Cải thiện hiệu suất máy bơm với vỏ chứa gốm
Một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của máy bơm là độ kín của trục. Vòng đệm hoặc hộp mực là những giải pháp phổ biến, nhưng khớp nối từ tính có thể mang lại hiệu quả cao hơn. Gốm tiên tiến, đặc biệt là oxit zirconium FZM, đang chứng tỏ là một vật liệu hữu ích trong ngành công nghiệp máy bơm để cải thiện hiệu suất năng lượng, chống ăn mòn và hiệu suất.
Trong máy bơm dẫn động bằng từ tính, không có kết nối cơ khí giữa rôto máy bơm và động cơ. Thay vào đó, ổ đĩa được truyền qua nam châm quay. Vỏ chứa được sử dụng giữa nam châm bên ngoài kết nối với động cơ và nam châm bên trong kết nối với rôto máy bơm. Giải pháp này có thể cung cấp khả năng bịt kín không rò rỉ, giúp cải thiện độ an toàn của máy bơm khi bơm môi chất tích cực.
Một cân nhắc an toàn bổ sung là vật liệu cho vỏ ngăn. Khi hoạt động, các kim loại thường sử dụng sinh ra nhiệt, kích hoạt bằng cảm ứng từ. Nhiệt bổ sung này không được phép khi bơm các chất nhạy cảm với nhiệt và dẫn đến quá nhiệt nhanh chóng của bơm trong trường hợp chất làm mát bị hỏng. Nhiệt bổ sung cũng có thể góp phần làm bay hơi môi trường được bơm và tạo lỗ hổng.
Ứng dụng trong thế giới thực
Trong một nghiên cứu điển hình, một số máy bơm đã được gửi đến nhà máy để sửa đổi sau hai năm hoạt động. Môi trường được bơm là dầu nóng 110 C (230 F) với hàm lượng đất tẩy trắng khoảng 5 phần trăm. Tất cả các thành phần mang dòng chảy, các kênh lưu thông nội bộ và các khe hở hẹp đã được xả sạch hoặc cắt bỏ. Tuy nhiên, không có dấu vết mài mòn nào có thể được phát hiện trên lớp vỏ gốm. Do đó, nó có thể được cài đặt lại trong máy bơm đã sửa chữa.
Trong một ví dụ khác với một nhà sản xuất máy bơm khác, các vòng bi bên ngoài bị lỗi đã cho phép nam châm bên ngoài cọ xát với vỏ bình chứa. Ngoại trừ rãnh mài có độ sâu xấp xỉ 0,4 milimét (mm), lớp vỏ bằng sứ vẫn không bị hư hại. Do đó, toàn bộ máy bơm có thể được cứu, và chỉ có vòng bi phải được thay thế. Trong ứng dụng này, vỏ chịu áp suất gần 40 bar. Một lần nữa, vật liệu gốm cung cấp sự an toàn và hiệu suất với đặc tính không từ tính, độ dẻo dai đứt gãy cao và độ bền cơ học cao.
Tiết kiệm năng lượng với gốm sứ
Ngoài ra, khoảng cách giữa hai nam châm là một điều quan trọng để duy trì hiệu suất. Để giữ cho khoảng cách này càng nhỏ càng tốt, độ dày thành hộp được giảm thiểu đến khoảng 2 đến 4 mm trong khu vực hình trụ. Ôxít zirconi FZM có thể chống lại một biến dạng đàn hồi nhất định do mô đun đàn hồi thấp, do đó tất cả các ứng suất có thể được hấp thụ ngay cả ở áp suất lên đến 60 bar.
Các ứng dụng như vận chuyển dầu hoặc axit sulfuric không diễn ra ở nhiệt độ phòng. Thường thì các yêu cầu về nhiệt độ được đặt ra khi chỉ một số vật liệu có thể được sử dụng. FZM có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên đến 450 C (842 F) mà không có thay đổi đáng kể. Vì tất cả các vật liệu giãn nở ở nhiệt độ này, căng thẳng có thể phát sinh. Một ưu điểm của vật liệu gốm này là hệ số giãn nở nhiệt của nó, tương tự như của gang, cho phép liên kết đáng tin cậy với kim loại. Vỏ gốm nở ra cùng với kim loại và tránh được sự khác biệt lớn hơn về lực căng.
Ngành công nghiệp hóa chất không chỉ xử lý chất lỏng, mà còn với các chất rắn và khí, cả hai đều có thể dễ nổ và dễ cháy. Để nắm vững lĩnh vực ứng dụng này, việc phóng điện phải được đảm bảo. Cùng với Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ở Braunschweig, Đức, các phép đo mở rộng đã được thực hiện để xác định khả năng phóng điện theo IEC 60093 và IEC 60167. Với sự trợ giúp của một lớp phủ bên ngoài bổ sung, điện trở bề mặt và rò rỉ đất điện trở (RA <106 Ω) thấp hơn đáng kể giá trị giới hạn. Điều này có nghĩa là vỏ bao gốm đã được sửa đổi có thể được sử dụng khi tiếp xúc với tất cả các phương tiện dễ cháy và trong bất kỳ môi trường dễ nổ nào.
Kể từ năm 1987, vỏ gốm đã được lắp đặt trong máy bơm do một trong những nhà sản xuất đã đề cập trước đó. Vỏ gốm ban đầu được thiết kế với độ dày thành 3,5 mm, cải thiện đáng kể khoảng cách từ tính so với thiết kế tiêu chuẩn và cho phép công suất truyền tải thấp hơn 30%. Với sự trợ giúp của phân tích ứng suất số trên các biến thể xây dựng khác nhau trong các điều kiện tải trọng và biên cho trước, các kích thước lý tưởng đã được xác định. Mặc dù độ dày thành của phần hình trụ của vỏ ngăn chịu được tải trọng áp suất tối đa, nhưng nó không mang tính quyết định. Quan trọng hơn nhiều là các thiết kế chuyển tiếp sang các đầu lồi và mặt bích. Điều này làm cho nó có thể giảm độ dày của thành xuống 1,9 mm trong khi vẫn duy trì khả năng chịu áp lực như nhau và đảm bảo khả năng thay thế hoàn toàn cho nhau.