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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gusskern für ein gegossenes Gehäuse einer Fluidmaschine, das Gehäuse aufweisend ein metallisches Gussmaterial, der Gusskern aufweisend einen Kernkörper zum Ausbilden von Hohlräumen im Gehäuse der Fluidmaschine bei einem Gussvorgang, wobei der Kernkörper ein Kernmaterial aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Gehäuse für eine Fluidmaschine aus einem metallischen Gussmaterial, wobei eine Herstellung des Gehäuses einen Gussvorgang mit einem Umgießen eines Gusskerns umfasst. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Fluidmaschine mit einem Gehäuse.
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In der modernen Technik ist es bekannt, Gehäuse, insbesondere Gehäuse von großen Fluidmaschinen wie beispielsweise Dampfturbinen, Verdichtern oder Pumpen, in Gussverfahren herzustellen. Als Gussmaterial wird dabei bevorzugt ein metallischer Werkstoff, insbesondere Stahl, verwendet. Um ein derartiges Gehäuse in einem Gussverfahren herzustellen ist es ferner bekannt, einen Gusskern aus einem Kernmaterial, beispielsweise einem feuerfesten, feinkörnigen Stoff wie zum Beispiel Chromerzsand, zu erstellen, der die Hohlräume in dem herzustellenden Gehäuse nachbildet. Armierungen im Inneren des Gusskerns können zur Stabilisierung des Gusskerns eingesetzt werden.
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Es ist oft erwünscht und/oder notwendig, Kanäle im Inneren des Gehäuses der Fluidmaschine so dünn wie möglich auszuführen. Derartige Kanäle sind insbesondere entlang ihrer Längserstreckung durchgängig und radial abgeschlossen. Als problematisch hat sich hierbei rausgestellt, dass, je kleiner der entsprechende Kanal ausgebildet sein soll, desto größer die relativen Kräfte sind, die beim eigentlichen Gussvorgang auf diesen Kernabschnitt, der zur Bereitstellung des Kanals vorgesehen ist, einwirken. So kann sich beispielsweise ein dünner Kern in einem dickwandigen Gehäusebereich beim Gussvorgang stark aufheizen, sodass es zu Reaktionen zwischen dem Gussmaterial, insbesondere einer Metallschmelze, und dem Kernmaterial führen kann. Dadurch entstehende Vererzungen können derart stark ausgebildet sein, dass der komplette Bereich, insbesondere der gebildete Kanal, im Gehäuse, mit einem Brenner ausgebrannt und anschließend neu geschweißt werden muss. Schlimmstenfalls kann das Kernmaterial nach dem durchgeführten Gussvorgang aus dem Kanalabschnitt überhaupt nicht entfernt werden, sodass das gesamte Gehäuse verworfen werden muss. Aus diesem Grund sind Kanäle in gegossenen Gehäusen von insbesondere großen Fluidmaschinen zumeist auf einem Innendurchmesser von minimal 60mm beschränkt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei Gusskernen, Gehäusen und Fluidmaschinen zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gusskern für ein gegossenes Gehäuse einer Fluidmaschine, ein Gehäuse für eine Fluidmaschine sowie eine Fluidmaschine bereit zu stellen, die auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Bereitstellung von Kanälen mit einem Innendurchmesser von kleiner 60mm im gegossenen Gehäuse der Fluidmaschine bereitgestellt werden können.
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Voranstehende Aufgabe wird gelöst durch einen Gusskern für ein gegossenes Gehäuse einer Fluidmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Gehäuse für eine Fluidmaschine aus einem metallischen Gussmaterial mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10. Darüber hinaus wird die Aufgabe gelöst durch eine Fluidmaschine mit einem Gehäuse mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gusskern beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse sowie der erfindungsgemäßen Fluidmaschine und jeweils umgekehrt, sodass bzgl. der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Gusskern für ein gegossenes Gehäuse einer Fluidmaschine, das Gehäuse aufweisend ein metallisches Gussmaterial, der Gusskern aufweisend einen Kernkörper zum Ausbilden von Hohlräumen im Gehäuse der Fluidmaschine bei einem Gussvorgang, wobei der Kernkörper ein Kernmaterial aufweist. Ein erfindungsgemäßer Gusskern ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kernkörper zumindest einen Kanalkörper zum Ausbilden eines Gehäusekanals im Gehäuse der Fluidmaschine beim Gussvorgang aufweist, der Kanalkörper aufweisend einen Kanalkörperkern, welcher das Kernmaterial aufweist, und einen Kanalkörpermantel, welcher ein Metallmaterial aufweist, wobei der Kanalkörpermantel den Kanalkörperkern radial umgibt.
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Ein erfindungsgemäßer Gusskern ist für eine Herstellung eines gegossenen Gehäuses einer Fluidmaschine vorgesehen. Für die Herstellung dieses Gehäuses wird der Gusskern in einem Gussvorgang mit einem metallischen Gussmaterial umgossen, wobei durch den Gusskern Hohlräume im gegossenen Gehäuse der Fluidmaschine erzeugt werden. Nach dem Abkühlen des Gussmaterials wird der Gusskern entfernt, wodurch die Hohlräume im Gehäuse der Fluidmaschine gebildet werden. Ein erfindungsgemäßer Gusskern kann beispielsweise für Gehäuse von Fluidmaschinen vorgesehen sein, die als Turbinen, vorzugsweise Dampfturbinen, Verdichtern und/oder Pumpen ausgebildet sind.
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Erfindungswesentlich ist bei einem erfindungsgemäßen Gusskern vorgesehen, dass ein Kernkörper des Gusskerns zumindest einen Kanalkörper aufweist. Der Kanalkörper ist für eine Erzeugung eines Gehäusekanals im Gehäuse der Fluidmaschine vorgesehen. Ein derartiger Gehäusekanal weist dabei insbesondere eine Längserstreckung auf und ist radial abgeschlossen. Besonders bevorzugt kann insbesondere vorgesehen sein, dass der durch den Kanalkörper gebildete Gehäusekanal mit zumindest einem Teil der restlichen, durch den Kernkörper des Gusskerns im Gehäuse erzeugten, Hohlräume des Gehäuses verbunden ist, wobei beispielsweise der Hohlraum und der Gehäusekanal ineinander übergehen. Mit anderen Worten ist der durch den Kanalkörper gebildet im Gehäuse der Fluidmaschine gebildete Gehäusekanal fluidkommunizierend mit zumindest einem anderen durch den Kernkörper gebildeten Hohlraum des Gehäuses bevorzugt verbunden. Auch sind dadurch somit bevorzugt der Kanalkörper und der Kernkörper aneinander angrenzend angeordnet und gehen ineinander über.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Kanalkörper zumindest zwei Abschnitte aufweist. Ein innerer Abschnitt, der Kanalkörperkern, weist das Kernmaterial auf, das bereits für den wesentlichen Teil des restlichen Kernkörpers des Gusskerns verwendet ist. Der Kanalkörperkern bildet einen inneren Abschnitt des Kanalkörpers, der durch einen Kanalkörpermantel als zweiten, äußeren Abschnitt umgeben ist. Mit anderen Worten ist bei einem erfindungsgemäßen Kanalkörper radial außen der Kanalkörpermantel angeordnet, welcher den Kanalkörperkern bevorzugt vollständig umgibt. Erfindungswesentlich ist der Kanalkörpermantel derart ausgestaltet, dass er ein Metallmaterial aufweist, bevorzugt aus einem Metallmaterial besteht. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass der Kanalkörper radial außen von dem Metallmaterial begrenzt ist, das in seinem Inneren das Kernmaterial umgibt.
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Beim Gussvorgang zur Herstellung des Gehäuses der Fluidmaschine tritt das metallische Gussmaterial somit mit dem Metallmaterial des Kanalkörpermantels in Kontakt. Das Metallmaterial des Kanalkörpermantels ist zu diesem Zeitpunkt mechanisch stabil, wodurch die geometrische Form des Kanalkörpers geschützt und erhalten bleibt. Im Laufe des weiteren Gussverfahrens schmilzt das Metallmaterial auf und verschmilzt insbesondere mit dem metallischen Gussmaterial des Gehäuses. Durch dieses Verschmelzen wird gleichzeig das als Schmelze vorliegende metallische Gussmaterial in der Umgebung des Kanalkörpers gekühlt, sodass ein thermischer Schock bzw. eine Temperatureinwirkung auf den Kanalkörperkern und insbesondere das Kernmaterial des Kanalkörperkerns vermindert wird. Ein Verbacken des Kanalmantelkerns durch zu hohe Temperatureinwirkung kann auf diese Weise sicher vermieden werden. Dies jedoch kann ferner bereitstellen, dass nach einem Abkühlen des gesamten Gehäuses, d.h. nach Beendigung des Gussvorgangs, das Kernmaterial auch des Kanalkörperkerns aus dem durch den Kanalkörper gebildeten Gehäusekanals einfach entfernbar ist. Insbesondere können durch einen derartigen erfindungsgemäßen Gusskern auch Gehäusekanäle im Gehäuse der Fluidmaschine erzeugt und bereitgestellt werden, die einen Durchmesser von weniger als 60mm aufweist. Erfindungsgemäß verbleibt das Metallmaterial des Kanalmantelkerns im Gehäuse und bildet somit den Randabschnitt des im Gehäuse gebildeten Gehäusekanals. Auf diese Weise können somit zum einen besonders kleine und filigrane Gehäusekanäle, insbesondere Gehäusekanäle mit einem Innendurchmesser von kleiner 60mm, und zum anderen auch Gehäusekanäle beliebiger Geometrie in einem Gehäuse einer Fluidmaschine bereitgestellt werden.
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Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Gusskern vorgesehen sein, dass ein freier Innenquerschnitt des Kanalkörpermantels einem freien Kanalquerschnitt des auszubildenden Gehäusekanals im Gehäuse entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht. Wie oben bereits beschrieben, verbleibt das Metallmaterial des Kanalkörpermantels bedingt durch das Verschmelzen mit dem Gussmaterial während des Gussvorgangs im Gehäuse der Fluidmaschine. Dadurch, dass ein freier Innenquerschnitt des Kanalkörpermantels bereits einen freien Kanalquerschnitt des auszubildenden Gehäusekanals im Gehäuse entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht, kann besonders einfach sichergestellt werden, dass der zu erzeugende Kanalquerschnitt auch tatsächlich in der erforderlichen und/oder gewünschten Größe beziehungsweise Form und Dimensionierung bereitgestellt wird. Eine besonders präzise Bereitstellung auch kleiner und filigraner Gehäusekanäle in einem gegossenen Gehäuse einer Fluidmaschine kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
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Besonders bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Gusskern ferner vorgesehen sein, dass der Kanalkörper zum Ausbilden eines Gehäusekanals im Gehäuse mit einem Innendurchmesser von kleiner 60mm, insbesondere kleiner 40mm bevorzugt von 25mm, ausbildet ist. In dieser besonders bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Gusskerns kann somit bereitgestellt werden, dass besonders kleine Gehäusekanäle in gegossenen Gehäusen der Fluidmaschine bereitgestellt werden können. Insbesondere kann dabei auch vorgesehen sein, dass die Gehäusekanäle über ihre Längserstreckung veränderliche Kanalquerschnitte aufweisen. Eine Variabilität und insbesondere auch ein Anpassen an Rahmenbedingungen und Anforderungen der Fluidmaschine kann auf diese Weise noch weiter gesteigert werden.
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Auch kann ein erfindungsgemäßer Gusskern dahingehend ausgebildet sein, dass zwischen den Kanalkörpermantel und dem Kanalkörperkern eine Schlichteschicht angeordnet ist. Eine derartige Schlichteschicht kann dabei bewirken, dass das Kernmaterial des Kanalkörperkerns nach Abschluss des Gussverfahrens noch einfacher und sicherer aus dem gebildeten Gehäusekanal entfernt werden kann. Das Säubern des gegossenen Gehäuses nach Abschluss des Gussvorgangs zur Herstellung des Gehäuses kann dadurch vereinfacht werden.
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Ferner kann ein erfindungsgemäßer Gusskern dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Schlichteschicht eine radiale Dicke von mindestens 0,5mm, bevorzugt von mindestens 2mm, besonders bevorzugt von mindestens 5mm, aufweist. Durch eine derartig dicke Schlichteschicht kann eine Trennung bzw. ein Entfernen des Kernmaterials aus dem gebildeten Gehäusekanal weiter gesteigert werden. Insbesondere kann durch eine größere Dicke der Schlichteschicht eine besonders gute Entfernung des Kernmaterials bereitgestellt werden. Als besonders günstig hat sich dabei eine Schlichteschicht von mindestens 0,5mm bis zu 5mm herausgestellt.
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Auch kann ein erfindungsgemäßer Gusskern dahingehend ausgebildet sein, dass das Metallmaterial des Kanalkörpermantels an das Gussmaterial angepasst ist, insbesondere dass das Metallmaterial dem Gussmaterial entspricht. Auf diese Weise kann besonders einfach bereitgestellt werden, dass sich beim Verschmelzen des Metallmaterials des Kanalkörpermantels mit dem metallischen Gussmaterial des Gehäuses eine besonders gute Verbindung dieser beiden Metallmaterialien ausbildet. Bei der besonders bevorzugten Identität des Metallmaterials des Kanalkörpermantels und des Gussmaterials des Gehäuses, kann insbesondere auch ein völliger fließender und insbesondere unterbrechungsfreier Übergang zwischen den beiden Materialien bereitgestellt werden.
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Darüber hinaus kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass der Kanalkörpermantel aus einem Stahlblech geformt ist, insbesondere das der Kanalkörpermantel aus einem Stahlblech gebogen und/oder geschweißt ist. Durch die Verwendung eines geformten Stahlblechs, dass insbesondere in die richtige Form gebogen und/oder geschweißt ist, können auf besonders einfache Art und Weise viele unterschiedliche Geometrien für die herzustellenden Gehäusekanäle bereitgestellt werden. Bevorzugt kann ferner vorgesehen sein, dass der Stahl des verwendeten Stahlblechs wiederum an das metallische Gussmaterial des Gehäuses angepasst gewählt ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Gusskerns kann ferner vorgesehen sein, dass das Stahlblech eine Dicke von mindestens 2mm aufweist. Auf diese Weise kann, insbesondere zu Beginn des Gussvorgangs, sichergestellt werden, dass der Kanalkörper mechanisch durch das Stahlblech stabilisiert ist. Eine Verformung des Kanalkörpers, die zu einer Verformung des gebildeten Gehäusekanals im Gehäuse führen würde, kann auf diese Weise verhindert oder zumindest deutlich vermindert werden.
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Auch kann bei einem erfindungsgemäßen Gusskern vorgesehen sein, dass das Kernmaterial zumindest eines der folgenden Werkstoffe umfasst:
- - Quarzsand
- - Zirkonsand
- - Chromerzsand
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Dabei ist diese Liste nicht abgeschlossen, sodass auch weitere Werkstoffe für das Kernmaterial verwendet werden können, soweit technisch sinnvoll und machbar. Insbesondere kann durch die Verwendung von einem oder mehreren Wertstoffen für das Kernmaterial eine besonders große Variabilität des erfindungsgemäßen Gusskerns bereitgestellt werden, wobei insbesondere beispielsweise eine Anpassbarkeit des Gusskerns an das verwendete Gussmaterial des Herzustellenden Gehäuses bereitgestellt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Gehäuse für eine Fluidmaschine aus einem metallischen Gussmaterial, wobei eine Herstellung des Gehäuses einen Gussvorgang mit einem Umgießen eines Gusskerns umfasst. Ein erfindungsgemäßes Gehäuse ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gusskern gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Somit weist auch ein erfindungsgemäßes Gehäuse sämtliche Vorteile auf, die bereits in Bezug auf einen Gusskern gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind. Insbesondere kann bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Gusskerns gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung Gehäusekanäle mit besonders kleinen Innendurchmessern, insbesondere Innendurchmessern von 60mm oder kleiner, bereitgestellt werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Fluidmaschine durch ein Gehäuse. Eine erfindungsgemäße Fluidmaschine ist daran gekennzeichnet dass das Gehäuse gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Somit weist auch eine erfindungsgemäße Fluidmaschine sämtliche Vorteile auf, die bereits in Bezug auf ein Gehäuse für eine Fluidmaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Da ein erfindungsgemäßes Gehäuse gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung unter Verwendung eines Gusskerns gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung hergestellt ist, weist somit folglich auch eine Fluidmaschine gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sämtliche Vorteile auf, die bereits in Bezug auf einen erfindungsgemäßen Gusskern gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind.
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Besonders bevorzugt kann bei einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine vorgesehen sein, dass die Fluidmaschine als eine der folgenden Vorrichtungen ausgebildet ist:
- - Turbine
- - Dampfturbine
- - Gasturbine
- - Verdichter
- - Fluidpumpe
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Dabei ist diese Liste nicht abgeschlossen, sodass eine erfindungsgemäße Fluidmaschine auch als weitere Vorrichtung ausgebildet sein kann, soweit technisch sinnvoll und möglich. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Fluidmaschine dabei als eine Vorrichtung ausgebildet sein, bei der sich ein Volumen und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des verwendeten Fluids innerhalb der Fluidmaschine ändern. Auch ein Phasenübergang innerhalb der Fluidmaschine kann auftreten. Besonders bevorzugt ist dabei eine erfindungsgemäße Fluidmaschine als Dampfturbine ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbespiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und die in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
- 1 ein erfindungsgemäßer Gusskern,
- 2 eine erste Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine mit einem Gehäusekanal in zwei verschiedenen Ansichten, und
- 3 eine weitere Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine mit einem Gehäusekanal.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Gusskern 10 gezeigt. Der erfindungsgemäße Gusskern 10 weist dabei insbesondere einen Kernkörper 11 auf, der ein Kernmaterial 12 umfasst bzw. aus diesem besteht. Als Kernmaterial 12 kann dabei beispielsweise bevorzugt ein feuerfester feinkörniger Stoff wie beispielsweise Chromerzsand verwendet werden. Der Gusskern 10 wird für eine Herstellung eines Gehäuses 2 einer Fluidmaschine 1 (jeweils nicht mit abgebildet) eingesetzt, wobei das Gehäuse 2 in einem Gussvorgang durch ein Umgießen des Gusskerns 10 erzeugt wird. Der Gusskern 10 erzeugt Hohlräume 3 (nicht mit abgebildet) im Gehäuse 2. Erfindungswesentlich weist der erfindungsgemäße Gusskern 10 insbesondere einen Kanalkörper 20 auf, der zur Erzeugung eines Gehäusekanals 4 (nicht mit abgebildet) im Gehäuse 2 der Fluidmaschine 1 vorgesehen ist. Der Kanalkörper 20 ist direkt angrenzend am Kernkörper 11 des Gusskerns 10 angeordnet, sodass der gebildete Gehäusekanal 4 direkt in den Hohlraum 3 des Gehäuses 2 übergeht bzw. mit diesem fluidkommunizierend verbunden ist. Erfindungswesentlich ist der Kanalkörper 20 aus mehreren Bestandteilen ausgebildet, wobei insbesondere ein innerer Bestandteil durch einen Kanalkörperkern 21 gebildet ist. Der Kanalkörperkern 21 weist bevorzugt dasselbe Kernmaterial 12 auf wie der Kernkörper 11, besonders bevorzugt besteht er aus dem Kernmaterial 12. Ferner weist der Kanalkörper 20 einen Kanalkörpermantel 22 auf, der radial außen den Kanalkörperkern 21 umgibt. Der Kanalkörpermantel 22 besteht aus einem Metallmaterial 32, dass insbesondere bevorzugt als ein Stahlblech 24 ausgebildet sein kann. Zwischen dem Kanalkörpermantel 22 und dem Kanalkörperkern 21 kann ferner eine Schlichteschicht 25, beispielsweise von einer Dicke zwischen 0,5mm und 50mm, angeordnet sein, um ein entfernen des Kanalkörperkerns 21 aus Kernmaterial 12 nach dem Gussvorgang des Gehäuses 2 aus dem Gehäusekanal 4 zu erleichtern. Bei diesem erwähnten Gussvorgang wird der Gusskern 10 und damit auch der Kanalkörper 20 mit einem metallischen Gussmaterial 6 (nicht mit abgebildet) umgossen. Der ebenfalls aus einem Metallmaterial 23 bestehende Kanalkörpermantel 22 wird nach einiger Zeit aufgeschmolzen und verbindet sich mit dem Gussmaterial 6. Vor diesem Aufschmelzen jedoch stellt der Kanalkörpermantel 22 eine mechanische Stabilität des Kanalkörpers 20 sicher, sodass der gebildete Gehäusekanal 4 formstabil im Gehäuse 2 erzeugt werden kann. Für diesen Zweck kann beispielsweise das verwendete Stahlblech 24 eine Stärke von 2mm aufweisen. Ein Innenquerschnitt 30 bzw. Innendurchmesser 31 des Kanalkörpers 20 ist insbesondere dem Kanalquerschnitt 5 (nicht mit abgebildet) des zu erzeugenden Gehäusekanals 4 angepasst. Durch die Verwendung des Kanalkörpermantels 22 aus einem Metallmaterial 23 können insbesondere Innenquerschnitte 30 bzw. Innendurchmesser 31 bereitgestellt werden, die kleiner 60mm, bis hinab zu 25mm ausgebildet sind. Besonders kleine und filigrane Gehäusekanäle 4 können somit auf diese Weise bereitgestellt werden. Insbesondere verbleibt der Kanalkörpermantel 22 nach dem Aufschmelzen und dem dadurch eintretenden Verbinden mit dem Gussmaterial 6 im Gehäuse 2. Durch ein bereits angepasstes Ausbilden des Kanalkörpermantels 22 an den zu erzeugenden Gehäusekanals 4 kann somit dieser Gehäusekanal 4 besonders formstabil bzw. mit einer vorgegebenen Geometrie erzeugt werden. Insgesamt kann durch einen erfindungsgemäßen Gusskern 10 somit ein Gehäuse 2 für eine Fluidmaschine 1, die insbesondere beispielsweise als eine Dampfturbine ausgebildet sein kann, bereitgestellt werden, der insbesondere Gehäusekanäle 4 mit kleinen Kanalquerschnitten 5 aufweist.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Fluidmaschine 1 bzw. deren Gehäuse 2. Zur besseren Visualisierung ist in einem Gehäusekanal 4 der Kanalkörper 20 eingezeichnet, der zur Erzeugung dieses Gehäusekanals 4 eingesetzt wurde. Der restliche Kernkörper 11 des Gusskerns 10 ist nicht mit abgebildet. Das Gehäuse 2 besteht insbesondere aus einem Gussmaterial 6 und weist im Inneren einen Hohlraum 3 auf. Der abgebildete Kanalkörper 20 weist wiederum einen Kanalkörperkern 21 auf, der von einem Kanalkörpermantel 22 aus einem als Stahlblech 24 ausgebildeten Metallmaterial 23 umgeben ist. Besonders deutlich wird in den beiden Abbildungen in 2 sichtbar, dass der Gehäusekanal 4 mit verschiedenen Geometrien ausgebildet sein kann, die sich zusätzlich auch entlang der Längserstreckung des Gehäusekanals 4 ändern können. Einen Kanalquerschnitt 5 des Gehäusekanals 4 bzw. ein Innenquerschnitt 30 und/oder ein Innendurchmesser 31 des Kanalkörpers 20 sind dabei aufeinander abgestimmt ausgebildet. Nach dem Gussvorgang des Gehäuses 2 verbleibt der Kanalkörpermantel 22 als Teil des Gehäuses 2 verschmolzen mit dem Gussmaterial 6 im Gehäuse 2. Das Kernmaterial 12, das ebenfalls den Kanalkörperkern 21 zumindest teilweise bildet, wird entfernt, sodass der Gehäusekanal 4 für ein Fluid durchgängig ist. Insbesondere ist der Gehäusekanal 4 dann fluidkommunizierend mit dem Hohlraum 3 des Gehäuses 2 verbunden.
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In 3 ist eine weitere Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses 2 einer erfindungsgemäßen Fluidmaschine 1 gezeigt. Neben den bereits in Bezug auf 2 beschriebenen Bestandteilen wie beispielsweise dem Kanalkörper 20 und dessen Einzelteilen ist in dieser Abbildung besonders deutlich, dass der Gehäusekanal 4 verschiedene Geometrien aufweisen kann. So kann sie insbesondere auch der Kanalquerschnitt 10 entlang der Längserstreckung des Gehäusekanals 4 deutlich verändern. Dies kann bereits bei Bereitstellung des Kanalkörpers 20 dadurch berücksichtigt werden, dass der Kanalkörperkern 21 insbesondere der Kanalkörpermantel 22 entsprechend des zu bildenden Gehäusekanals 4 ausgebildet sind. So kann über die gesamte Längserstreckung des Gehäusekanals 4 die innere Begrenzung des Gehäusekanals 4 durch das Metallmaterial 23, insbesondere durch ein geformtes Stahlblech 24, des Kanalkörpermantels 22 gebildet sein. Eine besonders hohe Variabilität der herstellbaren Gehäuse 2, insbesondere bzgl. der bereitstellbaren Gehäusekanäle 4, kann auf diese Weise bereitgestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidmaschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Hohlraum
- 4
- Gehäusekanal
- 5
- Kanalquerschnitt
- 6
- Gussmaterial
- 10
- Gusskern
- 11
- Kernkörper
- 12
- Kernmaterial
- 20
- Kanalkörper
- 21
- Kanalkörperkern
- 22
- Kanalkörpermantel
- 23
- Metallmaterial
- 24
- Stahlblech
- 25
- Schlichteschicht
- 30
- Innenquerschnitt
- 31
- Innendurchmesser
