除以上必然因素造成泵转子产生轴向力外,其他不合理因素也会导致轴向力,主要有以下几种: 1、当泵在正常运行时,叶轮吸入口处的压力为P1,叶轮背面的压力为P2,且P2>P1。因此沿着泵的轴向方向就会产生一个推力F1。
2、液体流经叶轮后,由于流动方向变化所产生的动反力F2。在多级离心泵中,流体通常由轴向流入叶轮,径向流出,流动方向的变化是由于液体受到叶轮的作用力,因此液体也反作用给叶轮一个大小相等、方向相反的力。由于叶片上压力分布不对称而引起的轴向力F
3。叶片工作面压强大于叶片背面的压强,其所形成的压力差也将产生轴向力。
4、由于叶轮流道内的压力分布不对称而产生的轴向力F4。
5、对于立式泵而言,其内部的转子是有重力的,这会成为轴向力的组成部分;而对于卧式泵,这个轴向力是不存在的。
在众多产生轴向力的因素中,泵腔内流体的动反力以及叶轮前后盖板不对称是转子产生轴向力的主要原因。
平衡水泵转子轴向力的方法多种多样,例如在泵外部设置推力轴承、于水泵腔体上开设平衡孔或平衡管以降低泵压、叶轮设计时采用背叶片、双叶轮、叶轮对称分布等形式,以及使用平衡盘、平衡鼓结构等。其中,多利用平衡盘和平衡鼓结构对转子轴向力进行平衡。平衡盘被广泛应用在多级泵的轴向力平衡上,位于泵末级叶轮之后,其结构原理如图1所示。平衡装置存在径向和轴向两个间隙,由末级流出的带压液体,经径向间隙流入平衡盘前的空腔中,使之形成高压力状态。于平衡盘后侧的空腔上开设平衡管,并与水泵入口相连通,使该处空腔内压力与泵入口处压力基本一致。由于平衡盘前后两空腔内压力不等,构成压力差,产生与轴向力反向的平衡力,达到平衡效果。采用平衡盘结构平衡水泵转子轴向力时,由于轴向力不断变化,平衡力也随之改变,因而,其工作过程是动平衡过程。平衡盘依靠转子窜动自动调节其可变间隙大小,从而调节平衡力大小,能够充分平衡转子轴向力,无需依靠外部推力轴承辅助,因而平衡结构可省略外部推力轴承