При проектировании и создании высокоскоростных ротационных машин, особенно центробежных насосов, необходимо, чтобы вращающиеся части были точно сбалансированы для устранения вибрации, трения, чрезмерного потребления энергии и быстрого износа уплотнений и подшипников. Тихая работа часто имеет чрезвычайно важное значение при работе насосов, и это невозможно без точного баланса вращающихся частей.
Обычная практика балансировки рабочих колес центробежных насосов заключается в балансировке готового рабочего колеса для статического или динамического баланса, рассматривая его просто как кусок металла. Если бы это была просто кусок повернутого металла, этот процесс был бы довольно точным. Но используемый в настоящее время способ является неточным и неадекватным в балансировке рабочих колес центробежных насосов по следующим причинам. Крыльчатка центробежного насоса, как это обычно делается, представляет собой не сплошной кусок металла, а ряд криволинейных металлических лопаток, разделенных водными каналами или Проходы и окутаны с каждой стороны тонкой металлической стеной.
Поскольку внутренняя часть крыльчатки отлита из песчаных форм или стержней, которые, в свою очередь, поддерживаются во время процесса литья во внешней песчаной форме, будет очевидно, что такие внутренние сердцевины или формы могут смещаться, деформироваться или искажаться под действием Нагретый металл и накопленные газы.
Даже при использовании аккуратно уложенных узоров и коробок с сердечником и при максимальной осторожности некоторые искажения происходят из-за неравномерного охлаждения, неравномерной трамбовки песка, неравномерной плотности сердечников и неравномерной усадки при охлаждении отливок.
После того, как отливки достигнут механического цеха, становится практически невозможно, и определенно непрактично, так как машинист определяет точный симметричный центр грубой отливки.
В результате, когда крыльчатка закончена и поступает с токарного станка, то наверняка, что лопасти и водные каналы расположены не симметрично относительно истинного центра крыльчатки, как он был выложен на чертежной доске.
Опять же, толщина стенки кожухов будет варьироваться в нескольких точках по вышеуказанным причинам, а металл готовой крыльчатки будет легче или плотнее в разных точках.
Из того, что было написано, будет видно, что настоящий метод балансировки импеллера игнорирует симметрию конструкции и протекает так же, как и с твердым металлом. Другими словами, балансировка выполняется независимо от веса перекачиваемой жидкости или отношения такого веса к расчетному центру крыльчатки.
Из того, что было написано, будет видно, что при фактической откачке воды вес воды или жидкости в крыльце не будет симметрично расположен вокруг оси вращения готового крыльчатки. Чтобы выразить результат простым языком, на одной стороне вала крыльчатки будет больше воды, чем на другой, из-за смещения оси вращения от истинного центра конструкции. Это условие еще более усложняется неточностями и различной толщиной и плотностью литого металла. Мое изобретение разработано, чтобы обеспечить точный баланс рабочих колес насоса в описанных условиях.
Изобретение относится к балансировке рабочих колес центробежных насосов и тому подобного, а более конкретно к балансировке литых рабочих колес для обеспечения точной балансировки в реальных рабочих условиях.
Задачей изобретения является создание способа и средства балансировки рабочего колеса центробежного насоса, так что, когда он заполнен жидкостью, он предназначен для накачивания, он будет находиться в точном равновесии независимо от неточностей конструкции и отсутствия симметрии в лопатках И каналы рабочего колеса.
Другой целью изобретения является обеспечение процесса и средств для балансировки таких рабочих колес для различных жидкостей, обрабатываемых в промышленности, и для приведения баланса рабочего колеса к конкретной жидкости, подлежащей откачке.
Еще одна цель изобретения заключается в том, чтобы обеспечить такие средства для целей, названных как имеющие низкую стоимость, простые в эксплуатации и практического применения к проблемам балансировки центробежных насосов на заводе по производству насосов.
Я достигаю этих целей с помощью процесса, описанного в сопроводительной спецификации, и проиллюстрирован и пояснен со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором на фиг.1 показан вид сбоку крыльчатки со стороны всасывания и показано уравновешивающее кольцо на месте.
На фиг.2 показан разрез через рабочее колесо и уравновешивающее кольцо на участке А-А, показанном на фиг.3.
На фиг. 3 показано обычное рабочее колесо центробежного насоса, установленное на балансировочной оправке с отрезанным кольцевым кольцом, чтобы показать лопатку и водяные каналы рабочего колеса.
Подобные цифры относятся к подобным деталям на всех рисунках чертежа.
Обращаясь к прилагаемому чертежу, 1 - это кожух или боковая пластина рабочего колеса.
2 - уравновешивающее кольцо, используемое, как описано ниже.
3, 3, 3 - лопасти рабочего колеса, показанные в разделе на рис. 2.
4 - ступица одного всасывающего рабочего колеса. Это всасывающее сопло единственной всасывающей лопасти.
6 - балансировочная оправка или вал рабочего колеса.
7 - механический центр готового рабочего колеса.
8, 8, 8 - внутренние края лопаток рабочего колеса.
Со ссылкой на предыдущее обсуждение будет понятно, что точки лопастей 8, 8, 8 не могут и обычно не будут симметрично располагаться относительно механического центра 7 рабочих колес, как это происходит от токарного станка .
Также будет понятно, что имеется в виду в том, что водные проходы между лопастями 3, 3, 3 не могут и обычно не будут иметь точного размера или симметрии или симметрично расположены вокруг механического центра 1.
С учетом этих деталей ясно, что если бы крыльчатка могла быть заполнена перекачиваемой жидкостью и жидкость оставалась на месте во время процесса балансировки, тогда в этом случае рабочее колесо было бы в равновесии, когда фактически перекачивалась бы жидкость . Также будет очевидно, что такие же результаты будут достигнуты, если бы мы использовали какое-то вещество одинакового веса, которое сохраняло бы свое положение во время процесса балансирования.
Я обнаружил, что есть определенные воски или что можно получить определенные воски, которые будут иметь такой же удельный вес перекачиваемой жидкости, как жидкая вода, молоко, рассол, масло и т. Д.
Обращаясь к чертежу, я нажимаю балансирующую оправку 6 через крыльчатку, как в обычном балансировочном устройстве, затем металлическое кольцо с легким нажимным приспособлением и достаточно широким, чтобы закрыть внешние порты рабочего колеса, прижимается рукой по внешней окружности Крыльчатки, закрывающей внешние порты. Очевидно, что кольцо само по себе находится в равновесии, будучи повернутым внутрь и снаружи из твердого металла. Теперь рабочее колесо размещено с балансировочной оправкой 6 по вертикали и с всасывающим патрубком 5 вверх, а подогретый уравновешивающий воск наливается в форсунку до полного заполнения каналов и отверстий в крыльчатке.
Воск, нагреваемый только до температуры плавления, быстро затвердевает, и крыльчатка может быть сбалансирована либо статически, либо динамически, без вытеснения воска. Балансировочное кольцо 2 надежно удерживает балансирующую среду от смещения под действием центробежной силы при высокой скорости вращения для динамической балансировки.
Два метода, называемые далее «обычным способом», являются общими для балансировки рабочих колес, каждый из которых применим к описанному здесь способу.
1. Динамическая балансировка. - Рабочее колесо после наполнения балансирующей средой устанавливается на шпинделе балансировочной машины динамита и вращается с высокой скоростью. Балансировочная машина регистрирует величину дисбаланса и в то же время указывает, где металл должен быть удален для восстановления баланса. Металл удаляется путем измельчения или сверления до достижения желаемого баланса.
2. Статический баланс. - Рабочее колесо устанавливается на балансировочной оправке или валу, заполненном балансирующей средой и концами вала, поддерживаемых параллельными путями или краями ножа. Тяжелая сторона крыльчатки будет вращать крыльчатку на своих опорах, пока она не остановится, когда дисбаланс будет уменьшен. По методу проб и ошибок достаточно металла удаляется с тяжелой стороны крыльчатки, чтобы позволить импеллеру оставаться в покое в любом положении.
Когда балансировка завершена и крыльчатка готова к сборке, необходимо только нагреть рабочее колесо до точки плавления воска, когда балансировочный материал выйдет в любую удобную емкость и будет готов к использованию снова. Обычная практика состоит в том, чтобы выжать балансировочную оправку, 6 снять балансировочное кольцо 2 и поместить уравновешенную крыльчатку на сливную решетку через приемник в печи с низкой температурой.
Через несколько минут крыльчатка будет полностью опорожнена, а восстанавливающая среда будет восстановлена для повторного использования.
В качестве балансирующей среды я использую коммерческие воски растительного, животного или минерального состава, которые наилучшим образом подходят для решения проблем. Говядина или тунец баранины с удельным весом от 0,895 до 0,953; Пчелиный воск с удельным весом от 0,961 до 0,968; Карнаубский воск с удельным весом 0,995-0,999 может использоваться, когда их удельный вес соответствует перекачиваемой жидкости. Карнаубский воск с наибольшей удельной массой 0,999 составляет лишь одну десятую процента от веса воды, что делает его достаточно точным для практических целей. Однако я обнаружил, что повторное нагревание и нагрев до высоких температур имеет тенденцию увеличивать удельный вес карнаубского воска до тех пор, пока не будет возможным приблизиться к точному весу прокачиваемой жидкости.
В особых случаях я успешно использовал говяжий жир, нагретый до рабочей консистенции, и достаточно мелкодисперсный графит, перемешиваемый, чтобы получить желаемый удельный вес. Этот процесс является практичным, и существует ряд комбинаций, позволяющих увеличить удельный вес балансирующей среды. Некоторые коммерческие смолы имеют удельный вес больше единицы и используются для смешивания с восками, поскольку, например, воск сапожника представляет собой смесь пчелиного воска и смолы.
Из того, что было написано, будет казаться, что я обеспечил недорогой, практичный и эффективный процесс для названных целей и что балансировочный носитель является недорогим и легко доступным. Далее будет показано, что описанный выше процесс балансировки является новым, новым и решает серьезную проблему в промышленном и производственном мире.
Охарактеризовав, таким образом, мое изобретение, я заявляю: 1. Процесс балансировки рабочего колеса центробежного насоса и т.п., состоящий в заполнении проходов крыльчатки, полностью заполненных средой с удельным весом, приближающейся к таковой жидкости, подлежащей откачке, с сохранением такой среды Подходящими средствами, уравновешивая крыльчатку обычным способом, когда она заполнена такой средой, и удаление такой среды путем приложения тепла.
2. Процесс балансировки рабочего колеса 66 центробежного насоса или тому подобного, заключающийся в заполнении такого рабочего колеса или тому подобного средой, приближающейся к удельному весу перекачиваемой жидкости, уравновешивая рабочее колесо или аналогичным образом обычным образом и удаляя Балансирующую среду подходящими средствами.
ФИЛИП Х. ВИЛЬЯМС.
