Аксиално налягане и методи за неговото разтоварване

За да изясните концепцията за аксиално налягане, помислете за конзолна центробежна помпа, диаграмата на която е показана на фигура 38.

Фигура: 38. Схема на водния поток в работното колело и в процепа между работното колело и
калъф за калъф

Отличителна черта на такива помпи с работни колела с еднопосочен вход е, че по време на тяхната работа възниква аксиално хидравлично налягане, което е насочено срещу движението на течността в смукателната тръба на помпата и има тенденция да движи вала с работното колело в тази посока. Възниква поради липса на симетрия в работното колело с еднопосочен вход. Всъщност нека течността във входа на работното колело има налягане p1 (обикновено по-ниско от атмосферното), а на изхода от работното колело, в изходния канал, налягането p2 е по-голямо от атмосферното.

Поради наличието на голямо свободно пространство между работното колело и стените на корпуса (фиг. 38), налягането върху всяка квадратна единица от външната повърхност на работните колела (в пространства В и С) може да се приеме за еднакви и равни на p2. Въз основа на горното можем да запишем, че общото налягане върху външната повърхност на задния диск (вдясно) ще бъде равно на:

(3 - 1)

където: е площта на външната повърхност на задния диск минус площта на вала.

Общото налягане върху външната повърхност на работното колело от смукателната страна (т.е. отляво) е:
(3 - 2)
От сравнение на тези две уравнения се вижда, че налягането върху работното колело отдясно е по-голямо от налягането отляво, следователно ефективната сила след изваждане на уравнениетоnenia (3-2) от (3-1) ще бъде равно
(3 - 3)

Това е приблизителната стойност на аксиалното налягане. В този случай той е насочен отдясно наляво, тоест срещу движението на течността, влизаща в колелото.

За облекчаване на аксиалното налягане в едноколесните помпи се използват следните методи:

Фигура: 40. Схема на работно колело с два О-пръстена на входа и релефните отвори в втулката.

1) използването на работни колела с двойно засмукване (фиг. 34). Това е най-ефективната техника за разтоварване. За възприемане на остатъчни произволни аксиални сили се използват механични средства под формата на сферични или пръстеновидни крака (аксиални лагери) или регулиращи пръстени на вала на помпата. При високи обороти на големи помпи (високи периферни обороти на вала) се използват радиални лагери с тяга и радиални лагери с дълбоки канали;

2) устройството на втория О-пръстен от външната страна на задния диск на работното колело и отворите в втулката (фиг. 40), в резултат на което налягането от двете страни на работното колело се изравнява. Общата площ на релефните отвори в втулката трябва да надвишава зоната на хлабина поне 4 пъти. При този метод са възможни и остатъчни или случайни аксиални сили (в резултат, например, в резултат на неравномерно износване на уплътнителните пръстени), за възприемането на които е необходимо разположение на аксиален лагер.

Наличието на отвори за разтоварване в работното колело на помпата намалява неговата ефективност с 4-6% поради факта, че течовете на пукнатини тук се появяват от двете страни на работното колело;

3) устройството на механични крачета под формата на аксиални лагери в опорната част на помпата. Този метод се характеризира с ниска консумация на енергия поради ниския коефициент на триене на такива лагери.

Разтоварването на аксиалните сили в многоколесните помпи се постига главно по два начина:

1) симетрично и взаимно противоположно разположение на работните колела с еднопосочен вход. Ефективността на този метод е същата като при използване на двойни смукателни колела. Остатъчните усилия се възприемат по горните начини;

2) използването на балансиращ диск (хидравлична пета). Фигура 41 показва диаграма на едно от тези устройства. Хидравличен ток под формата на метален диск И е фиксиран на вала от страната на притискане зад последното работно колело на помпата. Има празнина между колелото и неподвижната стена на тялото Z2. Същата празнина З3 има междунаправи диск И и стената на корпуса. Разтоварваща камера Е. комуникира с подаването на първия етап със специална тръба, в резултат на което в камерата Е. налягането е настроено, близо до налягането във входа 1-ви

Фигура: 41. Схема на разтоварващото устройство с помощта на хидравлична пета

етап p1. Налягане на междинната камера д надвишава налягането в разтоварващата камера Е., следователно върху диска на хидравличното краче действа сила, облекчаваща аксиалното налягане на ротора. Това устройство работи автоматично. Всъщност, нека по някаква причина налягането в разтоварващата камера Е. ще намалее. В резултат на това дискът И заедно с вала и колелото незабавно ще се преместят наляво и ще променят стойностите на двата хлабини: отзадразсъмване З3 ще се увеличи и разликата 32 ще намалее. Това ще доведе до намаляване на налягането в междинната камера D, което ще доведе до изместване на колелото в дясната страна, т.е. колелото ще се върне в предишното си положение.

От описанието следва, че такова устройство се характеризира и с допълнителни течове с прорези, които намаляват обемната ефективност на помпата.