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PERFECTIONNEMENTS AUX:ROTORS POUR POMPES CENTRIFUGES.
L'invention est relative à des rotors pour pompes centrifuges et a pour but de construire un rotor de pompe centrifuge qui convient par- ticulièrement bien à l'emploi au pompage de fluides contenant des matières solides. Toutefois, le rotor perfectionné actuel n'est pas limité à des pompes pour eaux résiduaires, car on peut aisément l'employer dans des pompes centrifuges ayant une grande utilité dans le pompage de fluides en général.
Dans des systèmes de traitement de produits résiduaires utili- sant des pompes communes ou ordinaires telles que celles à rotor à ailet- tes et analogues, la pratique courante consiste, pour réduire au minimum le blocage de la pompe, à utiliser des pompes de capacité notablement plus grandes que ce qui serait nécessaire autrement, afin de faciliter le passage de matières solides et fibreuses à travers la pompe. Les pompes de capacité plus grandes nécessitent du reste des moteurs de commande de grandeur corres- pondante qui augmentent par conséquent les frais initiaux d'installation.
En outre, par suite des capacités de pompes dépassant les conditions optima, dans beaucoup de cas, les pompes ne fonctionnent que de façon intermitten- te, alors que la marche continue est de loin préférable particulièrement dans des opérations de purification bactériologiquesde produitsrésiduaires.
Il en résulte qu'on sacrifie Inefficacité de purification des produits ré- siduaires à une réduction de la fréquence de blocage de la pompeMais même avec des pompes de dimensions trop fortes, le blocage du rotor, bien que moins fréquent que lors de l'emploi de pompes plus petitesse produit suffisamment fréquemment dans de nombreuses, si pas dans la plupart des installations, pour constituer-un problème sérieux.
Les notions qui précèdent s'appliquent en général à de nombreux genres de systèmes de pompes autres que les systèmes pour produits résiduai- res. En outre, dans des cas de systèmes de pompage utilisés au transport ou au déplacement de matières alimentaires, poissons ou autres substances fra- giles ou aisément endommagées en suspension dans un support fluide,, l'emploi des anciens rotors, principalement à ailettes,, aboutit à des pertes en pour- centage élevées de la matière transportée à la suite de dégâts causés à ces
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matières par les ailettes du rotor.
En conséquence, le principal but de la présente invention con- siste à construire un rotor de pompe centrifuge perfectionné qui évite les inconvénients précédents en créant une pompe qui peut être utilisée dans des systèmes de produits résiduaires ou autres systèmes de pompage, ayant des dimensions notablement inférieures à celles utilisées actuellement dans un système donné, et pouvant marcher sans se bloquer en marche normale.
L'invention consiste en un rotor de pompe centrifuge comprenant un corps de rotor muni d'un passage d'allure générale hélicoïdale entre ses extrémités,dont une est une entrée d'aspiration et dont l'autre est une sortie prévue dans la périphérie du corps du rotor.
En se référant à présent aux dessins en annexe g
La figure 1 est une coupe longitudinale en élévation à travers un corps de pompe et un rotor réalisant la présente invention, la coupe étant prise suivant la ligne 1-1 sur la figure 2.
La figure 2 est une vue en coupe axiale de la pompe et du rotor.
La figure 3 représente une vue terminale agrandie dans laquelle le passage du rotor est représenté en traits interrompus.
Les figures 4, 5, 6 et 7 sont des coupes axiales du rotor prises respectivement suivant les lignes 4-4, 5-5, 6-6 et 7-7 de la figure 3,.et
La figure 8 est une vue en perspective d'un noyau utilisé à la coulée du passage du rotor lors du moulage du rotor, le noyau étant représen- té pour faciliter la représentation de l'allure du passage.
La figure 9 est une coupe longitudinale en élévation à travers un corps de pompe et un rotor, ce dernier portant une masse d'équilibrage.
La figure 10 est une coupe transversale en élévation à travers la pompe prise suivant la ligne 10-10 de la figure 9.
La figure 11 est une coupe longitudinale en élévation du rotor représenté sur la figure 9.
En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on représente une pompe centrifuge qui comprend une section de logement centrale 10 portant une chambre de rotor 11 qui se termine en un passage de refoulement tangen- tiel 12 (figure 1). La section du logement central est fermée sur ses faces opposées par des fermetures de logement 14 et 15, la fermeture 14 formant une ouverture d'entrée axiale 16 à travers laquelle le fluide pénètre dans la pompe. La fermeture opposée 15 forme un ensemble de palier et boîte à bourrage 18 pour l'arbre de commande 19 du rotor de la pompe et cet arbre supporte le rotor 20 à l'intérieur du logement et la commande. L'arbre 19 peut être commandé par un moteur électrique ou d'autres organes de puissan- ce (non représentés).
Comme on l'indique sur la figure 2, le rotor comprend une ouverture d'aspiration axiale 22 vis-à-vis de l'ouverture du corps 16, et un passage de fluide, représenté seulement partiellement en 23 et'.24, a- boutissant et débouchant à la périphérie du rotor, d'une manière qui va main- tenant être décrite de façon plus détaillée.
Le caractère et la formation structurelle du rotor 20 ressor- tent des vues représentées sur les figures 3 à 7. Comme on le voit sur ces figures, le rotor comprend un corps 26, construit de préférence, bien que ce ne soit pas nécessaire, en une pièce unique ou unitaire, ayant une sec- tion comprenant une partie 27 de périphérie circulaire et une partie 28 se
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rétrécissant vers l'intérieur et latéralement à partir de la périphérie de la partie 27 d'un côté de celle-ci,, en formant une surface frontale lis- se concave 30. Sur la face opposée ou arrière 31 de la partie du corps principal 27 se trouve axialement un trou fileté 32 destiné à recevoir le bout fileté 34 (figure 1) de l'arbre de commande du rotor.
A l'intérieur du corps du rotor se trouve un passage unique 35 en communication ouverte avec l'ouverture d'aspiration 22 prévue à la petite extrémité 36 de la partie du corps 28, l'ouverture d'aspiration ayant une forme désirée quel- conque, de préférence circulaire telle que représentée, et dont le centre coïncide avec l'axe du rotor. Le passage 35, prévu dans la partie de cette pièce située à l'intérieur du corps 26, est caractérisé dans l'exemple ac- tuel, par une section transversale circulaire de diamètre donné, demeu- rant substantiellement uniforme sur toute la longueur du passage.
Bien qu' on préfère actuellement le passage à section circulaires il est bien enten- du que le passage 35 peut avoir une section autre que la section circulaire, par exemple une section elliptique ou hexagonales et en outre, le diamètre ou l'aire de la section transversale du passage peut être uniforme ou varia- ble sur toute la longueur du passage suivant ce qu'on désire ou ce qu'on trou- ve commode à l'application du rotor au pompage. Comme on le représente sur les différentes vues en coupe du rotor, le passage 35 débutant à l'entrée d'aspiration 22 s'étend à l'intérieur de la partie effilée 28 du corps sui- vant une allure générale hélicoïdale dont la distance radiale à l'axe du rotor augmente, et qui se prolonge en hélice à l'intérieur et à travers la partie principale du corps 27 vers la périphérie de ce dernier.
Quand le passage 35 s'approche de la périphérie de la partie 27 du corps principal, il s'ouvre à la périphérie d'abord comme on l'indique en 38 sur la figure 6, et continue de là le long de la périphérie du rotor jusqu'à ce que la surface de fond 39 du passage débouche à la surface péri- phérique du rotor en 40 (figure 1) Il en résulte que la partie du passage 35, qui s'ouvre à la périphérie du rotor, définit un canal 42 de profon- deur diminuant progressivement, comme on l'indique sur les figures 1 et 3.
Les caractéristiques du noyau et du moule du passage qui peuvent être utilisés au moulage de l'entrée d'aspiration 22, du passage 35 et de son canal de sortie 42, et de la partie du corps principal 27, sont repré- sentées sur la figure 8. L'allure hélicoïdale du passage 35 y est clairement représentées et comme on le voit sur cette figure, le parcours hélicoïdal du passage, y compris son canal,, forme substantiellement plus qu'une spire d'hélice unique, bien qu'il soit bien entendu que la longueur hélicoïdale de ce passage puisse être supérieure ou inférieure à une spire, comme on le dé- sire.
On peut équilibrer le rotor de toute façon appropriée ou bien connue. Par exemples comme on l'indique sur les vues des figures 4 à 7, lors du moulage et de la coulée du rotor, il peut être allégé ou creusé à des endroits déterminés oomme on le voit en 45 dans les différentes figures sus- dites. Une autre manière d'équilibrage est représentée sur les figures 10, 11 et 12.
.On remarquera qu'un rotor correspondant à l'invention éomprend un côté lourde par exemple dans la région du point de référence périphérique 46, le point de référence 46 étant ici situé sur le rayon passant par le centre de la partie lourde. Le rotor est par conséquent soumis à un désé- quilibre de marche agissant non seulement sur sa face lourde, mais de façon importante également au point de vue de la réaction du rotor au passage de l'eau ou de l'eau et des matières solides qu'elle entraîne à travers le passage 35. Il est par conséquent hautement désirable et nécessaire de réaliser un équilibre de marche du rotor qui tienne compte des facteurs de déséquilibre cités ci-dessus, de manière à aboutir à un minimum de vibrations du rotor pendant la marche de la pompe.
On réalise l'équilibre de marche dé- siré dans cette forme de l'invention.!' au moyen de poids appliqués extérieu- rement sur le rotor en un endroit de celui-ci déterminé de la manière qui va maintenant être décrite.
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Dans l'exemple actuel, le poids d'équilibrage est constitué par une masse 47 de matière appropriée qui,lors de l'assemblage final est bou- lonnée, soudée ou fixée d'autre façon ou prévue sur le rotor sur sa face ar- rière 31. Comme on le voit sur la figure 9, la masse 47 a une forme qui s' adapte par un congé approprié à la chambre annulaire 48 formée par la face arrière 31 du rotor en coopération avec la fermeture 15 du logement. La cham- bre 48 s'ouvre à l'intérieur de l'enveloppe 10 à la périphérie du rotor, par exemple par l'ouverture annulaire 49, et il apparaît que, de cette ouverture, une matière fluide et solide ou autre qui y est contenue, introduite dans l'enveloppe du côté du refoulement du rotor, a tendance à pénétrer dans la chambre 48 par cette ouverture 49.
Il est important d'empêcher l'accumula- tion de matières solides, filamenteuses ou fibreuses ou autres dans la cham- bre 48. En conséquence, la masse 47 est construite de manière à rejeter ou expulser toute matière ayant tendance à pénétrer dans la chambre 48. Dans ce but, la masse 47 reçoit une forme propre à former un rotor dont une par- tie 50 est apte à recouvrir relativement étroitement le moyeu du rotor 51 dans lequel pénètre l'arbre 19 et qui présente une périphérie arquée 52 qui se termine en un bec arrondi 53 se raccordant à l'arête avant du rotor 54, et en unearête 55 arrière arquée.
En expulsant de façon efficace des matières solides, filamenteuses et autres de la chambre 48, la masse 47 em- pêche ou évite l'enroulement de résidus filamenteux et fibreux autour du moyeu 51 du rotor et de la partie voisine de l'arbre 19 attenant à la cham- bre 48. Par conséquent le dispositif actuel évite le freinage du rotor et le rendement réduit qui en résulterait autrement si les conditions indiquées de blocage du moyeu et de l'arbre étaient permises.
Il est également à remarquer ici qu'en donnant à la masse 47 la forme voulue pour réaliser le double rôle d'équilibrage du rotor de la pompe et d'empêchement d'accumulation de résidus dans la chambre 48, elle reçoit une forme effective suivant les lignes d'écoulement comme on l'in- dique sur le dessin. De cette façon, la masse 47 est conditionnée pour n'e- xercer qu'un effet nuisible négligeable sur le rendement total de marche du rotor.
Si on considère maintenant la façon d'établir la valeur du con- tre-poids et la position de la masse 47 sur le rotor pour atteindre l'équi- libre de marche désiré de ce dernier, la masse ayant la forme représentée pour exercer le rôle auxiliaire de rotor décrit plus haut, est disposée sur le côté du rotor opposé au côté lourd et dans une position telle que le rotor se trouve en dehors de l'état d'équilibre statique et en dehors de l'équilibre dynamique quand il fonctionne à sec, c'est-à-dire quand le ro- tor tourne à sa vitesse de rotation normale mais sans faire passer de l'eau à travers lui.
On détermine la position exacte de la masse et à partir d'el- le la condition d'équilibre du rotor et on règle l'ensemble du poids par exemple en enlevant du métal de la masse et/ou du corps du rotor par exem- ple par polissage de la surface ou d'une manière analogue telle que l'ensem- ble du rotor en condition de pompage normal, possède un minimum pratique de vibrations non équilibrées.
Les facteurs de poids et de position de la masse 47 sont mis en relation avec le caractère de construction du rotor compre- nant l'emplacement relatif de sa face lourde, le diamètre extérieur du rotor et le diamètre ou l'aire de section transversale du passage 35.Ainsi, pour un rotor donné, la masse 47 est disposée de manière que la distance A (figu- re 10) entre le point de référence de la partie lourde 46 et l'extrémité ter- minale 56 de la masse 47, ait une valeur fixe demeurant constante pour tous les rotors de la même construction, de même diamètre extérieur et de mêmes dimensions du passage.
La détermination de la distance A dans un rotor de construction, diamètre extérieur et diamètre ou aire de la section de son passage hélicoï- dal unique donnés, peut être, et est accomplie en pratique en soumettant le rotor donné à des essais de vibration et de réglage de la masse 47 sur lui.
Ces essais et réglages de poids sont conduits dans des conditions de pompage
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réel du rotor jusqu'à ce que les essais de vibration accusent un équilibre de marche pratique du rotoro Le degré maximum de vibration du rotor se pro- duisant dans la marche normale de la pompe ne doit pas dépasser une lecture de trois millièmes d'amplitude double d'un indicateur de vibrations ou vi- bramètre standard ou bien connu. En conséquence., pour le réglage actuel de l'équilibre du rotor, on règle la masse 47 en la déplaçant angulairement par rapport au moyeu du rotor jusqu'à ce que la lecture du vibramètre indi- que un déséquilibre minimum inférieur à la limite d'amplitude double de trois millièmes.
Après quoi, la mesure de la distance entre l'extrémité terminale 56 et le point de référence du côté lourd 46, fournit la distance A. Cette distance détermine à son tour la position de la masse d'équilibre pour tous les rotors de caractéristiques semblables. La distance A pour des rotors de diamètre plus grand ou plus petit et de caractéristiques de construction dif- férentes, y compris l'aire de la section des passages du rotor, peut être déterminée de la même manière.Comme exemple de résultat du réglage et de l'essai précédente on trouve dans le cas de rotors de construction donnée dans lesquels le diamètre du passage 35 est de 5 cmo (2 pouces), et le dia- mètre extérieur du rotor est de 17,5 cm (7 pouces), que la distance A est de 14 cm (5-5/8 pouces),
tandis que pour un rotor de diamètre extérieur de 20 cm (8 pouces), la distance A est de 15,7 cm (6-3/16 pouces), et pour un rotor de 22,5 cm (9 pouces), la distance A est de 17,5 cm (7 pouces). Une fois que les distances A ont été déterminées pour des rotors de différentes caractéristiques aux points de vue cités ci-dessus, il devient relativement simple de disposer et fixer convenablement la masse 47 de manière qu'après avoir réglé les valeurs de son contre-poids, par exemple en enlevant du mé- tal d'endroits choisis de la masse, les rotors soient conditionnés en vue d'une marche équilibrée pour laquelle le degré de vibration est bien com- pris entre des limites pratiques déterminées.
-On appréciera maintenant entièrement, d'après ce qui précède, que le rotor est du genre exempt d'ailettes et fournit un passage unique entre l'entrée d'aspiration et la périphérie du rotor, dans lequel le pas- sage a une allure hélicoïdale lisse à travers le rotor, par conséquent dépourvue de coudes brusques et de saillies dans une ou plusieurs zônes quel- conques du passage. Effectivement, le passage 35 est un prolongement de 1' entrée d'aspiration 22. Par conséquent., des matières filamenteuses et soli- des ayant des dimensions pouvant atteindre environ le diamètre du passage 35, traverseront le rotor sans produire de blocage ou de bouchage.
Par conséquente des pompes centrifuges comprenant des rotors conformes à la présente invention, conviennent particulièrement bien à l'em- ploi comme pompes pour produits résiduaires, et peuvent être utilisées avec grand avantage dans des systèmes de traitement de produits résiduaires et analogues. Ces pompes peuvent être construites en dimensions plus faibles que celles exigées jusqu'à présent pour les raisons citées plus haute et peuvent marcher de façon continue pendant de longues périodes, en réalisant ainsi des économies substantielles d'installation et de prix de revient de marche et créant, quand on les introduit dans des systèmes de purification de produits résiduaires, un perfectionnement d'efficacité de ces systèmes comme conséquence de la marche continue de la pompe.
En outrea puisque le rotor assure un passage continu exempt de coudes et de saillies, des pompes comprenant des rotors de ce genre conviennent particulièrement bien à l'em- ploi dans les systèmes de manutention et de traitement de matières alimen- taires en générale comme on l'indique plus haut. Des matières alimentaires, poissons et matières analogues traversent le rotor sans s'écraser ou s'en- dommager, et suppriment ainsi les dégâts rencontrés auparavant dans les ins- tallations utilisant des pompes à rotor à ailettes.
Bien que le rotor tel que représenté ici, ne comprend qu'un pas- sage de fluide unique, on remarquera que le rotor peut avoir une forme à dou- ble aspiration, portant une ouverture d'entrée de chaque côté et un passage
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hélicoïdal menant de chaque ouïe à la périphérie du rotor. Tous les avan- tages attribués ici au rotor à passage unique, s'obtiennent de façon équi- valente dans le rotor à double aspiration construit conformément à la pré- sente invention.
REVENDICATIONS
1. - Rotor de pompe centrifuge, caractérisé en ce qu'il porte un corps de rotor muni d'un passage d'allure générale hélicoïdale entre ses extrémités, dont l'une constitue une.ouverture d'aspiration et l'autre une sortie à la périphérie du corps du rotor.
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IMPROVEMENTS IN: ROTORS FOR CENTRIFUGAL PUMPS.
The invention relates to rotors for centrifugal pumps and its object is to construct a rotor for a centrifugal pump which is particularly suitable for use in pumping fluids containing solids. However, the current improved rotor is not limited to sewage pumps, as it can readily be employed in centrifugal pumps having great utility in pumping fluids in general.
In waste treatment systems employing common or ordinary pumps such as finned rotor and the like, it is common practice, to minimize pump blockage, to use pumps of substantial capacity. larger than would otherwise be necessary to facilitate the passage of solid and fibrous materials through the pump. Pumps of larger capacity, on the other hand, require control motors of the corresponding size which consequently increase the initial installation costs.
Further, owing to pump capacities exceeding optimum conditions, in many cases the pumps only operate intermittently, while continuous operation is much preferable particularly in operations for the bacteriological purification of waste products.
The result is that the inefficient purification of the waste products is sacrificed to a reduction in the frequency of the pump stalling. But even with the pumps of too large dimensions, the stalling of the rotor, although less frequent than during use. Smaller pumps produced frequently enough in many, if not in most installations, to be a serious problem.
The foregoing concepts are generally applicable to many types of pump systems other than waste product systems. In addition, in the case of pumping systems used for the transport or movement of food, fish or other fragile or easily damaged substances suspended in a fluid support, the use of old rotors, mainly with fins, results in high percentage losses of the material transported as a result of damage to these
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material by the rotor fins.
Accordingly, the main object of the present invention is to construct an improved centrifugal pump rotor which overcomes the foregoing drawbacks by providing a pump which can be used in waste product systems or other pumping systems, having substantial dimensions. lower than those currently used in a given system, and able to work without jamming in normal operation.
The invention consists of a centrifugal pump rotor comprising a rotor body provided with a passage of generally helical shape between its ends, one of which is a suction inlet and the other of which is an outlet provided in the periphery of the rotor body.
Referring now to the drawings in appendix g
Figure 1 is a longitudinal sectional elevation through a pump body and rotor embodying the present invention, the section taken along line 1-1 in Figure 2.
Figure 2 is an axial sectional view of the pump and the rotor.
FIG. 3 represents an enlarged end view in which the passage of the rotor is shown in broken lines.
Figures 4, 5, 6 and 7 are axial sections of the rotor taken respectively along lines 4-4, 5-5, 6-6 and 7-7 of Figure 3,. And
Figure 8 is a perspective view of a core used in casting the passage of the rotor during the molding of the rotor, the core being shown to facilitate the representation of the shape of the passage.
FIG. 9 is a longitudinal sectional elevation through a pump body and a rotor, the latter carrying a balancing mass.
Figure 10 is a cross section in elevation through the pump taken along line 10-10 of Figure 9.
Figure 11 is a longitudinal sectional elevation of the rotor shown in Figure 9.
Referring first to Figures 1 and 2, a centrifugal pump is shown which includes a central housing section 10 carrying a rotor chamber 11 which terminates in a tangential discharge passage 12 (Figure 1). The central housing section is closed on its opposite faces by housing closures 14 and 15, the closure 14 forming an axial inlet opening 16 through which fluid enters the pump. The opposing closure 15 forms a bearing and stuffing box assembly 18 for the drive shaft 19 of the pump rotor and this shaft supports the rotor 20 within the housing and the drive. The shaft 19 can be controlled by an electric motor or other power members (not shown).
As shown in Figure 2, the rotor comprises an axial suction opening 22 vis-à-vis the opening of the body 16, and a fluid passage, shown only partially at 23 and '24, a - buttressing and emerging at the periphery of the rotor, in a manner which will now be described in more detail.
The character and structural formation of the rotor 20 is apparent from the views shown in Figures 3 to 7. As seen in these figures, the rotor comprises a body 26, preferably constructed, although not necessary, of. a single or unitary piece, having a section comprising a part 27 of circular periphery and a part 28 being
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narrowing inwardly and laterally from the periphery of part 27 on one side thereof, forming a smooth concave front surface 30. On the opposite or rear face 31 of the main body part 27 there is axially a threaded hole 32 intended to receive the threaded end 34 (Figure 1) of the rotor drive shaft.
Within the rotor body is a single passage 35 in open communication with the suction opening 22 provided at the small end 36 of the body portion 28, the suction opening having any desired shape. conch, preferably circular as shown, and the center of which coincides with the axis of the rotor. The passage 35, provided in the part of this part located inside the body 26, is characterized in the current example, by a circular cross section of given diameter, remaining substantially uniform over the entire length of the passage. .
Although the passage with circular cross-section is presently preferred it is understood that the passage 35 may have a cross-section other than the circular cross-section, for example an elliptical or hexagonal cross-section and in addition the diameter or the area of the cross-section. The cross section of the passage may be uniform or variable along the entire length of the passage depending on what is desired or convenient in the application of the rotor to pumping. As shown in the various sectional views of the rotor, the passage 35 starting at the suction inlet 22 extends inside the tapered part 28 of the body following a general helical shape, the radial distance of which is the axis of the rotor increases, and which is extended in a helix inside and through the main part of the body 27 towards the periphery of the latter.
As passage 35 approaches the periphery of part 27 of the main body, it opens at the periphery first as indicated at 38 in Figure 6, and continues from there along the periphery of the body. rotor until the bottom surface 39 of the passage opens out to the peripheral surface of the rotor at 40 (Figure 1) As a result, the part of the passage 35, which opens at the periphery of the rotor, defines a gradually decreasing depth channel 42, as shown in Figures 1 and 3.
The characteristics of the passage core and mold which may be used in molding the suction inlet 22, the passage 35 and its outlet channel 42, and the part of the main body 27, are shown in the figure. Figure 8. The helical shape of passage 35 is clearly shown therein and as seen in this figure, the helical path of passage, including its channel, forms substantially more than a single helix turn, although it is understood that the helical length of this passage may be greater or less than one turn, as desired.
The rotor can be balanced in any suitable or well known way. For example, as indicated in the views of FIGS. 4 to 7, during the molding and casting of the rotor, it can be lightened or hollowed out at specific places as can be seen at 45 in the various aforementioned figures. Another way of balancing is shown in Figures 10, 11 and 12.
It will be noted that a rotor corresponding to the invention includes a heavy side, for example in the region of the peripheral reference point 46, the reference point 46 being here located on the spoke passing through the center of the heavy part. The rotor is therefore subjected to a running imbalance acting not only on its heavy face, but also significantly from the point of view of the reaction of the rotor to the passage of water or water and solids. that it drives through passage 35. It is therefore highly desirable and necessary to achieve a running balance of the rotor which takes into account the unbalance factors cited above, so as to result in a minimum of vibration of the rotor during the operation of the pump.
The desired walking balance is achieved in this form of the invention. by means of weights applied externally to the rotor at a location thereof determined in the manner which will now be described.
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In the current example, the balancing weight is constituted by a mass 47 of suitable material which, during the final assembly is bolted, welded or otherwise fixed or provided on the rotor on its rear face. rière 31. As can be seen in FIG. 9, the mass 47 has a shape which adapts by a suitable fillet to the annular chamber 48 formed by the rear face 31 of the rotor in cooperation with the closure 15 of the housing. The chamber 48 opens inside the casing 10 at the periphery of the rotor, for example through the annular opening 49, and it appears from this opening a fluid and solid material or the like which therein. is contained, introduced into the casing on the delivery side of the rotor, tends to enter the chamber 48 through this opening 49.
It is important to prevent the accumulation of solid, filamentary or fibrous or other materials in the chamber 48. Accordingly, the mass 47 is constructed so as to reject or expel any material which tends to enter the chamber. 48. For this purpose, the mass 47 receives a shape suitable for forming a rotor, a part 50 of which is able to cover relatively closely the hub of the rotor 51 in which the shaft 19 penetrates and which has an arcuate periphery 52 which fits. terminates in a rounded nose 53 connecting to the front edge of the rotor 54, and in an arcuate rear ridge 55.
By effectively expelling solids, filament, and the like from chamber 48, mass 47 prevents or avoids winding of filamentous and fibrous residues around rotor hub 51 and the adjoining portion of adjoining shaft 19. to chamber 48. Therefore, the present arrangement avoids rotor braking and reduced efficiency which would otherwise result if the stated hub and shaft locking conditions were allowed.
It should also be noted here that by giving the mass 47 the desired shape to achieve the dual role of balancing the pump rotor and preventing the accumulation of residues in the chamber 48, it receives an effective shape according to the flow lines as shown in the drawing. In this way, mass 47 is conditioned to exert only a negligible deleterious effect on the total operating efficiency of the rotor.
If we now consider how to establish the value of the counterweight and the position of mass 47 on the rotor to achieve the desired running balance of the latter, the mass having the shape shown to exert the rotor. auxiliary role of rotor described above, is arranged on the side of the rotor opposite to the heavy side and in a position such that the rotor is outside the state of static equilibrium and out of dynamic equilibrium when it is operating dry, ie when the rotor rotates at its normal rotational speed but without passing water through it.
We determine the exact position of the mass and from it the equilibrium condition of the rotor and we adjust the whole weight for example by removing metal from the mass and / or the body of the rotor for example. By polishing the surface or the like such that the rotor assembly under normal pumping condition, has a practical minimum of unbalanced vibrations.
The weight and position factors of mass 47 are related to the construction character of the rotor including the relative location of its heavy face, the outside diameter of the rotor and the diameter or cross-sectional area of the rotor. passage 35. Thus, for a given rotor, the mass 47 is arranged so that the distance A (FIG. 10) between the reference point of the heavy part 46 and the terminal end 56 of the mass 47, have a fixed value that remains constant for all rotors of the same construction, of the same outside diameter and of the same passage dimensions.
The determination of the distance A in a rotor of given construction, outside diameter and diameter or cross-sectional area of its single helical passage, can be, and is accomplished in practice by subjecting the given rotor to vibration and vibration tests. weight adjustment 47 on him.
These tests and weight adjustments are carried out under pumping conditions
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of the rotor until vibration tests show a practical running balance of the rotoro The maximum degree of rotor vibration occurring in normal pump operation should not exceed a reading of three thousandths of amplitude Double a standard or well-known vibration indicator or vibration meter. Therefore, for the actual adjustment of the rotor balance, the mass 47 is adjusted by moving it angularly relative to the rotor hub until the vibrameter reading indicates a minimum imbalance below the limit d. amplitude doubles by three thousandths.
Thereafter, measuring the distance between the terminal end 56 and the heavy side reference point 46, provides the distance A. This distance in turn determines the position of the balance mass for all rotors of similar characteristics. . The distance A for rotors of larger or smaller diameter and of different construction characteristics, including the cross-sectional area of the rotor passages, can be determined in the same way. As an example of the result of adjustment and from the previous test we find in the case of rotors of given construction in which the diameter of the passage 35 is 5 cmo (2 inches), and the outer diameter of the rotor is 17.5 cm (7 inches), that the distance A is 14 cm (5-5 / 8 inches),
while for a 20 cm (8 inch) outer diameter rotor the distance A is 15.7 cm (6-3 / 16 inch), and for a 22.5 cm (9 inch) rotor the distance A is 17.5 cm (7 inches). Once the distances A have been determined for rotors of different characteristics from the points of view mentioned above, it becomes relatively simple to properly arrange and fix the mass 47 so that after having adjusted the values of its counterweight , for example by removing metal from selected places in the mass, the rotors are conditioned for a balanced operation in which the degree of vibration is well understood between determined practical limits.
It will now be fully appreciated from the foregoing that the rotor is of the fin-free type and provides a single passage between the suction inlet and the periphery of the rotor, in which the passage has a shape helical smooth through the rotor, therefore free of sharp bends and protrusions in any one or more areas of the passage. Effectively, the passage 35 is an extension of the suction inlet 22. Therefore, filamentous and solid materials having dimensions up to about the diameter of the passage 35, will pass through the rotor without causing blockage or plugging. .
Centrifugal pumps comprising rotors according to the present invention, therefore, are particularly well suited for use as waste product pumps, and can be used with great advantage in waste product treatment systems and the like. These pumps can be constructed in smaller dimensions than those required heretofore for the reasons mentioned above and can operate continuously for long periods, thus achieving substantial savings in installation and operating cost and creating, when introduced into waste product purification systems, an improvement in the efficiency of such systems as a consequence of the continuous operation of the pump.
In addition, since the rotor ensures a continuous passage free of bends and protrusions, pumps comprising rotors of this type are particularly suitable for use in food handling and processing systems in general such as indicated above. Food, fish and the like material pass through the rotor without crushing or damaging, thus eliminating damage previously encountered in installations using vane rotor pumps.
Although the rotor as shown here comprises only a single fluid passage, it will be appreciated that the rotor may have a double suction shape, having an inlet opening on each side and a passage.
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helical leading from each gill to the periphery of the rotor. All of the advantages attributed herein to the single-pass rotor are equally achieved in the double-suction rotor constructed in accordance with the present invention.
CLAIMS
1. - A centrifugal pump rotor, characterized in that it carries a rotor body provided with a passage of generally helical shape between its ends, one of which constitutes a suction opening and the other an outlet at the periphery of the rotor body.