除以上必然因素造成泵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力外,其他不合理因素也會(huì)導(dǎo)致軸向力,主要有以下幾種: 1、當(dāng)泵在正常運(yùn)行時(shí),葉輪吸入口處的壓力為P1,葉輪背面的壓力為P2,且P2>P1。因此沿著泵的軸向方向就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)推力F1。
2、液體流經(jīng)葉輪后,由于流動(dòng)方向變化所產(chǎn)生的動(dòng)反力F2。在多級(jí)離心泵中,流體通常由軸向流入葉輪,徑向流出,流動(dòng)方向的變化是由于液體受到葉輪的作用力,因此液體也反作用給葉輪一個(gè)大小相等、方向相反的力。由于葉片上壓力分布不對(duì)稱而引起的軸向力F
3。葉片工作面壓強(qiáng)大于葉片背面的壓強(qiáng),其所形成的壓力差也將產(chǎn)生軸向力。
4、由于葉輪流道內(nèi)的壓力分布不對(duì)稱而產(chǎn)生的軸向力F4。
5、對(duì)于立式泵而言,其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是有重力的,這會(huì)成為軸向力的組成部分;而對(duì)于臥式泵,這個(gè)軸向力是不存在的。
7、軸臺(tái)階,軸端等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在不合理因素;8、其他因素引起轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力,如泵腔內(nèi)徑向流。在眾多產(chǎn)生軸向力的因素中,泵腔內(nèi)流體的動(dòng)反力以及葉輪前后蓋板不對(duì)稱是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力的主要原因。
平衡水泵轉(zhuǎn)子軸向力的方法多種多樣,例如在泵外部設(shè)置推力軸承、于水泵腔體上開設(shè)平衡孔或平衡管以降低泵壓、葉輪設(shè)計(jì)時(shí)采用背葉片、雙葉輪、葉輪對(duì)稱分布等形式,以及使用平衡盤、平衡鼓結(jié)構(gòu)等。其中,多利用平衡盤和平衡鼓結(jié)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)子軸向力進(jìn)行平衡。平衡盤被廣泛應(yīng)用在多級(jí)泵的軸向力平衡上,位于泵末級(jí)葉輪之后,其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。平衡裝置存在徑向和軸向兩個(gè)間隙,由末級(jí)流出的帶壓液體,經(jīng)徑向間隙流入平衡盤前的空腔中,使之形成高壓力狀態(tài)。于平衡盤后側(cè)的空腔上開設(shè)平衡管,并與水泵入口相連通,使該處空腔內(nèi)壓力與泵入口處壓力基本一致。由于平衡盤前后兩空腔內(nèi)壓力不等,構(gòu)成壓力差,產(chǎn)生與軸向力反向的平衡力,達(dá)到平衡效果。采用平衡盤結(jié)構(gòu)平衡水泵轉(zhuǎn)子軸向力時(shí),由于軸向力不斷變化,平衡力也隨之改變,因而,其工作過程是動(dòng)平衡過程。平衡盤依靠轉(zhuǎn)子竄動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)其可變間隙大小,從而調(diào)節(jié)平衡力大小,能夠充分平衡轉(zhuǎn)子軸向力,無需依靠外部推力軸承輔助,因而平衡結(jié)構(gòu)可省略外部推力軸承