, которые снабжаются электромагнитной муфтой.
2. В последнее время все чаще устройство устанавливается в станки с ЧПУ. Это связано с тем, что к их работе предъявляются требования по высокой точности работы.
3. Было разработано несколько типов различных устройств, которые могут выступать в качестве промежуточного элемента. Применять муфты могут для достижения самых различных целей, к примеру, защиты устройства от перегрева путем отключения привода при срабатывании датчика.

В целом можно сказать, что использование электрического тока для генерации сигнала позволяет существенно расширить область применения устройства. Это связано с возможность передачи сигнала от различных датчиков.

В заключение отметим, что электромагнитные муфты выпускают самые различные организации. Рекомендуется уделять внимание продукции исключительно известных производителей, так как заявленные параметры соответствуют реальным. При изготовлении могут применяться самые различные материалы, уделяется внимание защите от воздействия окружающей среды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

• Электромуфта – что это такое?
• Что такое электромуфта?
• Принцип работы муфты электромагнитной
• Классификация электромуфт

Муфты подразделяются следующим образом:

• связь ведомой и ведущей частей осуществляется механически;
• связь между основными частями осуществляется с помощью индукции. Такая связь возможна за счет магнитного поля.

К механическим относят:

• фрикционную. Основные части этой муфты скрепляются электромагнитными усилиями. Они могут быть исполнены с различным числом дисков, а также иметь различную поверхность трения (коническую или цилиндрическую формы);
• порошковую. В этих конструкциях ведомая с ведущей частью соединяются специальным ферромагнитным порошком, который заполняет пространство между составляющими механизма. Этот порошок намагничивается и плотно скрепляет части;
• зубчатую (еще одно название — «кулачковая»). Под действием электромагнита основные две части скрепляются находящимися на них зубчиками.

К индукционным относится:

• асинхронная. В этом механизме, благодаря вращательным движениям ведущей части, образуется электромагнитное воздействие в части ведомой. Данную деталь еще называют муфтой скольжения;
• синхронная. За счет действия постоянных магнитов у разных концов этой детали, под воздействием пускания тока через катушку, происходит возникновение поля, скрепляющего обе ее части;
• гистерезисная муфта электромагнитная. Как следует из названия, скрепление частей происходит явлением гистерезиса, когда магнитотвердое тело перемагничивается.

Любой их вышеперечисленных принципов работы не меняет главного назначения муфты: преобразования на входе механической энергии в нее же на выходе.

Для управляющих и автоматических систем могут использоваться все виды муфт.

Работа индукционных элементов соответствует работе электрическому двигателю. Поэтому наибольшее распространение получили следующие устройства:

• ферропорошковые с электромагнитным управлением;
• электромагнитные фрикционные муфты.

Преимущества насоса с магнитной муфтой

Благодаря четко продуманной конструкции данные устройства обладают целым перечнем значимых преимуществ, это и делает их отличной альтернативой обычным герметичным насосам. Среди основных плюсов выделяют следующее.

1. Способность перекачивать химические и радиоактивные вещества и другие сложные соединения.

2. Способность работать в жестких эксплуатационных условиях.

3. Отличный теплоотвод и исключение осевых нагрузок.

4. Простота монтажа и демонтажа двигателя.

5. Надежность, длительный срок эксплуатации и отсутствие износа механизма электродвигателя.

Примечательно, что магнитная муфта считается наиболее совершенным способом запуска вращательного элемента, находящегося внутри корпуса насоса. А использование в производстве современных технологий позволяет поставлять данное оборудование по доступной стоимости.

Ферропорошковая с электромагнитным управлением

У такой детали можно осуществить соединение частей как жестко, так и с проскальзыванием ведомой от ведущей.

За счет этого возможна регулировка частоты вращения механизма привода без вмешательства в саму частоту вращения приводного двигателя.

Конструкция элемента следующая. Обе части муфты — это стальные цилиндры, которые представляют собой магнитопроводы. В ведомой части имеется паз, к которому подводят обмотку возбуждения. Она, в свою очередь, подключается к источнику питания при помощи контактных колец совместно со щеткой. Пространство между частями заполняют ферромагнитной смесью. Она может быть порошкообразной или жидкой.

Электромуфта — как она работает?

Важным элементом внутренней конструкции автомобиля является муфта. Техника сегодня не стоит на месте, поэтому в разных моделях авто могут быть установлены разные элементы. Необходимо четко разобраться в вопросе об электромуфтах — о чем-то малоизвестном.

Что такое электромуфта?

Муфта электромагнитная — это устройство, предназначенное для соединения и разъединения пары основных валов или же вала и детали, которая свободно на нем сидит. Сфер применения у электромагнитной муфты очень много. Кроме использования в конструкции транспортных средств, подобные устройства широко используются в тепловозах, устанавливаются в станках для резки металла и схожих устройствах. Но вот в разных механизмах используются и разные виды муфт. Даже в камазе и в газели установлены муфты разного вида.

Выделены следующие разновидности электромагнитных муфт:

— конусная и дисковая фрикционные электромуфты;

— зубчатая электромуфта (зубцы расположены на торцевой поверхности муфты);

— порошковая или жидкостная электромуфта (магнитопроводящий люфт между частями муфты наполнен порошкообразной смесью с жидкой консистенцией, содержащей ферримагнитный порошок).

Принцип работы муфты электромагнитной

Конструкцию рядовой муфты формируют два ротора. Один из них представлен в виде железного диска, на котором по бокам есть тонкий, кольцевой выступ. Внутренняя поверхность оснащена полюсными наконечниками, ориентированные радиально и имеющие обмотки, по которым ток возбуждения идет от источника питания и передается самим обмоткам через контактные кольца, расположенные на валу.

Другой ротор имеет вид железного цилиндрического вала, на котором есть пазы, расположенные параллельно по отношению к оси. Пазы нужны для того, чтобы туда вставить изолированные медные бруски, на концах которых есть медные коллекторы. Второй ротор расположен так, что он может свободно вращаться вокруг своей оси внутри первого вала, а во время движения второй ротор полностью охватывает первый своими полюсными наконечниками.

Если есть ток возбуждения, а двигатель вращает, например, второй ротор, то силовые линии магнитного поля пересекаются с проводниками данного потока, от чего в проводниках возникает электродвижущая сила. Бруски из меди замыкают образуемую цепь, посему по ним может идти ток, порождающий сове собственное магнитное поле. Поля роторов взаимодействуют так, что ведущий ротор завлекает за собой ведомый, причем с малым опозданием.

Классификация электромуфт

Классификацию будем рассматривать исходя из той области, где применяется то или иное устройство.

Муфты электромагнитные ЭТМ

Это приспособление призвано защищать механизмы и устройства от импульсных перегрузок. Подобная муфта обеспечивает небольшие потери на холостом ходу. Это крайне благоприятно влияет на тепловой баланс системы, а также разрешает быстро запускать устройство, даже если оно находится под воздействием нагрузок. Такие муфты, в свою очередь, подразделяются на:

Электромуфты кондиционерного компрессора

Такая электромуфта представлена в виде узла, который нужно устанавливать перед компрессором, состоящий из:

— шкива, который приводится в движение ремнем.

Соединение между прижимной пластиной и основным валом самое непосредственное, а вот катушку и шкив нужно устанавливать на передней стенке компрессора. Когда на катушку подается питание, то образуется магнитное поле, притягивающее прижимную пластину к шкиву. За счет этого компрессорный вал начинает двигаться, шкив и пластина также начинают вращаться, причем вместе.

Электромуфта компрессора кондиционера может выдавать разные результаты во время диагностики, поэтому Вы наверняка будете думать над полученными итогами. В действительности же, неисправности могут возникать из-за:

— дефектов подшипников шкива (в этом случае нужно произвести замену подшипников);

— сломана прижимная пластина (происходит это потому, что изначально зазор был выставлен неправильно);

— сама муфта «сгорела» (признак того, что внутри авто есть серьезные проблемы компрессора, поэтому нужно произвести капитальную диагностику).

Электромуфта привода вентилятора

Такое устройство широко применяется в системах охлаждения двигателя. Главная функция такой муфты – поддерживать заданный температурный режим (в диапазоне от 85 до 90 градусов). Если такая муфта установлена в Вашем автомобиле, то:

— зимой температурный режим движка будет лучше поддерживаться при работающем двигателе;

— в значительной мере уменьшатся потери мощности на приводе вентилятора, а это существенно сократит расход горючего.

Электромагнитные муфты — классификация и принцип работы

Электомагнитные муфты для своей работы используют свойства магнитного поля и электрический ток, то есть к ним обязательно подводится электричество. И это их принципиальное отличие от других видов, ниже написано что они могут передавать вращение и без тока, но тогда наоборот — она разъединяется при подаче электричества.

Разновидности электромагнитных муфт:

Зубчатые муфты:

Электромагнитные зубчатые муфты передают вращение при помощи пары зубчатых колец, сцепляемых и разъединяемых при помощи магнитного поля, генерируемого катушкой. Также существует исполнение муфт, которые передают вращение без электрического тока, при подаче напряжения магнитное поле разъединяет зубчатые венцы и момент не передается.
Зубчатые муфты могут передавать большие моменты.
В разъединенном состоянии зубчатые венцы не контактируют, это позволяет исключить остаточные моменты. В отличие от фрикционных муфт , зубчатые могут эксплуатироваться как в сухом так и во влажном окружении.

• с постоянным полем

Работают на основе магнитной катушки, размещенной в центре муфты, два провода от катушки выводятся через паз на передней поверхности. Генерируемое поле соединяет зубчатые венцы. Между венцами установлены пружины,
которые сжимаются при подаче питания. При отключении питания пружины отжимают подвижное зубчатое кольцо, рассоединяя валы.
При “сухом” применении необходимо обеспечить хорошую вентиляцию. Если муфты используются в ограниченном объеме без вентиляции либо работают длительное время, тепло, вырабатываемое катушкой может повредить чувствительные к нагреву элементы механизма.

• с токосъемными кольцами

Данный тип муфт представляет собой электромагнитные муфты с отрицательным проводом соединенным с “массой” механизма. Положительный провод подключается к муфте при помощи щетки через токосъемное кольцо. Катушка генерирует магнитное поле, которое притягивает друг к другу зубчатые венцы сжимая расположенные между ними пружины. При
отключении питания пружины отжимают подвижное зубчатое кольцо, рассоединяя валы.

• разъединяющие муфты с закрепленным корпусом катушки

Передают вращение при отсутствии магнитного поля, т .е. при отключенной катушке, питание к ней подводится по двум проводам. Сжатие зубчатых венцов между собой осуществляется при помощи пружины. Для быстро и надежного срабатывания данного типа муфт рекомендуется в течение 1 секунду подавать напряжение в два раза превышающее номинальное. Для удержания в рассоединенном состоянии достаточно напряжения в 50% от номинального. Таким образом при длительном режиме работы снижается энергопотребление и тепловыделение.

• разъединяющие с токосъемным кольцом и пружиной

Передают вращение при отключенной катушке. Сжатие зубчатых венцов между собой осуществляется при помощи пружины.
Отрицательный провод катушки соединен с “массой” механизма, положительный провод
подключен к токосъемному кольцу . Питание подается через щетку . При подаче питания зубчатые венцы рассоединяются, сжимается пружина между ними. Для надежного срабатывания данного типа муфт рекомендуется в течение 1 секунду подавать напряжение в
два раза превышающее номинальное. Для удержания муфты в рассоединенном состоянии
достаточно напряжения в 50% от номинального. Таким образом при длительном режиме
работы снижается энергопотребление и тепловыделение. (Схема А)

• зубчатые тормоза (без токосъемного кольца, подключается к источнику питания по двум проводам)

По устройству сходны с муфтами с токосъемными кольцами, однако этих колец нет, муфта подключается к источнику питания по двум проводам. Правильное применение электромагнитных тормозов — удерживание в неподвижном сцепленном состоянии обеих частей муфты остановленных предварительно.

Многодисковые муфты и тормоза:

Передают крутящий момент через пакет дисков. Электромагнитная катушка генерирует магнитное поле, которое притягивает пластину ,
сжимающую пакет дисков. Пакет состоит из чередующихся внутренних и наружных дисков.
Внутренние диски имеют шлицы и установлены на шлицевом валу , внешние диски имеют
проточки, внешние диски установлены в шлицы корпуса муфты. Волнообразная форма
дисков облегчает рассоединение пакета при отключении муфты и уменьшает остаточный
момент . Многодисковые муфты требуют постоянной смазки.

• с токосъемным кольцом

Вращение передается при подаче напряжения на катушку. Отрицательный провод питания подключается к “массе” механизма, положительный
провод подключается к щетке, передающей ток на токосъемное кольцо. Катушка создает магнитное поле стягивающее между собой диски муфты и притягивающее прижимное кольцо. Когда электричество выключается благодаря волнообразной форме диски рассоединяются.Устанавливаются на шлицевой вал или со шпонкой.

Многодисковые тормоза сходны по конструкции с муфтами с вращающейся катушкой, Подвод напряжения осуществляется по проводу, корпус крепится.

• с закрепленным корпусом

Подключаются при помощи проводов, клемм, разъемов. Катушка генерирует поле, сжимающее пакет дисков. При сжатии диски становятся плоскими, однако при отключении питания диски снова становятся волнистыми, что облегчает рассоединение муфты.

Однодисковые муфты и тормоза

Разработаны для применения в сухих условиях. Фактически — они используют принцип трения, похожие на муфты сцепления в автомобилях. При подаче напряжения якорь притягивается к ротору поверхности трения
соприкасаются , обеспечивая передачу вращения. При отключении питания сжата пружина
разводит якорь и ротор, вращение не передается

Просмотров: 17919 | Дата публикации: Пятница, 01 ноября 2013 06:21 |

Герметичные насосы: принцип работы и типы устройств.

Герметичные насосы применяются в тех случаях, когда недопустимо, чтобы перекачиваемые ими субстанции даже в мизерных количествах просачивались в окружающую атмосферу.

Поэтому нельзя допускать ни малейших утечек, а значит, не должно присутствовать никаких щелей и даже уплотнений.

О специфике устройства и эксплуатации такого оборудования расскажем на страницах данной статьи.

Содержание статьи

Устройство и принцип работы

Герметичные насосы отличаются от обычных тем, что не содержат в своих корпусах какие-либо уплотнения(сальниковые, торцовые и т.д.), щели и отверстия. Поэтому перекачивающейся среде просто некуда просачиваться, поэтому они широко применяются в химических областях промышленности и там где недопустима даже малейшая утечка из насоса. Но как это достигается?

Вопрос лучше сформулировать по-иному. У любого насоса присутствует роторная часть, которая и нагнетает перекачиваемую жидкость. Так вот как же этому ротору сообщается необходимая для его работы кинетическая энергия вращения, если в корпусе насоса элементарно отсутствуют отверстия для этого?

Центробежные насосы соединяются с электродвигателем с помощью муфты, закрепленной на валу ротора и расположенной за корпусом насоса. Посмотрите на картинку — герметичные центробежные насосы уже имеют электродвигатель, расположенный в корпусе агрегата

Электродвигатель состоит из ротора и статора. Ротор — это закрепленный на валу электромагнит, который вращается вместе с валом насоса. Статор — неподвижная электрокатушка, закрепленная в корпусе насоса. Ротор вращается в специальных подшипниках качения, изготовленных из графита и его сплавов. Статор отделен от ротора специальным металлическим стаканом — который называется рубашка статора. На картинке обозначена как первая защитная оболочка.

Вращательное движение от статора к ротору передается посредством магнитной индукции.

Принцип работы

Герметичные центробежные насосы работают по следующему принципу: вращаясь в потоке жидкости рабочее колесо создает разность давлений по обоим сторонам каждой из лопастей крыльчатки. Силы давления лопастей на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая её давление и скорость, заставляя её перемещаться из области всасывания в область нагнетания — красные стрелки на картинке.

Подробнее этот процесс описан в статье про центробежный насос

Подшипники и электродвигатель(ротор + статор) охлаждаются перекачиваемой жидкостью, которая собирается под крышкой насоса и через сквозное отверстие в роторе возвращается на всас.

Герметичные насосы с магнитной муфтой

Изначально под магнитной муфтой понималось кольцо из постоянного магнита (редкоземельного ферромагнетика), внутренний диаметр которого был на пару миллиметров больше, чем диаметр вала, который вращался внутри. Пространство (эти пара миллиметров зазора) заполнялось специально разработанным коллоидным раствором: как правило, это было масло, в которое примешивалась железная пыль в такой концентрации, что этот раствор начинал реагировать на электро-магнитное взаимодействие.

Зазор между муфтой и валом заполнялся раствором, который удерживался на месте, благодаря притяжению, создаваемому кольцевым магнитом. В итоге становилось возможным и сохранить герметичность внутри, и вывести вращательное движение вала извне герметичного корпуса. Магнит с герметизирующим раствором обрел название магнитной муфты.

Однако после того, как эффективно зарекомендовал себя принцип действия, основанный на передаче вращательного момента через герметичную стенку посредством магнитной индукции, именно такие конструкции и перехватили название герметичные насосы с магнитной муфтой.

Конструкция магнитной муфты предусматривает наличие двух раздельных полуосей, первая жёстко соединена с валом привода, а вторая – с рабочим колесом. Прямой контакт между полуосями отсутствует, взаимодействие осуществляется через внешнюю и внутреннюю части специальной муфты, в каждой из которых установлены множественные сверхмощные постоянные магниты из сплава редкоземельных металлов. Внешняя и внутренняя части муфты отделены друг от друга немагнитным полимерным стаканом, который является составным элементом герметичного корпуса насоса.

Вращение вала электродвигателя через первую полуось передаётся внешней части муфты; магнитное поле заставляет синхронно вращаться внутреннюю часть вместе со второй полуосью и импеллером на ней.

В настоящее время они получили широкое распространение по следующим причинам:
Высокая надежность и отсутствие дополнительного износа механизма передачи вращательного импульса от вала электродвигателя.
Долговечность современных ферро-магнетических сплавов, которые по длительности своего полезного применения превышают срок службы самого насосного агрегата.
Совершенствование технологии производства ферро-магнитов, а также общая конструкционная оптимизация приводит к тому, что герметичные насосы с магнитной муфтой становится все дешевле.
Определенно, магнитная муфта на сегодняшний день — это самый совершенный способ передачи вращательного момента внутри герметичного корпуса.

Типы герметичных насосов

Выделяют следующие типы герметичных насосов:

Дозировочные насосы.

Дозировочные аппараты рассчитаны на работу в магистралях со сверхвысоким давлением. В основу их работы заложен мембранный принцип действия. Небольшие порции вещества продвигаются внутри рабочей камеры за счет всасывания стальной мембраны в гидравлическую камеру. Следующий шаг — выдавливание пластины, которая в свою очередь толкает жидкость дальше в трубопровод. Мембрана также предотвращает попадание химических веществ в гидравлическую камеру.

Герметичные центробежные насосы.

Именно в данном типе насосов крайне важно сохранить герметичность внутреннего пространства, где происходит нагнетание жидкости, именно с помощью магнитной муфты, основанной на передаче вращательного момента извне через индукцию. Это связано с созданием внутри герметичного пространства высокого давления и стремлением нагнетаемой жидкости покинуть внутреннее пространство насоса через любое доступное отверстие.

Жидкость поступает из входного клапана на ротор насоса, который представляет собой быстро вращающуюся крыльчатку. В результате центробежного ускорения жидкость под давлением «группируется» по внешнему ободу нагнетательной камеры насоса, откуда через исходящий клапан поступает уже в систему.

Герметичные центробежные насосы, как правило, способны создавать экстремально высокие показатели давления на выходе, но для этого требуется придать им как можно большую частоту вращения. Самый лучший способ, как обеспечить это – применение магнитных муфт.

Химические герметичные насосы.

Их особенность заложена в их названии. Герметичность таких насосов – это вопрос безопасности – ни в коем случае нельзя допустить утечек химически активных и даже ядовитых веществ. Такой вид насосов может и не создавать избыточного давления, но герметичность здесь – залог того, что опасные вещества не покинут пределов замкнутого контура.

Химические герметичные насосы могут быть как центробежными, так и шнековыми, и компрессорного типа. Однако во всех случаях проявляются лучшие свойства магнитных муфт – обеспечение герметичности при максимальной эффективности конструкции.

Достоинства и недостатки

Различные типы герметичных насосов имеют при этом схожие преимущества и недостатки. Разберем их последовательно:

Насосы с магнитной муфтой (особенно, химические) способны работать с жидкостями, которые имеют температуру до 200 градусов Цельсия.

В случае, если колесо импеллера будет дополнительно изолировано, то температура перекачиваемой жидкости может достигать 400 градусов Цельсия.

Современные постоянные магниты отличаются высоким качеством исполнения: во-первых, они очень сильные по своему взаимодействию, а во-вторых, не теряют своих свойств в течении всего срока эксплуатации. Зачастую этот срок по длительности превышает период безотказной службы других структурных частей насоса.

Что касается недостатков, то их крайне сложно определить. Конструкция герметичных насосов с магнитным муфтами настолько проста и логична, а используемые материалы со временем становятся настолько качественны, что такие агрегаты крайне неприхотливы в обслуживании и стоят дешевле своих технологических альтернатив. А главное, срок службы таких герметичных насосов больше, чем у всех сопутствующих их агрегатов (например, чем у обеспечивающего такой насос вращательным моментом электродвигателя).

Видео: герметичные насосы с магнитной муфтой

Герметичные насосы применяются при работе с дорогими, токсичными, стерильными веществами. В случае, когда основным требованием к насосному оборудованию выступает отсутствие утечек при работе. Это требование является первостепенным в таких областях промышленности как химическая, фармакологическая, нефтеперерабатывающая и пищевая.