優(yōu)勝劣汰：得益于設(shè)計上的改進和對個別材料性能的針對性優(yōu)化，內(nèi)襯塑料的磁力驅(qū)動泵儼然發(fā)展成為昂貴特殊材質(zhì)泵的替代品，并正在征服新的應(yīng)用場合的挑戰(zhàn)。例如，本報告涉及世界上最大的塑料襯里的磁性驅(qū)動泵，它允許輸送高度腐蝕的介質(zhì)。

無密封磁力驅(qū)動泵: 是一種在襯里材料、性能和尺寸方面被限制的產(chǎn)品嗎?-可以反復聽到的是，泵行業(yè)是一個“成熟”的行業(yè)，這通常意味著不能再期待更大的飛躍發(fā)展。事實上，泵是工業(yè)歷史上最古老的機器之一。其仍然會有進步和創(chuàng)新的空間, 它們主要是為了提高機器的可靠性和使用壽命。

首先在生產(chǎn)、材料、軸承系統(tǒng)的液壓和設(shè)計細節(jié)以及旋轉(zhuǎn)部件的導向和密封等方面進行了改進。一個主要的進步是引進無密封設(shè)計(磁力驅(qū)動和屏蔽泵)。

使用其他或改進的材料一次又一次地為經(jīng)過時間考驗的泵設(shè)計提供了新的應(yīng)用可能性。下面介紹了多年來在材料和材料技術(shù)方面的創(chuàng)新如何有助于占領(lǐng)新市場。

無密封泵設(shè)計發(fā)展背后的主要動力是核電站的要求和越來越嚴格的環(huán)境規(guī)定(中國環(huán)境工程大整治，德國清潔空氣法、美國清潔空氣和清潔水法)。

而今，在化學工業(yè)的許多應(yīng)用中，無泄漏泵是強制要求的。在這種情況下，操作者只能在復雜的機械密封系統(tǒng)、屏蔽泵和磁力驅(qū)動泵之間進行選擇。一般的共識是，復雜的機械密封系統(tǒng)操作起來相當復雜，屏蔽泵是只有特殊和強制要求的情況下使用，而磁力驅(qū)動泵則涵蓋最廣泛的需求。

泵是工業(yè)歷史上最古老的機器之一。其發(fā)展主要表現(xiàn)在可靠性和使用壽命方面的改進和創(chuàng)新。例如，在生產(chǎn)、材料、軸承系統(tǒng)的設(shè)計細節(jié)、旋轉(zhuǎn)部件的導向和密封等方面。

對許多操作人員來說，從技術(shù)考慮和成本(使用壽命的總成本)的角度來看，磁力泵是更好的選擇。不斷提高的安全標準，降低維護成本的需要以及磁力泵的高可靠性，使其成為更好的選擇。這特別適用于塑料襯里的磁力驅(qū)動離心泵。

其主要應(yīng)用領(lǐng)域是輸送腐蝕性化學品和其他關(guān)鍵介質(zhì)的精細化工和制藥工業(yè)?！白罴选辈牧现g的競爭在這里以一種非常實用的方式解決了:這樣的泵提供了一種最佳材料的組合——塑料作為過流部分的襯里材料，金屬作為支撐材料，陶瓷作為平面軸承材料等。

由于這種有利的材料組合性能并不能從任何單一的材料中獲得,塑料襯里泵通常比“純”塑料泵或“純”金屬泵便宜,尤其是當他們需要非常昂貴的特殊金屬制成的,此外,要比“純”塑料泵更可靠。

塑料襯里的磁力驅(qū)動離心泵是專門為輸送強腐蝕性介質(zhì)而設(shè)計的，具有實際的優(yōu)點，如堅固性和可靠性。所有的過流部件要么是厚的全氟烷氧氟塑料外殼--是由固體聚四氟乙烯氟塑料制成，要么是由燒結(jié)碳化硅制成。

早在1983年第一款塑料襯里的磁力泵誕生:它后來發(fā)展成專門輸送高腐蝕性介質(zhì)，其穩(wěn)健性、可靠性和不同尺寸部件之間的高度可互換性是該系列的一些具體優(yōu)點。所有的過流部件要么有一個厚的全氟烷氧基(PFA)氟塑料外殼(泵殼、平面軸承座、葉輪、軸和內(nèi)磁缸)，要么是由固體聚四氟乙烯(PTFE)氟塑料制成(內(nèi)隔離罩)或燒結(jié)碳化硅(SSiC)(滑動軸承)制成。

圖 中 塑料襯里密封磁力驅(qū)動泵在泵市場上已經(jīng)找到了一個穩(wěn)固和被接受的位置。他們并不是全能的，普遍輸送溫度在210℃以下的高腐蝕性介質(zhì)，他們是重要的問題解決者。

內(nèi)外磁缸之間的雙隔離罩系統(tǒng)保證了介質(zhì)的無泄漏性，氟塑料內(nèi)隔離罩耐腐蝕性強，碳纖維復合材料制成的外隔離罩則承受一定的壓力載荷。這一原則有以下主要優(yōu)點:

隔離罩系統(tǒng)不吸收任何外的軸承力，它僅實現(xiàn)一個具有高度安全余量的壓力容器的功能。

隔離罩系統(tǒng)不脆弱，也不容易破裂 (堪比陶瓷設(shè)計)。

隔離罩具有雙重安全性，因為外層碳纖維隔離罩材料也非常耐腐蝕。

通常金屬隔離罩中存在的渦流會造成能量損失，但在這里不會存在; 而且也可以防止熱量進入介質(zhì)。

渦流問題通常是塑料泵使用的一個關(guān)鍵準則，因為渦流的功率消耗可能占金屬磁力泵功率的十分之一以上。

與機械密封泵相比，磁力泵可靠性高、壽命周期成本低、維護費用低，因此很快被市場所接受。最初在加工化學工業(yè)(精細化學品)，但后來也在制藥和基礎(chǔ)化學工業(yè)，F(xiàn)DA的應(yīng)用，和超純介質(zhì)(半導體工業(yè))。

襯氟磁力泵最終發(fā)展成為高合金金屬磁力驅(qū)動泵的替代品——尤其是它不會產(chǎn)生任何渦流損耗以及經(jīng)濟因素方面的考慮。而不同應(yīng)用有時會導致產(chǎn)品的改進產(chǎn)生特殊設(shè)計。

多年來，泵的設(shè)計人員和操作人員在可用塑料方面獲得了什么經(jīng)驗？

聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)可作為泵內(nèi)襯材料，具有較低的熱阻和耐化學性。聚乙烯的耐磨性比聚丙烯強得多，而聚偏氟乙烯(PVDF)的耐化學性相對較好。聚四氟乙烯(PTFE)和全氟烷氧基(PFA)具有普遍的耐化學性。這些材料也可以用添加劑制成導電材料，并且符合FDA標準。

自1970年以來，氟塑料襯里一直被用作泵、閥門、控制閥、容器等設(shè)備中高合金金屬的替代品。在相同的壁厚下，由于其微觀結(jié)構(gòu)，PFA通常表現(xiàn)出明顯低于PTFE的滲透率（下圖）但它們具有相同的耐化學性和熱阻。即使是純PFA的良好阻隔作用，有時也不足以在氯或溴化合物等滲透性特別強的介質(zhì)中達到滿意的使用壽命。

對于化合物PFA-P(“P”代表“滲透”)，一種通過熱塑處理的PFA變體具有更高的滲透電阻，但具有相同的耐化學性和熱阻。在實驗室和現(xiàn)場進行的長期試驗表明:在所有工作范圍內(nèi)，化合物PFA-P的滲透率至少降低了一半。

耐磨的工程陶瓷

碳化硅(SiC)是一種被稱為工程陶瓷的材料，因其硬度和耐溫性而成為泵滑動軸承的重要材料。由碳化硅制成的軸套，顧名思義，用于保護旋轉(zhuǎn)軸免受化學物質(zhì)的侵蝕。燒結(jié)碳化硅(SSiC)具有極高的硬度和全面耐化學性。

在這里，這句話也適用:完美是優(yōu)秀的敵人:對于帶有傳統(tǒng)無涂層的SSiC滑動軸承的磁力驅(qū)動泵而言，任何干運行都是不可以接受的。即使在沒有介質(zhì)的情況下檢查轉(zhuǎn)動方向，也可能導致軸承溫度突然升高到幾百攝氏度，并導致泵的損壞。

我們的軸承要穩(wěn)定得多:它們額外擁有一層只有幾微米厚的無定形碳層，呈現(xiàn)出鉆石般的微觀結(jié)構(gòu)。涂層性能表現(xiàn)為:

無定形，各向同性，良好的粘附性

高硬度(HV0.05 = 4000至6000)

良好的彈性

高耐磨性

最佳表面質(zhì)量

導熱性好

熱阻高達300°C

通用耐化學屬性，不被化學物質(zhì)腐蝕，降低了滑動軸承的摩擦系數(shù)，從而使滑動軸承的摩擦和溫升降至最低。由于這種效果，由于短暫干運行而導致的泵損壞可以避免。

高性能材料的雙隔離罩

磁力泵采用了一種無金屬的雙隔離罩系統(tǒng)(內(nèi)隔離罩由耐腐蝕的塑料，外隔離罩由碳纖維增強塑料制成，可吸收壓力)。碳纖維增強塑料(CFRP)是指將碳纖維嵌入塑料人造樹脂基體中進行增強的纖維塑料復合材料。這些泵中使用的CFRP隔離罩的特點是，旋轉(zhuǎn)磁鐵不會在無金屬隔離罩中產(chǎn)生任何渦流，因此不會產(chǎn)生任何熱量。

外磁缸在雙隔離罩外面運轉(zhuǎn)，該隔離罩代表介質(zhì)與周圍區(qū)域之間的屏障，內(nèi)磁缸在雙隔離罩內(nèi)部旋轉(zhuǎn)。具有最大能量密度的永磁體作為材料(圖6、圖7)，如釹鈷磁體(NdFeB)和釤鈷磁體(SmCo)。SmCo磁鐵屬于稀土類。他們提供了一個高的能量密度，同時，一個非常高的強制性場強Hc

Hc是一種測量磁鐵保持磁性的指標。這使得磁鐵系統(tǒng)的設(shè)計可以小型化，并可在高達+300°C的高溫和強大的反向磁場中使用。釹鐵硼由于稀土元素釹與鐵的結(jié)合而具有優(yōu)異的性能。目前，釹鐵硼磁體廣泛應(yīng)用于需要強磁場且體積小的場合。

世界上最大的塑料襯里磁力驅(qū)動離心泵:MNK 200-150-315(圖9和圖10)。它是一個符合EN 22858 / ISO 2858 / ISO 5199(圖8) 設(shè)計的臥式、單級、無密封、重載型化工離心泵。

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