Осевое давление

В центробежных насосах с односторонним входом жидкости давление на внешние стенки рабочего колеса будет различным (рис. 5а). В связи с этим при работе насоса возникают усилия, действующие в осевом направлении в сторону всасывания. Эти усилия называются осевым давлением. Жидкость поступает в рабочее колесо при давлении Р₁, которое меньше атмосферного, а выходит при давлении Р₂, значительно большем, т.е. всегда Р₂>Р₁. Вода по выходе из колеса проникает в полость, окружающую рабочее колесо. Приближенно можно считать, что давление в этой полости будет равно Р₂. Давление на стенки рабочего колеса будет неуравновешенно в плоскости, перпендикулярной валу. Это связано с тем, что со стороны входного отверстия на него действует давление Р₁, а со стороны окружающей полости – Р₂ [10]. Величину возникающего осевого давления можно приближенно определить по формуле:

Где: D_во – диаметр входного отверстия, м;

d_в – диаметр втулки, м.

Осевое давление может достигать весьма высоких значений, что негативно сказывается на работе насоса. Это давление необходимо уравновешивать, что может быть сделано различными способами.

Способы выравнивания осевого давления:

• Двусторонний подвод жидкости к рабочему колесу (в многоступенчатых насосах – взаимное расположение колес);

• Просверливание отверстий в рабочем колесе;

• Установка гидравлического диска или поршня.

П росверливание отверстий в рабочем колесе (рис. 5б) увеличивает утечки, а следовательно снижает К.П.Д. насоса. При использовании гидравлического диска (рис. 5в) необходимо создать за рабочим колесом сообщающуюся с атмосферой камеру с давлением Р_о, близким к атмосферному. В таком случае осевое давление автоматически компенсируется при продольном перемещении гидравлического диска. При этом некоторое незначительное количество жидкости перетекает через узкую щель между камерами с давлением Р₃ и Р_о.

Графическая характеристика центробежного насоса

Теоретический напор, создаваемый центробежным насосом, т.е. основное уравнение центробежного насоса в конечном итоге имеет вид:

Где: а и в – постоянные величины, зависящие от конструктивных параметров рабочего колеса.

Графически эта зависимость изображается прямой линией (АВ), называемой теоретической характеристикой центробежного насоса (рис. 6) [6,10].

Действительный же напор будет меньше теоретического на величину потерь. На рисунке дается теоретическая характеристика насоса АВ и распределение потерь напора. Площадка а представляет потери вследствие конечного числа лопаток, площадка в – потери на трение и площадка с – потери на удары. В связи с потерями действительная зависимость напора от производительности будет выражаться кривой СD, которая называется действительной характеристикой центробежного насоса. Построение действительных характеристик теоретическим путем представляет сложную задачу, а потому их строят исключительно на основании опытных данных. Помимо кривой напоров в результате испытаний строятся кривая η – зависимости к.п.д. от производительности и кривая N – зависимости мощности на валу насоса от производительности. Сочетание этих трех кривых дает полную эксплуатационную характеристику центробежного насоса (рис. 7) [6].