Çok kademeli santrifüj pompalarda eksenel kuvvetin dengelenmesi, kararlı çalışma sağlamak için kritik bir teknolojidir. Pervanelerin seri düzenlenmesi nedeniyle, eksenel kuvvetler önemli ölçüde (birkaç tona kadar) birikir. Bu, düzgün bir şekilde dengelenmezse, yatak aşırı yüklenmesine, conta hasarına veya hatta ekipman arızasına yol açabilir. Aşağıda, yaygın eksenel kuvvet dengeleme yöntemleri, prensipleri, avantajları ve dezavantajlarıyla birlikte verilmiştir.
1.Simetrik Pervane Düzeni (Arka Arkaya / Yüz Yüze)
Modern santrifüj pompaların eksenel kuvvet dengeleme cihazının tasarımında, çark kademesi genellikle çift sayı olarak seçilir; çünkü çark kademesi çift sayı olduğunda, ekipmanın eksenel kuvvetini dengelemek için çarkların simetrik dağılım yöntemi kullanılabilir ve çalışma sürecinde simetrik olarak dağıtılmış çarklar tarafından üretilen eksenel kuvvetler büyüklük olarak eşit ve yön olarak zıt olur ve makroskopik düzeyde bir denge durumu gösterir. Tasarım sürecinde, iyi bir sızdırmazlık sağlamak için ters çarkın girişinden önceki sızdırmazlık kısma boyutunun çark çapıyla uyumlu olmasına dikkat edilmelidir.
●PrensipYan yana yerleştirilmiş pervaneler, eksenel kuvvetleri birbirini dengeleyecek şekilde zıt yönlerde düzenlenmiştir.
●Ard ardaPompa milinin orta noktasına simetrik olarak iki takım pervane yerleştirilmiştir.
●Yüz yüzePervaneler, simetrik bir düzende içe veya dışa doğru bakacak şekilde yerleştirilmiştir.
●AvantajlarEk cihaz gerektirmez; basit yapı; yüksek dengeleme verimliliği (%90'ın üzerinde).
●DezavantajlarKarmaşık pompa gövdesi tasarımı; zorlu akış yolu optimizasyonu; yalnızca çift kademeli pompalar için geçerlidir.
●UygulamalarYüksek basınçlı kazan besleme pompaları, petrokimya çok kademeli pompaları.
2. Dengeleme Davulu
Denge tamburu yapısı (denge pistonu olarak da bilinir) eksenel hareket mesafesi açısından dar bir boşluğa sahip değildir; bu durum eksenel itmenin büyük bir kısmını telafi edebilir, ancak tamamını değil. Eksenel konumda hareket ederken ek bir telafi söz konusu değildir ve genellikle itme yatakları gereklidir. Bu tasarımda iç sirkülasyon (iç sızıntı) daha yüksek olacaktır, ancak başlatma, durdurma ve diğer geçici koşullara karşı daha toleranslıdır.
●PrensipSon kademe çarkından sonra silindirik bir tambur monte edilir. Yüksek basınçlı sıvı, tambur ile gövde arasındaki boşluktan düşük basınçlı bir odaya sızarak karşıt bir kuvvet oluşturur.
● AavantajlarGüçlü dengeleme özelliği sayesinde yüksek basınçlı, çok kademeli pompalar (örneğin 10+ kademeli) için uygundur.
●DezavantajlarSızıntı kayıpları (~akış hızının %3-5'i), verimliliği düşürür. Ek dengeleme boruları veya devridaim sistemleri gerektirir, bu da bakım karmaşıklığını artırır.
●Uygulamalar: Büyük çok kademeli santrifüj pompalar (örneğin, uzun mesafeli boru hattı pompaları).
3.Dengeleme Diski
Modern çok kademeli santrifüj pompaların eksenel kuvvet dengeleme cihazının tasarım sürecinde yaygın bir tasarım yöntemi olan denge diski yöntemi, üretim talebine göre orta derecede ayarlanabilir ve denge kuvveti esas olarak diskin radyal boşluğu ile eksenel boşluğu arasındaki kesitten ve diğer kısmı da eksenel boşluk ile denge diskinin dış yarıçap kesitinden kaynaklanır; bu iki dengeleyici kuvvet, eksenel kuvveti dengeleme görevini üstlenir. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, denge plakası yönteminin avantajı, denge plakasının çapının daha büyük ve hassasiyetinin daha yüksek olmasıdır; bu da ekipmanın çalışma kararlılığını etkili bir şekilde artırır. Bununla birlikte, küçük eksenel çalışma boşluğu nedeniyle, bu tasarım geçici koşullar altında aşınmaya ve hasara karşı hassastır.
●PrensipSon kademe çarkından sonra hareketli bir disk monte edilmiştir. Disk üzerindeki basınç farkı, eksenel kuvvete karşı koymak için diskin konumunu dinamik olarak ayarlar.
●AvantajlarEksenel kuvvet değişimlerine otomatik olarak uyum sağlar; yüksek dengeleme hassasiyetine sahiptir.
●DezavantajlarSürtünme aşınmaya neden olur ve periyodik olarak değiştirilmesi gerekir. Sıvı temizliğine karşı hassastır (parçacıklar diski sıkıştırabilir).
●Uygulamalar: Erken aşama çok kademeli temiz su pompaları (yavaş yavaş denge tanklarıyla değiştiriliyor).
4.Dengeleme Tamburu + Disk Kombinasyonu
Denge plakası yöntemine kıyasla, denge plakası tamburu yöntemi, kısma burcu parçasının boyutunun çark göbeğinin boyutundan daha büyük olması bakımından farklıdır; oysa denge diskinde kısma burcunun boyutunun çark göbeğinin boyutuna karşılık gelmesi gerekir. Genel olarak, denge plakası tamburu tasarım yönteminde, denge plakası tarafından üretilen denge kuvveti toplam eksenel kuvvetin yarısından fazlasını oluşturur ve maksimum %90'ına ulaşabilir; diğer kısımlar ise esas olarak denge tamburu tarafından sağlanır. Aynı zamanda, denge tamburunun denge kuvvetinin orta derecede artırılması, denge plakasının denge kuvvetini ve dolayısıyla denge plakasının boyutunu azaltarak, denge plakasının aşınma derecesini azaltır, ekipman parçalarının hizmet ömrünü uzatır ve çok kademeli santrifüj pompanın normal çalışmasını sağlar.
●PrensipTambur eksenel kuvvetin büyük kısmını karşılarken, disk kalan kuvveti ince ayar yapar.
●Avantajlarİstikrar ve uyarlanabilirliği bir araya getirerek değişken çalışma koşullarına uygundur.
●DezavantajlarKarmaşık yapı; daha yüksek maliyet.
●UygulamalarYüksek performanslı endüstriyel pompalar (örneğin, nükleer reaktör soğutma pompaları).
5. Eksenel Yataklar (Yardımcı Dengeleme)
●PrensipAçısal temaslı bilyalı rulmanlar veya Kingsbury rulmanları, kalan eksenel kuvveti emer.
●AvantajlarDiğer dengeleme yöntemleri için güvenilir yedekleme.
●DezavantajlarDüzenli yağlama gerektirir; yüksek eksenel yükler altında kullanım ömrü kısalır.
●Uygulamalar: Küçük ve orta ölçekli çok kademeli pompalar veya yüksek hızlı pompalar.
6. Çift Emme Pervanesi Tasarımı
●PrensipBirinci veya ara kademede, eksenel kuvveti çift taraflı akışla dengeleyen çift emişli bir çark kullanılır.
●AvantajlarKavitasyon performansını iyileştirirken etkili dengeleme sağlamak.
●DezavantajlarBu yöntem yalnızca tek kademeli eksenel kuvveti dengeler; çok kademeli pompalar için başka yöntemler gereklidir.
7. Hidrolik Denge Delikleri (Çark Arka Plaka Delikleri)
●PrensipPervane arka plakasında delikler açılır; bu sayede yüksek basınçlı sıvı düşük basınçlı bölgeye geri döner ve eksenel kuvvet azalır.
●AvantajlarBasit ve düşük maliyetli.
●DezavantajlarPompa verimliliğini düşürür (~%2–4).Sadece düşük eksenel kuvvet gerektiren uygulamalar için uygundur; genellikle ek baskı yataklarına ihtiyaç duyar.
Eksenel Kuvvet Dengeleme Yöntemlerinin Karşılaştırılması
| Yöntem | Yeterlik | Karmaşıklık | Bakım Maliyeti | Tipik Uygulamalar |
| Simetrik Pervaneler | ★★★★★ | ★★★ | ★★ | Çift kademeli yüksek basınç pompaları |
| Dengeleme Davulu | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | Yüksek basınçlı çok kademeli pompalar |
| Dengeleme Diski | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | Temiz sıvılar, değişken yükler |
| Davul + Disk Kombinasyonu | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | Aşırı koşullar (nükleer, askeri) |
| Baskı Yatakları | ★★ | ★★ | ★★★ | Artık eksenel kuvvet dengelemesi |
| Çift Emme Pervanesi | ★★★★ | ★★★ | ★★ | Birinci veya ara aşama |
| Denge Delikleri | ★★ | ★ | ★ | Küçük düşük basınçlı pompalar |
Yayın tarihi: 29 Mart 2025