I utformningen och konstruktionen av höghastighets rotative maskiner, speciellt centrifugalpumpar, är det absolut nödvändigt att de roterande delarna vara noggrant balanserad för att eliminera vibrationer, friktion, överdriven energiförbrukning och snabbt slitage på förpackningar och lager. Tyst drift är ofta av yttersta vikt i driften av pumpar, och det är omöjligt utan korrekt balans hos de roterande delarna.
Gängse praxis i att balansera centrifugal pumphjul är att balansera den färdiga pumphjulet för antingen statisk eller dynamisk balans, behandla det helt enkelt som en bit metall. Vore det i sanning helt enkelt en bit vände metall denna process skulle vara ganska exakt. Men processen som används i dag är felaktig och otillräcklig i balanseringen av centrifugalpumpar pumphjul av följande skäl: En centrifugalpump pumphjul, som vanligen konstruerade, är inte en solid bit av metall men en serie av krökta metall skövlar separerade av vattenkanaler eller passager, och höljd på vardera sidan av en tunn metallvägg.
Som det inre av pumphjulet är gjuten av sandformar eller -kärnor, vilka i sin tur är uppburna under gjutningsprocessen i en yttre sandform, är det uppenbart att sådana inre kärnor eller formar kan skifta, deformera eller förvrida under verkan av den uppvärmda metall och ackumulerade gaser.
Även om noggrant gjorda mönster och kärnlådor används och den största omsorg utövas, tar lite distorsion rum från ojämn kylning, ojämn stamp av sanden, ojämn täthet av kärnorna och ojämn krympning under kylning av gjutstyckena.
Efter gjutgods når verkstaden blir nästan omöjligt, och definitivt opraktiskt för maskinisten att fastställa den exakta symmetriska mitten av grov gjutning.
Resultatet är att när pumphjulet är klar och kommer från svarven det är säkert att vingarna och vattenkanaler inte är symmetriskt anordnade kring den sanna centrum impellern som det anlades på utarbetandet ombord.
Igen, kommer väggtjockleken hos höljena varierar vid flera punkter från skäl som anges ovan, och metallen i det färdiga impellern blir ljusare eller tätare vid olika punkter.
Från vad som har skrivit den visas: att den nuvarande metoden för att balansera en impeller ignorerar symmetrin av designen och fortsätter som med fast metall. Med andra ord balansering görs utan hänsyn till vikten på den vätska som skall pumpas eller förhållandet av sådan vikt till utformningen skovelhjulets centrum.
Från vad som har skrivit det kommer att visas att när faktiskt pumpa vatten vikten av vatten eller vätska i pumphjulet inte kommer att symmetriskt anordnad kring rotationsaxeln för färdig impeller. Att ange resultatet i klartext, kommer det att finnas mer vatten på ena sidan av axeln hos impellern än på den andra, på grund av förskjutning av rotationsaxeln från den sanna centrum av designen. Detta tillstånd fortfarande kompliceras ytterligare av de felaktigheter och varierande tjocklek och densitet hos den gjutna metallen. Min uppfinning är utformad för att möjliggöra en korrekt balans mellan pumphjul under de beskrivna betingelserna.
Denna uppfinning hänför sig till balansering av centrifugalpumpar pumphjul och liknande, och mer specifikt, till balansering av gjutna impellrar för att tillförsäkra noggrann injustering under faktiska driftsförhållanden.
Ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en process och ett medel för att balansera en centrifugalpump pumphjul så att när den är fylld med vätskan den är utformad för att pumpa, kommer det att vara i korrekt balans oberoende av onoggrannheter i konstruktion och brist på symmetri i skovlama och kanaler av pumphjulet.
Ett annat syfte med invntion är att tillhandahålla ett förfarande och ett medel för att balansera sådana impellrar för de olika vätskorna som hanteras i industrin och för att anpassa balansen hos impellern till den specifika vätska som skall pumpas.
Ytterligare ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla sådana medel för de ändamål som omnämns som ska vara låg i kostnad, enkel i drift och av praktisk tillämpning på problemen med att balansera centrifugalpumpar i en pumptillverkningsanläggning.
Jag uppnå dessa syften genom användning av det förfarande som beskrivs i den bifogade beskrivningen och illustrerats och klargörs genom hänvisning till den bifogade ritningen, där figur 1 är en sidovy av ett pumphjul från sugsidan och som visar en balansringen på plats.
Figur 2 är ett snitt genom ett sådant pumphjul och balanseringsringen på snittet AA indikeras i figur 3.
Figur 3 är en konventionell centrifugalpump pumphjul monterat på en balanserings berså med bal50 behöver häva ring bortskuren för att visa flänsspetsarna och vattenkanalerna i pumphjulet.
Liknande hänvisningsbeteckningar avser liknande delar i alla figurerna i ritningen.
Med hänvisning till den bifogade ritningen, en är ett hölje eller sidoplatta av pumphjulet.
2 är en balanseringsring används såsom beskrivs nedan.
3, 3, 3 är pumphjulsskovlarna, som visas i sektion i fig 2.
4 är navet i en enda sug impeller. är sugmunstycket av en enda sug impeller.
6 är en balanserings arbor eller axeln av pumphjulet.
7 är den mekaniska centrum av den färdiga pumphjulet.
8, 8, 8 är de inre kanterna av pumphjulsskovlarna.
Genom hänvisning till den föregående diskussionen är det uppenbart att de punkter av skovlarna, 8, 8, 8, kanske inte, och oftast kommer inte, vara symmetriskt anordnade med avseende på den mekaniska centrum 7 av pumphjulen då det kommer från svarven .
Det kommer också att vara uppenbart att vad som avses i uttalandet att de vatten passagerna mellan skovlarna 3, 3, 3, får inte, och vanligtvis inte kommer att vara av en exakt storlek eller symmetri eller symmetriskt anordnade kring den mekaniska centrum en.
Med dessa uppgifter klart i åtanke kommer det att visas att om pumphjulet kunde fyllas med den vätska som ska pumpas, och vätskan hålls på plats under balanseringsprocessen, då i så fall impellern skulle vara i balans när det verkligen pumpa vätskan . Det kommer också att vara uppenbart att samma resultat skulle uppnås kan vi använda någon substans av lika stor vikt som skulle behålla sin position under balanseringsprocessen.
Jag har upptäckt att det finns vissa växer, eller att vissa växer kan produceras, som kommer att ha samma specifika vikt av vätskan som skall pumpas, vara så att flytande vatten, mjölk, saltlösning, olja etc.
Med hänvisning till ritningen, jag trycker på en balanserings arbor 6, genom pumphjulet som vid konventionell balanseringsarrangemang, sedan en metallring med en lätt skjutpassning och tillräckligt brett för att stänga de yttre portarna hos pumphjulet, pressas för hand över den yttre omkretsen av pumphjulet stänga de yttre portarna. Det kommer att vara uppenbart att ringen i sig själv är i balans, att förvandlas i och utanför från fast metall. Pumphjulet placeras nu med den balanserande spindeln 6 vertikal och med sugmunstycket 5 upp och den uppvärmda balanserings vaxet hälls in i munstycket tills kanalerna och öppningarna i pumphjulet är helt fyllda.
Vaxet, upphettas endast till smälttemperatur snabbt stelnar och impellern kan balanseras antingen statiskt eller dynamiskt utan att förskjuta vaxet. Balansringen 2 håller säkert balanserings mediet mot förskjutning genom centrifugalkraft under hög rotationshastighet för dynamisk balansering.
Två metoder, härefter benämnda "konventionellt sätt" är vanliga i pumphjulsbalansering, endera av vilken är tillämplig på det här beskrivna förfarandet.
1. Dynamisk balancing.-Impellern efter att ha fyllts med balanseringsmediet är monterad på spindeln av ett dynamin balanseringsmaskin och roteras med hög hastighet. Balanseringsmaskinen registrerar mängden obalans och samtidigt indikerar var metallen skall avlägsnas för att återställa balansen. Metall avlägsnas genom slipning eller borrning tills den önskade balansen uppnås.
2. Statisk balance.-Pumphjulet är monterat på en balanserings arbor eller axel, fylld med balanseringsmediet och ändarna av axeln uppburna på parallella vägar eller kniveggar. Den tunga sidan av löphjulet roterar impellern på dess stöd tills den kommer att vila med obalansen ner. Genom en trial and error-metoden tillräckligt metall avlägsnas från den tunga sidan av pumphjulet för att tillåta löphjulet att förbli i vila i alla lägen.
När balanseringen är klar och impellern redo för montering, är det endast nödvändigt att värma impellern till smältpunkten för vaxet när balanseringsmediet löper ut i någon lämplig behållare och vara redo att använda igen. Den vanliga praxis är att pressa ut balanserings arbor, 6 ta bort balansringen 2 och placera den balanserade impellern på en dränerings rack över en behållare i en låg tempererat ugn.
Inom några minuter impellern kommer att vara helt dränerad och balanseringsmediet alla återhämtat att användas igen.
Som en balans mediet I använda kommersiella växer av antingen vegetabiliskt, animaliskt eller mineralkomposition som bäst passar problemen i handen. Nötkött eller fårtalg med en specifik vikt i intervallet 0,895-0,953; bivax med en specifik vikt av 0,961-0,968; karnaubavax med en specifik vikt på 0,995 till 0,999, kan användas när deras specifika vikt motsvarar den vätska som skall pumpas. Den karnaubavax vid högsta specifik vikt av 0,999 endast är en tiondel av en procent nedan vikten av vatten, som gör den tillräckligt noggranna för praktiska ändamål. Jag har emellertid funnit, att återuppvärmning och uppvärmning till höga temperaturer tenderar att öka den specifika vikten av carnaubavax tills det är möjligt att approximera den exakta vikten av den vätska som skall pumpas.
I speciella fall har jag använt med framgång oxtalg värms till arbets konsistens och tillräckligt finfördelad grafit rörs in för att ge exakt densitet önskas. Denna process är praktisk och det finns ett antal kombinationer möjliga för att öka den specifika vikten hos balanseringsmediet. Vissa kommersiella hartser har en specifik vikt större än ett och används för att blanda med växer som, till exempel, är skomakarens vax en blandning av bivax och harts.
Från vad som har skrivit det visas att jag har gett en låg kostnad, praktisk och effektiv process för de ändamål som nämns, och att balansera mediet är låg kostnad och lätt att få. Det kommer vidare att visas att avstämningen ovan angivna är nytt, roman, och löser ett allvarligt problem i den industriella och tillverkning världen.
Sålunda ha beskrivit min uppfinning, jag hävdar: 1. Förfarandet för att balansera en centrifugalpump impeller och liknande, som består i att fylla pumphjulet passager helt fulla av ett medium med en specifik vikt som närmar sig den vätska som skall pumpas, behålla sådant medium genom lämpliga medel, balanserings impellern på konventionellt sätt medan fylld med sådant medium, och ta bort sådant medium genom användning av värme.
2. Förfarande enligt balansera en centrifugalpump 66 pumphjul eller liknande, som består i att fylla en sådan impeller eller liknande, med ett medium som approximerar den specifika vikten hos vätskan som skall pumpas, balansering impellern eller IHE liknande på konventionellt sätt och avlägsnande av balansering mediet genom lämpliga medel.
PHILIP H. VILLIAMS.
