Mikä on aksiaalisen voiman päälähde vaakasuorassa keskipakopumpulla

Vaakasuorat keskipakopumput ovat yleisimmin käytettyjä nesteen kuljetuslaitteita teollisuusprosesseissa, ja niiden toiminnan luotettavuus vaikuttaa suoraan tuotannon tehokkuuteen. Tällä ammatillisella kentällä aksiaalinen työntövoima on ratkaiseva suunnittelu- ja toimintaparametri. Aksiaalisen työntövoiman muodostumisen mekanismin ymmärtäminen ja sen tasapainottaminen on ratkaisevan tärkeää pumpun valinnassa, asennuksessa, vianetsinnässä ja laakereiden ja mekaanisten tiivisteiden käyttöikän pidentämisessä.

1. Aksiaalivoiman ydinlähde: Paine -ero juoksupyörän läpi

Aksiaalisen voiman perustavanlaatuinen syy on nestemäisen paineen epätasapaino juoksupyörän molemmilla puolilla. Tämä on ensisijainen ja usein suurin aksiaalivoiman lähde.

Yksivaiheinen yhden vaiheen juoksupyörä on tyypillisin esimerkki. Kun keskipakopumppu toimii:

Juoksupyörän etukuoren puolella (imupuoli): Juoksupyörän keskusalue on matalapainevyöhyke, paine lähellä ilmakehän painetta tai alapuolelle (NPSH: sta riippuen).

Juoksupyörän takaosan kuori-puoli (takaosa): Kun neste virtaa juoksupyörän ulos ja voluuttiin, jotkut korkeapaineisesta nesteestä vuotavat läpi tai virtaavat takaisin kuluneen renkaiden aukkojen läpi juoksupyörän takaosaan. Lisäksi volute -poistoaukon korkea paine painostaa myös juoksupyörän takaosaan. Siksi juoksupyörän takaosassa oleva keskimääräinen paine on tyypillisesti paljon korkeampi kuin edessä.

Tämä paine -ero juoksupyörän etu- ja takaosan välillä, joka on projisoitu efektiiviselle alueelle, luo reaktiovoiman, joka on suunnattu imurataan - aksiaalinen voima. Tämän voiman suuruus liittyy suoraan pumpun pään, juoksupyörän halkaisijaan ja kuluneen rengasrakoon. Korkeampi pää lisää paine -eroa ja siten aksiaalista voimaa.

2. Momentumin muutosvaikutus juoksupyörän virtauskulassa

Toinen tärkeä aksiaalisen voiman lähde on momentinmuutosreaktiovoima, joka syntyy, kun neste muuttaa suuntaa ja nopeutta juoksupyörän sisäisen virtauksen kulkulla.

Kun neste menee juoksupyörän imuportista, virtaus muuttuu aksiaalista (yhdensuuntaisesta pumpun akselin kanssa) säteittäiseksi (kohtisuorassa pumpun akseliin). Newtonin toisen lain mukaan, kun neste läpäisee tämän suuntapyörän sisällä, se tuottaa väistämättä reaktiovoiman juoksupyörälle. Tämän reaktiovoiman komponentti, joka toimii pumpun akselia pitkin, muodostaa aksiaalisen voiman vastakkaiseen suuntaan.

Useimmissa yhden kuljetusten juoksupyörän malleissa tämän vauhdin aiheuttaman aksiaalivoiman suunta on vastapäätä paine-differentiaalin aiheuttamaa aksiaalista voimaa, mutta sen suuruus on tyypillisesti pienempi kuin paine-eron aiheuttama aksiaalinen voima.

3.

Akselin tiivistealueen suunnittelu- ja käyttöolosuhteet vaikuttavat myös paikallisen aksiaalivoiman jakautumiseen.

Mekaaninen tiiviste/täyte laatikko: akselin tiivisteessä pumppu -akseliin vaikuttava voima on nesteen paineen yhdistetty voima tiivistekammiossa ja ilmakehän paine. Jos tiivistikammion paine on korkea, se työntää akselin ulospäin pumpun akselia pitkin.

Tasapaino reikiin: Juoksupyöriin, jotka käyttävät aksiaalivoimien tasapainottamista tasapainottamiseen, tasapainotusreiän tehtävänä on vähentää tehokkaasti juoksupyörän takana olevaa painetta ohjaamalla korkeapaineista nestettä juoksupyörän takaosaan takaisin imu-satamaan tai matalapaineiseen alueeseen. Tasapainotusreiän halkaisijan ja luvun suunnittelu määrittää suoraan, missä määrin juoksupyörän etu- ja takapintojen välinen paine -ero poistetaan.

4. Kaksoiskaitoskoittimet ja aksiaalivoimien luontainen tasapaino

On syytä huomata, että kahdenvälisesti symmetrisellä imulla on syytä huomata, että kaksoiskäyttöisissä keskipakopumpuissa.

Symmetrinen rakenne: Neste tulee juoksupyörän keskustaan ​​samanaikaisesti ja symmetrisesti molemmilta puolilta.

Mekaaninen peruuttaminen: Tämä tarkoittaa, että kahden juoksupyörän virtauspolun geometria on täysin symmetrinen ja painejakauma molemmilla puolilla on myös olennaisesti symmetrinen. Käynnistyksen aikana kahden juoksupyörän tuottamat aksiaalivoimat ovat suuret ja vastakkaiset suunnassa, mikä saavuttaa teoreettisesti automaattisen aksiaalisen voimatasapainon. Tämä on yksi kaksoiskehityspumppujen keskeisistä rakenteellisista eduista, joiden avulla ne voivat käsitellä suuria virtausolosuhteita.

5. Aksiaalivoiman tasapainottamisen ja vastatoimenpiteiden merkitys

Keskipakopumpun suunnittelussa jäljellä olevien aksiaalivoimien poistaminen tai minimoiminen on ratkaisevan tärkeää. Muuten liialliset aksiaalivoimat voivat johtaa:

Laakerin ylikuormitus: Jatkuvat aksiaalivoimat asettavat merkittäviä kuormia työntövoiman laakeriin, kiihtyvään kulumiseen ja vikaan. Tämä on yksi yleisimmistä vikatiloista keskipakopumppuissa.

Mekaaninen tiivistimet: Aksiaalivoimien terävät muutokset voivat aiheuttaa liiallista puristusta tai erottelua mekaanisen tiivisteen pyörivien ja paikallaan olevien renkaiden välillä, mikä johtaa vuotoon tai vakavaan kulumiseen.

Siksi kaksoiskäyttöisten juoksupyörien itse tasapainottamisen suunnittelun lisäksi seuraavia erikoistuneita mekanismeja käytetään usein suunnittelusuunnitelmissa aksiaalivoimien tasapainottamiseksi:

Tasapaino reikät ja takaosat: Käytetään yhden uran pumppuissa.

Tasapainolevyt/rummut: Yleisesti käytettyjä korkeapaineisia tasapainotuslaitteita monivaiheisissa pumppuissa.

Vaakasuuntaisten keskipakopumppujen aksiaalivoimien tarkkaan hallinta ja pumpun akselin stabiilisuuden varmistaminen ovat keskeisiä teknisiä vaatimuksia laitteiden pitkäaikaisen, luotettavan toiminnan varmistamiseksi.