Na concepção e construção de máquinas rotativas de alta velocidade, especificamente bombas centrífugas, é imperativo que as peças rotativas sejam equilibradas com precisão para eliminar vibrações, fricção, consumo excessivo de energia e desgaste rápido em embalagens e rolamentos. Operação silenciosa é muitas vezes de extrema importância no funcionamento das bombas, e isso é impossível sem equilíbrio preciso das peças rotativas.
A prática usual em equilibrar os impulsores da bomba centrífuga é equilibrar o impulsor acabado para equilíbrio estático ou dinâmico, tratando-o simplesmente como uma peça de metal. Se fosse na verdade simplesmente um pedaço de metal virado este processo seria bastante preciso. Mas o processo em uso hoje é impreciso e inadequado no balanceamento de impulsores de bomba centrífuga pelas seguintes razões: Um impulsor de bomba centrífuga, como normalmente construído, não é um pedaço sólido de metal, mas uma série de pás de metal curvo separados por canais de água ou Passagens, e envolto em cada lado por uma parede de metal fino.
À medida que o interior do impulsor é moldado a partir de moldes ou núcleos de areia, os quais, por sua vez, são suportados durante o processo de vazamento num molde de areia exterior, será evidente que tais núcleos ou moldes internos podem mudar, deformar ou distorcer sob a acção de O metal aquecido e os gases acumulados.
Mesmo que sejam utilizados padrões e caixas de núcleo com precisão, e com o máximo cuidado exercido, ocorre alguma distorção devido ao arrefecimento desigual, à compactação irregular da areia, à densidade irregular dos núcleos e ao encolhimento irregular durante o arrefecimento das peças fundidas.
Depois que as peças de fundição chegam à oficina de máquinas, torna-se quase impossível, e definitivamente impraticável, para o operador determinar o centro simétrico exato da fundição em bruto.
O resultado é que quando o impulsor é terminado e vem do torno é certo que as palhetas e canais de água não estão dispostos simetricamente em torno do centro verdadeiro do impulsor tal como foi colocado na placa de estirar.
Novamente, a espessura de parede das camadas irá variar em vários pontos a partir das razões acima referidas, e o metal do impulsor acabado será mais leve ou mais denso em vários pontos.
A partir do que foi escrito, aparecerá: que o presente método de balanceamento de um impulsor ignora a simetria do projeto e procede como com metal sólido. Por outras palavras, o equilíbrio é feito sem considerar o peso do líquido a bombear ou a relação de tal peso para o centro de concepção do impulsor.
A partir do que foi escrito, aparecerá que quando realmente bombeando água o peso da água ou líquido no impulsor não será simetricamente dispostos em torno do eixo de rotação do impulsor acabado. Para indicar o resultado em linguagem simples, haverá mais água em um lado do eixo do impulsor do que no outro, devido ao deslocamento do eixo de rotação do verdadeiro centro do projeto. Esta condição é ainda mais complicada pelas imprecisões e pela variação da espessura e densidade do metal fundido. A invenção foi concebida para tornar possível um equilíbrio preciso dos impulsores da bomba nas condições descritas.
Esta invenção refere-se ao equilíbrio de impulsores de bomba centrífuga e semelhantes, e mais especificamente, ao equilíbrio de impulsores fundidos para assegurar um equilíbrio preciso em condições de funcionamento reais.
Um objectivo da invenção é proporcionar um processo e um meio de equilibrar um impulsor de bomba centrífuga de modo que quando cheio com o líquido é concebido para bombear, será em equilíbrio preciso, independentemente de imprecisões de construção e falta de simetria nas palhetas E canais do impulsor.
Outro objectivo da invenção é proporcionar um processo e um meio de equilibrar tais impulsores para os vários líquidos manipulados na indústria e adaptar o equilíbrio do impulsor ao líquido específico a ser bombeado.
Ainda outro objectivo da invenção é proporcionar tais meios para os fins designados como devem ser de baixo custo, de funcionamento simples e de aplicação prática aos problemas de equilibrar bombas centrífugas numa instalação de fabrico de bombas.
Alcançar estes objectos utilizando o processo descrito na especificação anexa e ilustrado e tornado claro com referência aos desenhos anexos, nos quais a Figura 1 é uma vista lateral de um impulsor do lado de sucção e mostrando um anel de equilíbrio no seu lugar.
A Figura 2 é uma secção através de tal impulsor e anel de equilíbrio na secção AA indicada na Figura 3.
A Figura 3 é um impulsor de bomba centrífuga convencional montado num mandril de equilíbrio com o anel de anulação Bal50 cortado para mostrar pontas de palhetas e canais de água do impulsor.
Números semelhantes referem-se a partes semelhantes em todas as figuras do desenho.
Com referência aos desenhos anexos, 1 é uma cobertura ou placa lateral do impulsor.
2 é um anel de equilíbrio utilizado como descrito a seguir.
3, 3, 3 são palhetas de impulsor, mostradas na secção na Figura 2.
4 é o cubo de um único impulsor de sucção. É o bocal de sucção de um único impulsor de sucção.
6 é um eixo de equilíbrio ou o veio do impulsor.
7 é o centro mecânico do impulsor acabado.
8, 8, 8 são os bordos interiores das palhetas do impulsor.
Com referência à discussão anterior será claro que os pontos das palhetas 8, 8, 8 não podem, e normalmente não estarão, dispostos simetricamente com referência ao centro mecânico 7 dos impulsores à medida que este provém do torno .
Também será claro o que se pretende dizer na declaração de que as passagens de água entre as palhetas 3, 3, 3 não podem, e geralmente não serão, de tamanho exacto ou simetria ou dispostas simetricamente em torno do centro mecânico 1.
Com estes detalhes claramente em mente, aparecerá que se, o impulsor pudesse ser enchido com o líquido a ser bombeado, e o líquido retido no lugar durante o processo de equilíbrio, então nesse caso o impulsor estaria em equilíbrio quando efectivamente bombeando o líquido . Também será evidente que os mesmos resultados seriam alcançados se pudéssemos usar alguma substância de igual peso que manteria sua posição durante o processo de balanceamento.
Descobri que existem certas ceras, ou que certas ceras podem ser produzidas, que terão a mesma gravidade específica do líquido a ser bombeado, seja água líquida, leite, salmoura, óleo, etc.
Fazendo referência ao desenho, pressiono um mandril de equilíbrio 6, através do impulsor como na disposição de equilíbrio convencional, então um anel de metal com um encaixe leve e suficientemente largo para fechar as aberturas exteriores do impulsor, é pressionado manualmente sobre a circunferência exterior Do impulsor que fecha as portas exteriores. Será evidente que o anel em si está em equilíbrio, sendo virado dentro e fora de metal sólido. O impulsor é agora colocado com o eixo de equilíbrio 6 vertical e com o bocal de sucção 5 para cima e a cera de equilíbrio aquecida é vertida para dentro do bocal até que os canais e aberturas no impulsor estejam completamente cheios.
A cera, sendo aquecida apenas à temperatura de fusão solidifica-se rapidamente e o impulsor pode ser equilibrado estaticamente ou dinamicamente sem deslocar a cera. O anel de equilíbrio 2 segura firmemente o meio de equilíbrio contra o deslocamento por força centrífuga sob alta velocidade rotativa para equilíbrio dinâmico.
Dois métodos, doravante denominados "a maneira convencional", são comuns no equilíbrio do impulsor, sendo que qualquer um dos quais é aplicável ao processo aqui descrito.
1. Balanceamento dinâmico. - O impulsor depois de ser enchido com o meio de equilíbrio é montado no fuso de uma máquina de balanceamento de dinamina e rodado a alta velocidade. A máquina de balanceamento registra a quantidade de desequilíbrio e ao mesmo tempo indica onde o metal deve ser removido para restaurar o equilíbrio. O metal é removido por moagem ou perfuração até atingir o equilíbrio desejado.
2. Balanço estático. - O impulsor é montado em um eixo ou eixo de equilíbrio, cheio com o meio de equilíbrio e as extremidades do eixo suportado em formas paralelas ou bordas de faca. O lado pesado do impulsor girará o impulsor em cima de seus suportes até que venha descansar com o desequilíbrio para baixo. Por um método de ensaio e erro, é removido metal suficiente do lado pesado do impulsor para permitir que o impulsor permaneça em repouso em qualquer posição.
Quando o equilíbrio estiver concluído e o rotor pronto para a montagem, é apenas necessário aquecer o impulsor até ao ponto de fusão da cera quando o meio de equilíbrio escorrerá para qualquer receptáculo conveniente e estará pronto para ser utilizado novamente. A prática usual é pressionar o eixo de equilíbrio, 6 remover o anel de equilíbrio 2 e colocar o impulsor equilibrado em um rack de drenagem sobre um receptáculo em um forno de baixa temperatura.
Em poucos minutos, o impulsor será completamente drenado eo meio de equilíbrio recuperado para ser usado novamente.
Como um meio de equilíbrio eu uso ceras comerciais de qualquer vegetal, animal ou composição mineral como melhor atender os problemas na mão. Carne de bovino ou sebo de carneiro com uma gravidade específica que varia de 0,895 a 0,953; Cera de abelha com uma densidade de 0,961 a 0,968; A cera de carnaúba com um peso específico de 0,995 a 0,999 pode ser utilizada quando a sua gravidade específica corresponde ao líquido a bombear. A cera de carnaúba com a maior gravidade específica de 0,999 é apenas um décimo de um por cento abaixo do peso da água, o que a torna suficientemente precisa para fins práticos. Contudo, descobri que o reaquecimento e o aquecimento a altas temperaturas tende a aumentar a densidade da cera de carnaúba até ser possível aproximar o peso exacto do líquido a ser bombeado.
Em casos especiais eu usei com sucesso sebo de carne aquecido a consistência de trabalho e bastante grafite finamente dividido agitado dentro para dar a gravidade específica exata desejada. Este processo é prático e há um número de combinações possíveis para aumentar a gravidade específica do meio de equilíbrio. Certas resinas comerciais têm uma gravidade específica maior do que a unidade e são usadas para misturar com ceras como, por exemplo, cera de sapateiro é uma mistura de cera de abelha e resina.
Pelo que foi escrito, parece que eu provei um processo de baixo custo, prático e eficiente para os fins mencionados, e que o meio de equilíbrio é baixo custo e facilmente obtido. Além disso, parecerá que o processo de equilíbrio estabelecido acima é novo, novo e resolve um problema sério no mundo industrial e industrial.
Tendo assim descrito a presente invenção, reivindico: 1. O processo de equilibrar um impulsor de bomba centrífuga e semelhante, consistindo em encher as passagens do impulsor completamente cheias de um meio de uma gravidade específica que se aproxima da do líquido a bombear, retendo esse meio Por meios adequados, equilibrar o impulsor da maneira convencional quando enchido com tal meio, e remover esse meio pela aplicação do calor.
2. O processo de equilibrar um impulsor de bomba centrífuga 66 ou semelhante, consistindo em encher tal impulsor ou semelhante com um meio que se aproxima da densidade do líquido a bombear, equilibrar o impulsor ou o tipo da maneira convencional e remover o impulsor Meio de equilíbrio por meios adequados.
PHILIP H. VILLIAMS.
