DE3137281A1 - Rotor vane - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rotorflügel bzw. eine Läuferschaufel, d.h. einen Flügel für eine Rotationspumpe, einen Kompressor und dergleichen.The invention relates to a rotor blade or a rotor blade, i.e., a vane for a rotary pump, a compressor and the like.
Rotationspumpen und dergleichen umfassen einen Rotor bzw. Läufer, der eine Reihe von Flügeln bzw. Schaufeln aufweist, die während des Betriebs Gas von einer Einlaßöffnung zu einer Auslaßöffnung befördern. Die Läuferschaufelri bzw. Rotorflügel stehen in Berührung mit dem umgebenden Stator und unterliegen insbesondere an ihren Spitzen starken Reibungskräften; daher ist es allgemein üblich, einen Nebel einer Schmierflüssigkeit mit geringem Dampfdruck zu injizieren, um damit die Laufoberflächen zu überziehen und so die Reibung zu vermindern. Rotorflügel für solche Geräte werden häufig aus Asbestgewebe hergestellt, das mit einem wärmehärtbaren Harz der Phenolformaldehyd-Gruppe durchtränkt bzw. gebunden ist, d.h. mit einem Harz, das dadurch erhalten wird, daß Formaldehyd.mit einem Phenol · kondensiert wird, wobei letzteres Phenol .selbst, ein Kresol oder eine aromatische Polyhydroxyverbindung sein kann, bei der OH-Gruppen direkt an einem Arylkern befestigt sind.Rotary pumps and the like include a rotor that has a series of blades or vanes, the gas from one inlet port to one during operation Convey outlet opening. The rotor blade or rotor blade are in contact with the surrounding stator and are subject to strong frictional forces especially at their tips; therefore, it is common practice to use a mist of a lubricating liquid to inject with low vapor pressure in order to coat the running surfaces and thus reduce friction. Rotor blades for such devices are often made from asbestos cloth coated with a thermosetting resin of the phenol-formaldehyde group is impregnated or bound, i.e. with a resin obtained by mixing formaldehyde with a phenol is condensed, the latter being phenol itself, a cresol or an aromatic polyhydroxy compound the OH groups are attached directly to an aryl core.
Die Erfindung schafft einen Rotorflügei bzw. eine Läuferschaufel, bei deren Herstellung die Verwendung von Asbest nicht erforderlich ist.The invention creates a rotor flight or a rotor blade, in the manufacture of which the use of asbestos is not required.
Die Läuferschaufel gemäß der Erfindung wird dadurch hergestellt, daß ein Satz von übereinandergelegteji Lagen bzw. Schichten aus gewirktem bzw. gewebtem Bastfaser-Stoff bzw. -Tuch, die mit einem wärmehärtbaren Harz getränkt sind, einem hohen Druck und einer erhöhten Temperatur unterworfen wird. Vorzugsweise sind die Bastfaser-Hüllfäden von einander benachbarten■Lagen miteinander ausgerichtet.The rotor blade according to the invention is produced by that a set of superimposed layers or layers of knitted or woven bast fiber material or -Clothes impregnated with a thermosetting resin, subjected to high pressure and elevated temperature will. The bast fiber sheath threads are preferably one from another adjacent ■ layers aligned with one another.
Der verwendete Stoff ist vorzugsweise ein Stoff, der aus Hanf- bzw. Jutefasern gewebt bzw. gewirkt ist, doch können gewünschtenfalls auch Stoffe verwendet werden, die aus anderenThe fabric used is preferably a fabric made of Hemp or jute fibers are woven or knitted, but if desired, fabrics made from other
Bastfasern, wie z.B. Sisal und Flachs gewebt bzw. gewirkt sind.Bast fibers such as sisal and flax are woven or knitted.
Das verwendete wärmehärtbare Harz ist vorzugsweise ein Phenolformaldehyd-Harz; besonders gute Ergebnisse können erzielt werden, wenn man Phenolformaldehyd-Harze verwendet, die von einem Phenol-Aralkyl-Harz abgeleitet sind, d.h. ein Harz, bei dem Phenolkerne durch Aralkyl-Reste vom Typ -CH^-Arylen-CH«-- miteinander verknüpft sind..The thermosetting resin used is preferably a phenol-formaldehyde resin; can produce particularly good results can be achieved using phenol-formaldehyde resins derived from a phenol-aralkyl resin, i.e., a Resin in which phenol nuclei are replaced by aralkyl radicals of the type -CH ^ -arylene-CH «- are linked together ..
Der Harzgehalt in dem Satz von imprägnierten Lagen bzw. Schichten ist vorzugsweise 25 bis 60 Gew.-%.The resin content in the set of impregnated sheets is preferably 25 to 60% by weight.
Eine reibungsverrxngernde Substanz, z.B. Graphit, Talk, Glimmer, Molybdändisulfid oder Polytetrafluorethylen ist vorzugsweise in dem wärmehärtbaren Harz enthalten, mit dem die Schichten bzw. Lagen imprägniert sind, und zwar vorzugsweise in einer Menge, die 5 bis 40 Gew.-% des Harzes ausmacht. A friction-reducing substance, e.g. graphite, talc, mica, molybdenum disulfide or polytetrafluoroethylene is preferably contained in the thermosetting resin with which the layers are impregnated, and preferably in an amount that constitutes 5 to 40 percent by weight of the resin.
Die .erhöhte Temperatur, der der Satz aus übereinandergelegten mit Harz imprägnierten Schichten unterworfen wird", · ist hoch genug, um das Harz vollständig zu härten und beträgt üblicherweise zumindest 140°C. Der hohe Druck, dem der Satz bei der erhöhten Temperatur unterworfen wird, beträgt üblicherweise zumindest 30 bar (3 MPa) und ist so festgelegt, daß eine vollständige Penetration des Bastgewebes durch das Harz und die Ausbildung einer dichten Matrix mit hohem Modul, d.h.. von wenigstens 50 000 bar (5 GPa) sichergestellt wird.The increased temperature that the set of superimposed is subjected to layers impregnated with resin ", is high enough to fully cure the resin and is usually at least 140 ° C. The high pressure to which the set is subjected at the elevated temperature is usually at least 30 bar (3 MPa) and is set so that a complete penetration of the bast tissue ensured by the resin and the formation of a dense matrix with a high modulus, i.e. of at least 50,000 bar (5 GPa) will.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben:The invention is illustrated below with the aid of exemplary embodiments described:
Hexamin (d.h. Hexamethylentetramin, das durch die Kondensation von Formaldehyd und Ammoniak erhalten wurde) wurde in der unter dem Handelsnamen Xylok 214 erhältlichen Phenol-Aralkyl-Harzlösung in einem Gewichtsverhältnis von 12,5 (Hexamin) auf 100 Teile von Xylok-Harz-Feststoffbestandteilen gelöst. (Xylok' 214 ist eine alkoholische Lösung eines Phenol-Aralkyl-Harzes, die durch die Friedel-Craft'sehe Kondensation von Phenol mit 1,4-di(methoxymethyl)benzol erhalten wird und Moleküle enthält, in denen Phenol-Kerne durch 1,4-Xylylen-Brücken -CH9-C^H4-CH0- verbunden sind.)Hexamine (ie, hexamethylenetetramine obtained by the condensation of formaldehyde and ammonia) was dissolved in the phenol-aralkyl resin solution available under the trade name Xylok 214 in a weight ratio of 12.5 (hexamine) to 100 parts of xylok resin solids . (Xylok '214 is an alcoholic solution of a phenol-aralkyl resin, which is obtained by Friedel-Craft'sehe condensation of phenol with 1,4-di (methoxymethyl) benzene and contains molecules in which phenol nuclei are replaced by 1, 4-xylylene bridges -CH 9 -C ^ H 4 -CH 0 - are connected.)
2 ■ Ein schweres Köper Bindungs-Jutegewebe (Masse 665 g/m ; Appreturölgehalt 2 Gew.-%) wurde in die eben beschriebene Hexamin-Phenolharζ-Lösung eingetaucht, in der fein zerriebener amorpher synthetischer Graphit, der nahezu vollständig' ein 300 BS-Maschensieb passiert, in einer Menge suspendiert worden war, die 10 Gew.-% der gesamten Harz-Feststoffe betrug, (synthetischer Graphit wird in der Encyclopedia of Chemical Technology von Kirk-Othmer, 3. Ausgabe, Band IV., Seite 570 beschrieben). Das imprägnierte Gewebe wurde zwischen Abstreifwalzen hindurchgedrückt, um überschüssige Harzlösung zu entfernen und dann in einem Luft-Zirkulationsofen (Lufttemperatur 135°C) 10 Minuten lang erhitzt, um das organische Lösungsmittel und Feuchtigkeit zu entfernen und eine Teilhärtung des Harzes zu bewirken, um einen Verlust von Harz während der Anfangsstufen der Druck-Härtung zu verhindern. 2 ■ A heavy twill of binding jute fabric (mass 665 g / m; finishing oil content 2% by weight) was immersed in the hexamine-phenol resin solution just described, in which finely ground amorphous synthetic graphite, which is almost completely '300 BS- Mesh screen, suspended in an amount equal to 10% by weight of total resin solids (synthetic graphite is described in the Encyclopedia of Chemical Technology by Kirk-Othmer, 3rd Edition, Volume IV., Page 570) . The impregnated fabric was pressed between doctor rolls to remove excess resin solution and then heated in an air circulation oven (air temperature 135 ° C) for 10 minutes to remove the organic solvent and moisture and cause the resin to partially cure to avoid loss of resin during the initial stages of pressure-curing.
Aus dem so erhaltenen, getrockneten, teilgehärteten Material wurden Blätter bzw.. Lagen ausgeschnitten und so aufeinandergestapelt, daß die Hüllfäden aller Lagen ausgerichtet waren; der Stapel wurde eine Stunde lang bei 170 C mit einem Druck von 77 bar (7,7 MPa) druckgehärtet, um das Harz vollständigFrom the dried, partially hardened material obtained in this way sheets or layers were cut out and stacked on top of one another, that the filaments of all layers were aligned; the stack was pressed for one hour at 170 ° C pressure hardened at 77 bar (7.7 MPa) to completely remove the resin
auszuhärten. Das druckgehärtete Material wurde dann eine halbe Stunde lang (mit Hilfe von durch die Platten der Presse zirkulierendem Wasser mit 15°C) auf Zimmertemperatur abgekühlt und es wurde die αμΓοίι die Druckhärtung erzeugte laminierte Tafel entnommen. Sie enthielt 40,5 Gew.-% gehärtetes Harz und 4,5 Gew.-% Graphit.to harden. The press hardened material then became a For half an hour (with the help of water at 15 ° C circulating through the plates of the press) at room temperature cooled and it was the αμΓοίι the pressure hardening generated taken from laminated board. It contained 40.5% by weight hardened resin and 4.5% by weight graphite.
Rotorblätter bzw. Läuferschaufeln für eine Rotationspumpe oder einen Kompressor werden dadurch hergestellt, daß die Tafel bzw. Platte parallel zur Richtung der Hüllfäden geschnitten wird, so daß diese Fäden im Betrieb senkrecht zur Rotationsachse der Schaufel bzw. des Blattes verlaufen. Eine Schaufel bzw. ein Blatt für ein Industrie-Sauggebläse mißt typischerweise 160 mm χ 55 mm χ 6 mm.Rotor blades or rotor blades for a rotary pump or a compressor are produced in that the Board or plate is cut parallel to the direction of the sheath threads, so that these threads are perpendicular to the operation The axis of rotation of the blade or the blade run. A shovel or blade for an industrial suction fan measures typically 160 mm 55 mm 6 mm.
Das gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Material ist außerordentlich zäh bzw. hart bzw. widerstandsfähig. Hinsichtlich seiner anderen Eigenschaften ist zu sagen, 'daß seine Biegesteifigkeit in Richtung der Hüllfäden ungefähr 1 800 bar (180 MPa) und sein Biegemodul ungefähr 80 000 bar (8 GPa) betrug, so daß die tangentialen Biegekräfte, die sich aus der Reibung zwischen einem Stator und der.Spitze einer aus diesem Material hergestellten Lauferschaufei er- .' ■ geben, keine wesentliche bzw. merkliche Verformung der Schaufel bei den üblicherweise erreichten Schaufelspitzen-Geschwindigkeiten (800 bis 1 000 m/min) zur Folge hatten.The one made according to the method described above Material is extremely tough or hard or resistant. Regarding its other properties, it should be said that 'that its bending stiffness in the direction of the sheath threads is approximately 1,800 bar (180 MPa) and its flexural modulus approximately 80,000 bar (8 GPa), so that the tangential bending forces resulting from the friction between a stator and the tip a running blade made of this material. ' ■ give, no significant or noticeable deformation of the blade at the blade tip speeds usually achieved (800 to 1,000 m / min).
Das Material hat einen relativ kleinen Wärmea.usdehnungskoeffizienten innerhalb des Bereiches, wie er für Gußeisen und Stähle von der Art üblich ist, wie sie für den Bau von Statoren von Rotationspumpen oder Kompressoren verwendet werden, wodurch es möglich ist, im Betrieb kleine Toleranzen aufrechtzuerhalten. Das Material hatte einen kleinen dynamischen Reibungskoeffizienten (weniger als 0,25) in Berührung mit solchen Metallen und eine hervorragende chemische Stabilität im Bereich der Temperaturen (100°C bis 150°C),The material has a relatively small coefficient of thermal expansion within the range customary for cast iron and steels of the type used in the construction of Stators of rotary pumps or compressors are used, which makes it possible to achieve small tolerances during operation maintain. The material had a small dynamic coefficient of friction (less than 0.25) in contact with such metals and excellent chemical stability in the range of temperatures (100 ° C to 150 ° C),
die während des Betriebs üblicherweise erreicht werden, Darüber hinaus zeigte es kein merkliches Anschwellen oder Schrumpfen·in Berührung mit Schmieröl,' und die Spitzen von aus diesem Material hergestellten Lauferschaufein hatten eine Abnutzungsrate von 1,6 ,um pro Stunde, während einer Betriebsdauer von 400 Stunden. Die Abnutzungsrate von üblichen Lauferschaufein, die auf Asbestgewebe und wärmegehärtetem Kre'sol-Formaldehyd-Harz basieren, ist ungefähr 2 ,um/Stunde, . . ■which are usually achieved during operation, In addition, it showed no noticeable swelling or shrinking 'in contact with lubricating oil,' and the tips of had a running license made of this material a wear rate of 1.6 µm per hour, during one Operating time of 400 hours. The rate of wear and tear of the usual treadmills on asbestos fabrics and thermoset Kre'sol formaldehyde resin based is about 2 µm / hour, . . ■
Es wurde im wesentlichen das Verfahren von Beispiel 1 angewendet, wobei jedoch folgende Hauptunterschiede bestanden: Die Imprägnierungslösung enthielt auf 100 Gew.-Teile von Harz-Feststoffen 30 Teile von natürlichem Graphit (98% reiner Kohlenstoff). ■Essentially the procedure of Example 1 was followed, with the following main differences: The impregnation solution contained per 100 parts by weight of Resin solids 30 parts of natural graphite (98% pure carbon). ■
Die einzelnen Lagen wurden kreuzweise geschichtet, d.h. so. aufeinander gelegt, daß die Hüllfäden einander benachbarter Lagen zueinander senkrecht verliefen.The individual layers were layered crosswise, i.e. like this. placed one on top of the other so that the sheath threads of adjacent layers are perpendicular to one another.
Es wurde im wesentlichen das Verfahren von Beispiel 2 angewendet, wobei der Hauptunterschied dadurch bestand, daß die verwendete Lösung eines wärmehärtbaren Harzes eine alko,-holische Lösung·(Dichte 1,01 g/cm ; Harz-Feststoffgehalt 54 bis 56 Gew.-%) eines gemischten Kondensats von Kresolen· und Phenolen mit Formaldehyd war.Essentially the procedure of Example 2 was followed, the main difference being that the thermosetting resin solution used is an alcoholic, alcoholic one Solution (density 1.01 g / cm; resin solids content 54 to 56% by weight) of a mixed condensate of cresols and phenols with formaldehyde.
Die unten wiedergegebene Tabelle' faßt die Verfahren der Beispiele 1, 2 und 3 und - unterhalb der doppelten Linie die Eigenschaften der hierbei erhaltenen Produkte zusammen.The table below summarizes the procedures of the examples 1, 2 and 3 and - below the double line, the properties of the products obtained here together.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre Anwendung bei der Herstellung von Blättern bzw. Schaufeln für Rotationspumpen oder dergleichen für Gase beschrieben wurde, ist' es erfindungsgemäß auch möglich, Schaufeln bzw. Blätter für Pumpen und Förderer,für Flüssigkeiten herzustellen.Although the invention has been described with reference to its application in the manufacture of blades for rotary pumps or the like for gases, it is According to the invention, it is also possible to produce blades or blades for pumps and conveyors for liquids.
Claims (8)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
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