Titel: Rationelle Turbinenformerei.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1890, Band 277 (S. 57–64)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj277/ar277010

Rationelle Turbinenformerei.

(Abdruck nur mit Genehmigung des Herrn Verfassers gestattet.)

Mit Abbildungen.

Der Turbinenbau, den wir seinen Grundgesetzen nach als bereits abgeschlossen betrachten können, hat in den letzten Jahrzehnten dadurch einen bedeutenden Aufschwung genommen, daſs in Folge der Concurrenz bedeutender Firmen, die diesen Theil des Maschinenbaues als Specialität betreiben, eine gute constructive Durchbildung und eine rationelle Herstellung der Turbinen herbeigeführt wurde. Die Berechnung der verschiedenen Turbinengattungen bietet nichts Neues; nur durch die Wahl richtiger Coefficienten und durch die eingehende Behandlung eines jeden Einzelfalles bezüglich der verschiedensten Wasserverhältnisse können wir den besten Nutzeffect verzeichnen. Die Constructionsprinzipien nach J. C. B. Lehmann und Andern stehen mustergültig da, sowohl in der Berechnung aller Turbinenkategorien, als auch in einem Verfahren, Fehler in der Ausführung durch eine ebenso einfache als vorzügliche Lehmformerei möglichst verschwinden zu lassen.

Fig. 1., Bd. 277, S. 57
Fig. 2., Bd. 277, S. 57

Gegenüber der Lehmformerei bietet die Kernformerei, d.h. das Aufstellen des Schaufelkranzes mittels Kernstücken (Fig. 1 und 2), groſse Schwierigkeiten und selbst bei der accuratesten Arbeit der einzelnen Kernstücke |58| treten in der Aufstellung derselben Fehler hervor, welche bei groſsem Durchmesser des Turbinenrades sich summiren und ganz ungenaue Winkel ergeben. Die Kernstücke werden bekanntlich mittels einer Kernform gepreſst und nachher im Trockenofen getrocknet. In Folge dieses Vorganges schwinden die Stücke mehr oder weniger, so daſs bei der Aufstellung der Gesammtform die Theilung und die vorgeschriebenen Winkel des Schaufelkranzes nie genau stimmen. Auſserdem erfordert diese Formerei sehr viel Arbeitszeit und bei flottem Betriebe kann diese Art der Turbinenfabrikation nie concurrenzfähig sein. Mit der Lehmformerei läſst sich sehr viel erreichen; sie erfordert zwar gewissenhafte Arbeiter bedingt aber wenig Raum, und die kleinste Gieſserei kann die gesteigertsten Anforderungen in der Fabrikation vollkommen befriedigen. Ebenso ist die Controle der Schaufelrichtung und der Winkel eine sehr einfache und sichere.

In der Herstellung der Turbinenform unterscheidet man verschiedene Stadien, welche im Nachstehenden beschrieben werden sollen.

I. Die Herstellung des Holzmodells der Schaufeln, welche windschiefe Flächen bilden.

II. Das Formen der windschiefen Schaufeln.

III. Das Aufstellen der Schaufeln.

IV. Zusammenstellung der Gesammtform.

Fig. 3., Bd. 277, S. 58
Fig. 4., Bd. 277, S. 58
Fig. 5., Bd. 277, S. 58
Fig. 6., Bd. 277, S. 58

I. Die windschiefen Flächen sind nach den Forderungen der theoretischen Constructionen, die wir im Prinzip als bekannt voraussetzen, durchaus nicht so einfach und lassen sich nach denselben ohne specielle Kunstgriffe nur schwer richtig herstellen. Demnach muſs auf die Richtigkeit der Winkel und der Zellenquerschnitte groſse Sorgfalt verwendet werden. Zunächst wird ein Segment des Kranzprofils (Fig. 3) mit nöthigen Zugaben für Schwinden des Lehms durch die Schablone aufgedreht. Mit dem Richtscheit reiſst man auf der Eintrittsfläche (Fig. 4) die Theilung an und zieht mittels Winkel und Lineal die Schnittlinien einer radial und senkrecht durch den Theilriſs gelegten Ebene. Auſserdem werden |59| mit dem Parallelreiſser (Fig. 5) die Parallelrisse vorgezeichnet, welche zum Abtragen der Schaufelcurven nöthig sind. Hierauf trägt man nach dem Querschnitt und Grundriſs der Schaufelzeichnung den inneren und äuſseren Schaufelschnitt in die betreffenden Parallelrisse auf (Fig. 6). Das Ausschneiden der windschiefen Fläche geschieht mit einem recht dünnen und schmalen Sägeblatt und das Einhalten der Curven des inneren und äuſseren Schnittes erfordert einige Uebung und Geschicklichkeit.

Fig. 7., Bd. 277, S. 59
Fig. 8., Bd. 277, S. 59
Fig. 9., Bd. 277, S. 59
Fig. 10., Bd. 277, S. 59

Die für den Tischler brauchbare Curve ist die Rückcurve der Schaufel, welche auch zuerst angerissen und ausgeschnitten wird. Damit zur Bearbeitung des in den Klotz eingeleimten Holzes noch genügend Material stehen bleibt, feilt man 2 bis 3mm der windschiefen Fläche weg und leimt dann einzelne passend Fig. 9. gehobelte sich anschmiegende Leisten (Fig. 7), von der Grundfläche angefangen, in den Lehmklotz ein. Das Abtragen der Curvenpunkte auf den zugehörigen Parallelrissen geschieht nach der angegebenen Weise. Nachdem die Schaufel sauber ausgehobelt ist, werden an die Seitenflächen (Fig. 7) Kernmarken angeleimt und auſserdem ein schmaler abnehmbarer Streifen (Fig. 8) hergestellt, welcher die Wandstärke der Rückcurve repräsentirt.

Fig. 11., Bd. 277, S. 59
Fig. 12., Bd. 277, S. 59

Derselbe ist schwer zu ersetzen und darf nicht verloren gehen. Um das Verziehen des Holzmodells zu verhindern (Fig. 9), dienen zwei in die Höhlung der Vorderfläche eingeleimte Leisten. Damit das Holzmodell im feuchten Sand nicht leidet, wird sofort für alle ferneren Abgüsse ein eisernes Modell hergestellt (Fig. 10), das wegen des schweren Gewichtes zur leichteren Handhabung einen eingeschraubten Griff erhält. Die Kerne der Hohlguſsschaufeln formt man aus Lehm, und zur Erleichterung der Herstellung muſs ein Kernkasten für dieselben hergestellt werden. Am besten geschieht dies, indem man das Holzmodell einstampft (Fig. 11), heraushebt, die untere Höhlung mit Lehm ausschmiert |60| (Fig. 12) und die obere Fläche derselben mit dem Lineal, welches auf den Rändern der Sandform geführt wird, glatt streicht. Der getrocknete Kern, welcher genau der Schaufelkrümmung entspricht, dient als Modell zur Anfertigung eines Kernkastens. Um an Gewicht zu sparen, stellt man überhaupt alle Leitschaufeln, ferner die Laufschaufeln der Reactionsturbinen und Actionsturbinen, als Girardturbinen und Actionsturbinen mit Kranzeinschnürung, aus 5mm starkem Blech her.

Fig. 13., Bd. 277, S. 60
Fig. 14., Bd. 277, S. 60
Fig. 15., Bd. 277, S. 60
Fig. 16., Bd. 277, S. 60
Fig. 18., Bd. 277, S. 60
Fig. 20., Bd. 277, S. 60

Das Biegen der Blechschaufeln wird auf einem guſseisernen convexen Klotz (Fig. 13 und 14) ausgeführt, der auf die angegebene Art in Lehm (Fig. 15) aufgedreht und ausgeschnitten wird. Zur Bearbeitung des abgegossenen Leit- und Laufrades müssen an der Blechschaufel unten und oben 5mm Zugabe sein. Der in Lehm (Fig. 16, 17 und 18) ausgeschnittene Schaufelklotz gibt auch zu gleicher Zeit die Abwickelungsfläche der Schaufel und darf man nicht versäumen, vor dem Abguſs desselben auf die Krümmung ein Papierblatt aufzulegen und die Abwickelung der Fläche vorzuzeichnen.

Fig. 17., Bd. 277, S. 60
Fig. 19., Bd. 277, S. 60
Fig. 21., Bd. 277, S. 60

Auf dem Abwickelungsblatt (Fig. 19 und 20) verzeichnet man auch die Punkte der Parallelrisse, verbindet dieselben und controlirt die Längen der Verbindungslinien mit dem Grundriſs der Schaufelzeichnung, da durch ungenaues Anreiſsen der Curven erhebliche Fehler entstanden sein könnten. Die Begrenzungslinie der Schaufel (Fig. 21) sitzt 5mm im Schaufelkranz und erhält die Schaufel gegen Verschiebung vier Lappen, die man an der Papierschablone ansetzt. Für jedes Turbinenrad werden nach der Papierschablone die betreffende Anzahl Blechschaufeln angerissen, ausgehauen und auf dem guſseisernen convexen Klotz warm gebogen.

|61|

II. Zur Formerei der Hohlguſsschaufeln gehört als Formeinrichtung nur ein Oberkasten. Man formt das Modell (Fig. 22) mit der Krümmung nach unten so ein, daſs kein hervorstehender Theil das Abheben des aufgesetzten Oberkastens behindert. Als Fixirung des Kastens dienen vier Holzpflöcke. Auf den gelagerten Kern kommen die modellirten Gypsstücke (Fig. 8) zu liegen; das Eisen läuft daher im Oberkasten über den durch die Schaufel begrenzten Kern nicht hinaus. Die Gypsstücke werden durch Auftragen von Gyps am Modell selbst hergestellt. Alle Abgüsse fallen nach dieser Formerei sehr sauber aus und bedürfen weiter keiner Bearbeitung. Die Rückschaufeln der J. C. B. Lehmann'schen Combinationsturbinen (Fig. 23) erhalten in die Wandstärke der Rückcurve drei gebohrte Löcher von 15mm Durchmesser, welche den Zutritt der vom Mantel durch den Kranz zugeführten Luft in die Zellen gestatten.

Fig. 22., Bd. 277, S. 61
Fig. 23., Bd. 277, S. 61

III. Als Formeinrichtung zum Aufstellen der Schaufeln gehören guſseiserne Grundringe von 25 bis 50mm Dicke für alle möglichen Raddimensionen. Auf den centrirten Grundring wird eine 25 bis 30mm starke Lehmschicht aufgetragen.

Fig. 24., Bd. 277, S. 61
Fig. 25., Bd. 277, S. 61
Fig. 26., Bd. 277, S. 61
Fig. 27., Bd. 277, S. 61
Fig. 29., Bd. 277, S. 61
Fig. 30., Bd. 277, S. 61

Hierauf zieht man den Theilkreis, d.h. einen Kreis vom mittleren Durchmesser des Turbinenrades, markirt die Theilung der Schaufeln, legt die Centrumlatte (Fig. 24) mit der vorher bestimmten unteren Schaufelschräge an und reiſst (Fig. 25) dieselbe durch die Theilpunkte vor. Um den aufzustellenden Schaufeln an dieser |62| Kante einen festen Halt zu geben (Fig. 26), werden in die Theilpunkte breite Kopfnägel eingesteckt. Die einzelnen Schaufeln werden nun nach einander aufgestellt und in die Kanalweiten passend geschnittene Lehmstücke (Fig. 27) eingeklemmt. Stimmen die untere und obere Schräge genau, so geht auch jede Schaufel durch eine um das Centrum gedrehte Schablone hindurch. Die Kanäle stampft man mit Formsand aus und bekleidet nur das Kranzprofil mit einer 15 bis 20mm dicken Lehmschicht, die durch die Schablone glatt gestrichen wird. Nach dem Trocknen des Klotzes wird aus den Kanälen je eine Schicht von 5mm Stärke herausgekratzt; es entsteht das richtige Kranzprofil (Fig. 28), und 5mm Schaufelrand ragt zum Einguſs hervor.

Fig. 28., Fig. 31., Bd. 277, S. 62
Fig. 32–34., Bd. 277, S. 62

Bei Girardturbinen und Actionsturbinen mit Rückschaufelung setzt man noch die Kernmarken (Fig. 28, 29 und 30) für Ventilationslöcher mit Drahtstiften an, schwärzt den Klotz und nach dem Trocknen ist derselbe zum Einbau in die Gesammtform fertig. Alle Leiträder der verschiedensten Construction werden auf dieselbe Weise aufgestellt und eine gewisse Anzahl von Schaufeln, z.B. 4, 6, 8 (Fig. 31), die eine feste Verbindung mit den Radkränzen herstellen sollen, werden aus Composition etwa 12 bis 15mm stark abgegossen, aufgestellt und nachdem der Klotz getrocknet ist, mit der |63| Säge wieder herausgeschnitten. Soll das Leitrad einen haubenförmigen Aufsatz besitzen (Fig. 32), so müssen die Hälfte der Schaufeln mit demselben ausgehauen sein, und es bekommt zum Aufstellen der Schaufeln die Schablone dasselbe Profil. Eine ganz eigenartige Behandlung erfährt das Aufstellen des Leitrades (Fig. 33) mit verwandten Kanälen. Die eine Hälfte der Schaufeln (Fig. 34) hängt nach der inneren, die andere Hälfte nach der äuſseren Peripherie über. Zur Befestigung und zum Halt des ganzen Aufbaues dienen dünne um die Schaufel und radial nach dem Centrum gespannte Drähte. Sobald der Klotz getrocknet und dadurch stabil geworden ist, sind die Drähte überflüssig. – Regulirungen mittels Klappen oder senkrechten Schiebern bedingen eine gute Auflage und Abdichtung der Klappen oder Schieber. Diesen Zweck erfüllen kleine schmiedeeiserne Stege (Fig. 35, 36 und 37), welche auf die Oberkante der Blechschaufeln nach der Aufstellung aufgesetzt werden. Als Einguſs in die Wandstärke des Kranzes dienen schwalbenschwanzförmige Ansätze. – Im Allgemeinen sei noch bemerkt, daſs die Blechschaufeln nie ganz genau gebogen sind, und beim Aufstellen derselben stellen sich kleine Fehler in der Kantenrichtung heraus, die leicht durch ein Nachrichten des Bleches zu beseitigen sind, und es bleibt diese Arbeit der Geschicklichkeit des Arbeiters überlassen.

Fig. 35., Bd. 277, S. 63
Fig. 36., Bd. 277, S. 63
Fig. 37., Bd. 277, S. 63

IV. Die Zusammenstellung der Gesammtform geschieht meistentheils aus groſsen Kernstücken, der Armsegmente, dem Kern der Radnabe u.s.w. und dem Schaufelkranz.

Fig. 38–39., Bd. 277, S. 63

Auf das Ganze kommt ein Oberkasten u.s.w. Bei Leiträdern mit haubenförmigem Zellenaufsatz (Fig. 38) wird es nöthig, ein Modell desselben separat aus Lehm anzufertigen, um dasselbe in den Oberkasten einstampfen zu können. Meistentheils sind Haubengestelle aus Eisenstäben (Fig. 39) für mehrere Durchmesser vorhanden. Dieses Gestell ist mit Sand auszufüllen und mit einer Lehmschicht zu bekleben, welche mit einer um die Wandstärke des Schaufelklotzes gröſseren Schablone geglättet |64| wird. Ist der Oberkasten hergestellt, so wird die provisorische Haube abgenommen, der Schaufelklotz eingesetzt, der Oberkasten aufgelegt und die Form ist zum Abguſs fertig. – Messungen an der Ausführung des fertigen Turbinenrades ergeben ganz genaue Winkel, und auch die Abmessungen der Kanalweiten sind durchschnittlich gleich.

Die Lehmformerei in dieser Specialität läſst in sauberer Ausführung nichts zu wünschen übrig, während die Kernformerei weit hinter derselben zurücksteht.

Max Kaerger, Ingenieur.

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