Khi bơm làm việc, bánh công tác của bơm chịu tác dụng của các áp lực theo hướng trục. Ta sẽ khảo sát các lực này.
Hình 3.26 - Lực dọc trục trong bơm ly tâm
Khi bơm làm việc, chất lỏng ở bọng hút A chuyển động theo phương song song với trục vào bánh công tác dưới áp suất khá nhỏ p1. Sau khi vào bánh công tác, dòng chất lỏng ngoặt 90o và trở thành thẳng góc với trục. Áp suất chất lỏng tăng dần đến trị số p2 ở lối ra, p1
<< p2 . Dưới tác dụng của p2, một phần chất lỏng rò rỉ qua các khe hở giữa bánh công tác và thân bơm B và C. Nếu bỏ qua sự quay của chất lỏng trong khe hở B và C thì có thể xem gần
p2 p2 p2 p1 R1 R2 PII A P1 A B C D F E M N K r T
đúng áp suất trong các khe đó bằng p2. Do đó áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau của bánh công tác hướng về phía trái là:
2 2
22 2
tr p . .R r
P
Và áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa trước bánh công tác, hướng về bên phải là:
2 2 1 1 2 1 2 2 2 ph p . .R R p . .R r P
Vì p2 >> p1 Ptr >> Pph. Do đó áp lực dọc trục có xu hướng đẩy bánh công tác về phía ngược với hướng chuyển động của chất lỏng vào bánh công tác.
2 21 1 1 2 ph tr I P P .p p .R r P Hoặc: 2 2 1 t I . .H .R r P
Trong thực tế, do sự quay của chất lỏng theo các đĩa của bánh công tác trong các khe hở B và C nên áp suất trong các khe giảm dần từ ngoài vào trong (từ R2 R1) theo các đường parabol.
Ngoài PI ra, còn có lực hướng trục PII tác dụng lên bánh công tác theo hướng của dòng chảy (ngược với PI), PII xuất hiện do chất lỏng thay đổi phương chuyển động ở lối vào của bánh công tác (từ hướng trục sang hướng kính), có thể tính theo định luật động lượng:
o l o II C g Q . C . m P
m – khối lượng chất lỏng chuyển động qua bánh công tác,
g Q . m l Co – vận tốc chất lỏng ở bọng hút của bánh công tác.
Vậy áp lực tổng cộng áp dụng trên một bánh công tác của bơm là: II
I PP P P
Đối với bơm nhiều cấp có số bánh công tác là i thì tổng áp lực hướng trục là: A = iP
* Nếu roto của bơm bố trí thẳng đứng (bơm trục đứng) thì công thức tính tổng áp lực hướng trục A ở trên cần bổ sung thêm thành phần trọng lượng của roto G:
G P . i
A
Dấu tuỳ thuộc vào sự bố trí miệng vào và ra của bơm, gây nên các áp lực hướng trục cùng hay ngược chiều với trọng lượng G của roto.
Tác hại của lực hướng trục
Lực hướng trục trong bơm làm mòn các ổ chắn tạo nên sự sai lệch các khe hở trong bơm và làm cho roto cọ vào thân bơm khi làm việc gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất và làm hỏng bơm.
Cách khắc phục
1. Đối với bơm có một bánh công tác:
Dùng bánh công tác có hai miệng hút.
Hình 3.27 – Bánh công tác hai miệng hút
Cấu tạo vành lót kín thứ hai chia khe hở giữa thân bơm và đĩa sau của bánh công tác thành hai phần. Phần trên thông với bọng đẩy có áp suất pp2, phần dưới thông với bọng hút bằng các lỗ khoan trên đĩa sau bánh công tác. Nhược điểm của phương pháp này là làm giảm hiệu suất lưu lượng Q.
Hình 3.28 - Cấu tạo vành lót kín thứ hai giữa thân bơm và đĩa sau 2. Đối với bơm có nhiều bánh công tác:
Bố trí bánh công tác thành các cặp đối xứng nhau.
Hình 3.29 - Bố trí bánh công tác thành các cặp đối xứng
Dùng piston cân bằng.
Dùng đĩa cân bằng.
Hình 3.30 – Đĩa cân bằng
Chọn bơm theo điều kiện cho trước
Hình 3.31 – Chọn bơm theo lưu lượng và cột áp cho trước Copyright © Truong DH Su pham Ky thuat TP. Ho Chi Minh