I design og konstruksjon av høy hastighet rotative maskiner, spesielt sentrifugalpumper, er det viktig at de roterende delene være nøyaktig balansert for å eliminere vibrasjoner, friksjon, overdreven kraftforbruket og rask slitasje på tetninger og lagre. Stillegående drift er ofte av ekstrem betydning i drift av pumper, og dette er umulig uten riktig balanse av de roterende delene.
Den vanlige praksis med å balansere sentrifugal-pumpehjulene er å balansere den ferdige løpehjulet for enten statisk eller dynamisk balanse, behandle det bare som et stykke av metall. Var det i sannhet bare et stykke slått metall denne prosessen vil være ganske nøyaktig. Men prosessen i bruk i dag er unøyaktig og utilstrekkelig i balansering av sentrifugale pumpehjul av følgende grunner: Sentrifugalpumpe hjul, som vanligvis er konstruert, er ikke et massivt stykke metall, men en rekke av buede metall skovler atskilt ved et vannkanaler eller passasjer, og innhyllet på hver side av en tynn metallvegg.
Da det indre av skovlhjulet er støpt av sandformer eller -kjerner, som på sin side er understøttet under støpeprosessen i en ytre sandform, vil det være åpenbart at slike indre kjerner eller former kan forskyve seg deformere, eller fordreie under påvirkning av det oppvarmede metall og akkumulerte gasser.
Selv om nøyaktig laget mønstre og kjernekasser anvendes, og den ytterste forsiktighet utøves, tar noen forvrengning sted fra ujevn kjøling, ujevn stamping av sand, ujevn tetthet av kjernene og ujevn krymping under avkjøling av støpegodset.
Etter støpte nå verkstedet blir det nesten umulig, og definitivt upraktisk, for maskinisten å fastslå den eksakte symmetrisk sentrum av den grove casting.
Resultatet er at når skovlhjulet er ferdig og kommer fra dreiebenken er det sikkert at vingene og vannkanaler ikke er symmetrisk anordnet om den sanne sentrum av skovlhjulet som det ble lagt ut på å utforme tavlen.
Igjen, vil veggtykkelsen av vantene variere på flere punkter av grunner nevnt ovenfor, og metallet i det ferdige løpehjulet vil bli lettere eller tyngre ved forskjellige punkter.
Fra det som er blitt skrevet, vil den vises: at den foreliggende fremgangsmåte for å balansere et skovlhjul ignorerer symmetrien i utforming og fortsetter så med fast metall. Med andre ord balanserings er gjort uten hensyn til vekten av væsken som skal pumpes, eller forhold av slik vekt til utformingen skovlhjulets sentrum.
Fra det som er blitt skrevet, vil den vises at når faktisk å pumpe vann vekten av vann eller væske i løpehjulet ikke vil være symmetrisk anordnet omkring rotasjonsaksen for impelleren ferdig. For å angi resultatet i klartekst, vil det være mer vann på den ene side av akselen til skovlhjulet enn på den andre, på grunn av forskyvning av dreieaksen fra den sanne midten av design. Denne tilstanden blir ytterligere komplisert av unøyaktigheter og varierende tykkelse og tetthet av det støpte metall. Foreliggende oppfinnelse er utformet for å muliggjøre en nøyaktig balanse mellom pumpehjulene under de betingelser som er beskrevet.
Foreliggende oppfinnelse angår balansering av sentrifugal- pumpehjul og lignende, og mer spesifikt, til balansering av støpte impellere for å sikre nøyaktig innregulering under virkelige driftsforhold.
Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et middel for å balansere en sentrifugal-pumpehjul, slik at når de er fylt med den væske det er konstruert for å pumpe, vil det være i nøyaktig balanse uavhengig av unøyaktigheter i konstruksjonen og mangel på symmetri i skovlene og kanaler i løpehjulet.
Et annet formål med invntion er å tilveiebringe en fremgangsmåte og et middel for å balansere slike viftehjul for de forskjellige væsker som håndteres i industrien og til å tilpasse balansen av skovlhjulet til den spesifikke væske som skal pumpes.
Enda et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe slike midler for formålene nevnt som skal være lav i kostnad, enkel i drift og for praktisk anvendelse på problemene med å balansere sentrifugal pumper i en pumpe produksjonsanlegg.
Jeg oppnå disse formål ved anvendelse av fremgangsmåten beskrevet i den medfølgende beskrivelse og illustrert og gjort klart ved henvisning til den medfølgende tegning, hvor figur 1 er et sideriss av et pumpehjul fra sugesiden, og som viser en balanseringsringen på plass.
Figur 2 er et snitt gjennom et slikt løpehjul og balansere ring på seksjonen AA er angitt i figur 3.
Figur 3 er en tradisjonell sentrifugalpumpe impeller montert på en aksel med balansering bal50 sering ring skåret bort for å vise bladspissene og vannkanaler til skovlhjulet.
Lignende tall refererer til like deler på alle figurene på tegningen.
Under henvisning til den medfølgende tegning, 1 er en skjerm eller side plate av løpehjulet.
2 er en balansering ring anvendes som beskrevet i det følgende.
3, 3, 3 er impeller, vist i snitt i figur 2.
4 er midtpunktet for en enkelt sugepumpehjulet. er sugemunnstykket av en enkelt sugepumpehjulet.
6 er en balanserende akselen eller skaftet på løpehjulet.
7 er den mekaniske sentrum av det ferdige løpehjul.
8, 8, 8 er de indre kanter av pumpehjulet.
Ved henvisning til den foregående diskusjon vil det være klart at spissene på skovlene, 8, 8, 8, kanskje ikke, og vanligvis ikke vil være symmetrisk anordnet med hensyn til den mekaniske midten 7 av skovlene som det kommer fra dreiebenken .
Det vil også være klart til hva som menes i påstanden om at vannkanalene mellom vingene 3, 3, 3, kanskje ikke, og vanligvis ikke vil være av en nøyaktig størrelse eller symmetri eller symmetrisk anbragt om den mekaniske senteret 1.
Med disse detaljene klart i tankene vil det se ut som om, skovlhjulet kan fylles med den væske som skal pumpes, og væsken holdes på plass under balanseringsprosessen, da i dette tilfelle løpehjulet vil være i balanse når faktisk å pumpe væsken . Det vil også være klart at de samme resultater ville bli oppnådd kan vi bruke noen substans av samme vekt som vil beholde sin posisjon i løpet av balanseringsprosessen.
Jeg har oppdaget at det er visse voksarter, eller at visse voksarter kan fremstilles, som vil ha den samme spesifikke vekt av væsken som skal pumpes, er det flytende vann, melk, saltvann, olje, etc.
Under henvisning til tegningen, jeg trykker en balanserende aksel 6, gjennom skovlhjulet som i konvensjonelle balanseringsarrangement, da en metallring med en lett skyvepasning og bred nok til å lukke de ytre portene til skovlhjulet, presses for hånd over den ytre omkrets av skovlhjulet lukke de ytre portene. Det vil være innlysende at ringen i seg selv er i balanse, blir slått på innsiden og utsiden av fast metall. Løpehjulet er nå plassert med balanserings akselen 6 loddrett og med sugemunnstykket 5 opp og den oppvarmede balanserings voks helles inn i dysen inntil kanaler og åpninger i løpehjulet er helt fylt.
Voks, som oppvarmes bare til smeltetemperaturen hurtig stivner og løpehjulet kan være balansert enten statisk eller dynamisk uten fortrengning av voks. Balanserings ring 2 holder fast balansering medium mot forskyvning ved hjelp av sentrifugalkraft under høyt dreiehastigheten for dynamisk balansering.
To metoder, heretter betegnet "den konvensjonelle måte" er vanlige i impelleren balansering, idet hver av disse er anvendelig til fremgangsmåten beskrevet heri.
1. Dynamisk balancing.-Impelleren etter å ha blitt fylt med den balanserende medium er montert på spindelen av en dynamin balanseringsmaskin og rotert ved høy hastighet. Den avbalanseringsmaskin registrerer mengden av ubalanse og samtidig angir hvor metall skal fjernes for å gjenopprette balanse. Metall fjernes ved sliping eller boring inntil den ønskede balanse er oppnådd.
2. Statisk balance.-Skovlhjulet er montert på en aksel balansering eller aksel, som er fylt med balanseringsmedium, og endene av den aksel som bæres på parallelle måter eller knivegger. Den tunge side av pumpehjulet vil rotere impelleren ved dens støtter inntil den kommer til anlegg med den ubalanse ned. Ved en prøve og feile-metoden tilstrekkelig metall blir fjernet fra den tunge side av impelleren for å tillate at løpehjulet til å forbli i ro i en hvilken som helst stilling.
Når den balanserende er fullført og pumpehjulet klar for montering, er det bare nødvendig å varme impelleren til smeltepunktet for voksen når balansering medium vil løpe ut i en hvilken som helst passende beholder og være klar til bruk på nytt. Den vanlige praksis er å presse ut balansering Arbor, 6 fjerne balanseringsringen 2 og plassere den balanserte løpehjulet på en renne rist med en beholder i en lav temperatured ovn.
I løpet av få minutter løpehjulet vil bli helt utladet og balansering medium alle gjenvunnet for å brukes på nytt.
Som en balansemedium jeg benytte kommersielle vokser enten vegetabilsk, animalsk eller mineralsk sammensetning som passer best til problemene i hånden. Storfekjøtt eller fåretalg med en spesifikk tyngde i området 0,895 til 0,953; bivoks med en spesifikk vekt på 0,961 til 0,968; karnaubavoks med en spesifikk vekt på 0,995 til 0,999, kan brukes når deres spesifikke vekt korresponderer med den væsken som skal pumpes. Den karnaubavoks høyest spesifikk vekt på 0.999 er bare en tiendedel av en prosent under vekten av vann, som gjør den nøyaktige nok for praktiske formål. Jeg har imidlertid funnet at gjenoppvarming og oppvarming til høye temperaturer har en tendens til å øke den spesifikke vekt av carnaubavoks inntil det er mulig å tilnærme den nøyaktige vekten av væsken som skal pumpes.
I spesielle tilfeller har jeg brukt med hell biff talg varmet til å jobbe konsistens og nok finfordelt grafitt rørt inn for å gi nøyaktig egenvekt ønsket. Denne fremgangsmåte er praktisk, og det er et antall kombinasjoner er mulig å øke den spesifikke vekt av balanseringsmedium. Visse kommersielle harpikser har en spesifikk vekt som er større enn enhet og benyttes til å blande med voks som, for eksempel, er skomakervoks en blanding av bivoks og harpiks.
Fra det som er skrevet vil det se ut til at jeg har gitt en lav kostnad, praktisk og effektiv prosess for de formål som heter, og at balansering medium er lavt i pris og lett oppnåelig. Det vil videre vises at balansering prosessen angitt ovenfor er nytt, roman, og løser et alvorlig problem i industri og produksjon verden.
Etter således å ha beskrevet foreliggende oppfinnelsegjenstand, 1. Prosessen med å balansere en sentrifugalpumpe løpehjul og liknende, bestående i å fylle løpehjulgangene helt full av et medium med en spesifikk vekt som er tilnærmet lik den væsken som skal pumpes, beholde et slikt medium ved hjelp av egnede midler, balansering av pumpehjulet på vanlig måte mens fylt med et slikt medium, og fjerne et slikt medium ved anvendelse av varme.
2. Prosessen med å balansere en sentrifugalpumpe 66 løpehjul eller lignende, som består i å fylle et slikt løpehjul eller lignende, med et medium med omtrent samme spesifikke vekt av væsken som skal pumpes, balansering impelleren eller IHE som på vanlig måte og fjerne balansering medium ved hjelp av egnede midler.
PHILIP H. VILLIAMS.
