En el diseño y construcción de máquinas rotativas de alta velocidad, especialmente bombas centrífugas, es imperativo que las piezas giratorias se equilibren con precisión para eliminar la vibración, la fricción, el consumo excesivo de energía y el desgaste rápido de los rellenos y cojinetes. La operación silenciosa es a menudo de extrema importancia en el funcionamiento de las bombas, y esto es imposible sin un equilibrio preciso de las partes giratorias.
La práctica habitual en el equilibrio de los impulsores de la bomba centrífuga es equilibrar el impulsor acabado para equilibrar el equilibrio estático o dinámico, tratándolo simplemente como una pieza de metal. Si se tratara simplemente de una pieza de metal torneado, este proceso sería bastante exacto. Pero el proceso en uso hoy en día es impreciso e inadecuado en el equilibrio de los impulsores de la bomba centrífuga por las siguientes razones: Un impulsor de bomba centrífuga, como se construye normalmente, no es una pieza sólida de metal sino una serie de aletas metálicas curvadas separadas por canales de agua o Pasillos, y envuelto en cada lado por una pared metálica delgada.
Dado que el interior del impulsor se moldea a partir de moldes o núcleos de arena, que a su vez se soportan durante el proceso de colada en un molde de arena exterior, será evidente que tales núcleos o moldes internos pueden desplazarse, deformarse o distorsionarse bajo la acción de El metal calentado y los gases acumulados.
Incluso si se utilizan patrones de precisión y cajas de núcleo y se ejerce el máximo cuidado, se produce alguna distorsión de la refrigeración desigual, el apisonamiento desigual de la arena, la densidad irregular de los núcleos y la contracción irregular durante el enfriamiento de las piezas coladas.
Después de que las piezas de fundición lleguen a la tienda de máquinas, resulta prácticamente imposible, y definitivamente impráctico, que el maquinista determine el centro simétrico exacto del bastidor en bruto.
El resultado es que cuando el impulsor está acabado y proviene del torno es seguro que las paletas y canales de agua no están dispuestos simétricamente alrededor del centro verdadero del impulsor tal como estaba dispuesto en el tablero de estirado.
De nuevo, el espesor de pared de las cubiertas variará en varios puntos a partir de las razones expuestas anteriormente, y el metal del impulsor terminado será más claro o más denso en varios puntos.
De lo que se ha escrito aparecerá: que el presente método de equilibrar un impulsor ignora la simetría del diseño y procede como con el metal sólido. En otras palabras, el equilibrado se realiza sin tener en cuenta el peso del líquido a bombear o la relación de dicho peso con el centro de diseño del impulsor.
De lo que se ha escrito, parecerá que cuando se bombea realmente agua, el peso del agua o líquido en el impulsor no estará dispuesto simétricamente alrededor del eje de rotación del impulsor terminado. Para indicar el resultado en lenguaje sencillo, habrá más agua en un lado del eje del impulsor que en el otro, debido al desplazamiento del eje de rotación desde el verdadero centro del diseño. Esta condición se complica aún más por las imprecisiones y el espesor variable y la densidad del metal fundido. Mi invención está diseñada para posibilitar un equilibrio preciso de los impulsores de la bomba bajo las condiciones descritas.
Esta invención se refiere al equilibrado de los impulsores de la bomba centrífuga y similares, y más específicamente al equilibrado de los impulsores fundidos para asegurar un equilibrado preciso en las condiciones de funcionamiento reales.
Un objeto de la invención es proporcionar un proceso y un medio de equilibrar un impulsor de bomba centrífuga de modo que cuando se llene con el líquido está diseñado para bombear, estará en un equilibrio preciso independientemente de inexactitudes de construcción y falta de simetría en las paletas Y los canales del impulsor.
Otro objeto de la invención es proporcionar un proceso y un medio de equilibrar tales impulsores para los diversos líquidos manipulados en la industria y adaptar el equilibrio del impulsor al líquido específico a bombear.
Todavía otro objeto de la invención es proporcionar tales medios para los propósitos designados como de bajo coste, de funcionamiento sencillo y de aplicación práctica a los problemas de equilibrar las bombas centrífugas en una planta de fabricación de bombas.
Estos objetos se obtienen mediante el uso del procedimiento descrito en la memoria descriptiva adjunta y se ilustran y se ilustran con referencia al dibujo adjunto, en el que la figura 1 es una vista lateral de un impulsor desde el lado de succión y que muestra un anillo de equilibrado en su sitio.
La Figura 2 es una sección a través de dicho impulsor y anillo de equilibrado sobre la sección AA indicada en la Figura 3.
La figura 3 es un impulsor de bomba centrífugo convencional montado en un eje de equilibrado con un anillo de anclaje bal50 cortado para mostrar las puntas de las paletas y los canales de agua del impulsor.
Números similares se refieren a partes similares a través de todas las figuras del dibujo.
Con referencia al dibujo adjunto, 1 es una cubierta o placa lateral del impulsor.
2 es un anillo de equilibrado utilizado como se describe a continuación.
3, 3, 3 son paletas de impulsor, mostradas en sección en la Figura 2.
4 es el cubo de un solo impulsor de succión. Es la boquilla de succión de un solo impulsor de succión.
6 es un árbol de equilibrado o el árbol del impulsor.
7 es el centro mecánico del impulsor terminado.
8, 8, 8 son los bordes interiores de las paletas del impulsor.
Haciendo referencia a la discusión precedente, quedará claro que los puntos de las paletas 8, 8, 8 no pueden, y normalmente no estarán dispuestos simétricamente con referencia al centro mecánico 7 de los impulsores a medida que proviene del torno .
También quedará claro cuál es el significado en la declaración de que los pasos de agua entre las paletas 3, 3, 3, no pueden, y normalmente no serán, de un tamaño o simetría exactos o dispuestos simétricamente alrededor del centro mecánico 1.
Con estos detalles claramente en mente, parecerá que si, el impulsor pudiera llenarse con el líquido a bombear, y el líquido retenido en su lugar durante el proceso de equilibrado, entonces en ese caso el impulsor estaría en equilibrio al bombear realmente el líquido . También será evidente que se lograrían los mismos resultados si pudiéramos utilizar alguna sustancia de igual peso que conservaría su posición durante el proceso de equilibrio.
He descubierto que existen ciertas ceras o que se pueden producir ciertas ceras que tendrán la misma gravedad específica del líquido a bombear, ya sea agua líquida, leche, salmuera, aceite, etc.
Haciendo referencia al dibujo, presiono un eje de equilibrado 6, a través del impulsor como en la disposición de equilibrado convencional, a continuación se presiona manualmente un anillo metálico con un ajuste de empuje ligero y suficientemente ancho para cerrar los orificios exteriores del impulsor por la circunferencia exterior Del impulsor que cierra los puertos exteriores. Será evidente que el anillo en sí mismo está en equilibrio, siendo girado dentro y fuera del metal sólido. El impulsor se coloca ahora con el árbol de equilibrado 6 vertical y con la boquilla de succión 5 hacia arriba y la cera de equilibrado calentada se vierte en la boquilla hasta que los canales y las aberturas en el impulsor se llenan completamente.
La cera, que se calienta sólo a la temperatura de fusión, se solidifica rápidamente y el impulsor puede equilibrarse estáticamente o dinámicamente sin desplazar la cera. El anillo de equilibrado 2 sujeta firmemente el medio de equilibrado contra el desplazamiento por fuerza centrífuga bajo una alta velocidad de rotación para un equilibrado dinámico.
Dos métodos, denominados en lo sucesivo "la forma convencional", son comunes en el equilibrado del impulsor, cualquiera de los cuales es aplicable al proceso descrito en la presente memoria.
1. Equilibrio dinámico.- El impulsor después de ser llenado con el medio de equilibrado se monta en el husillo de una máquina de balanceo dinámico y se hace girar a alta velocidad. La máquina de equilibrado registra la cantidad de desequilibrio y, al mismo tiempo, indica dónde debe retirarse el metal para restablecer el equilibrio. El metal es removido por molienda o perforación hasta que se alcanza el equilibrio deseado.
2. Balance estático. - El impulsor está montado en un eje o árbol de balanceo, lleno con el medio de equilibrado y los extremos del eje soportados sobre maneras paralelas o bordes de cuchilla. El lado pesado del impulsor girará el impulsor sobre sus soportes hasta que llegue a descansar con el desequilibrio hacia abajo. Mediante un método de prueba y error, se retira suficiente metal del lado pesado del impulsor para permitir que el impulsor permanezca en reposo en cualquier posición.
Cuando se completa el equilibrado y el impulsor está listo para el montaje, sólo es necesario calentar el impulsor hasta el punto de fusión de la cera cuando el medio de equilibrado llegará a cualquier receptáculo conveniente y estará listo para usar de nuevo. La práctica habitual es presionar hacia fuera el eje de balanceo, 6 quitar el anillo de equilibrio 2 y colocar el impulsor equilibrado en una rejilla de drenaje sobre un receptáculo en un horno de baja temperatura.
En pocos minutos, el impulsor se vaciará completamente y el medio de equilibrado se recuperará para volver a utilizarse.
Como medio de equilibrio utilizo ceras comerciales de cualquier composición vegetal, animal o mineral que mejor se adapten a los problemas en la mano. Sebo de carne de vacuno o de carnero con una gravedad específica que oscila entre 0,895 y 0,953; Cera de abejas con un peso específico de 0,961 a 0,968; Se puede utilizar cera de carnauba con un peso específico de 0,995 a 0,999 cuando su gravedad específica corresponde al líquido a bombear. La cera de carnauba con la gravedad específica más alta de 0,999 es sólo un décimo de un por ciento por debajo del peso de agua, lo que lo hace suficientemente preciso para fines prácticos. Sin embargo, he encontrado que el recalentamiento y calentamiento a altas temperaturas tiende a incrementar la gravedad específica de la cera de carnauba hasta que es posible aproximar el peso exacto del líquido a bombear.
En casos especiales he usado exitosamente el sebo de carne calentado a consistencia de trabajo y suficiente grafito finamente dividido agitado para dar la gravedad específica exacta deseada. Este proceso es práctico y hay una serie de combinaciones posibles para aumentar la gravedad específica del medio de equilibrado. Ciertas resinas comerciales tienen una gravedad específica mayor que la unidad y se utilizan para mezclar con ceras como, por ejemplo, la cera de zapatero es una mezcla de cera de abejas y resina.
De lo que se ha escrito parecerá que he proporcionado un proceso de bajo costo, práctico y eficiente para los fines mencionados, y que el medio de equilibrio es de bajo costo y fácilmente obtenible. Aparecerá además que el proceso de equilibrio expuesto anteriormente es nuevo, novedoso y resuelve un serio problema en el mundo industrial y manufacturero.
1. El proceso de equilibrar un impulsor de bomba centrífuga y similares, que consiste en llenar los pasos del impulsor completamente llenos de un medio de una gravedad específica que se aproxima a la del líquido a bombear, reteniendo dicho medio Por medios adecuados, equilibrar el impulsor de la manera convencional mientras se llena con dicho medio y eliminar dicho medio por aplicación de calor.
2. El proceso de equilibrar un impulsor de bomba centrífuga 66 o similar, que consiste en llenar dicho impulsor o similar con un medio que se aproxime al peso específico del líquido a bombear, equilibrar el impulsor o similar de la manera convencional y retirar el impulsor Medio de equilibrado por medios adecuados.
PHILIP H. VILLIAMS.
