Осевые силы – силы, линия действия которых параллельна оси вращения ротора насоса. Обычно осевые силы возникают по следующим причинам:
- Неравномерность распределения давления на поверхностях дисков рабочего колеса (наиболее частый случай)
- От веса ротора (при вертикальном или наклонном расположении вала)
- От поворота потока
- Другие причины
Наличие больших осевых сил усложняет конструкцию, увеличивает габариты, повышает стоимость производства и снижает ресурс работы. Чтобы избежать вышеперечисленных факторов, компания CNP AIKON при проектировании насосов уделяет отдельное внимание разгрузке от осевой силы.
Разгрузка от осевой силы, вызванной неравномерностью распределения давлений на боковых поверхностях дисков рабочего колеса.
Эта составляющая осевой силы является наиболее важной в центробежных насосах. Особенно высокое значение она приобретает в насосах с высокими напорами. В данном случае осевая сила появляется из-за разницы в конструкции переднего и заднего диска рабочего колеса, что ведёт к неравномерности распределения давления, что показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Распределение давления на дисках рабочего колеса
Наиболее простой метод разгрузки от таких сил – использование открытых рабочих колёс. В их конструкции отсутствуют стенки, поэтому и разность давлений на них возникнуть не может. Однако, из-за ряда недостатков и конструктивных соображений, данный способ не получил массового распространения.
В современных насосах AIKON серии SMA с полуоткрытым рабочим колесом для разгрузки используется метод разгрузки колеса от осевой силы с помощью второго щелевого уплотнения (щелевой плиты) и разгрузочной камеры, схематически показанные на рисунке 2. Данный метод позволяет разгрузить ротор до 90-93% осевой силы, а также является компактным, простым и недорогим по исполнению.
Рисунок 2. Разгрузочная камера (выделена окружностью) на заднем диске рабочего колеса
Третий способ разгрузки, применяемый в насосах CNP AIKON - использование двухсторонних подводов. Данный метод лежит в основе конструкции насосов NSC. Использование двустороннего рабочего колеса позволяет добиться симметричного распределения давления. Общий вид колеса такой конструкции показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Общий вид рабочего колеса с двухсторонним подводом жидкости
Горизонтальные многоступенчатые насосы особенно чувствительны для таких осевых сил. Из-за большого количества колёс любая неуравновешенность суммируется и приобретает большие значения.
В горизонтальных многоступенчатых насосах CMB компании Aikon CNP данная проблема устранена благодаря «зеркальной» установке рабочих колёс. Это отчётливо видно на рисунке 4, где схематично изображена конструкция CMB.
Рисунок 4. Конструкция насосов CMB
Благодаря симметричному расположению рабочих колёс, все возникающие на них осевые силы взаимно уравновешиваются. Данная конструкция усложняет профилирование проточной части насоса, но значительно снижает нагрузку на ротор и подшипники, что увеличивает ресурс работы и позволяет насосу эффективно работать при высоких значениях напора.
Компания CNP Aikon ответственно подходит к оценке негативных воздействий осевых сил на работу насоса и ведёт активную работу по внедрению методов разгрузки в своих насосах!
