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叶轮平衡孔机理分析与计算黄绪，鲁洪，严敬（四川威世特泵业有限责任公司，四川 成都 610031）摘要：在离心叶轮后盖板设置平衡孔和间隙密封机构是平衡叶轮在运行中承受的轴向力的一种最广泛也是最经济的方法。以旋转流体中压力分布规律为基础，通过数学分析，导出了这一平衡机构对降低轴向 力的定量结果，同时也发现了平衡孔对叶轮容积效率的定量影响。这些成果将帮助水泵设计人员对平衡 孔机理有更深刻的理解，获取对平衡孔的积极作用及其对泵容积效率的负面影响的定量认识，有利于消 除平衡孔设计计算中的盲目性和随意性。关键词：离心泵；叶轮；轴向力；平衡孔中图分类号：TH311文献标识码：A文章编号：1006－0316 (2011) 09－0023－04Analysis and calculation on mechanics of balancing holes of centrifugal impellersHUANG Xu，LU Hong，YAN Jing( Sichuan Wasser Prazision Pump Co., Ltd, Chengdu 610031, China )Abstract：Setting balancing holes and clearance seals on back shroud of impellers is a popular and economicway to eliminate axial thrust on centrifugal impellers. In terms of pressure distribution inside a rotating fluid body, authors of this paper achieved quantitative conclusions about the reduction of axial thrust on impellers due to balancing holes and also the quantitative relationships between the balancing mechanics and volumetrical efficiency of the pump. The analysis and calculation presented in this paper will help pump engineers to master a sound knowledge on balancing mechanism, learn more about positive effect in balancing axial thrust and negative aspect in volumetric efficiency reduction of balancing holes, also assist them to avoid random and blindness in impeller design practice.Key words：centrifugal pump；impeller；axial thrust；balancing hole.在离心叶轮后盖板设置平衡孔和密封间隙机构是降低叶轮承受轴向力的最经济的有 效方法之一。尽管这一结构应用广泛，但长期 以来并未见到对这一结构机理的准确定量分 析与讨论。本文以相对静止旋转流体压力分布规律为基础，定量计算离心叶轮后盖板设置平衡孔 和密封间隙这一结构的轴向力平衡效果，消除 过去应用这一结构的盲目性和随意性，更深刻 地认识这种方法的原理与特点。———————————————收稿日期：2011－03－07作者简介：黄绪（1974－），男，四川阆中人，工程师，主要从事泵类机械的研究、设计和生产工作。·24·设计与研究机械 2011 年第 09 期 总第 38 卷1 旋转流体中压力分布3 平衡孔结构的相关计算设一半径为 R 的圆柱形水体以均匀角速度ω绕其轴心线旋转，圆柱体表面的压力为常 数 P2。由文献[1]等，在圆柱体内半径为 r（r＜R） 处的压力 P 为：平衡叶轮轴向力的方法有多种，其中联合使用后盖板平衡孔和密封间隙是一种最普遍 的方法，其结构见图 2。本 文将 定量计 算这 一结构 对叶 轮轴向 力 的降低效果，以及由此引起的叶轮平衡孔的泄 漏量。这些结果将帮助叶轮设计人员更深入地 认识平衡孔的平衡机理，同时定量估计叶轮的 容积损失。ρω 2 22P = P2 +(r ? R )（1）2式中：ρ 为流体密度。2P22 叶轮泵腔的压力分布R2R6b离心叶轮在运行时要受到一水体作用于叶轮上的指向叶轮吸入口的轴向力