在我的新叶轮吗?为什么会有洞第3部分

在这里,我们从这一列的第2部分离开的。第1部分跑在8月期,9月的第2部分。你能找到这两个www.BETVICTOR体育官网pumpsandsystems.com/author/jim-elsey。

打开叶轮

真正打开叶轮不常用的工业泵,因为服务的要求需要足够的叶片支持(带子或寿衣)来支持所需的扭矩加载和维护的相对几何位BETVICTOR体育官网置叶片。

要注意,有时候打开叶轮的叶片将随着时间的推移和服务由于材料减压问题和其他作战力量因素。这种趋势移动(即,春天)通常使他们无法使用健壮的应用程序。从积极的一面来看,因为没有裹尸布和织物前或真正的开式叶轮,几乎没有采取行动的压力的表面积,所以生成最小轴向力。

半开的叶轮

美国国家标准协会(ANSI)风格(B73.1 / B73.2)和国际标准化组织(ISO)风格(5199/2858)泵是单级叶轮吸入类型使用半开的98.5%的时间(作者的未经证实的估计)。BETVICTOR体育官网请注意,有许多抽吸泵模型使用半开的叶轮,并非旨在ANSI或ISO规格如工业股票和流程泵。BETVICTOR体育官网

半开的叶轮一侧有一个裹尸布。简单的几何结构使这些叶轮较便宜的制造。半开的叶轮也有能力通过更多和更大的固体比闭式叶轮包括绳和纤维材料。

通常,一个封闭式叶轮效率更高的半开的叶轮几何相似,但它可能是一个半开的叶轮,举行一个非常紧密的外壳间隙设置(又名、漏)被视为有效,因为封闭的叶轮,至少在之前长时间穿打开间隙的影响。

半开的设计的结果是一个较高的叶轮不平衡轴向力相比,类似的大小在完全封闭的设计。在正常操作条件下,将会有一个更高的力量比前面的叶轮。方向的合力发挥吸和泵推力轴承抵消的力量。请注意,即使在正常操作,可以有短暂的两个方向上的力,所以应该设计推力轴承/选择处理部队在两个方向。

一个新的中型ANSI泵将开发850磅以上的轴向力随着泵穿力增加。轴向力将会相应地减少吸入压力增加。必须考虑这些因素,在计算所需的轴承尺寸和设计寿命。一个典型的ANSI泵推力轴承名义上被设计为至少17500小时。

泵设计人员只需安装更大推力轴承和不解决轴向力,但更大的轴承需要更大的轴,需要更大的框架和housings-all这些事情导致泵的一个更大的初始成本和维护成本较高。

更实际的方法用来减少对端吸泵的轴向推力和半开的叶轮是减少后裹尸布上的轴向力通过减少压力。BETVICTOR体育官网这就是为什么公司平衡孔,泵叶片或发挥作用,减少轴向力的方法。泵出叶片的设计妥协,因此有一个小,但是可以接受,权衡效率和功耗时,使用这种方法。

泵出叶片

泵出叶片有时被简单地称为观点,种子渣,叶片或肋骨,正如其名称所暗示的:他们是小叶片叶轮裹尸布的背面(图片1),泵叶片可能是最具成本效益的方法,减少轴向力。

如前所述,泵出叶片的主要目的是减少叶轮背后的压力。减少在这方面的压力降低了轴向力推动叶轮吸入。叶片泵的功能是类似于标准的叶轮叶片,他们传授速度环区域中包含的流体在叶轮后面。

随着叶轮旋转,叶轮附近的液体裹尸布也将获得速度由于简单的盘摩擦现象。添加泵出叶片后裹尸布只是增强了预期效果增加液体的角速度。增加液体速度降低了裹尸布的压力,因此,轴向力的大小。

A.J. Stepanoff进行研究和开发的公式是基于他的实验与泵叶片在1950年代和60年代。他确定液体的角速度环地区将约50%的叶轮裹尸布速度(和叶片泵)。裹尸布正在附近的液体速度几乎相同,但是它会减慢很快当你增加裹尸布的距离。随后的研究表明真正的角速度的准确测定是更复杂的比我的声明,但基本的前提是合理的。

一个领域的焦点是叶片泵的距离填料函/密封室(想想最近的障碍物)。的距离定义背后的环室叶轮的轴向间隙。随着叶轮的填料函,无论是通过穿或操作符设置,结果差距将在某种程度上成为泵出太大的叶片施加他们的全面影响。大多数泵专家同意将开始性能下降时出现的差距开始超过0.060英寸(1.5毫米)。

压力速度的关系,也就是,伯努利定律:热力学第一定律的能量守恒,能量总是守恒的,它既不能创造也不能毁灭,但(这是最重要的部分),它可以改变形式。液体在管道或泵壳是一个简单的压力速度关系(节能)。如果速度增加,压力就会减少,反之亦然。

对于本专栏的一般用途,可以考虑泵出叶片性能的描述作为一个简单的例子的丹尼尔·伯努利方程和压力速度关系(与真诚的道歉我的应用流体力学301教授,博士R.G.)。

叶片泵的效率和有效性是一个直接的函数至少6设计因素。前四个因素按照重要性列出:

1. 半径(长度)的叶片
2. 叶片的高度
3. 叶片的数量
4. 泵出叶片之间的间隙和最近的梗阻(填料函/密封室)

这些因素如何影响了泵叶片的功效降低推力有时是一个争论不休的问题泵设计师,CFD软件开发人员和工程人员。忽略一些可疑的辩论部分,还有许多方面达成一致的概念,如下。

叶片(半径长度)的时间越长,越有效增加液体的速度。需要注意的是,叶片的时间越长,需要更多的权力,它是一个函数的五次方。奖金是铸造叶轮与泵的制造过程叶片保持简单和经济。叶片的高度从裹尸布在概要文件(即,骄傲)将使其更有效,但有些时候,你必须权衡减压泵的增量损失内在效率和能耗的增加。

泵出叶片的数量是减压的一个直接因素。叶片添加到裹尸布越多,更有效减少轴向力,达到一个最佳的数量约6。添加超过6叶片,在大多数情况下,没有积极的影响,所以添加七分之一叶片中性结果的通常是浪费精力。添加八分之一泵叶片的设计将开始降低的好处。

论点:其他泵叶片设计因素是叶片的宽度和形状或geometry-think角,轴中心线位置和曲率关系,即。,叶片弯曲或直吗?在这个时候,这些因素的最终效果仍未测试和困惑。最后,经常泵叶片是他们只是经济的生产和/或全面的碎片空间,和一个轴向力降低的方法。

使用泵叶片的一个额外好处是,密封腔中的压力/填料函也会减少。这个减压功能延长生命和降低相关成本适合填料或机械密封。减压的效果有时会产生意想不到的问题如果产品有高温或如果泵是在提升的情况下(由于蒸汽压问题)。

无论如何,有一个更高概率的闪烁的液体,蒸汽,应该小心谨慎。这些问题很容易解决的冲/密封支持系统,如计划11或32,添加一个节流阀或限制性的衬套的底部密封室/填料函。泵的一部分610年世界是由API并不支持泵叶片作为一个可以接受的方法,减少轴向推力(API 610第11节6.7.1)。

泵出叶片不增加泄漏(绕过)平衡鼓或环绕叶轮,他们也不会影响产生的推力,叶轮磨损环间隙与磨损不可避免地开放。

警告:可以轴向调整泵轴,泵出叶片太接近填料函/密封室和无意中创建一个真空环和填料函的区域。真空将导致产品闪烁问题,大大缩短包装或密封寿命(见上面的补救措施)。

平衡孔

一些叶轮平衡孔和叶片泵,其他人只是平衡孔或叶片泵。无论如何,平衡孔的原因是相同的,这是另一个可以接受的方法来减少轴向力和合成推力。

类似于叶片泵,平衡孔填料函将减少压力,保持警惕产品的蒸汽压。建议您不要使用叶轮与平衡孔在解除情况下潜在的液体产品闪烁的增加。一程情况下的定义是当液体的来源被注入低于泵的中心线impeller-that,叶轮不淹没。注入的液体应该固体,暂停或携入的,有堵塞的风险平衡孔/段落。从平衡流孔将创建某种程度的不平衡,干扰在叶轮的眼睛,这增加了效率低下。

平衡孔会使泵的叶轮效率比较低,需要更多的马力。因此,泵是更昂贵的在计算总拥有成本(TCO)。对立面是没有孔的平衡,轴承寿命缩短。

操作提示

离心泵轴向推力的大小是一个直接的函数微分头。因此,泵运行曲线会有直接影响。进一步让你操作的最佳效率点(cep),会产生轴向推力。

维护提示

平衡轴向力在所有的这些例子中,它是非常重要的,以确保泵转子和叶轮是中央位置(机械和液压)在各自外壳/泵和扩散器。由于铸造差异,加工实践和机器“堆栈公差”(累积效应),可能会有例子的叶轮将需要添加或删除垫片和/或轴向位置调整轴套螺母。这些特性的目的是确保旋转机械/液压中心运行的真实静态中心蜗壳或散布者。新泵,这些定心过程步骤是知识渊博的技术人员在工厂组装完成,但这也是为什么许多更好的泵设计提供轴向调整特性或建议和/或支持的可能使用垫片需要重建和转子替代品。

妥协:奶奶说“你不能不劳而获”

轴向推力补偿最有效和直接的方法是简单地将其传输到推力轴承,将工作在较小的泵泵的尺寸贵而成比例增加。BETVICTOR体育官网

平衡鼓有浪费的泄漏率。半开的叶片泵叶轮效率有抢劫,平衡孔或两者兼而有之。交叉铸件价格昂贵,而且泵添加另一个级别的并发症。闭式叶轮背环和平衡孔变得低效率和更昂贵,另外随着环间隙的增加,轴向推力。环是一个额外的成本,最初和后续维护的演进,虽然看似一个小点,使泵的身体了。

如果你不故意设计或添加功能来平衡轴向力,推力轴承的需要很大,可能昂贵和不可靠的。

记住这两个东西

最后,泵世界上有两件事是肯定的:物理定律都严格执行,不能不劳而获。

引用

1。kj Zanker-Experiments与叶片用于平衡轴向推力,英国流体力学研究协会,1962

2。列弗Nelik-PuBETVICTOR体育官网mps &系统的文章,2013年11月www.BETVICTOR体育官网pumpsandsystems.com/reducing-thrust-and-extending-bearing-life

3所示。Marek Szlaga-Balancing轴向力,研究所工程,华沙,波兰,2019年

4所示。摩根富林明Gϋlich-CentrifugaBETVICTOR体育官网l泵,2014

5。A.J. Stepanoff-Centrifugal和轴流式泵,1957BETVICTOR体育官网

6。山姆Yedidiah-Centrifugal泵用户指南,1996年

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