1940年英國人Charles和Geoffrey Hwward首次解決了具有危險性介質(zhì)化工泵的泄漏問(wèn)題，解決的方法是用磁力驅動(dòng)泵。在以后30多年里永磁傳動(dòng)技術(shù)由于磁性材料的原因進(jìn)步十分緩慢。1983年高性能釹鐵硼（NdFeB）永磁材料的問(wèn)世，為磁力驅動(dòng)泵的快速發(fā)展提供了關(guān)鍵部件的材料。近年來(lái)永磁傳動(dòng)技術(shù)已從泵類(lèi)向其它密封機械擴展，技術(shù)上集中于提高設備的可靠性、抗介質(zhì)腐蝕新材料的研究，流體技術(shù)及制造裝配的精度。磁力泵代表著(zhù)一個(gè)國家制造技術(shù)的水平，近年來(lái)工業(yè)發(fā)達國家的磁力泵在效率、壽命、制造周期、成本、可靠性等方面有了突破性的進(jìn)展。  

    永磁傳動(dòng)技術(shù)是將原動(dòng)機的動(dòng)力通過(guò)其軸上的外磁部件傳遞給工作軸上的內磁部件，內外磁部件由隔離罩分開(kāi)，從而工作軸無(wú)須伸出所要封閉的空間，取消了動(dòng)密封，實(shí)現無(wú)密封、零泄漏。永磁傳動(dòng)技術(shù)主要應用于化學(xué)工業(yè)、石油化工、醫藥、食品工業(yè)中的泵和壓縮機、攪拌機與閥門(mén)等。目前我國流體機械大量使用的傳統機械密封在國外的這些部門(mén)已逐漸被永磁傳動(dòng)所取代。  

2 應用領(lǐng)域拓寬、技術(shù)性能提高  

2.1磁力傳動(dòng)是密封領(lǐng)域最有效最安全的解  
    永磁傳動(dòng)即永磁聯(lián)軸器對于需要密封的機械，對有害、有毒、污染、危險、純凈、貴重的產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程是一最安全解，它的應用范圍很寬。石油化工、醫藥、電影、電鍍、核動(dòng)力等行業(yè)中的液體大都具有腐蝕性、易燃、易爆、有毒、貴重，泄漏會(huì )帶來(lái)工作液體的浪費與環(huán)境污染；真空、半導體工業(yè)要防止外界氣體的侵入：飲食、醫藥要保證介質(zhì)的純凈衛生。永磁傳動(dòng)技術(shù)在這些領(lǐng)域找到了用武之地。英國Howard機械發(fā)展有限公司(HMD)從1946年就致力于無(wú)密封泵的制造，至今在全世界37個(gè)國家已銷(xiāo)售近7萬(wàn)臺,每年銷(xiāo)售額達28百萬(wàn)英鎊[1]。美國一家制藥廠(chǎng)有上百個(gè)裝有機械密封的離心泵，處理各種酸類(lèi)，這些泵由于設計問(wèn)題常常干運轉，僅能使用2~3個(gè)月就自行破壞，換用了Ansimag公司生產(chǎn)的K1516系列磁傳動(dòng)泵，自1993年投入運行（每天操作4.8小時(shí)每年365天）至1998年還在運行[2]。美國中西部的容器板廠(chǎng)，合成苛性納是回轉葉片泵密封的極大問(wèn)題,這里的工程師稱(chēng)這些泵是“維護黑夜里的天”安裝了Ansimag公司的ETFE襯里無(wú)密封磁力泵,運行11個(gè)月沒(méi)有停機[3]。美國一大型化工廠(chǎng)面臨著(zhù)輸送甲醇的嚴重困難。因甲醇易燃，60℃接近沸騰，流量?jì)H7m3/h，壓差高達250m。問(wèn)題的解決靠的是Dickow磁傳動(dòng)多級端吸泵，它的流量是15m3/h，壓差400m,確保了甲醇的零泄漏,保證操作人員與工廠(chǎng)的安全，并解決了甲醇中含有氣泡輸送問(wèn)題[4]。

2.2磁力泵在技術(shù)性能上向微型,大型化發(fā)展  
    為滿(mǎn)足國內外市場(chǎng)需要，石油化工公司成套設備向大型化發(fā)展，我國必須有一批年產(chǎn)千萬(wàn)噸級的煉油廠(chǎng)、百萬(wàn)噸級的乙烯裝置。機械裝備要滿(mǎn)足重負荷、長(cháng)周期、低能耗，并符合環(huán)保要求。我國在仿制國外產(chǎn)品中發(fā)現，制造磁力泵的材質(zhì)和工藝要求是很高的。即使11~13kW的中小功率泵,其可靠性制造成本也無(wú)法讓用戶(hù)接受。對于耐強腐蝕、高壓、高溫的大功率泵尚屬空白。目前磁力泵的發(fā)展極限應由HMD公司的產(chǎn)品來(lái)描述：流量由1m3/h到681m3/h，壓差由10m到500m，溫度范圍由-100℃到450℃，系統壓力從真空到400bar，原動(dòng)機功率達350kW。微型泵是專(zhuān)門(mén)為某些部門(mén)研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的，例如激光器的冷卻、分析儀器的供料、化學(xué)劑的補充、生物工程、冷卻循環(huán)，以至于打印機的噴嘴等。齒輪泵與電機一體化封閉聯(lián)接，適用24V、36V直流電源，速度人工自動(dòng)控制。******流量為10ml/min，壓差7bar。日本Iwaki公司為電鍍、冷卻循環(huán)用的MD系列微型磁力傳動(dòng)齒輪泵的流量范圍是7.5~288L/min，傳動(dòng)功率1/25~1/3馬力。  
2.3各種類(lèi)型的泵均可改造為磁力傳動(dòng)泵  
    離心泵是磁力泵的主導產(chǎn)品，磁傳動(dòng)回轉位移泵雖有25年的歷史，僅近七八年在設計制造水平以及大扭矩能力方面才有廣泛的基礎。重點(diǎn)是磁力傳動(dòng)齒輪泵與螺桿泵，******傳動(dòng)能力達400Nm,轉速3500r/min時(shí)功率為150kW。地處美國邊界猶地州氣體動(dòng)力廠(chǎng)，透平壓縮機的潤滑泵是常軌的外嚙合齒輪泵。油泵因高壓差平均每?jì)蓚€(gè)月便過(guò)度磨損而報廢，造成壓縮機關(guān)閉。1992年改用磁傳動(dòng)三螺桿泵后，一直連續運轉，不用任何維護。英國Tuthill成功地應用了它的磁傳動(dòng)齒輪泵為Scottish公司的過(guò)程水系統中泵入添加劑，該泵取代了螺桿泵，符合衛生安全條例。 
2.4磁力傳動(dòng)壓縮機
    磁力傳動(dòng)的內軸承位于所密封的空間內，它用密封的介質(zhì)潤滑和冷卻。鑒于我國材料制造水平，磁力傳動(dòng)在氣體輸送機械中尚未應用。加拿大Nova磁有限公司生產(chǎn)的超壓風(fēng)機，在170bar氦氣壓力下，泄漏率小1cm3/h，軸承壽命超過(guò)10000h。另一系列的加壓風(fēng)機，自由排放流量750m3/h，在400m3/h流量時(shí)系統壓差35MPa，實(shí)現了零泄漏。此外，磁傳動(dòng)的特殊性能同樣應用于無(wú)泄漏的攪拌器、閥門(mén)等設備。在冷凍機中的應用還未得到相關(guān)信息，筆者為實(shí)現將磁力傳動(dòng)應用于冷凍壓縮機正在作探索工作，因冷凍劑尤其是氟里昂的外泄會(huì )造成嚴重的環(huán)境問(wèn)題。  

3 新技術(shù)、新工藝、新結構  

    磁力傳動(dòng)技術(shù)并非只是簡(jiǎn)單的利用磁體的同性相斥、異性相吸作用，它是傳動(dòng)技術(shù)、材料技術(shù)、制造技術(shù)的集成。世界一流的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)，他們的產(chǎn)品在世界享有聲譽(yù)，以至于我們無(wú)法仿制，其原因就在如此?，F在這些“老手”還在進(jìn)行效率和質(zhì)量的改進(jìn)，減少成本，延長(cháng)兩次檢修之間的平均時(shí)間。  
3.1新材料、新工藝 
    磁性材料的選用各國基本認識統一，NdFeB材料工作溫度低于150℃，SmCo材料工作溫度低于250℃，對于微型泵可選用鋇鐵氧體。泵體材料分金屬、非金屬兩大類(lèi)。金屬不銹鋼不意味著(zhù)對一切液體都是不銹的，它主要用于與其兼容的過(guò)程液體、貴重液體、超純凈液體。非金屬是專(zhuān)門(mén)為腐蝕性應用而研制的。它又分為2種情況。其一是純塑料泵，用純聚丙稀或乙烯氟化物熱塑鑄模。如英國Vanton CGM泵流量為136m3/h，揚程84m（溫度135℃），電機功率32kW。其二是襯里泵，是目前流行的耐腐蝕泵內襯塑料的一種方法。一般泵體可用可鍛鑄鐵制造，FEP、PP、PFA、PVDF、ETFE無(wú)縫襯里。Magnetix新的MTA系列無(wú)密封泵與其它襯里泵的關(guān)鍵優(yōu)勢是應用了它的******PFA氟聚合物襯里，PFA以它獨特的廣泛的耐化學(xué)劑腐蝕的能力，比ETFE，PVDF或其它非金屬材料而聞名。采用******技術(shù)：澆鑄壓膜工藝，聯(lián)接的PFA襯里厚而均勻，與旋轉模鑄相競爭。應用于高純度和高溫流體更為理想。ISO泵PTFE襯里最小厚度3mm，用榫槽壓入泵殼，泵殼用硼硅玻璃制造。隔離罩是密封的關(guān)鍵部件，它的破裂會(huì )導致流體泄漏發(fā)生災難性的危害。單層金屬封罩應用范圍很廣，盡管渦流會(huì )產(chǎn)生熱量有能量損失，若采用高強度、高電阻材料可以限制到最小損失，如：哈氏合金C-4(2.4610)。由Taiani發(fā)明的金屬疊層隔離罩取得5國******，在許多設計中已被應用，它的效率可達99%，傳動(dòng)功率150馬力。單層陶瓷ZrO2（氧化鋯）隔離罩，耐苛性溶液，酸的腐蝕，具有高硬度和良好的滑動(dòng)性能，及高的機械強度和彈性（E=2×105N/mm2），已用于工作壓力250bar。但陶瓷罩壁厚較大，不能塑性加工。1999年初獲得美國******的IMO泵，新的隔離罩用碳纖維與環(huán)氧樹(shù)脂制造，厚度小于2.8mm，與不銹鋼法蘭相聯(lián)。適于操作壓力31bar、溫度232℃，傳動(dòng)扭矩407Nm，在3600r/min下功率達149kW。雙層隔離罩提供了雙保險和可供檢測的空間。日本IWAKI  MDE系列泵雙層罩由玻璃纖維增強塑料制造。AnSimag雙層環(huán)氧樹(shù)脂隔離罩磁傳動(dòng)泵為造紙廠(chǎng)輸送氧化鋁，運轉2年沒(méi)有更換任何部件。隔離罩焊接是結構的薄弱點(diǎn)和腐蝕的敏感源，******的制造方法是塑性成型，如深拉、旋壓、延伸旋壓。軸與滑動(dòng)軸承由高耐磨性SiC制造。干運轉按慣例是無(wú)密封磁力泵的兇兆。精心的流體平衡設計，后部密封圈與葉輪孔聯(lián)合作用，平衡液體軸向推力減小葉輪的壓力。入口調整閥防止低流量時(shí)的預旋，減小湍流，保證低流量操作。兩個(gè)燒結SiC軸承優(yōu)化設計支承點(diǎn)，軸套中的螺旋槽幫助沖洗和潤滑軸徑，提供干運轉30min的保證，可使操作者有時(shí)間調整系統，恢復正常運轉，避免災難性破壞。德國ITT Richter公司的MNKA系列泵的純SiC軸承，在2900r/min下可以干運轉1h。

3.2新技術(shù) 
    以最優(yōu)的物理尺寸保證經(jīng)濟有效地利用磁體的體積，靜磁脫開(kāi)扭矩與溫度的相關(guān)性通過(guò)有限元計算和廣泛的試驗。軸向與徑向軸承由泵送介質(zhì)來(lái)進(jìn)行潤滑。潤滑流道提供必須的流量。新的自動(dòng)調節軸承可承受大的軸向推力和徑向力。具有超群的抗腐蝕和耐磨能力的SiC或碳石墨制造的滑動(dòng)軸承，它縮裝在金屬外殼內，保證機械運轉的穩定性，即使軸肩破壞，仍保持軸承的可靠性和可維修性。另一技術(shù)是流體平衡，使軸承所受的力限制到最小。目前內軸承的壽命可達到10000h。高溫問(wèn)題：KSB熱油泵用環(huán)形冷卻器來(lái)包圍聯(lián)軸器室，保持磁體附近的溫度在材料******允許溫度之下，盡管介質(zhì)平均溫度是350℃。HMD的渦流型聯(lián)軸器具有獨特的“扭矩圈”設計，擴大溫度范圍至450℃不需要冷卻。******技術(shù)—風(fēng)機自動(dòng)冷卻：在各種速度范圍內磁聯(lián)軸器可自動(dòng)冷卻，不需要外部冷卻系統，僅用環(huán)形氣室傳動(dòng)子自動(dòng)完成。完全可靠性：在磁聯(lián)軸器上裝有摩檫圈以保護磁體；為防止干運轉，流量傳感器可以安裝在用戶(hù)管線(xiàn)上，確定斷流或低流；國外機組隨機裝備數字式功率控制監控器來(lái)確定超載條件，泄漏傳感器、溫度傳感器，使用PLC（可編程控制器）實(shí)時(shí)監控磁傳動(dòng)的工作情況。連續監視外軸承的運轉間隙，監視任一球軸泵的磨損，使軸泵在損壞前及時(shí)更換。  
3.3新結構  
    幾乎所有的磁力傳動(dòng)泵均采用“后拉出”結構。整個(gè)聯(lián)軸器部件、軸承部件分別作為一個(gè)單元，拆卸時(shí)不必從管路、底坐上拆出泵殼，益于檢修服務(wù)。例如日本富士山膠片化學(xué)公司以前使用雙機械密封離心泵，由于化學(xué)品的腐蝕磨損,軸封至少一個(gè)?????????更換一次。該密封的更換是很昂貴的，通常占泵總價(jià)值的25%，更換時(shí)間要花費5個(gè)小時(shí)。改用Global磁傳動(dòng)泵后，運行了2年完全成功。與雙機械密封相比，檢修周期增加了1倍，裝拆一次減少到15min。1997年年內全部輸送泵均更換為磁力泵，并將泵的預期壽命（不用任何服務(wù)）規定為5年。ALLweiler理智的提出無(wú)葉輪軸設計，葉輪安裝在SiC軸承中間，標準間隙正在申報******。風(fēng)機應用分開(kāi)式電馬達，插入式套筒內軸承，無(wú)論是檢修馬達還是風(fēng)機軸承均可在30min內完成。零部件大范圍的與EN22858/ISO2858、ANSIB73.1、API610、DIN、BS等標準泵互換。平衡按API/ISO實(shí)施。  

4 ******制造技術(shù)與管理  

    為適應全球化競爭與合作，世界泵業(yè)都在發(fā)展自已的技術(shù)優(yōu)勢，擴大產(chǎn)品范圍以適應世界大市場(chǎng)的多樣性、個(gè)性化需求。產(chǎn)品在滿(mǎn)足功能要求的同時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)應充分滿(mǎn)足嚴格的安全性、可靠性和生態(tài)環(huán)保要求。******制造技術(shù)是產(chǎn)品******的主題。磁傳動(dòng)泵的先驅者HMD三年前推出了長(cháng)遠生產(chǎn)方式和完全的研究計劃，最后重新設計它的裝配設備。投資100萬(wàn)英鎊來(lái)擴充HMD的產(chǎn)品能力，又花費70萬(wàn)用于新的高速加工系統，購買(mǎi)了6套加工中心。然而不單是用******的機器來(lái)增加產(chǎn)量，重要的是建立撓性加工，減少循環(huán)時(shí)間。以往扭矩圈要圍繞工廠(chǎng)傳送540m，在制造鏈上要花費8~9周時(shí)間，今天，制造是家庭式的組織，許多機器均連于公司的CAD/CAM系統，工程師根據用戶(hù)迅速對標準件做出創(chuàng )造性改革，直接上載到加工中心。同一扭矩圈運行30m，在線(xiàn)上僅需要花2天時(shí)間。由于快速制造，材料泵可以很迅速交貨，某種情況下少許3天。按他們的話(huà)說(shuō)“競爭優(yōu)勢將使我們代入下世紀，開(kāi)創(chuàng )更多商機”。[1]******的產(chǎn)品來(lái)自******的設計與嚴格的試驗，3D設計與模擬，無(wú)圖紙加工，虛擬制造、快速成形都在進(jìn)行。高強度合金材料的冶金學(xué)試驗制作，泵體、葉輪及隔離套受強腐蝕作用確保長(cháng)壽命：非磨損的SiC軸泵的潤滑冷卻系統在化學(xué)過(guò)程工業(yè)中進(jìn)行廣泛的試驗，包括高的系統壓力345bar，自吸和熱套設計。每一部件、組件和系統都周密地檢查和評定。HMD認為制造與需求的原則是：超前戰略性原材料；發(fā)展關(guān)鍵的供應關(guān)系；通過(guò)組織制造循環(huán)，減少制造周期；減少排隊，加速進(jìn)程。筆者在網(wǎng)上查詢(xún)了20幾家著(zhù)名的磁傳動(dòng)公司，發(fā)現他們在世界各地均有子公司及銷(xiāo)售網(wǎng)。質(zhì)量設計和制造由全世界技術(shù)精湛的泵發(fā)行者來(lái)決定，才能對市場(chǎng)戰略性地迅速作出反應。服務(wù)包括解答用戶(hù)遇到的應用問(wèn)題，泵的選擇，特種泵專(zhuān)門(mén)設計，每天24小時(shí)為用戶(hù)技術(shù)咨詢(xún)。21世紀制造技術(shù)不但將繼續制造常軌條件下運行的機器與設備，而且將制造出極端環(huán)境下運行的機械設備。21世紀制造的產(chǎn)品應是符合生態(tài)環(huán)保，與人友好的綠色產(chǎn)品，磁力傳動(dòng)技術(shù)正是適應這一發(fā)展態(tài)勢，讓我們借鑒國外******經(jīng)驗推動(dòng)這一技術(shù)的發(fā)展吧！