Các biện pháp cân bằng lực hướng trục trong máy bơm ly tâm
Lực hướng trục tác dụng lên bánh công tác của bơm ly tâm, trong một số trường hợp có thể đạt tới giá trị rất lớn tới chục ngàn Niuton.
Lực hướng trục lớn sẽ làm cho ổ chặn nhanh bị hư hỏng, làm xê dịch roto, gây va chạm bánh công tác với vỏ, do đó có thể gây hư hỏng các chi tiết cũng như các bộ phận của máy. Vì vậy, khi lực hướng trục có giá trị lớn, cân bằng nó bằng ổ chặn sẽ không có lợi. Trong trường hợp này người ta sẽ sử dụng các biện pháp thủy lực để cân bằng lực hướng trục. Các biện pháp đó dựa trên cơ sở:
+ Sự phân bố đối xứng áp suất tác dụng lên bánh công tác hoặc roto
+ Sử dụng các cơ cấu đặc biệt để cân bằng lực hướng trục xuất hiện ở mọi chế độ làm việc của bơm.
* Dựa trên cơ sở phân bố đối xứng áp suất tác dụng lên bánh công tác hoặc roto người ta sử dụng các biện pháp sau:
+ Dùng bánh công tác hai miệng hút
Trong trường hợp này, lực hướng trục sẽ xuất hiện khi một trong hai phía đệm lót trước bị hư hỏng. Vì vậy phải dùng ổ chặn để cân bằng lực này
+ Đối với bánh công tác một miệng hút, người ta thiết kế buồng giảm áp ở phía sau bánh công tác
Buồng giảm áp thông với miệng hút của bơm bằng các lỗ tròn 3-6 lỗ, đường kính 4-6mm, khoan trong đĩa sau của bánh công tác.Nhờ có lỗ này, áp suất tác dụng lên hai phía của bánh công tác cân bằng. Lực hướng trục tác dụng lên bề mặt ngoài của bánh công tác sẽ bằng 0. Trong trường hợp này sẽ xuất hiện lực hướng trục mới khi đệm lót ở một trong hai phía của bánh công tác bị mòn hay hư hỏng.
Biện pháp này không ngăn ngừa được lực hướng trục tác dụng lên bề mặt trong của bánh công tác, ổ chặn phải cân bằng được các lực hướng trục này.
Biện pháp này còn có nhược điểm là giảm hiệu suất lưu lượng của bơm do chất lỏng chảy qua các lỗ trong đĩa sau về phía hút.
+ Trong bơm nhiều cấp
Một trong các biện pháp được sử dụng phổ biến là lắp các bánh công tác đối xứng ngược nhau trên trục. Nếu các bánh công tác có kích thước như nhau, chúng sẽ tạo được cột áp như nhau.
Trong điều kiện làm việc bình thường, lực hướng trục tác dụng lên các bánh công tác có giá trị bằng nhau và hướng ngược chiều nhau, do đó, hợp lực của chúng tác dụng lên roto bằng không và roto ở trạng thái cân bằng.
Trong trường hợp này ta vẫn sử dụng ổ chặn để cân bằng các lực hướng trục xuất hiện khi ở lối vào của bánh công tác cấp đầu tiên xảy ra xâm thực hay khi đệm lót trước hoặc đệm lót giữa vách ngăn và moay ơ trục bị hư hỏng.
Nhược điểm của biện pháp này là làm cho kết cấu bơm trở nên phức tạp, chiều dài trục và chiều dài bơm tăng.Chiều dài trục tăng sẽ làm giảm độ cứng vững của trục.
* Sử dụng các kết cấu thủy lực đặc biệt (pittong giảm tải và đĩa giảm tải) để cân bằng lực hướng trục trong các bơm nhiều cấp
+ Cân bằng lực hướng trục bằng pitton giảm tải.
Pittong giảm tải A được gắn chặt trên trục bơm sau bánh công tác của cấp cuối cùng. Giữa pitton A và vỏ bơm tạo thành buồng C được gọi là buồng cân bằng áp lực. Buồng C thông với buồng hút của bơm qua ống T. Vì vậy áp suất của chất lỏng trong buồng C nhỏ hơn áp suất chất lỏng trong buồng B ( phía trước pitton giảm tải). Do đó tạo nên độ chênh áp tác dụng lên pitton giảm tải. Do có độ chênh áp này nên xuất hiện lực hướng trục tác dụng lên roto hướng ngược chiều với lực hướng trục chính. Vì vậy, roto được cân bằng.
Nhược điểm của biện pháp cân bằng lực hướng trục bằng pitton giảm tải là chỉ đảm bảo cân bằng lực hướng trục trong chế độ làm việc tính toán của bơm
+ Cân bằng lực hướng trục bằng đĩa giảm tải
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi trong bơm nhiều cấp có áp suất làm việc cao. Đó là biện pháp thủy lực cân bằng lực hướng trục hoàn hảo nhất. Nó đảm bảo cân bằng roto ở mọi chế độ làm việc của bơm, do đó không cần tới ổ chặn để cân bằng lực hướng trục, bảo đảm cho roto có kích thước nhỏ nhất và giảm tải ổ đệm của bơm về phía đẩy khỏi tác dụng của áp suất cao.
Đĩa giảm tải được gắn trên trục bơm sau bánh công tác cấp cuối cùng. Hình 4.25
