2.2.3　轴向力及其平衡装置

2.2.3.1　轴向力的产生及危害性

离心泵工作时，由于叶轮两侧液体压力分布不均匀，如图2-24所示，而产生一个与轴线平行的轴向力，其方向指向叶轮入口。由于轴向力的存在，使泵的整个转子发生轴向窜动，引起泵的振动，轴承发热，并使叶轮入口外缘与密封环产生摩擦，严重时使泵不能正常工作，甚至损坏机件。

2.2.3.2　轴向力的平衡

①叶轮上开平衡孔：可使叶轮两侧的压力基本上得到平衡。但由于液体通过平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分轴向力不能完全平衡，并且会使泵的效率有所降低，这种方法的主要优点是结构简单，多用于小型泵。

②采用双吸叶轮：双吸叶轮的外形和液体流动方向均为左右对称，所以理论上不会产生轴向力，但由于制造质量及叶轮两侧液体流动的差异，仍可能有较小的轴向力产生，由轴承承受。

③采用平衡管：将叶轮背面的液体通过平衡管与泵入口处液体相连通来平衡轴向力。这种方法比开平衡孔优越，它不干扰泵入口液体流动，效率相对较高。

④采用平衡叶片：在叶轮轮盘的背面装有若干径向叶片。当叶轮旋转时，它可以推动液体旋转，使叶轮背面靠叶轮中心部分的液体压力下降，下降的程度与叶片的尺寸及叶片与泵壳的间隙大小有关。此法的优点是除了可以减小轴向力以外，还可以减少轴封的负荷，输送含固体颗粒的液体时，可以防止悬浮的固体颗粒进入轴封。但对易与空气混合而燃烧爆炸的液体，不宜采用此法。

⑤叶轮对称布置：将离心泵的每两个叶轮以相反方向对称地安装在同一泵轴上，使每两个叶轮所产生的轴向力互相抵消。

⑥采用平衡鼓：平衡鼓是个圆柱体，装在末级叶轮之后，随转子一起旋转。平衡鼓外圆表面与泵体间形成径向间隙，一端是末级叶轮的高压区，另一端是与吸入口相连通的低压区。平衡鼓的两端产生的压力差与轴向力平衡。

⑦平衡盘装置：对级数较多的离心泵，更多的是采用平衡盘来平衡轴向力，平衡盘装置由平衡盘和平衡环组成，平衡盘装在末级叶轮后面的轴上，和叶轮一起转动。平衡盘一端与末级叶轮的出口相通，另一端形成的小室与泵入口相通，平衡盘两侧的压力差平衡轴向力。当轴向力变化时平衡盘随转子窜动改变此小室的大小从而改变小室内压力以适应轴向力的变化，平衡盘常用于多级泵轴向力的平衡。