改良型蝸殼的設(shè)計
更新時間:2020-07-17 在單蝸殼泵中,當(dāng)系在設(shè)計流量下運(yùn)轉(zhuǎn)時,作用在葉輪上的壓力是近似均勻的,在偏離設(shè)計沉量較大時,則葉輪周圍的壓力是不均勻的,于是形成一個合成的徑向力,這種徑向力與總揚(yáng)程及葉輪寬度、直徑有關(guān)。由于設(shè)計的這臺磁力泵葉輪較大,揚(yáng)程較高,因此其徑向力較大。而磁力泵的支撐選用的是碳石墨軸承,碳石墨雖然是種較理想的滑動軸承材料, 且具有較好的自潤滑性能,但碳石墨材料較脆,當(dāng)磁力泵在偏離設(shè)計流量下運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的徑向力就有可能引起整個轉(zhuǎn)子部件的徑向跳動,造成碳石墨軸承損壞,降低了磁力泵使用的可靠性。為了減小徑向力,在設(shè)計中采用了改良型蝸殼。
考慮到結(jié)構(gòu)方面 和水力方面的因素,一般低比轉(zhuǎn)速泵的蝸殼都設(shè)計為環(huán)形蝸殼,設(shè)計改良型蝸殼(見圖2),就是在環(huán)形蝸殼的270位置采用漸開線圓滑過渡。另外因為低比轉(zhuǎn)速泵的斷面面積小,采用了矩形斷面。
試驗證明, 這種蝸殼可以使徑向力在整個流量范圍內(nèi)變得很小,其值只有單蝸殼泵關(guān)死點(diǎn)的30%-40%,所以對于偏離工況點(diǎn)運(yùn)行也是很有利的,對于延長磁力泵碳石墨軸承使用壽命,提高磁力泵使用可靠性是很有幫助的。
離心泵軸向力平衡的方法很多,單級泵中常用的有平衡孔、平衡管、背葉片等。這些方法實(shí)際上不能*平衡軸向力,所以必須采用軸向止推力滾動軸承來承受剩余的軸向力。磁力泵中承擔(dān)軸向力的是石墨制成的推力軸承,軸向力的大小直接關(guān)系到軸承的使用壽命,所以軸向力的平衡在磁力泵中顯得尤為突出。平衡時,轉(zhuǎn)子部件會向前或向后竄動,這個時候平衡裝置就通過葉輪上的兩個密封環(huán)和平衡孔共同作用,保持葉輪前后壓力的平衡,使整個轉(zhuǎn)子找到一個平衡點(diǎn)(通過計算密封環(huán)間隙和平衡孔大小控制),避免推力軸承端面的接觸。因此磁力泵在正常運(yùn)行期間推力軸承不發(fā)生接觸,從而消除了軸承的端面磨損,使軸承的壽命大大提高。這對提高磁力泵的整機(jī)壽命顯得尤為重要,但由于磁力泵的自動推力平衡設(shè)計并無成熟的經(jīng)驗,而磁力泵的結(jié)構(gòu)又與普通離心泵不同,流體流動狀態(tài)復(fù)雜的多,所以成功的設(shè)計軸向力自動平衡裝置除熟悉一般原理外,還要熟悉和計算磁力泵內(nèi)部流動狀態(tài),在計算中要考慮各種因素,控制平衡裝置的平衡狀態(tài)間隙和平衡剛度,依靠實(shí)際經(jīng)驗,通過詳細(xì)計算,并編制計算程序,成功地設(shè)計了這臺磁力泵的平衡裝置,通過8000h運(yùn)行考核證明,設(shè)計的這套軸向力自動平衡裝置是成功的。
(1) 以葉片背面向外逐漸加厚設(shè)計的葉輪可以有效減少低比轉(zhuǎn)速泵葉輪流場的尾跡區(qū),從而消除泵在小流量恭喜啊的工作不穩(wěn)定性,并能提高泵的效率和揚(yáng)程系數(shù),加大葉輪出口寬度還可以大大改善葉輪的鑄造工藝。
(2) 改良型的蝸殼設(shè)計可以使磁力泵轉(zhuǎn)子所受徑向力在整個流量范圍內(nèi)變得很小,延長了磁力泵碳石墨推力軸承使用壽命。
(3)軸向力自動平衡裝置可以實(shí)現(xiàn)磁力泵軸向力的*自動平衡,可以極大地減輕軸承的負(fù)擔(dān)并簡化了磁力泵的結(jié)構(gòu)。