DE1628262A1 - Axialverdichter mit Kunststoffueberzug im Gehaeuseinneren - Google Patents

Axialverdichter mit Kunststoffueberzug im Gehaeuseinneren

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DE1628262A1 DE19661628262 DE1628262A DE1628262A1 DE 1628262 A1 DE1628262 A1 DE 1628262A1 DE 19661628262 DE19661628262 DE 19661628262 DE 1628262 A DE1628262 A DE 1628262A DE 1628262 A1 DE1628262 A1 DE 1628262A1
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Description

dr. müller-bore: dipl-ing. QRALFS dr. μανγγζ:
PATENTANWÄLTE Ί628262
. Braunschweig, 28* Dezember 1966
Al/ra - G 1616 . V
G-EMEEAL HOTOES GOEPOEATIQN
Detroit, Michigan» USA
Axialverdichter mit Kunststoffüberzug im Gehäuseinneren
Priorität ί USA vom 1. April 1966 Nr. 539 383
Die Erfindung bezieht sich aufAxialverdichter« Typische Axialverdichter, wie sie beispielsweise bei modernen Turbinentriebwerken verwendet werden, weisen einen Läufer, der mehrere Eeihen von nach außen vorstehenden Laufschaufeln besitzt, sowie ein ringförmiges Gehäuse auf, das mit einer entsprechenden Anzahl Eeihen von Leitschaufeln versehen ist. Der Laufer liegt koaxial zum Gehäuse und lauft darin um. Der Körper des Laufers kann aus einem hochfesten, schmiedbaren Material bestehen, wie beispielsweise einer Legierung aus Titan, Aluminium und/oder Stahl, während die Laufschaufeln, die üblicherweise mit Schwalb ensohwanzfüßen in den Lauf er eingesetzt sind, aus rostfreiem Stahl bestehen können.
Das Verdichtergehäuse, das aus rostfreiem Stahl, aus Aluminium oder Magnesium oder aus verschiedenen Legierungen dieser
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MAUNUCHWKIa. AM »OnOiRPARK ■ "W tontu 2 β« «7 S MÜNCHEN 22, BOlIBT-KOCH-eTH. I 'S" lOBIIl Ζ2 8ΙΪΟ
Werkstoffe gegossen sein kann, ist üblicherweise zweiteilig mit einer Trennfuge ausgebildet, die in einer durch die Läuferachse verlaufenden Ebene liegt. Am Innenumfang des Gehäuses sind in Längsrichtung im Abstand voneinander Reihen von Leitschaufeln angebracht, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen können und nach innen zwischen die entsprechenden Reihen der Laufschaufeln fassen.
Es ist - beispielsweise aus den britischen Patentschriften 791 568 und 805 807 « bereits bekannt, den Wirkungsgrad eines AxialVerdichters dadurch zu verbessern, daß an der Innenfläche des Gehäuses zum Verringern der Leckverluste zwischen den Laufschaufelspitzen und den benachbarten Gehäuseteilen ein Überzug aus einem abschleifbaren Kunststoff aufgebracht wird, der einen Füllstoff enthält, und zwar insbesondere ein Gemisch aus einem Siliconharz und einem Füllstoff. Bei derartigen abschleifbaren Überzügen tritt jedoch das Problem auf, daß sie trotz der extremen Temperaturbedingungen, denen sie ausgesetzt sind, eine relativ lange Lebensdauer besitzen sollen, um ein längeres Ausfallen des Verdichters, d.h. Zeiten erzwungener Stillegung, zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung betrifft einen verbesserten, abschleifbaren Überzug aus einem besonderen Epoxydharz mit feinverteilter Tonerde als Füllstoff, der im Betrieb" besonders zuverlässig ist.
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Der ab schleift)are Überzug gemäß der Erfindung, der in situ durch Wärme ausnärtet, wird durch ein G-emisGh gebildet, das nur aus den folgenden Bestandteilen besteht: 160 bis 194 Gewichtsteile eines ersten Epichlorhydrin-Bi sphenol^A-Ep oxydharz es mit einer "Viskosität von 300 bis 500 cP bei 65,60O und einem Epoxydäquivalenzgewicht (epoxide equivalent weight) im Bereich von 235 bis 255, 22 bis 26 Gewicht steile eines zweiten Epichlorhydrin-Bisf^enol'-A-Epoxydharzes mit einer Viskosität von 11000 bis 14000 cP und einem Epoxydäquivalenzgewicht im Bereich von AW?' bis 193, 60 bis 72 Gewichtsteile Hexahydrophthalsäüre-Anhydrid» 225 bis 275 Gewichtsteile fein verteilte lonerde mit einer Reinheit entsprechend im wesentlichen 325 Maschen (US) sowie 1,25 bis 1»55 Gewichtsteile Diäthylaminoäthanol.
Vorzugsweise wird gemäß der Erfindung der. abschleifbare Überzug durch Wärmeaushärtung aus einem Gemisch gebildet, das aus 177 Gewichtsteilen des ersten Epichlorhydrin- * Bisphenol-A-Epoxydhar^zes, aus 24 Gewichtsteilen des zweiten Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Epoxydharzes, aus 66 Teilen Hexahydrophthalsäure-Anhydrid, aus 250 iDeilen !Tonerde mit einer Feinheit entsprechend 325 Maschen (US) sowie 1,40 Gewichtsteilen Diäthylaminoäthanol besteht.
325 Maschen^ (US) entsprechen einer leilchengrQße von 44 Mikron. .
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung bei-■ spielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.
Jig. 1 ist ein Teillängsschnitt durch eine Ausführungs-. form eines Axialverdichters gemäß der Erfindung, und zwar durch einen vielstufigen Verdichter nach einem ersten Einlaufen.
Pig« 2 zeigt in einem Teilquerschnitt nach der Linie 2-2 eine Verdichterstufe.
Nach Fig. 1 weist ein Turboverdichter 10 ein ringförmiges Gehäuse 12 aus Metall auf, in dem koaxial eine Läuferwellle 28 gelagert Ist, die eine Mehrzahl von auf dem Umfang angeordneten lauf schaufelreihen 14· trägt. Zwischen den Reihen von lauf schaufeln 14 ragen vom Gehäuse 12 nach innen.Helhen von LeItschaufeln 16, die durch Ringe 18 gehalten werden, welche in Ringnuten 20 im Gehäuse 12 befestigt sind:.
Zwischen den Spitzen 22 der Laufschaufeln 14 und der Innenfläche 24 des Verdichtergehäuses Ist ein abschleifbarer Überzug- 26 auf Epoxydharzbasis vorgesehen, der das Spiel zwischen den Laufsohaufelspltzen und der Innenfläche des Verdichtergehäuses verringert. Der abschlejfbare Überzug 26 wird dadurch hergestellt, daß eine Schicht eines besonderen, wärmehärtbaren Überzugsgemisohs auf die
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^P ORIGINAL·
Innenfläche des Gehäuses aufgebracht und die Verbindung durch Wärme in situ ausgehärtet wird, um. einen fest anhaftenden, abschieifbaren. Überzug auf Epoxydharzbasis zu schaffen, der nach den Pig* 1 und 2 eine solche Dicke besitzt, daß während eines ersten Einlaufens des Verdichters jede Laufschaufelreihe entsprechend den einzelnen Verdichterstufen durch den Überzug eine vorzugsweise flache Bahn schneidet und schleift, so daß das Metallgehäuse mit weniger engen Toleranzen hergestellt werden kann, ohne daß übermäßige Leckverluste zwischen den Jiaufschaufelspitzen und den benachbarten Gehäuseteilen auftreten. .
Pas besondere, wärmehärtbare Überzügsgemiseh, das auf die Innenfläche des Verdichtergehäuses aufgebracht werden soll, basiert auf einem Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Epoxydharz, das ein Epoxydäquivalenzgewicht im Bereich von 235 bis und eine Zähigkeit im Bereich von 300 bis 500 c£ bei 65,6°Ö aufweist. Epoxydharze mit diesen Eigenschaften sind bei Raumtemperatur häufig halbfest. Es hai7Bich herausgestellt, daß solche Epoxydharze dem fertigen Überzug eine sehr günstige Bindungsfestigkeit, thermische Stoßfestigkeit, geringe Schrumpfung und insgesamt gute Flexibilität verleihen.
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Es wird weiterhin eine geringe Menge eines zweiten Epichlorhydrin-Bisphehol-A-Harzes benutzt, um dem Gemisch eine solche Zähigkeit zu verleihen, daß das Gemisch in das Yerdichtergehäuse fließen kann, ohne daß die thermischen Eigenschaften des Gemisches herabgesetzt werden. Dieses Harz besitzt bei 25°C eine Zähigkeit im Bereich von 11000 bis 14000 cP sowie ein Epoxydäquivalenzgewicht im Bereich von 187 bis 193.
Außerdem wird ein Härtematerial verwendet, das dem ausgeharteten Überzug wünschenswerte Eigenschaften verleiht. In diesem Falle wird hierzu Hexahydrophthalsäure-Anhydrid verwendet.
Dann wird feinverteilte Tonerde, wobei die Teilchengröße vorzugsweise einer Feinheit von 325 Maschen (US) entspricht, zugesetzt, um den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Überzugs etwa auf den des Verdichtergehäuses abzusenken.
Das Überzugsmaterial enthält weiterhin Diäthylaminoäthanol, das als Katalysator dient und die zufriedenstellende Aushärtung des Materials,in der Wärme bewirkt.
Weitere Bestandteile sind im Gemisch nicht vorhanden.
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-,;/ -7- 1£28262
Das wärmehärtbare Überzugmaterial ist in der folgenden Weise zusammengesetzt (in Gewichtsteilen)? 160 bis 194· Teile - vorzugsweise 177 Teile■■- des ersten Epiolilorhydrin-Bisphenol-A-Ep oxydharz es, das bei Raumtemperatur halbfest sein kann j 22bis 26 Teile - •vorzugsweise 24· Teile - des zweiten^ Epiclilorhydrin-Bisphenol-A-EpoaQrdharzesj 60 bis 72 Teile-vorzugsweise 66Teile\- Hexahydrophthalsäure-Aiihydrid} 225 bis 275 Teile - vorzugsweise 250 Teile - f einverteüte Tonorde mit einer Feinheit von vorzugsweise 325 Maschen (US) sowie 1,25 bis 1,55 Teile - vorzugsweise 1*40 Teile - piäthylaminoäthanol. Das wärmehärtbare Material dieser Zusammensetzung wird auf die Innenfläche des Terdichtergehäuses zweckmäßigerweise in einem Sehleudergußverfahren aufgebracht, um einen glatten Überzug gleichmäßiger Dicke zu erziejilen.. Das Verdichtergehäuse kann beispielsweise auf einer Drehbank angebracht sein, wobei die Bängsachse des (rehäuses horizontal liegt und Überlauf einrichtungen an beiden Enden des Verdichtergehäuses derart angebracht sind, daß die überzugdicke und damit der innere Fertigdurchmesser durch den Innendurchmesser der Überlaufeinrichtungen festgelegt wird. .
Sämtliche Bestandteile des Gemisches werden mit Ausnahme des Katalysators auf etwa 94-0O vorgeheizt und sorgfältig gemischt. Der Katalysator wird dem vorgeheizten Gemisch kurz
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vor dem Aufbringen zugemischt, wobei dann das sorgfältig durchgemischte Überzugmaterial vorzugsweise auf einer Temperatur von etwa 94-0G gehalten wird, während es in das Verdichtergehäuse eingebracht wird. In das Innere des Gehäuses wird eine Einspritzeinrichtung eingesetzt, die eine Mehrzahl -von Düsen aufweist , die derart angeordnet sind, daß Je eine Düse zwischen zwei. Schaufelreihen liegt. Das Gehäuse wird dann in schnelle Drehung versetzt und das ,flüssige Überzugmaterial wird durch die Einspritzdüsen in das rotierend© Gehäuse gespritzt, bis das Gemisch über die Überlauf einrichtung austritt» Dann wird die Einspritzeinrichtung herausgezogen undl das Gehäuse soweit erwärmt, daß es für vier Stunden eine Temperatur; von 9Ψ bis 1210O beibehält, um die Wärmeaushärtung zn erreichen;. Dabei läufig das Gehäuse während dieser anfänglichen vtoshärteperiode mit einer DrehzaM: vom 2900 bis 5200 D/fain v&* Wenn der/ Überzug hart und fiestv gewordenvist* wird das Gehäuse angehalten; und von der Drehbanfe abgenommen,= worauf ein JSachhärten erfolgt, bei dem das Gehäuse für weitere 14- Stunden auf einer Temperatur vom 121;% geh»lt«n wird·
Ein abschHeifbarer Epoxydharzüberzug,; der in der erläuterten weise bei einem Vördichtergehäase aufgebracht wurde, wurde einer kurzen Einlaufperiode ausgesetzt, in der die Spitzen der Lauf schaufeln «in® flache Bahn in den Überzug einschleifen konnten, ^schließend konnte dieser Überzug während 1000 Betriebsstunden ohne Fehler betrieben werden.
Das entspricht dem Betrieb eines typischen Verdichters über eine Zeit von 6 Monaten bis zu einem JTalir ohne Stillegung durch Fehler im Überzug* Wenn es erforderlich wird, den Überzug zu ersetzen, wird eine geringe Einlaufzeit erforderlich, in der die Laufschaufeln flache Bahnen in den neuen Überzug einschleifen. 3
Auf diese Weise lassen sich enge Toleranzen zwischen den Laufschaufeln und der Innenwandung des metallenen. Verdichtergehäuses verwirklichen, die einen verbesserten Wirkungsgrad des Verdichters ohne Gefahr der Beschädigung der Lauf schaufeln ergeben. Der Überzug laßt sich leicht auf die Innenfläche von metallenen Verdichtergehäusen aufbringen, haftet sehr gut an und'besitzt Wärmedehnungseigenschaften, die denen des G&ä uses entsprechen, so daß der Überzug auch Beanspruchungen widerstehen kann, die durch Expansion oder Kontraktion der Gehäusewändung, durch Verziehen, elastische Verformungen und unterschiedliche Ausdelüung der Verdichterteile Im Betrieb bei Temperaturen zwischen -5A- 0 und-^76 ö verursaeht werden* Die Betriebszeit ohne Ausfall des Überzugs beträgt bis zu 1000 Stunden· Differenzen, die zwischen den thermischen Ausdehnungseigenschaften des Überzugs und des Metallgehäuses auftreten, werden zufriedenstellend durch die Flexibilität des Materials aufgenommen·
.: ':"■= " BAD ORIGINAL '
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Claims (2)

  1. Patentansprüche
    Axialverdichter mit einem ringförmigen Verdichtergehäuse aus Metall, einem koaxial im Gehäuse gelagerten Läufer mit wenigstens einer auf dem Umfang angeordneten Reihe Laufschaufeln und mit einem abschleifbaren Kunststoffüberzug auf der Innenfläche des Gehäuses, der einen Füllstoff enthält und eine solche Dicke besitzt, daß die Laufschaufeln bei Drehung des Läufers eine Bahn in den Überzug einschleifen, dadurch gekennzeichnet, daß der abschleifbare Überzug (26) auf der Gehäuseinnenfläche (24) durch ein Epoxydharzgemisch dargestellt ist, das in situ in der Wärme- aus einem Gemisch aushärtet, welches folgende Bestandteile aufweist; 160 bis 194 Gewichtsteile eines ersten Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Epoxydharzes mit einer Viskosität im Bereich von 300 bis 500 cP bei 65,60O und einem Epoxydäquivalenzgewicht im Bereich von 235 bis 255, 22 bis 26 Gewichtsteile eines zweitenEpichlorhydrin-Bisphenol-A-Epoxydharzes mit einer Viskosität im Bereich von 11000 bis 14000 cP bei 25°0 und einem Epoxydäquivalenz-
    fewicht im Bereich von 157 bis 193» 60 bis 72 Gewichts-teile exahydrophthalsäure-ABfcydrid, 225 bis 275 Gewichtsteile feinverteilte !Eonerde mit einer Feinheit entsprechend im wesentlichen 325 Maschen (US) und 1,25 bis 1,55 wichtsteile Diäthylaminoäthanol.
    109881/UOS
  2. 2. Axialverdichter nach Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß der afrsehleifbar© Überzug in der1 Wärme aus einem Gemisch, auskärtet, das folgende Bestandteile auf weist ι 177 Gewichtsteile des ersten Epieiilornydrin-Bispiienol-A-Epo3qrdixarzes, 24- Gewiolitsteile des zweiten Epiclilörhydxin-BisplienQl-Al-EpsGxydh.arzes, 66 G-ewielit'öt.eile Hexa^d^ophdbhalsäure-Antiydrid, 250 ieile Tonerde θ einei? Beinireiii entsprexsiiend 325 Hasohen (US) und Gewichtsteile
    10S885/140S
    L e e r s e i t e
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