Vòng bơm là gì

Vòng bơm là gì

Vòng bơm là các bộ phận trong phốt cơ khí giúp lưu thông chất lỏng giữa các mặt phốt. Phốt cơ khí ngăn ngừa rò rỉ bằng cách tạo ra phốt giữa trục quay và vỏ cố định. Vòng bơm tạo ra hoạt động bơm để tuần hoàn chất lỏng qua các mặt phốt, mang lại sự bôi trơn và làm mát.

Vòng bơm hoạt động như thế nào

Vòng bơm có các rãnh góc trên bề mặt hoạt động như những máy bơm nhỏ. Khi trục quay, các rãnh này bơm chất lỏng từ bên ngoài về phía các mặt phốt. Chất lỏng sau đó chảy qua các mặt phốt, bôi trơn và làm mát chúng.

Mục đích của vòng bơm là gì

Mục đích chính của vòng bơm là tạo ra dòng chất lỏng chắn xoáy tròn khép kín giữa các cụm làm kín bên trong và bên ngoài trong hộp phốt kép. Sự lưu thông này giúp:

1. Làm mát các phốt cơ khí bằng cách truyền nhiệt ra khỏi các mặt phốt.
2. Bôi trơn các mặt bịt để giảm mài mòn và ma sát.
3. Duy trì áp suất trong buồng làm kín cao hơn chất lỏng xử lý, ngăn ngừa ô nhiễm và kéo dài tuổi thọ làm kín.
4. Cung cấp phương tiện tuần hoàn chất lỏng chặn mà không cần bể chứa hoặc hệ thống bơm bên ngoài.

Các loại vòng bơm

Có ba loại vòng bơm chính được sử dụng trong phốt cơ khí:

Cánh quạt hướng tâm sử dụng cánh khoan

Cánh quạt hướng tâm có cánh khoan là một trong những loại vòng bơm phổ biến nhất. Chúng bao gồm một loạt các cánh hướng tâm hoặc các lỗ được khoan vào bánh công tác, tạo ra sự chênh lệch áp suất khi bánh công tác quay. Sự chênh lệch áp suất này đẩy chất lỏng chặn từ vùng áp suất cao gần đường kính ngoài của bánh công tác đến vùng áp suất thấp gần đường kính trong, tạo ra một vòng tuần hoàn khép kín.

Cánh quạt hướng tâm với cánh quạt khoan tương đối đơn giản để sản xuất và có thể cung cấp tốc độ dòng chảy và đặc tính đầu áp suất tốt, khiến chúng phù hợp với nhiều ứng dụng.

Dòng xuyên tâm sử dụng khe

Các vòng bơm hướng tâm sử dụng các khe hoạt động theo nguyên tắc tương tự như các vòng bơm có cánh khoan nhưng có một loạt các rãnh hoặc rãnh hướng tâm được gia công vào bánh công tác thay vì các lỗ. Khi bánh công tác quay, các khe tạo ra sự chênh lệch áp suất đẩy chất lỏng chặn từ đường kính ngoài đến đường kính trong, tạo ra một vòng tuần hoàn khép kín.

Vòng bơm dòng hướng tâm có rãnh có thể mang lại đặc tính dòng chảy được cải thiện so với thiết kế cánh quạt được khoan, vì các khe cung cấp đường dẫn dòng chảy liên tục hơn và giảm sự phân tách dòng chảy và nhiễu loạn. Tuy nhiên, chúng có thể phức tạp hơn khi sản xuất và có thể không phù hợp với mọi ứng dụng.

Dòng chảy dọc trục sử dụng rãnh xoắn ốc

Các vòng bơm dòng hướng trục sử dụng các rãnh xoắn ốc được thiết kế để tạo đường dẫn dòng xoắn ốc cho chất lỏng chắn khi bánh công tác quay. Các rãnh xoắn ốc được gia công vào mặt của bánh công tác và khi bánh công tác quay, chất lỏng chắn được đẩy dọc theo các rãnh từ đường kính ngoài đến đường kính trong, tạo ra một vòng tuần hoàn khép kín.

Vòng bơm dòng hướng trục có rãnh xoắn ốc có thể mang lại tốc độ dòng chảy và đặc tính cột áp tuyệt vời, đặc biệt ở tốc độ quay cao. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ dòng chảy cao và giảm áp suất thấp, chẳng hạn như trong máy nén và máy nén tốc độ cao.

Tuy nhiên, vòng bơm dòng hướng trục có thể được thiết kế và chế tạo phức tạp hơn so với thiết kế dòng hướng tâm và hiệu suất của chúng có thể nhạy cảm hơn với những thay đổi trong điều kiện vận hành và tính chất chất lỏng.

Ứng dụng của vòng bơm

KẾ HOẠCH API 23

API PLAN 23 bao gồm các yêu cầu đối với vòng bơm được sử dụng trong phốt cơ khí của máy bơm ly tâm. Nó chỉ định vật liệu, kích thước và dung sai chế tạo cho vòng bơm. Kế hoạch này có thể áp dụng cho các vòng bơm được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm dầu khí, hóa chất và sản xuất điện.

KẾ HOẠCH API 52

API PLAN 52 cung cấp hướng dẫn về thiết kế và thử nghiệm phớt cơ khí được sử dụng trong bơm ly tâm và bơm quay. Tiêu chuẩn này bao gồm các yêu cầu đối với vòng bơm, bao gồm vật liệu, kích thước và quy trình thử nghiệm. Kế hoạch này được sử dụng rộng rãi trong ngành dầu khí.

KẾ HOẠCH API 53

API PLAN 53 là tiêu chuẩn để thiết kế và thử nghiệm các phốt cơ khí được sử dụng trong máy bơm pittông. Nó chỉ định các yêu cầu đối với vòng bơm, bao gồm vật liệu, kích thước và phương pháp thử nghiệm. Kế hoạch này thường được sử dụng trong ngành dầu khí cho máy bơm pittông.

Hiệu suất vòng bơm

Yêu cầu về tốc độ dòng chảy

Một trong những cân nhắc chính trong hoạt động của vòng bơm là tốc độ dòng chảy cần thiết của chất lỏng chặn. Tốc độ dòng chảy phải đủ để duy trì màng chất lỏng ổn định giữa các mặt bịt kín, loại bỏ nhiệt sinh ra do ma sát và ngăn chặn sự xâm nhập của chất lỏng trong quá trình.

Đường cong hiệu suất vòng bơm

Hiệu suất của vòng bơm thường được đặc trưng bởi các đường cong hiệu suất vẽ biểu đồ tốc độ dòng chảy so với cột áp do vòng bơm tạo ra ở các tốc độ quay khác nhau.

Đường cong hệ thống đường ống

Đường cong hệ thống đường ống thể hiện sự giảm áp suất trên đường ống, phụ kiện và các bộ phận khác trong vòng tuần hoàn. Giao điểm của đường cong hiệu suất vòng bơm và đường cong hệ thống đường ống xác định tốc độ tuần hoàn thực tế của chất lỏng ngăn trong hệ thống.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất vòng bơm

Một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của vòng bơm trong các ứng dụng phốt cơ khí.

Đường kính và tốc độ

Đường kính lớn hơn và tốc độ quay cao hơn thường dẫn đến tăng công suất tốc độ dòng chảy và cột áp.

Giải phóng mặt bằng và chuyển cảng

Khoảng hở giữa vòng bơm và các bộ phận cố định, cũng như kích thước và vị trí của các cổng vào và ra, ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của vòng bơm. Khoảng hở nhỏ hơn có thể làm tăng cột áp do vòng bơm tạo ra nhưng cũng có thể dẫn đến tổn thất do ma sát và sinh nhiệt cao hơn.

Tính chất chất lỏng

Các đặc tính của chất lỏng ngăn, chẳng hạn như độ nhớt, mật độ và khả năng nén, đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất vòng bơm. Chất lỏng có độ nhớt cao hơn có thể yêu cầu khe hở và cổng lớn hơn để duy trì tốc độ dòng chảy thích hợp, trong khi chất lỏng có độ nhớt thấp hơn có thể cho phép khe hở nhỏ hơn và cải thiện khả năng tạo áp suất. Tính tương thích của chất lỏng chặn với vật liệu bịt kín và chất lỏng xử lý cũng phải được xem xét để đảm bảo hoạt động lâu dài và đáng tin cậy.