تعريف مضخة المغناطيسية
مضخة مغناطيسية هي مضخة خاصة، تنتمي إلى فرع من مجال مضخات المياه. إنها آلة نقل سائلة خالية من التسرب دون ختم ديناميكي. تم تصميمها بشكل رئيسي لمضخة الطرد المركزي في مضخة الريشة. عمومًا، تتكون من جسم المضخة وكم غلاف العزل وأجزاء الاتصال لتشكيل غرفة ختم محايدة يمكنها تحمل الضغط. هناك حقل مغناطيسي دائم يدور خارج غرفة الختم، ومن خلال تأثير الحقل المغناطيسي، يقود الفراغ غير الملامس أجزاء الدوار المغناطيسي داخل غرفة الختم للدوران بشكل متزامن، بينما تقود أجزاء الدوار داخل غرفة الختم الدوار للعمل على السائل. نظرًا لعدم وجود ختم ديناميكي في غرفة الختم المحايدة المكونة من مكونات الستاتور، ونظرًا إلى أن العمود الدوار الذي يقود الدوار للعمل لا يخترق غرفة الختم المحايدة، يتم ضمان عدم تسرب وتلوث مضخة المغناطيسية، ويتم حل مشكلة 'التشغيل والإطلاق والتسرب والتسرب' تمامًا.
مبدأ عمل مضخة المغناطيسية
تتم ترتيب أزواج المغناطيسات (حيث n هو عدد زوجي) بانتظام وتجميعها على الدوارات المغناطيسية الداخلية والخارجية للمشغل المغناطيسي، بحيث تشكل أجزاء المغناطيس نظام مغناطيسي اقتران كامل. عندما تكون الأقطاب المغناطيسية الداخلية والخارجية معاكسة لبعضها البعض، أي أن زاوية التشوه بين القطبين المغناطيسيين Φ = 0، في هذا الوقت، تكون الطاقة المغناطيسية للنظام المغناطيسي هي الأدنى؛ عندما تدور الأقطاب المغناطيسية إلى المعاكس لنفس القطب، أي أن زاوية التشوه بين القطبين المغناطيسيين Φ = 2 π/n، في هذا الوقت، تكون الطاقة المغناطيسية للنظام المغناطيسي هي القصوى. بعد إزالة القوة الخارجية، لأن الأقطاب المغناطيسية للنظام المغناطيسي تتنافر مع بعضها البعض، ستجعل القوة المغناطيسية المغناطيس يعود إلى الحالة ذات الطاقة المغناطيسية الأدنى. يتحرك المغناطيس بعد ذلك ويدفع الدوار المغناطيسي للدوران.
ولادة وتطوير مضخة المغناطيسية
ولادة مضخة المغناطيسية
ظهرت مضخة خالية من التسرب لأول مرة في البلدان الأجنبية. تم تطويرها مع تطور صناعة الكيماويات، خاصة صناعة البتروكيماويات وصناعة الطاقة النووية. في بداية هذا القرن، بدأت في تصنيع مجموعة متنوعة من المنتجات الكيماوية باستخدام النفط الخام، ومنتجات تقطير المصفاة، وغازات النفايات من المصفاة، والغاز الطبيعي، وغيرها من المواد الخام، والتي تُسمى صناعة البتروكيماويات. ولدت صناعة البوليمرات الكيماوية في الثلاثينيات من القرن الماضي، مما فتح طريقًا جديدًا لإنتاج المواد الكيماوية باستخدام كميات كبيرة من موارد البترول. خلال الحرب العالمية الثانية، ازدهر إنتاج المطاط الاصطناعي والمتفجرات في بعض البلدان الرأسمالية بشكل كبير. بعد الحرب، وخاصة في الولايات المتحدة، ازداد تطور المواد الاصطناعية الثلاث الرئيسية، المطاط والبلاستيك والألياف، بسرعة. من أجل المنافسة الرأسمالية، طورت بعض الدول الأوروبية واليابان أيضًا تباعًا في منتصف الخمسينيات. ساهم التطور السريع لصناعة البتروكيماويات في تعزيز المصنع الكبير وتنويع وتعقيد تدفق العملية. لذلك، يُطلب من مضخة العملية لنقل الوسط أن تكون لديها موثوقية وسلامة واقتصادية أعلى.
يمكن القول إن موثوقية مضخة العملية العامة تعتمد على موثوقية ختم المحور، بينما يعتبر أضعف حلقة في سلسلة مضخة العملية العامة (المضخة الطرد المركزي) هو ختم المحور. العيب الأساسي لختم المحور هو أنه يجب أن ينتج تسربًا لتزييت وجه الختم. هناك دائمًا تسرب بمقدار 3-8 سم3/ساعة (التسرب المسموح به حسب معيار المضخة الطرد المركزي) للحفاظ على تشغيل المضخة. في مصنع كيميائي كبير أو متوسط الحجم، يوجد آلاف المضخات على الأكثر، ومئات أو عشرات المضخات على الأقل. حتى إذا فشل الختم في التسرب، فإن إجمالي كمية التسرب إلى الجو هام وفقًا للتسرب المسموح به حسب المعيار. بالإضافة إلى ذلك، تحدث حوادث الختم بانتظام في الواقع، لأن تسرب ختم المحور يتناسب مع وقت خدمة المضخة. يتآكل ختم المحور تدريجيًا أثناء التشغيل بسرعة عالية، ويزداد تسربه مع زيادة التآكل. تسرب عدد كبير من المواد الكيميائية لا يلوث البيئة فقط، بل يعرض صحة الإنسان وسلامة الإنتاج للخطر أيضًا. على الرغم من أن الهيكل التقليدي لختم المحور قد تم تحسينه وتحسينه في السنوات العشرين الأخيرة، إلا أنه لا يمكن القضاء تمامًا على التسرب سواء كان ذلك ختم التعبئة، أو ختم الميكانيكي (ختم الجرس)، أو ختم الحلقة العائمة المجتمعة مع ختم ميكانيكي وختم المتاهة، أو حتى ختم الميكانيكي المزدوج، يمكن القول أن مختلف ختم المحور أو الختم التقليدي المستخدم لمضخات الطرد المركزي العادية قد وصل إلى حد التطوير. لذلك، في بعض الحالات ذات المعايير العالية حيث يُطلب التسرب الصفري، الطريقة الوحيدة هي إلغاء ختم المحور وتطوير مضخة خالية تمامًا من التسرب بدون ختم المحور لتحل محله.
تعتبر مضخة الدفع المغناطيسي المنتج المفضل لاستبدال مضخة الختم الميكانيكي العادية الأصلية وغيرها من المضخات الخالية من التسرب.
يمكن استخدام مضخة Aulank المغناطيسية على نطاق واسع في نقل الوسائط القابلة للاشتعال والانفجار والسامة والضارة في مجالات البترول والكيماويات والصيدلة والطباعة والصباغة والهندسة البيئية والهندسة البيولوجية وغيرها. إنها مضخة مثالية لإنشاء 'مصنع خالٍ من التسرب' و 'ورشة عمل خالية من التسرب'.
تطوير مضخة المغناطيسية
يمكن تتبع تاريخ مضخة المغناطيسية الخالية من التسرب إلى عام 1943، عندما منحت بريطانيا براءة اختراع للأخوين تشارلز هوارد وجيفري هوارد. بدأ التطوير الصناعي المبكر لمضخة المغناطيسية على يد الأخوين هوارد من خلال شركتهم، شركة هوارد لتطوير الآلات (المشار إليها فيما بعد باسم HMD). في نهاية الأربعينيات، عام 1947، تم تصنيع أول مضخة مغناطيسية في العالم. تقريبًا في نفس الوقت، نجح فرانز من ألمانيا الغربية من عام 1947 إلى عام 1948 أيضًا في تطوير المضخة المغناطيسية. كلا الشركتين المذكورتين لديهما 50 عامًا من التاريخ في تصنيع المضخات المغناطيسية. هناك أيضًا شركتان تتصدران استخدام المضخات المغناطيسية في العالم: الأولى هي شركة Imperial Chemical Company البريطانية؛ الثانية هي شركة باير في ألمانيا. خلال الـ60 عامًا منذ اختراع المضخة المغناطيسية، يمكن تقسيم تطويرها بشكل عام إلى مرحلتين: الـ30 عامًا الأولى والـ30 عامًا الأخيرة. في الـ30 عامًا الأولى (أي من نهاية الأربعينيات إلى منتصف السبعينيات)، يمكن القول إن مضخة المغناطيسية، سواء في مجال التصنيع أو في مجال التطبيق، كانت 30 عامًا مظلمة، أي لم يكن هناك إنتاج بكميات كبيرة ولم يكن هناك سوق تطبيق واسعة. لماذا؟
تاريخ تطوير مضخة المغناطيسية في الثلاثين سنة الأولى، لم يحدث تقدم كبير في تكنولوجيا مضخة المغناطيسية، يرجع ذلك أساسًا إلى ثلاثة أسباب:
الجانب الأول: والجانب الأكثر أهمية هو أن المواد المغناطيسية الدائمة المطلوبة من قبل مضخة المغناطيسية كانت فقط الفيريت ومغناطيسات الألمنيوم النيكل الكوبالت في ذلك الوقت، والتي لم تستطع تلبية متطلبات الدفع لمضخة المغناطيسية بسبب منتج طاقة مغناطيسية منخفض، وقوة تأثير مغناطيسي ضعيفة، وقوة تحمل داخلية منخفضة وعيوب أخرى.
الجانب الثاني: لم يتم تحسين تكنولوجيا تصميم وتصنيع مضخة المغناطيسية بشكل كبير بسبب أسباب مختلفة ذاتية وموضوعية وقيود مختلفة للمواد.
الجانب الثالث: تكلفة الصيانة والتشغيل باهظة بشكل خاص.
نظرًا لعدم اكتمال مجال التصميم والتصنيع وضعف الموثوقية، تم تقييد نطاق التطبيق بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، كان لبعض المنتجات الفاشلة وغير الموثوقة في السوق تأثيرات سلبية، مما أدى إلى إهمال الثلاثين سنة الأولى.
تعتمد سريعة تطور مضخة المغناطيسية في الثلاثة عقود الماضية على الظروف التالية:
الجانب الأول: تطوير ناجح لمواد المغناطيسية عالية الأداء.
الجانب الثاني: تطوير ناجح لمواد تحمل عالية الأداء.
الجانب الثالث: تحسين مستمر لهيكل مضخة المغناطيسية.
الجانب الرابع: تم التحقق من موثوقية وسلامة واقتصادية وراحة مضخة المغناطيسية من خلال التطبيق العملي (المستخدمين).
في بلادنا، ظهرت مضخة المغناطيسية في أواخر السبعينيات وبداية الثمانينيات. في بداية مرحلة البحث والتطوير، كان مشروع مضخة المغناطيسية مقتصرًا فقط على عدة مؤسسات بحثية كبيرة.
في أواخر الثمانينيات وبداية التسعينيات، ظهرت شركات تصنيع مضخات مغناطيسية صغيرة في جيانغسو وتشجيانغ في الجنوب، تنتج أساسًا مضخات مغناطيسية بلاستيكية ذات طاقة صغيرة.
وفقًا للمعلومات ذات الصلة، تمثل تطبيقات مضخات المغناطيس في الدول الأجنبية 30٪ من إجمالي استخدام المضخات، وأقل من 2٪ في الصين. تظهر مضخة المغناطيسية اتجاهًا لاستبدال المضخة العادية وغيرها من المضخات الخالية من التسرب ضمن نطاق معين. كما التزمت Aulank بتطوير مضخات مغناطيسية مبتكرة.
مزايا وعيوب مضخة المغناطيسية
بالمقارنة مع نوع المضخة المائية ذات التيار المباشر بدون فرشاة، تتمتع المضخة المغناطيسية بالمزايا التالية:
1. تم تغيير عمود المضخة من ختم ديناميكي إلى ختم ثابت مغلق، مما يجنب تسرب الوسط تمامًا. يمكن استخدامه على اليابسة وفي الماء، وهو مقاوم تمامًا للماء.
2. لا حاجة لتزييت مستقل وماء تبريد، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
3. لديه استهلاك منخفض للطاقة، كفاءة عالية وتأثير تخميد، مما يقلل من تأثير اهتزاز المحرك على المضخة وتأثير اهتزاز التجويف على المحرك.
4. عند حدوث حمل زائد، سينزلق الدوار على العمود الخزفي، مما يحمي المحرك والمضخة.

في الوقت نفسه، تتمتع المضخة المغناطيسية أيضًا بالعيوب التالية:
1. كفاءة مضخة الطرد المركزي المغناطيسي أقل من ذلك للمضخة الطرد المركزي العادية. لا يمكن أن تعمل تحت 30% من التدفق المقنن الأدنى. يُحظر التشغيل الفارغ أكثر.
2. تُستخدم مضخة الطرد المركزي المغناطيسي عمومًا لنقل وسط جسيمات صلبة غير مستقرة ويُحظر بشدة دخول مواد الجسيمات المغناطيسية إلى المضخة لأن مقاومة التآكل لمادة الكمادة العازلة عمومًا ضعيفة.
3. يُسمح بتسليم مضخة الطرد المركزي المغناطيسي ذات الهيكل العام بسائل تحتوي على جسيمات صلبة بقطر أقل من 0.15 مم وكتلة مئوية لا تزيد عن 5% (يتطلب النظام المساعد عند التجاوز).
4. تتصل المضخة والمحرك بواسطة توصيلة. تتطلب التوصيلة دقة عالية لتثبيت خط الوسط بشكل صحيح. سوء التوجيه سيؤدي إلى تلف المحمل عند المدخل وتآكل كمادة العزل ضد تسرب الجانب الأحادي.
5. يحتوي الدفع المغناطيسي لمضخة الطرد المركزي المغناطيسية على وضعين: الدفع المتزامن والدفع غير المتزامن. تم تجهيز الدوارات المغناطيسية الداخلية والخارجية للدفع المتزامن بالمغناطيسات الدائمة، لذلك يجب أن يكون حرارة السائل المنقول أقل من أقصى درجة حرارة مسموح بها للمغناطيس الدائم. يجب أن يتم احتياط معين. على الرغم من أن المغناطيسات الدائمة من الكوبالت والساماريوم يمكن أن تصل إلى 350 ℃، إلا أن درجة الحرارة التشغيلية الفعلية عمومًا لا تتجاوز 260 ℃. خلاف ذلك، قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى فقدان تحفيز المغناطيسات الدائمة. بالنسبة لمضخات المغناطيسية ذات الهياكل الخاصة، يمكن أن تصل درجة الحرارة القصوى إلى 450 ℃.
6. تتطلب مضخة الطرد المركزي المغناطيسي متطلبات عالية بشأن مادة وعملية تصنيع كمادة العزل. إذا لم يتم اختيار المادة بشكل صحيح أو كانت جودة التصنيع ضعيفة، فإن كمادة العزل لن تتحمل تآكل الدوارات المغناطيسية الداخلية والخارجية وستتآكل. بمجرد كسرها، ستتسرب الوسط المنقول، مما يسبب فشل المعدات ويؤثر على التشغيل الطبيعي للجهاز.
7. عندما تتجاوز درجة حرارة الوسط الذي ينقله مضخة الطرد المركزي المغناطيسية القيمة المحددة، يجب توفير تبريد خارجي. على سبيل المثال، يجب إعداد غرفة عازلة، ويجب ملء غرفة المضخة بسائل تبريد ضغطه أعلى من ضغط الختم لتبريد الدوار المغناطيسي الداخلي والمحمل. بديلاً، يمكن استخدام كماشة فاصلة بها طبقة وسطية. يجب إدخال سائل التبريد في الطبقة الوسطية، أو يجب تجهيز جسم المضخة بسترة تبريد ولفائف تبريد. الهيكل الواحد معقد والتكلفة مرتفعة.

مضخة الدوامية عالية ومنخفضة الحرارة من سلسلة Aulank MDW MDZ MDH ذات الدفع المغناطيسي، أجزاؤها التدفقية مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والحديد الزهر. تعتمد مضخة MDW على قوة هيدروليكية متقدمة وهيكل نقل مغناطيسي فعال وتصميم ظاهري جديد، من خلال تقنية التصنيع والتصنيع الدقيقة، تتحقق توفير الطاقة والأمان والموثوقية والأداء الثابت والعمر الطويل وغيرها من المزايا، تستخدم مضخات MDW على نطاق واسع في المجالات المتوسطة والعالية.
مجالات التطبيق: التحكم في درجة حرارة قالب عالية، جهاز اختبار درجة الحرارة العالية والمنخفضة، التحكم في درجة حرارة الدقة للشبه موصلات. المعدات الكيميائية، التحكم في درجة حرارة القالب، معدات التنظيف بالموجات فوق الصوتية، معدات الطباعة والصباغة عالية الجودة، TCU.
وسط التداول: الماء، غليكول الإيثيلين، الكحول، الزيت الحراري، محلول الهيدروكربون، زيت السيليكون، بنزين التبريد، مادة الصبغة، محلول كيميائي، النيتروجين السائل، محلول الفلوريد الإلكتروني وسوائل أخرى بدون جسيمات وألياف.