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Neben
der üblichen Erfüllung von Checklisten, getrennt für
Vorentwurf und Detailkonstruktion, wird jedes einzelne
Laufrad gemäß seiner hydraulischen Daten mit seinen
besonderen Geometrieproportionen als Teil einer stetig
veränderlichen Baureihe eingeordnet.
Als Funktion der spezifischen Drehzahl nq, dem Gefälle
H und einer typischen Abmessung (z.B.: dem Strahlkreisdurchmesser
D) wird ein Laufrad mittels Rechenprogramm entworfen.
Die
Summe der hydraulischen und festigkeitsmäßigen Versuchsdaten
und Erfahrungen stecken in diesem parametrischen Rechenprogramm,
welches alle Becherkonturen und Schneidengeometrien
in Form von Parallelschnitten ausgibt.
Ferner
ermittelt das Rechenprogramm, welches im Bild
1 symbolhaft dargestellt ist, alle Flächenpressungen
und Spannungen.
Abweichende
Eingriffe in das Programm zum Zweck der Anpassung,
an z.B.: vorgegebene Turbinengehäusekonturen bei Ersatzlaufrädern,
sind ebenfalls leicht möglich.
Das eigentliche Resultat des Rechenprogrammes sind
die räumlichen Koordinaten der Parallelschnitte und
alle dazugehörigen Leitlinien.
Diese Koordinaten in Form von Tabellen werden in eine
3D - Netzzeichnung umgewandelt (Bild 2).
Dieser
Netzzeichnung wird ein funktionelles Oberflächenprogramm
überlagert, worauf anschließend ein CNC-Bearbeitungsprogramm
für die Werkzeugmaschine erstellt wird, womit die
räumlichen Konturen eines Peltonbechers gefräst werden
können. Das 3D-Modell (Bild 3) eines
Bechers als Ausgangsbasis ermöglicht nicht nur das
Fräsen der Becher selbst, sondern auch die Herstellung
der Gesenkkontur für die geschmiedeten Becher und
eventuell das Fräsen eines Modellrades in einem geeigneten
Maßstab für Laborabnahmeversuche.
Die
Bearbeitung der Einzelbecher erfolgt auf CNC-Maschinen.
Eine einfache Aufspannung mit nur 2 Spannvorrichtungen
ermöglicht die gesamte Bearbeitung des Bechers.
Durch
die freie Zugänglichkeit an allen Seiten können vor
allem kurze und sehr steife Werkzeugaufnahmen verwendet
werden, womit sich hohe Schnittgeschwindigkeiten bei
sehr guter Oberflächenqualität bestmöglich realisieren
lassen.
Die Bearbeitung kann mit handelsüblichen Werkzeugen
erfolgen und erfordert keine Sonderwerkzeuge.
Bild 4 zeigt die Sockelfußbearbeitung
und Bild 5 die Becherinnenbearbeitung
eines Bechers mit 490 mm Innenbreite und einem Rohstückgewicht
von 250 kg.
Durch
die EDV aufbereitete Programmierung und maschinelle
Bearbeitung der Becher können die Vorteile einer Kleinserienfertigung
im Herstellungsdurchlauf optimal genützt werden.
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