<Desc/Clms Page number 1>
Compressorelement met rotor en werkwijze voor het vervaardigen van dergelijk compressorelement.
Deze uitvinding heeft betrekking op een compressorelement van het niet-gesmeerde type met rotor, in het bijzonder een schroef-of tandcompressorelement met geschroefde of getande rotoren.
Een droog schroef-of tandcompressorelement bevat een mannelijke rotor die zonder contact samenwerkt met een vrouwelijke rotor. Lucht wordt samengeperst in een persruimte in de behuizing.
Door synchronisatietandwielen wordt de speling tussen de rotoren beperkt. Ook de speling tussen de beide rotoren en de behuizing wordt zo klein mogelijk gehouden.
Om voornoemde speling zo klein mogelijk te maken en toch rechtstreeks contact tussen de metaaloppervlakken van de rotoren te vermijden, is het gebruikelijk het oppervlak van één of van beide rotoren van een bekleding te voorzien die bij het opstarten van het compressorelement wordt afgesleten.
Deze bekleding is niet enkel nuttig voor deze speling maar ook om de corrosie van het metalen rotoroppervlak te vermijden. Wanneer de compressor stilgelegd wordt, kan door condensatie vocht op het metalen oppervlak neerslaan en roest veroorzaken. Voornoemde bekleding heeft dus meestal ook tot doel deze corrosie te beletten.
In bekende niet gesmeerde compressorelementen is één rotor of zijn beide rotoren en eventueel de binnenzijde van de
<Desc/Clms Page number 2>
behuizing bekleed met een dunne laag van een afslijtbare verf. Tijdens de werking van de compressor onstaat compressiewarmte die de rotoren doet uitzetten. Deze uitzetting kan opgevangen worden door het wegslijten van verf. Indien daarbij te veel wrijvingswarmte ontwikkeld wordt, zal er meer verf wegslijten dan strikt noodzakelijk
EMI2.1
is.
Daarom dient de frictie zo laag mogelijk gehouden te worden. Dikwijls wordt daarom gebruik gemaakt van een gefluoreerde koolstofverbinding, in het bijzonder polytretrafluorethyleen of fluorethyleen-propyleen.
Het aanbrengen van dergelijke bekleding is evenwel vrij omslachtig. Het gebruik van deze verbindingen is daarenboven beperkt door de temperatuur. In sommige gevallen mag de perslucht geen sporen van fluorsamenstellingen bevatten en is een dergelijke bekleding dus niet toepasbaar.
Bekledingen op basis van MOS2 bieden een goede bescherming tegen corrosie en slijtage maar kunnen de speling niet verminderen. Bovendien kunnen zij schadelijk voor de gezondheid zijn.
Bekledingen op basis van een silicone kunnen een alternatief zijn, maar het aanbrengen van dergelijke bekledingen is ook vrij omslachtig en deze bekledingen zijn niet bruikbaar in een aantal toepassingen waarbij geen sporen van siliconen in de perslucht aanwezig mogen zijn.
Deze uitvinding heeft een compressorelement als doel van het niet-gesmeerde type waarvan minstens een rotor voorzien is van een bekleding, die voornoemde en andere nadelen niet
<Desc/Clms Page number 3>
bezit en die dus een relatief kleine speling bezit en waarbij de bekleding een goede bescherming tegen corrosie biedt, gemakkelijk aan te brengen is, een hoge thermische weerstand biedt en geen gevaar vormt voor het besmetten van de lucht met toxische of andere, het gebruik beperkende, sporen.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat voornoemde rotor bekleed is met een bekleding op basis van alkalisilicaat, in het bijzonder natrium-, kalium- of lithiumsilicaat.
De bekleding kan ook minstens een additief bevatten, bijvoorbeeld een additief dat de bestendigheid van de bekleding tegen hydrolyse verbetert en dus ook de corrosiebestendigheid verbetert, zoals ZnO, FeO of micca, een glijmiddel zoals grafiet of talk, een middel dat de cohesie van de bekleding verbetert, zoals silicaatvezels of een reactief additief zoals aluminiumhydroxide, aluminiumfosfaat of zinkstof, of nog silica.
Deze uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze die bijzonder geschikt is om een compressorelement volgens een van de vorige uitvoeringsvormen te vervaardigen, meer bepaald om minstens één gedeelte van het compressorelement, in het bijzonder minstens een rotor, op een eenvoudige manier te bekleden met een bekleding die stabiel is, ongevoelig aan hydrolyse, een goede hechting bezit en een goede weerstand biedt tegen corrosie.
Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat minstens een gedeelte van het compressorelement bekleed wordt met een bekleding op basis van alkalisilicaat volgens
<Desc/Clms Page number 4>
een van de vorige uitvoeringsvormen, welke bekleding men in vloeibare toestand aanbrengt en vervolgens laat uitharden.
Bij voorkeur wordt het gedeelte van het compressorelement waarop de bekleding in vloeibare vorm wordt aangebracht op een temperatuur tussen 15 en ongeveer 80 C gehouden.
Bij voorkeur wordt na het aanbrengen de bekleding nog gebakken.
Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, zijn hierna als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, enkele voorkeurdragende uitvoeringsvormen beschreven van een compressorelement met minstens een niet gesmeerde rotor en van een werkwijze voor het vervaardigen van dergelijke compressor, volgens de uitvinding.
Een niet-gesmeerd schroefcompressorelement volgens de uitvinding bevat een behuizing, twee daarin aangebrachte metalen schroefvormige rotoren, namelijk een mannelijke rotor die zonder eigenlijk contact samenwerkt met een vrouwelijke rotor om lucht ertussen samen te persen, en een aandrijving voor deze rotoren, waarbij de buitenoppervlakken van deze twee rotoren en de binnenzijde van de behuizing tegenover de rotoren bekleed zijn met een bekleding op basis van alkalisilicaat.
Geschikte silicaten zijn onder meer kalium- en natriumsilicaten, zogenoemd waterglas en lithiumsilicaat of combinaties van deze silicaten.
Aan dit alkalisilicaat zijn bij voorkeur één of meer additieven toegevoegd, bijvoorbeeld een of meer additieven die de bestendigheid van de bekleding tegen hydrolyse
<Desc/Clms Page number 5>
verbeteren en dus ook de corrosiebestendigheid verbeteren, zoals ZnO, FeO of micca ; glijmiddelen zoals grafiet of talk in een hoeveelheid die tussen 20 en 30 gew. % kan gelegen zijn ; middelen die de cohesie van de bekleding verbeteren, zoals silicaatvezels ; reactieve additieven zoals aluminiumhydroxide, aluminiumfosfaat of zinkstof ; of silica.
Dit compressorelement wordt op de gebruikelijke manier vervaardigd met dit verschil dat een bekleding op basis van alkalisilicaat en eventueel een of meer additieven zoals hiervoor beschreven op het buitenoppervlak van de rotoren en een gedeelte van de binnenzijde van de behuizing wordt aangebracht.
Dit aanbrengen van deze bekleding is eenvoudig en als volgt.
De te bekleden oppervlakken worden gereinigd en ontvet.
Door deze oppervlakken te zandstralen, wordt een betere hechting van de bekleding verkregen.
De oppervlakken kunnen ook gefosfateerd worden.
Het alkalisilicaat en vulmiddel wordt als oplossing in water aangebracht. Eventueel worden aan deze oplossing één of meer van voornoemde additieven toegevoegd.
Het gedeelte van de binnenzijde van de behuizing wordt bespoten met voornoemde silicaatoplossing. De rotoren kunnen zowel door onderdompeling in een bad van deze vloeistof als door spuiten ermee bekleed worden.
De temperatuur van het oppervlak dat bekleed wordt, wordt tussen 15 en ongeveer 80 C gehouden.
<Desc/Clms Page number 6>
De bekleding wordt bij voorkeur aangebracht in opeenvolgende lagen, waarbij deze opeenvolgende lagen eerst gehard worden door het verdampen van water, hetzij op omgevingstemperatuur, hetzij met een lichte verwarming, alvorens een volgende laag wordt aangebracht.
Indien verwarmd wordt, moet dit langzaam geschieden en moet worden vermeden dat putten of blazen in de bekleding ontstaan.
De verkregen bekleding biedt een redelijke weerstand tegen hydrolyse, in het bijzonder indien een of meer van voornoemde additieven werden toegevoegd.
Een verbeterde bestendigheid tegen hoge temperaturen boven 150 C of zelfs 220 C kan worden verkregen door de bekleding te bakken onder gecontroleerde omstandigheden.
Dergelijke hoge temperaturen kunnen bereikt worden bij het inlopen van de compressor, waarbij de bekledingen op elkaar inwerken om de speling achteraf tot een minimum te beperken.
De uitvinding zal nader geïllustreerd worden aan de hand van volgend praktisch voorbeeld : De onderdelen van een compressorelement en dus onder meer de behuizing en de rotoren, werden gezandstraald waarna op de tot 50 C licht voorverwarmde onderdelen een bekledingsmateriaal gespoten werd door middel van een pistool.
Dit bekledingsmateriaal bestond uit een K-silicaat waaraan onder andere mica en grafiet toegevoegd waren.
<Desc/Clms Page number 7>
Deze bekleding werd gespoten in lagen waarbij telkens een laag gespoten werd, ze aan de lucht kon uitharden vooraleer de volgende gespoten werd. Op deze manier werd de bekleding opgebouwd tot de totale dikte verkregen werd die op sommige plaatsen 150 micrometer kon bedragen.
Om te vermijden dat blazen zich door de compressiewarmte zouden vormen tijdens de eerste ingebruikname van de compressor worden de onderdelen, wanneer de totale dikte bereikt is, langzaam opgewarmd tot 2200C metaaltemperatuur.
Op de hiervoor beschreven manieren kan een zeer stabiele, slijtvaste en hittebestendige bekleding worden verkregen die relatief gemakkelijk kan worden aangebracht.
Het is niet noodzakelijk dat ook een gedeelte van de behuizing van een bekleding voorzien is. Het is zelfs niet absoluut noodzakelijk dat het oppervlak van beide rotoren bekleed is. In bepaalde gevallen kan het volstaan dat slechts één van de rotoren van een bekleding op basis van alkalisilicaat en eventueel één of meer van voornoemde additieven is voorzien.
Het compressorelement moet ook niet noodzakelijk een schroefcompressorelement zijn. Het kan bijvoorbeeld ook een tandcompressorelement zijn waarbij de rotoren tanden bevatten.
Deze uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen, doch dergelijk compressorelement en dergelijke werkwijze om een compressorelement te vervaardigen, kunnen in verschillende
<Desc/Clms Page number 8>
varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.
<Desc / Clms Page number 1>
Compressor element with rotor and method for manufacturing such a compressor element.
This invention relates to a non-lubricated type compressor element with rotor, in particular a screw or tooth compressor element with screwed or toothed rotors.
A dry screw or tooth compressor element contains a male rotor that interacts with a female rotor without contact. Air is compressed in a press room in the housing.
The play between the rotors is limited by synchronizing gears. The play between the two rotors and the housing is also kept as small as possible.
In order to minimize the above-mentioned clearance while still avoiding direct contact between the metal surfaces of the rotors, it is usual to provide the surface of one or both rotors with a coating that is worn off when the compressor element is started up.
This coating is useful not only for this clearance, but also to avoid corrosion of the metal rotor surface. When the compressor is shut down, moisture can deposit on the metal surface due to condensation and cause rust. The above-mentioned coating therefore usually also has the object of preventing this corrosion.
In known unlubricated compressor elements, one rotor or both rotors and possibly the inside of the
<Desc / Clms Page number 2>
housing covered with a thin layer of a wearable paint. During the operation of the compressor, compression heat is generated which causes the rotors to expand. This expansion can be compensated by the wear of paint. If too much frictional heat is developed, more paint will wear away than is strictly necessary
EMI2.1
is.
Therefore, the friction should be kept as low as possible. Therefore, use is often made of a fluorinated carbon compound, in particular polytretrafluoroethylene or fluoroethylene propylene.
However, applying such a coating is quite laborious. In addition, the use of these compounds is limited by temperature. In some cases, the compressed air must not contain traces of fluorine compositions and such a coating is therefore not applicable.
MOS2-based coatings provide good protection against corrosion and wear but cannot reduce backlash. In addition, they can be harmful to health.
Silicone-based coatings may be an alternative, but applying such coatings is also quite laborious and these coatings are not useful in a number of applications where no traces of silicone should be present in the compressed air.
The object of the present invention is a compressor element of the non-lubricated type, at least one rotor of which is provided with a coating, which does not have the above and other disadvantages.
<Desc / Clms Page number 3>
and which thus has a relatively small clearance and wherein the coating offers good corrosion protection, is easy to apply, has a high thermal resistance and does not pose a risk of contaminating the air with toxic or other limiting use, tracks.
This object is achieved according to the invention in that the said rotor is coated with a coating based on alkali metal silicate, in particular sodium, potassium or lithium silicate.
The coating may also contain at least one additive, for example an additive that improves the coating's hydrolysis resistance and thus also improves corrosion resistance, such as ZnO, FeO or micca, a lubricant such as graphite or talc, an agent that improves the cohesion of the coating such as silicate fibers or a reactive additive such as aluminum hydroxide, aluminum phosphate or zinc dust, or still silica.
This invention also relates to a method which is particularly suitable for manufacturing a compressor element according to one of the previous embodiments, in particular for simply coating at least a part of the compressor element, in particular at least a rotor, with a coating which is stable, insensitive to hydrolysis, has good adhesion and good resistance to corrosion.
This object is achieved according to the invention in that at least a part of the compressor element is covered with a coating based on alkali metal silicate according to
<Desc / Clms Page number 4>
any of the previous embodiments, which coating is applied in a liquid state and then allowed to cure.
Preferably, the portion of the compressor element to which the coating is applied in liquid form is kept at a temperature between 15 and about 80 ° C.
Preferably, the coating is still baked after application.
With the insight to better demonstrate the features of the invention, as an example without any limiting character, some preferred embodiments are described below of a compressor element with at least one unlubricated rotor and of a method for manufacturing such a compressor, according to the invention.
A non-lubricated screw compressor element according to the invention comprises a housing, two metal helical rotors arranged therein, namely a male rotor which interacts without actual contact with a female rotor to compress air between them, and a drive for these rotors, the outer surfaces of which these two rotors and the inside of the housing opposite the rotors are covered with an alkali silicate-based coating.
Suitable silicates include potassium and sodium silicates, so-called water glass and lithium silicate, or combinations of these silicates.
Preferably, one or more additives are added to this alkali metal silicate, for example one or more additives which improve the resistance of the coating to hydrolysis.
<Desc / Clms Page number 5>
improve and thus also improve corrosion resistance, such as ZnO, FeO or micca; lubricants such as graphite or talc in an amount comprised between 20 and 30 wt. % may be located; agents that improve the cohesion of the coating, such as silicate fibers; reactive additives such as aluminum hydroxide, aluminum phosphate or zinc dust; or silica.
This compressor element is manufactured in the usual manner with the difference that a coating based on alkali metal silicate and optionally one or more additives as described above is applied to the outer surface of the rotors and a part of the inner side of the housing.
The application of this coating is simple and as follows.
The surfaces to be coated are cleaned and degreased.
By sandblasting these surfaces, better adhesion of the coating is obtained.
The surfaces can also be phosphated.
The alkali metal silicate and filler is applied as an aqueous solution. Optionally, one or more of the aforementioned additives are added to this solution.
The inner part of the housing is sprayed with the aforementioned silicate solution. The rotors can be coated by spraying this liquid either by immersion in a bath.
The temperature of the surface to be coated is kept between 15 and about 80 ° C.
<Desc / Clms Page number 6>
The coating is preferably applied in successive layers, these successive layers being first cured by evaporating water, either at ambient temperature or with slight heating, before applying another layer.
When heating, this should be done slowly and it should be avoided to create pits or bubbles in the cladding.
The coating obtained provides reasonable resistance to hydrolysis, especially if one or more of the aforementioned additives were added.
Improved resistance to high temperatures above 150 ° C or even 220 ° C can be obtained by baking the coating under controlled conditions.
Such high temperatures can be reached when the compressor is run in, with the coatings interacting to minimize backlash.
The invention will be further illustrated by means of the following practical example: The parts of a compressor element, and thus the housing and the rotors, among others, were sandblasted, after which a coating material was sprayed on the parts preheated to 50 ° C by means of a gun.
This coating material consisted of a K-silicate to which mica and graphite were added, among others.
<Desc / Clms Page number 7>
This coating was sprayed in layers, each time spraying one layer, allowing it to cure in air before the next one was sprayed. In this way, the coating was built up until the total thickness was obtained, which in some places could be 150 micrometers.
In order to prevent bubbles from forming due to the compression heat during the initial commissioning of the compressor, when the total thickness is reached, the parts are slowly heated to 2200C metal temperature.
In the ways described above, a very stable, wear-resistant and heat-resistant coating can be obtained which can be applied relatively easily.
It is not necessary that a part of the housing is also provided with a covering. It is not even imperative that the surfaces of both rotors are coated. In some cases it may suffice that only one of the rotors is provided with an alkali silicate-based coating and optionally one or more of the aforementioned additives.
The compressor element also does not necessarily have to be a screw compressor element. For example, it can also be a tooth compressor element in which the rotors contain teeth.
The present invention is by no means limited to the above-described embodiments, but such a compressor element and such a method of manufacturing a compressor element can be made in various
<Desc / Clms Page number 8>
variants are realized without departing from the scope of the invention.