离心泵浮动叶轮轴向间隙液体流动分析及轴向力计算_刘在伦.pdfVIP

第 29 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.12 2013 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2013 79 离心泵浮动叶轮轴向间隙的液体流动分析及轴向力计算 1,2 1 1 1 1,2※ 刘在伦 ，许立中 ，贾 晓 ，吴 佼 ，王东伟 （1. 兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州 730050 ； 2. 兰州理工大学温州泵阀工程研究院，温州 325105 ） 摘 要：为了研究浮动叶轮轴向间隙变化对其液体泄漏量及压力、液体作用在不锈钢盘上轴向力的影响规律，将 径向和轴向的间隙液体流动分别简化为平行平板间粘性层流运动和轴对称二维粘性层流运动，基于液体通过径向 和轴向的间隙泄漏量相等，推导出了计算轴向间隙的液体泄漏量及压力、液体作用在不锈钢盘上轴向力的数学表 达式。并通过设计实例计算，绘制出了轴向间隙的液体泄漏量和液体作用在不锈钢盘上轴向力与轴向间隙变化的 关系曲线，从控制一定泄漏量并减少轴向力的角度出发，分析得出轴向间隙取 0.4～0.8 mm 较为适宜。并在平衡 腔内不安装不锈钢盘和石墨盘条件下，计算出了平衡腔内液体作用在叶轮上轴向力。通过比较分析，浮动叶轮有 明显减少轴向力的效果。 关键词：泵，轴向力，叶轮，轴向间隙，泄漏量 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.12.011 中图分类号：TH311 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-12-0079-07 刘在伦，许立中，贾 晓，等. 离心泵浮动叶轮轴向间隙的液体流动分析及轴向力计算[J]. 农业工程学报，2013， 29(12)：79－85. Liu Zailun, Xu Lizhong, Jia Xiao, et al. Analysis of liquid flow and axial force calculation in axial clearance for floating impeller of centrifugal pump[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(12): 79 －85. (in Chinese with English abstract) 环间隙面积比值的选择范围。文献[10]介绍了一种 0 引 言 离心泵轴向力自动平衡法（ thrust equalizing 轴向力平衡法及理论是泵研究中的关键问题。 mechanism ，TEM ），其结构与浮动叶轮相同，从 近年来提出了离心泵浮动叶轮自动平衡轴向力新 而取消专门的轴向力平衡装置。文献[11-12]通过试 技术，它是将平衡孔与平衡盘集成在叶轮上。该技 验对浮动叶轮的平衡孔泄漏量特性及计算、平衡腔 术在泵上容易实现，尤其是多级泵可取消专门的轴 内液体压力的计算方法进行了研究，但其研究成果 向力平衡装置，解决了高转速高扬程泵的轴向力问 有一定局限性。由此可见，该技术虽在个别泵上应 题，是一项简单易行极有推广价值的新技术[1-8] 。浮 用并证明效果显著可行，但浮动叶轮自动平衡轴向 动叶轮工作时，其轴向位移将会引起安装在平衡腔