¿Cuál es la función de la tubería de equilibrio de una bomba centrífuga? ¿Cómo equilibrar la fuerza axial?

Las bombas centrífugas son dispositivos de transmisión de fluidos ampliamente utilizados en la industria, la agricultura, la ingeniería municipal y la vida diaria. Su estabilidad y confiabilidad de rendimiento son cruciales. En el diseño estructural de las bombas centrífugas, la tubería de equilibrio, como un componente clave para equilibrar las fuerzas axiales, juega un papel crucial.

1. Estructura básica de las bombas centrífugas y los problemas de fuerza axial

La estructura básica de una bomba centrífuga consiste principalmente en un impulsor, cuerpo de bomba (carcasa), eje de la bomba, rodamientos, anillos de sellado y una caja de relleno. El impulsor es el componente central de la bomba centrífuga, responsable de transferir energía mecánica al fluido, impartiendo la energía de presión cinética y estática. Sin embargo, durante la operación, el fluido que actúa sobre el impulsor genera una fuerza axial dirigida hacia el puerto de succión de la bomba. Esta fuerza axial empuja el rotor hacia el lado de succión. En casos severos, puede causar fricción o colisión entre el impulsor y la carcasa de la bomba, comprometiendo la operación segura.

2. Posición y función de la tubería de equilibrio

Para abordar los problemas de la fuerza axial, se incorpora una tubería de equilibrio en los diseños de bombas centrífugas. El tubo de equilibrio se encuentra típicamente en el lado exterior del disco del impulsor, cerca del lado de presión - del cubo del cubo y conectado al puerto de succión de la bomba centrífuga. Específicamente, la tubería de equilibrio se extiende desde el anillo de sellado de salida de la bomba y se conecta al puerto de succión de la bomba a través de tuberías externas. Su función principal es equilibrar el empuje axial de la bomba, reducir el movimiento axial del rotor y evitar la fricción entre el impulsor y la carcasa.

Cuando la bomba está funcionando, se expulsa el agua de presión - de la salida del impulsor, con una porción que fluye hacia la parte trasera del impulsor, manteniendo la presión detrás del impulsor esencialmente igual a la presión de salida. El frente del impulsor, el lado de succión, está a una presión mucho más baja, creando un gran diferencial de presión a través del impulsor y generando empuje axial. La función de la tubería de equilibrio es dirigir el agua presurizada detrás del impulsor hacia el lado de succión, equilibrando la presión a través del impulsor y, así, eliminando o reduciendo el empuje axial.

3. Principio de equilibrio y efecto de la tubería de equilibrio

El principio de equilibrio de la tubería de equilibrio es dirigir el líquido desde el lado de presión alto -} al lado de presión bajo -, equilibrando el diferencial de presión a través del impulsor y equilibrando así la fuerza axial. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la tubería de equilibrio no puede equilibrar completamente la fuerza axial; La fuerza axial restante debe ser soportada por un rodamiento de empuje especialmente instalado. Además, el uso de una tubería de equilibrio puede causar flujo de retorno líquido, reduciendo la eficiencia de la bomba. A pesar de esto, debido a su estructura simple y facilidad de implementación, la tubería de equilibrio todavía se usa ampliamente en el diseño de la bomba centrífuga.

4. Otros métodos para equilibrar las fuerzas axiales en las bombas centrífugas

Además de equilibrar tubos, las bombas centrifugales pueden equilibrar las fuerzas axiales de varias maneras, que incluyen:
1. Balanceando agujeros en el impulsor
Varios agujeros pequeños (llamados agujeros de equilibrio) se perforan simétricamente en el disco del impulsor cerca del cubo. Los sellos se colocan en la carcasa de la bomba y el disco del impulsor para minimizar la diferencia de presión entre el líquido en ambos lados del impulsor, reduciendo así las fuerzas axiales. Este método se usa comúnmente en una sola etapa -, sola - bombas centrifugales de succión.
2. Usando un impulsor de succión doble -}
Debido a su simetría, los impulsores de succión dobles - teóricamente no generan fuerzas axiales. Sin embargo, debido a la calidad de fabricación y las diferencias en el flujo de fluido en ambos lados del impulsor, las fuerzas axiales no pueden equilibrarse por completo.
3. Usando un impulsor equilibrado
Las costillas radiales se instalan en el exterior del disco del impulsor para equilibrar las fuerzas axiales. Con estas costillas, el líquido de presión alto - dentro del impulsor gira bajo la fuerza de las costillas. La fuerza centrífuga reduce la presión del líquido en esta cavidad, equilibrando así las fuerzas axiales en ambos lados del impulsor.
4. Instalación de un rodamiento de empuje
Para bombas pequeñas con fuerzas axiales bajas, los rodamientos de bolas de empuje a menudo se usan para equilibrar las fuerzas axiales. Sin embargo, los rodamientos de empuje radial requieren una instalación direccional. La instalación inadecuada no equilibrará las fuerzas axiales e incluso podría causar accidentes.
5. Métodos de equilibrio para bombas centrífugas de varias etapas
Las bombas centrífugas de varias etapas generalmente usan discos de equilibrio, tambores de equilibrio o una combinación de estos dispositivos para equilibrar las fuerzas axiales. Estos métodos son relativamente complejos pero efectivos.

En resumen, el tubo de equilibrio de la bomba centrífuga se encuentra entre el alto lado de presión - del disco del impulsor, cerca del cubo y el puerto de succión. Su función principal es equilibrar el empuje axial de la bomba y evitar la fricción entre el impulsor y la carcasa. Si bien el tubo de equilibrio no puede equilibrar por completo las fuerzas axiales y puede causar el flujo de retorno líquido y reducir la eficiencia, su estructura simple y su facilidad de implementación lo hacen crucial en el diseño de la bomba centrífuga. Dependiendo del tipo específico y las condiciones de funcionamiento de la bomba centrífuga, se pueden utilizar otros métodos de equilibrio para garantizar un funcionamiento seguro y estable de la bomba.