泵的知識(shí)

    如果不設(shè)法消除或平衡作用在葉輪上（傳到軸上）的軸向力，此軸向力將拉動(dòng)轉(zhuǎn)子軸向串動(dòng)，與固定零件接觸，將造成泵零件的損壞以致不能工作。一般常用以下方法來平衡泵的軸向力。
    1、推力軸承
    對(duì)于軸向力不大的小型泵，采用推力軸承承受軸向力，通常是簡單而經(jīng)濟(jì)的方法。即使采用其他平衡裝置，考慮到總有一定的殘余軸向力，有時(shí)也裝設(shè)推力軸承。
    2、平衡孔或平衡管
    如圖1所示，在葉輪后蓋板上附設(shè)密封環(huán)，密封環(huán)所在直徑一般與前密封環(huán)相等，同時(shí)在后蓋板下部開孔，或設(shè)專用連通管與吸入側(cè)連通。由于液體流經(jīng)密封環(huán)間隙的阻力損失，使密封下部的液體的壓力下降，從而減小作用在后蓋板上的軸向力。減小軸向力的程度取決于孔的數(shù)量和孔徑的大小。在這種情況下，仍有10~15%的不平衡軸向力。要完全平衡軸向力必須進(jìn)一步增大密封環(huán)所在直徑，需要指出的是密封環(huán)和平衡孔是相輔相成的，只設(shè)密封環(huán)無平衡孔不能平衡軸向力；只設(shè)平衡孔不設(shè)密封環(huán)，其結(jié)果是泄漏量很大，平衡軸向力的程度甚微。

圖1 平衡孔示意圖

    采用這種平衡方法可以減小軸封的壓力，其缺點(diǎn)是容積損失增加（平衡孔的泄漏量一般為設(shè)計(jì)流量的2~5%）。另外，經(jīng)平衡孔的泄漏流與進(jìn)入葉輪的主液流相沖擊，破壞了正常的流動(dòng)狀態(tài)，會(huì)使泵的抗汽蝕性能下降。為此，有的泵體上開孔，通過管線與吸入管連通，但結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。
    采用上述平衡方法，軸向力是不能達(dá)到完全平衡的，剩余軸向力需由泵的軸承來承受。用平衡孔平衡軸向力的結(jié)構(gòu)使用較廣，不僅單級(jí)離心泵上使用，而且多級(jí)離心泵上也使用。但由于軸向力不能完全平衡，仍需設(shè)置止推軸承，且由于多設(shè)置了一個(gè)口環(huán)，因而泵的軸向尺寸要增加，因此僅用于揚(yáng)程不高，尺寸不大的泵上。
    3、雙吸葉輪
    單級(jí)泵采用雙吸式葉輪后，因?yàn)槿~輪是對(duì)稱的，所以葉輪兩邊的軸向力互相抵消。但實(shí)際上，由于葉輪兩邊密封間隙的差異，或者葉輪相對(duì)于蝸室中心位置的不對(duì)中，還是存在一個(gè)不大的剩余軸向力，此軸向力需由軸承來承受。
    4、背葉片
    泵背葉片是加在后蓋板的外側(cè)，即相當(dāng)于在主葉輪的背面加一個(gè)與吸入方向相反點(diǎn)的附加半開式葉輪，如圖2.為了便于鑄造，這種背葉片通常都是做成徑向的，也有做成彎曲的。葉輪加背葉片之后，背葉片強(qiáng)迫液體旋轉(zhuǎn)，液體的旋轉(zhuǎn)角速度增加，改變了后蓋板的壓力水頭分布減小了不平衡力。剩余軸向力仍需由軸承來承受。

圖2 背葉片示意圖

    背葉片除平衡軸向力外，同時(shí)能減小軸封前液體的壓力。裝背葉片泵的揚(yáng)程大約提高1~2%，使泵效率下降2~3%。背葉片還有防止雜質(zhì)進(jìn)入軸封的功能，輸送含雜質(zhì)液體的泵中常采用。
    5、葉輪對(duì)稱布置
    該方法主要用于多級(jí)泵。泵的所有葉輪平均分為兩個(gè)方向布置，面對(duì)面或者背靠背地按一定次序排列起來（如圖3），可使軸向力相互平衡。

涂3 葉輪對(duì)稱布置示意圖

布置葉輪的原則是：
    （1）級(jí)間過渡流道不能很復(fù)雜，以利于鑄造和減小阻力損失；
    （2）兩端軸封側(cè)應(yīng)布置低壓級(jí)，以減小軸封所受的壓力；
    （3）相鄰兩級(jí)葉輪間的級(jí)差不要過大，以減小級(jí)間壓差，從而減小級(jí)間泄漏。
    節(jié)段式泵對(duì)稱布置可平衡軸向力，但級(jí)間泄漏增加。對(duì)稱布置葉輪，只有在結(jié)構(gòu)完全相同的條件下，才能完全平衡，當(dāng)各級(jí)的輪轂軸臺(tái)不同時(shí)，也將產(chǎn)生一定的軸向力。
    6、平衡鼓
    平衡鼓是個(gè)圓柱體，裝在末級(jí)葉輪之后，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。平衡鼓外圓表面與泵體間形成徑向間隙。平衡鼓前面是末級(jí)葉輪的后泵腔，后面是與吸入口相連通的平衡室。這樣作用在平衡鼓上的壓差，形成指向右方的平衡力，該力用來平衡作用在轉(zhuǎn)子上的軸向力。如圖4
    7、平衡盤
    平衡盤可在不同工況自動(dòng)完全地平衡軸向力，故廣泛地應(yīng)用于多級(jí)離心泵。如圖5所示，在軸套與泵體間存在一個(gè)間隙，在盤端面與泵體間有一個(gè)軸向間隙bo，平衡盤后面有與泵吸入口相通的平衡室。徑向間隙b前的壓力是末級(jí)葉輪背面的壓力p，液體經(jīng)過間隙b后，壓力降低為p＇，徑向間隙的壓力降為△p1=p-p＇，液體通過軸向間隙b0后，壓力再下降至po軸向間隙兩端的壓力降為△p2=p＇-po，其中po和泵吸入口的壓力接近。整個(gè)平衡盤裝置的壓力降為△p=△p1+△p2。這樣，在平衡盤上作用一個(gè)平衡力，方向與泵的軸向力相反。

圖5 平衡盤示意圖

    平衡盤的工作原理是：當(dāng)軸向力大于平衡盤的平衡力時(shí)，離心泵轉(zhuǎn)動(dòng)部分向左移，軸向間隙bo隨之減少，流體流過間隙的阻力加大，整個(gè)平衡裝置的總阻力系數(shù)也因此加大。但是，△p不變，所以泄漏量q減少，結(jié)果是△p1減少而△p2增大，從而增加了平衡力，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)部分不斷向左移動(dòng)，平衡力不斷增加，到達(dá)某一位置時(shí)，平衡力和軸向力達(dá)到平衡。當(dāng)軸向力小于平衡力時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分向左移動(dòng)，與上述過程相反，也使離心泵處于軸向平衡狀態(tài)。所以裝有平衡盤裝置的離心泵，一般不配止推軸承。