DE354889C - Verfahren zur Herstellung von Gussformen fuer Schraubenfluegel - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 19. JUNI 1922

R E ICH S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 31 c GRUPPE 9

(T 23392 VI\₃i c)

The Thacher Propeller and Foundry Corporation in Albany, NewYork, V. StA.

Verfahren zur Herstellung von Gußformen für Schraubenflügel.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Dezember 1919 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldungen in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 24. Oktober 1918 und 6. Juni 1919

beansprucht.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Schiffsschrauben und Schraubenflügeln. Es ist dabei bereits bekannt, Gußformen mit Hilfe' eines geteilten Modells in mehreren Formkästen herzustellen. Die Erfindung

unterscheidet sich von dem Bekannten dadurch, daß sie den Zweck hat, eine Schiffsschraube zu schaffen, bei welcher die Schraubenflügel, gleichgültig, ob sie gesondert oder gemeinsam zu einem aus einem Stück bestehenden Propeller gegossen werden, in ihrer

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Stellung, Steigung und Abmessung derart genau ausgeführt sind, daß nur wenig oder gar keine Nacharbeit notwendig ist, um eine Schraube zu erzeugen, die vollkommen ausgewuchtet und symmetrisch ist.

Das wird dadurch erreicht, daß eine zweiteilige Kernbüchse verwendet wird, so daß in jedem Teil das Modell eines halben Flügels abgeformt wird, das durch Zerschneiden des ίο Flügels längs seiner Steigungsfläche hergestellt ist. Diese Teilmodelle werden dabei von Flächen getragen werden, die der Steigungsebene des Schraubenflügels entsprechen. Jeder Kernbüchsenteil wird dann mit einem Formkastenteil in der Weise verbunden, daß, wenn die Flügelmodelle entfernt sind, die beiden Oberflächen der Kernbüchsenteile genau zueinander passen. Ebenso passen die Teile des Formkastens genau zueinander, so daß auf diese Weise durch Vereinigung der beiden Formkastenhälften eine vollkommene Schraubenflügelform entsteht. In den Zeichnungen ist
Abb. ι ein senkrechter Schnitt, der die eine Hälfte einer zweiteiligen Kernbüchse zeigt, die bei der Herstellung der Formen benutzt wird, bevor das Flügelmodell angebracht ist. Abb. 2 ist eine ähnliche Darstellung der anderen Hälfte der Kernbüchse. Abb. 3 ist ein Schnitt durch eine Kernbüchse nach Abb. 1, welche schon eine Arbeitsstufe in dem Verfahren zur Herstellung der Formen veranschaulicht.

Abb. 4 ist eine ähnliche Darstellung wie Abb. ι und zeigt das Flügelmodell in der Kernbüchse.

Abb. S ist eine Aufsicht auf die in Abb. 4 gezeigte Kernbüchse.

Abb. 6 ist ein Schnitt ähnlich der Abb. 2, jedoch mit dem Flügelmodell an seinemPlatze.. Abb. 7 ist eine Aufsicht auf die in Abb. 6 veranschaulichte Kernbüchse.

Abb. 8 ist eine Seitenansicht dieser Kernbüchse.

Abb. 9 ist eine schaubildiiche Darstellung des Stückes, von dem die zum Stützen der Modelle dienenden Blöcke geschnitten werden. Abb. 10 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung, die zum Schneiden der die Modelle tragenden Blöcke bestimmt ist.

Abb. 11 ist ein senkrechter Schnitt, welcher die Art des Abformens des einen Schraubenflügels in dem Gießkasten veranschaulicht.

Abb. 12 ist ein ähnlicher Schnitt, der die beiden Hälften des Gießkastens miteinander vereinigt und die darin befindliche Gießform des Schraubenflügels zeigt.

Abb. 13 ist ein senkrechter Schnitt einer Kernbüchse zum Formen einer ganzen Schiffsschraube in einem einzigen Gießkasten. Abb. 14 ist eine Aufsicht zu Abb. 13.

Abb. 15 ist ein senkrechter Schnitt eines Gießkastens, der den Abdruck eines ganzen Flügels zeigt.

Abb. 16 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Messen der Steigungsflächen der Blöcke.

Abb. 17 ist eine Aufsicht auf einen Gießkasten, der zur Herstellung von Schraubenflügeln bestimmt ist, um eine aus einem Stück bestehende Schiffsschraube in einer Mehrzahl miteinander vereinigter Flügelformen zu gießen.

Abb. 18 ist eine Aufsicht eines Teiles der hierzu benutzten Kernbüchse".

Abb. 19, ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Kern gemäß Abb. 18 in Verbindung mit dem Teil eines Gießkastens.

Abb. 20 ist ein Querschnitt nach Linie 20-20 in Abb. 19.

Die Abb. 21 und 22 zeigen Schnitte entsprechend der Abb. 19, jedoch in zwei weiteren Stufen der Herstellung der Formen.

Abb. 23 ist eine Aufsicht entsprechend der Abb. 18 und zeigt die andere Hälfte des Kerns.

Abb. 24 ist ein Schnitt ähnlich wie Abb. 21, der die andere Hälfte der Kernbüchse mit dem Gießkasten veranschaulicht.

Die Abb. 25 und 26 sind Schnitte der fertigen Flügelformen, die nunmehr miteinander vereinigt worden sind.

Die Abb. 27 und 28 zeigen im senkrechten Längsschnitt und Aufsicht die zusammengesetzten Formen fertig zum Gießen.

Abb. 29 veranschaulicht in Einzeldarstellung die Ausbildung des Metalleingusses.

In den Abb. 1 bis 12 der Zeichnungen ist eine Vorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe eine einzige Kernbüchse und ein einziger Formkasten benutzt werden kann, um Schraubenflügel verschiedener Größe und Steigung herzustellen, dadurch, daß aus-Avechselbare Blöcke für das Modell in den beiden Hälften der Kernbüchse benutzt werden. Wie hier veranschaulicht, besteht die Kernbüchse aus einem kastenartigen Teil 1, am besten aus Metall, mit innerem kreisförmigen Querschnitt, der eine leicht konische Form aufweist, so daß das Innere der Kernbüchse, wenn das Modell entfernt ist, die Form eines Kegelstumpfes hat, wobei die Grundfläche des Kegels an der offenen Seite der Büchse liegt.

Der Boden der Büchse wird von einer metallenen Formplatte gebildet, die eine vollständig genaue Fläche rechtwinklig zu der Achse des Kegels bildet. Der Boden hat in seiner Mitte einen Dübel 3, um das abnehmbare Modell 4 an seinem Platz zu halten.

Bei- den Einzeldarstellungen ist die Vorrichtung hier zum Formen einzelner

Schraubenflügel veranschaulicht, die dann einzeln an der Nabe der Schraubenwelle befestigt werden, und zu diesem Zweck hat die Kernbüchse ι auf der einen Seite einen flachen Teil 5 (Abb. 5) senkrecht zu der Grundfläche der Büchse, die auch etwas breiter ist als die Befestigungsflanschen der größten Flügel, für welche die Kernbüchse bestimmt ist.

Die Oberkante der Kernbüchse, welche die offene Seite umgibt, hat einen Flansch 6 von rechteckiger Form, dessen Oberseite genau parallel zu der Ebene der Bodenplatte 2 verläuft.

Die andere Hälfte der Kernbüchse besteht einfach aus einer völlig ebenen Metallplatte 7; die Deckplatte 7 ist in der Mitte mit einem Dübel 3 zum Halten des Modellblocks ausgestattet. An der einen Seite zeigt die Platte 7 eine senkrechte Schiene oder Platte 14 (Abb. 6), deren Fläche in der gleichen Entfernung von der Mitte des Dübels ist wie-die ebene Fläche 5 bei der Kernbüchse 1. Die Modellblöcke werden zweckmäßig nicht unmittelbar auf dem Boden der Büchse 1 und auf der Platte 7 befestigt, sondern sind von diesen durch Zwischenstücke 2 und 13 zu einem später zu beschreibenden Zweck getrennt.

Der Flansch der Platte 7 ist zweckmäßig mit Löchern 8 ausgestattet, um ihre Befestigung an den Formkastenteil zu erleichtern, wenn der Kern in der Form fertiggestellt wird. Eine der wichtigsten Merkmale der Erfindung besteht in der verbesserten Art der Herstellung der Modellabschnitte, von denen der eine in dem Teil 1 der Kernbüchse einzusetzen ist, während der andere auf die maschinell abgeglichene Fläche der Platte 7 kommt. Die beiden Modellblöcke, die hier mit 4 und 4^a bezeichnet sind, werden am besten aus Holz geschnitten, und zwar entweder als einzelne volle Blöcke, oder sie werden aus einzelnen Stücken zusammengesetzt, um die Herstellung zu verbilligen, wie dies in der Praxis zweckmäßig erscheint, besonders für Schraubenflügel von erheblicher Größe. Der einfacheren Darstellung wegen ist aber hier jeder Teil des Modellblockes nur aus einem Stück Holz bestehend dargestellt. Der Holzblock vor dem Zerschneiden ist in Abb. 9 veranschaulicht und hat eine Stärke, die ebenso groß oder etwas größer ist wie die Tiefe der Kernbüchse 1, wobei die eine Querfläche 9 als genaue ebene Fläche geschnitten ist, und die senkrechte Fläche 10 zu einer genau ebenen Fläche senkrecht zu der Fläche 9 ausgebildet ist.

Die Breite des Blockes ist mindestens der geraden Seite der Kernbüchse entsprechend. D'ie Fläche 9 des Blockes Weist ein Loch 11 \ zur Aufnahme des Dübels 3 auf, so daß die Grundfläche des Blockes genau auf der abgeglichenen Fläche der Kernbüchse aufliegt. In seinen anderen Abmessungen ist der Block etwas größer als die entsprechenden Abmessungen der Kernbüchse.

Die der Fläche 9 gegenüberliegende Seite , des Blockes wird dann entsprechend der veri langten Steigung des zu gießenden Schrauben-I flügels geschnitten. Die genaue Form der ! Fläche läßt sich leicht mit Hilfe der in Abb. 10 veranschaulichten Vorrichtung be- : stimmen.

Diese Vorrichtung besteht aus einer Lager-ι platte 15 mit einer senkrechten Welle 16, die , einen Schraubengang 17 von der Steigung des ; Schraubenflügels aufweist. Am unteren Ende dieser senkrechten Welle hat die Platte 15 ' einen Ansatz 18, gegen welchen die ebene So j Fläche 10 des Blockes in irgendeiner beliebigen Weise festgeklemmt werden kann, wobei auf

■ der Grundplatte 15 ebenfalls ein Dübel vorgesehen ist, der in den Holzblock einpaßt, so daß er genau mit dem Loch in diesen Block übereinstimmt. Die Welle 16 kann in senk-

! rechter Stellung parallel zu sich selbst gegen den Ansatz zu und von ihm fortbewegt werden, so daß ein und dieselbe Vorrichtung zur i Herstellung von Schraubenflügeln verschiede- ^: ner Beschaffenheit benutzt werden kann. Die ; Welle 16 trägt ein Messer 19, dessen Nabe ! auf dem Schraubengang 17 drehbar ist, so , daß, wenn dieses Messer um die Welle ge- ! dreht wird, ihre Unterkante eine der Stei- ^: gung des Gewindes der Welle 17 erit- ; sprechende Steigungsfläche beschreibt. Der ; Holzblock wird also in irgendeiner beliebigen < Weise in der veranschaulichten Stellung fest- ! geklemmt, wobei seine Fläche 9 gegen die Fläche der Grundplatte 15 und seine Fläche 10

■ gegen den Ansatz 18 anliegt; die Oberfläche | des Blockes wird dann derart zugeschnitten, ί daß jeder Punkt dieser Fläche in der durch 1 die Drehung des geraden Messers nach dem ^05 • Schfaubengang 17 bestimmten Steigungs- ; fläche liegt.

\ Wenn der eine Kernblock, z. B. 4, in dieser ; Weise fertiggestellt ist, erhält ein zweiter ' Block ebenfalls eine Fläche von genau der gleichen Steigung in derselben Weise, und diese beiden nunmehr teilweise fertiggestellten Blöcke werden dann mit ihren Steigungs- : flächen aufeinandergelegt, so daß sie, wenn , genau geschnitten, in allen Punkten mitein-I ander zusammenfallen. Die so miteinander verbundenen Blöcke werden dann in einer Drehbank eingespannt, wobei die Leitspindel durch die Dübellöcher zentriert werden und werden dann abgedreht, so daß sie eine ko- iao j nische Außenfläche erhalten, bis der kleinere Durchmesser genau gleich dem Durchmesser

des Zwischenstückes 2 (Abb. ι) am Boden der Kernbüchse 1 ist. Dieser Block wird dann das fertige Kernstück mit Ausnahme des Modellabschnittes bilden und genau auf den Boden der Kernbüchse passen. Der andere Block wird dann ebenso in die Kerubüchse mit seiner Steigungsfläche auf der Steigungsfläche des unteren Teiles 4 eingepaßt werden. Bei praktischer Ausführung wird man die vereinigte Stärke der Blöcke zweckmäßig ursprünglich etwas größer wählen als die Tiefe der Kernbüchse, so daß die Steigungsflächen nachgearbeitet werden können, bis sie genau richtig sind, wenn der erste Schnitt etwas unvollkommen ist, ohne daß dadurch der Block zu klein wird. Nachdem die beiden Blockteile in die Kernbüchse 1 eingesetzt sind, wird eine etwa vorhandene übermäßige Stärke des Blockes 4^a durch Nacharbeit entfernt, so daß das Zwischenstück 13 die Kernbüchse ganz genau ausfüllt und mit der Ebene des Flansches abschneidet. Der Block 4° wird dann aus der Kernbüchse herausgenommen und mit seiner Grundfläche auf das Zwischenstück 13 gesetzt, wo er genau aufpaßt. Die Zwischenoder Füllstücke 2 und 13 können auch fortbleiben, dann werden die Modellblöcke unmittelbar auf die Deckplatte und Bodenplatte der Kernbüchse gelegt; wenn es jedoch darauf ankommt, Schraubenflügel von verschiedenen Abmessungen mit derselben Kernbüchse und Formkästen herzustellen, dann wird ein Satz von Zwischen- oder Füllplatten von verschiedener Stärke mit Vorteil benutzt, um die Blöcke ohne Nacharbeiten in die Kernbüchse einzupassen. Die nächste Arbeitsstufe des vorliegenden Verfahrens besteht nun darin, auf den Steigungsflächen die Teile des Flügelmodells, das nachgebildet werden soll, anzubringen. Das Flügelmodell, das aus Holz oder Aluminium bestehen kann, wird längs der Steigungsfläche, wie bei 21 und 22^a (Abb. 4, 6") angedeutet, zerschnitten.

Der eine Teil des Flügelmodells, z. B. 21, wird dann auf der Steigungsfläche des einen Modellblockes, z. B. des Teiles 4^a, befestigt, während der andere Modellteil in gleicher ' Weise an den Block 4 angebracht wird. Die ; beiden Teile der Kernbüchse werden dann fertiggestellt und können nun zum Formen der Flügel benutzt werden. Zu diesem Zweck wird ein zweiteiliger Formkasten 23 und 24 benutzt, bei dem der Teil 23 zweckmäßigerweise, jedoch nicht notwendigerweise, nicht so tief ist wie der Teil 24 (Abb. 11, 12). Die ι aufeinanderliegenden Flanschen der beiden ^: Teile sind genau abgeglichen und mit ^: Löchern, entsprechend den Löchern 8 in dem Kernbüchsenteil, ausgestattet. Die Kern- ; büchse ι wird mit ihrem Flansch gegen den . Flansch des Formkastenteiles 23 sicher be- ' festigt und dann mit der Sandmischung vollgestampft. Darauf wird die. Kernbüchse herausgenommen und die Form in der üblichen Weise fertiggestellt und getrocknet. Der andere Teil der Kernbüchse wird dann mit dem Teil 24 des Formkastens zusammengeklemmt und der Kern geformt und ebenfalls gebrannt, wobei noch geeignete Kanäle in dem Kern zum Einfüllen des Metalls vorgesehen sind.

Die beiden Teile des Formkastens werden dann miteinander fest verbunden (Abb. 12), und die Form ist zum Gießen fertig, das in irgendeiner bekannten Weise, zweckmäßig aber in der später beschriebenen Art ausgeführt werden kann.

Die in der vorstehend beschriebenen Art hergestellte Kernbüchse kann wiederholt zur Herstellung von Formen gleicher Schraubenflügel benutzt werden, ttnd die Schraubenflügel werden dann nicht nur genau miteinander übereinstimmen, sondern sie werden notwendigerweise auch so ausgebildet sein, daß ihre Triebflächen genau mit der verlangten Steigungsebene der Schrauben zusammenfallen, wobei ihr Nabenteil ebenfalls genau zu der Achse des Flügels gegossen ist, so daß kein maschinelles Abgleichen oder Nacharbeiten des Schraubenflügels notwendig oder wünschenswert erscheint, um eine fertige Schiffsschraube von äußerster Genauigkeit '. der Abmessungen und vollkommener Ausge-] glichenheit herzustellen. Bei Benutzung ge-ί brannter Kerne an Stelle grünen Sandes zum Gießen erhält die ganze Oberfläche der Schraube eine genügende Glätte, um eine j Oberflächenreibung selbst auf der Triebseite außer Ansatz lassen zu können.

Schraubenflügel verschiedener Größe und Steigung können leicht mit demselben Satz von Kernbüchsen und Formkästen hergestellt werden, dadurch, daß man verschiedene Blöcke 4 und 4^a für jede herzustellende Flügelart fertigstellt. Die in der Abb. 10 veranschaulichte Vorrichtung zum Bestimmen der Steigungsflächen kann für die verschiedensten Größen benutzt werden, da die Welle in der beschriebenen Weise einstellbar ist und die Wellen selbst ausgewechselt werden können, so daß sie durch Wellen mit Gewindegängen verschiedener Steigung ersetzt werden können. Die Vorrichtung in Abb. 10 ist jedoch nur zum Messen und Bestimmen der Flächen von Modellblöcken für Flügel mäßiger Größe und geringer Steigung geeignet. Für große Flügel und für solche mit starker Steigung wird zweckmäßig die in Abb. 16 veranschaulichte Vorrichtung benutzt. Diese Vorrichtung kann auch mit Vorteil zum gleichzeitigen Schneiden einer Zahl von Duplikaten der Modellblöcke benutzt werden,

sei es, daß sie für Einzelflügelformen oder zum Formen ganzer Schrauben nach den Abb. 13, 14 und 15 benutzt werden. Diese Vorrichtung besteht aus einer Grundplatte 15° mit genau wagerechter Fläche, die in der Mitte eine glatte senkrechte Welle ιό" trägt. Ein Messer 19« ist auf der Welle i6^a drehbar und ruht mit seinem Ende auf einer schrägen Führung 18", deren Kante nach der verlangten Steigung geschnitten ist.

Diese Vorrichtung kann zum gleichzeitigen Schneiden einer Mehrzahl von Blöcken, z. B. von 3, benutzt werden, und zwar dadurch, daß lediglich an der Messernabe weitere gerade Messerschneiden 19* vorgesehen sind, die unter einem jeweils passenden Winkel von der Nabe ausgehen. Die drei zu schneidenden Blöcke werden dann durch Dübel an der Grundplatte festgehalten, die in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sind wie die drei Messer 19° und 19*.

Falls gewünscht,. können die Bolzenlöcher 26 in dem Nabenteil der Flügel gleich in den Flügeln beim Gießen erzeugt werden, und zwar mit Hilfe von entsprechenden Vorsprüngen, die in einem besonderen kleinen Kern 27 (Abb. 12) vorgesehen sind, der in dem Bolzenformkasten eingesetzt wird, um den Zwischenraum, der durch die senkrechte Platte 14 gebildet wird (Abb. 11), auszufüllen.

Wenn eine große Zahl verhältnismäßig kleiner Schrauben gegossen werden soll, so wird vorteilhaft eine Kernbüchse hergestellt, um die Form der ganzen Schraube herzustellen, wie dies in Abb. 13 und 14 veranschaulicht ist.

Zweckmäßigerweise wird hierbei eine runde Kernbüchse 28 benutzt, wie Abb. 14 zeigt, die mit Flanschen oder Ansätzen 29 versehen ist, mit deren Hilfe sie in dem Formkasten befestigt werden kann.

Der Deckel der Kernbüchse besteht hier aus einer Metallplatte mit Löchern in dem Rand, die denen in den Ansätzen 29 des Bodenteiles der Kernbüchse entsprechen und im gleichen Zwischenraum symmetrisch zu dem Mittelpunkt mit Löchern 30 versehen ist, in welche Dübel 31 einpassen, die an dem Boden der Modellblöcke 32 befestigt sind, und zwar je einer für jeden Schraubenflügel, von denen hier drei veranschaulicht sind. Die Modellblöcke 32 werden zweckmäßigerweise in der bereits beschriebenen Art hergestellt und sind einander vollkommen gleich. Auch sind ihre Dübellöcher derart genau eingearbeitet, daß die drei Steigungsflächen genau symmetrisch in bezug- auf den Mittelpunkt der Platte liegen.

Bevor die Modellstücke für die Flügel oder die Nabe an den Blöken 32 befestigt werden, wird die Platte an der Kernbüchse befestigt und diese mit Gipsmörtel oder einer anderen ähnlich plastischen Formmasse gefüllt, so daß also auf diese Weise in der Büchse ein genauer Abguß der Musterblöcke 32 erzielt wird. Wenn dieses Verfahren benutzt wird, reichen die Musterblöcke 32 zweckmäßigerweise nicht bis zu dem Mittelpunkt der Platte, vielmehr hat die Platte in der Mitte einen abnehmbaren zylindrischen Block 33, der in der mit Hilfe der Kernbüchse erzielten Form eine mittlere Vertiefung erzeugt, die groß genug ist, um das gesonderte Modell für die Nabe aufzunehmen.

Nachdem mit Hilfe der Deckplatte der Gipsabguß in der Kernbüchse gebildet ist, ' werden auf den Steigungsflächen der Musterblöcke und ebenso auf den geformten Flächen in der Kernbüchse die Modellabschnitte befestigt, die durch Zerschneiden der Modellflügel 32 in der vorhin beschriebenen Weise entstanden sind. Ein besonderer Nabenteil für jeden Teil der Kernbüchse wird dann auch vorgesehen, so daß, wenn die beiden Hälften des Kernes in dem Formkastenteil geformt sind, eine fertige Form für ganze Schrauben mit Nabe gebildet ist (Abb. 15).

Es wird ein zylindrischer zweiteiliger Formkasten 35 nach Art der Abb. 15 benutzt werden, wobei die Form dann in den Kastenteilen in derselben Weise hergestellt, wie wenn ein einzelner Flügel geformt wird. Die Schraube kann dann mit der Nabe aus einem Stück gegossen werden, die dann zur Aufnähme der Schraubenwelle ausgebohrt wird, aber es kann auch ein Kern in der Mitte benutzt werden, wie dies weiter beschrieben werden soll.

Anstatt den unteren Teil der Kernbüchse durch Gips abzuformen, wie eben beschrieben, um genaue Abdrücke der Steigungsflächen des oberen Teiles zu erzielen, können die Kernbüchsenblockteile auch aus Holz oder einem anderen Material in jeder gewünschten Art und Weise hergestellt werden, z. B. dadurch, daß durch die vorhin beschriebene Herstellungsweise besondere Abschnitte für jeden Flügel angefertigt werden, die dann in der Kernbüchse vereinigt werden.

Ebenso kann auch das Modell für den Nabenteil der Schrauben aus einem Stück mit dem Flügelteil bestehen, statt als gesonderter Teil gebildet zu werden. Wenn das Metall in die Form gegossen wird, so wird doch immer, selbst wenn die Form mit hartgebrannten Kernen gebildet wird, wie der Erfinder sie benutzt, eine geringe Menge Staub und Unreinlichkeiten von dem Metall abgenommen und zu den Kanten des Flügels geführt werden, so daß bei der fertigen Schraube die Oberfläche an der Kante der Flügel in uner-

wünschter Weise rauh sein wird. Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen und die leichte Entfernung dieser unvermeidlichen Verschmutzung der Oberfläche zu erzielen, werden gemäß der Erfindung die Formen mit einer engen Aussparung 41 (Abb. 12) an den Kanten der Flügel versehen, in welche der Staub und Schmutz durch das flüssige Metall hinausgeführt wird, wenn der Flügel gegossen wird, so daß das Metall dabei um die Kante des Flügels herum einen dünnen Grat bildet. Dieser Grat kann dann leicht abgebrochen werden, wenn das Metall kalt ist, wobei die Bruchlinie genau der Kante des richtig geformten Flügels folgt. Die Aussparung 41 kann in der Form leicht dadurch hergestellt werden, daß auf der Fläche der Modellblöcke um die Kante der Flügelmodelle ein dünner ' Streifen oder eine dünne Schnur herumgelegt ao wird.

Im vorstehenden ist angegeben, daß die Modellblöcke 4 und 4^ß aus Holz geschnitten werden sollen, was vorzuziehen ist, um dauernd widerstandsfähige Modelle anzufertigen. Aber diese Teile können natürlich auch nach anderen Verfahren und aus anderen Materialien hergestellt werden. So können z. B. die Blöcke auch' aus einem plastischen Material angefertigt werden, wobei dann das' drehbare Messer ebenfalls als Werkzeug dient, um die Oberfläche entsprechend der erforderlichen Steigung auszubilden. Auch könnten die Musterblöcke von verschiedenen Flügelmodellen dadurch hergestellt werden, daß sie zeitweise den Flügel in der richtigen Stellung in bezug auf die Fläche des Kernbüchsendeckels tragen, wobei dann der Zwischenraum zwischen dem Flügel und dem Deckel durch eine plastische Masse ausgefüllt wird. Um die andere Hälfte des Modells herzustellen, wird der Flügel von der Füllung abgenommen, und die Füllung mit dem Flügelabdruck wird dann dazu benutzt, um einen Gußabdruck in der Kernbuchse zu erzeugen. Der Flügel wird dann wieder an der Füllung befestigt, wenn die Teile dazu benutzt werden, um die Form im Formkasten herzustellen.

Das vorliegende neue Verfahren zeigt seine hervorragende Zweckmäßigkeit am besten bei der Herstellung großer Schrauben, die aus einem Stück bestehen sollen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese großen I Schraubenräder mit derselben Genauigkeit geformt wie einzelne Flügel und kleine Schraubenräder, die leicht in einer einzigen Form gegossen werden. Bei Ausführung der Erfindung zur Herstellung von Schraubenrädern dieser Art werden besondere Formkästen für jeden Flügel der Schrauben benutzt, wobei in diesen Formkästen Flügelformen in der gleichen Weise hergestellt werden, wie dies bei der Herstellung von Formen für die einzelnen Flügel vorhin beschrieben wurde. Die Formkästen und Formen sind dann so ausgebildet, daß sie ein genaues Zusammenpassen der verschiedenen Formkästen mit einem gemeinschaftlichen Mittelpunkt in einer Weise erleichtern, wie dies im folgenden beschrieben werden soll. Die einzelnen Formkästen für jeden Schraubenflügel sind genau miteinander gleich und bestehen in der üblichen Weise aus zwei Hälften. Die Flansche der zusammenstoßenden Kanten der beiden Hälften sind von genau der gleichen Breite und maschinell abgeglichen, so daß sie eine genau wagerechte Ebene bilden. Auch die oberen und unteren Flächen der Formkästen, die ebenfalls mit Flanschen ausgestattet sind, sind maschinell abgeglichen, so daß ihre genauen ebenen Flächen parallel mit den Flächen der Flansche liegen.

An dem inneren- Ende des Formkastens, d. h. an dem Ende, an welchem der Nabenteil des Schraubenflügels geformt werden soll, sind die Ecken des Kastens etwa im Winkel von 45⁰ zu der Mittellinie des Kastens abgeschrägt (Abb. 28), wobei dieser Winkel von der Zahl der Flügel der zu gießenden Schiffsschraube abhängt. Jede dieser abgeschrägten Ecken ist mit Vorsprängen 126 (Abb. 17) zum Zusammenhalten der Kastenteile ausgerüstet, die in einem derartigen Winkel zur Mittellinie der Formkästen liegen, daß die Verlängerung zweier durch die Enden dieser Ansätze oder Vorsprünge 126 gelegten Flächen sich genau im Mittelpunkt der Schraubennabe schneiden. An der Außenseite des Formkastens, nämlich an dem Ende, wo die Spitze des Flügels liegt, hat jeder Formkasten ein vorspringendes Auge 106 mit einem Loch 125, wobei diese Löcher genau in der Mittellinie des Formkastens angeordnet sind. Jede Hälfte des Formkastens ist ferner mit Löchern 130 in dem Flansch ausgerüstet, um Befestigungsbolzen auszunehmen, die die beiden Teile des Formkastens zusammenhalten.

Die beiden Teile der Kernbüchse sind in den Abb. 18 und 23 veranschaulicht, wobei no der in Abb. 18 veranschaulichte Teil 127 mit der tieferen Hälfte des Formkastens zusammenarbeitet, um die eine Hälfte des geteilten Kerns zu formen, während die anderen beiden Teile der Kernbüchse und des Formkastens ebenfalls zusammenarbeiten, um die andere Hälfte des Kerns herzustellen. Der Teil 127 der Kernbüchse umfaßt eine Bodenplatte 128, auf welcher der Modellblock 129 befestigt ist. Die Fläche der Platte, an weleher der Block befestigt ist, ist sorgfältig und genau maschinell zu einer vollkommen ebenen

Fläche abgeglichen, und das Modell ist so aus- " gebildet, daß es zu der verlangten Steigung von der Fläche der Platte 128 als Grundlage aufsteigt. In der Grundplatte 128 ist rings- ' herum eine Reihe von Löchern eingearbeitet entsprechend den Löchern in dem Rand des Formkastens, und ebenso ist auch in dem Ende der Platte ein mittleres Loch entsprechend den Löchern 125 in den Ansätzen an den Enden der Formkästen vorgesehen, wobei die Löcher genau in bezug auf die Mittellinie des Modellblockes eingestellt sind, so daß, wenn der Teil des Formkastens und die entsprechende Hälfte der Kernbüchse mit- ^:

einander vermöge durch die einander entsprechenden Löcher hindurchgezogener Bolzen miteinander fest verbunden werden, das Modell genau in der Mitte der Kernbüchse liegt. Das innere Ende des Modellbblocks ist :

so ausgebildet, daß es einen Abdruck von dem ' entsprechenden Teil der Nabe für einen ; Flügel ergibt, nämlich von einem Abschnitt von 90⁰, und zwar mit Hilfe von zwei senk- > rechten Platten 132, die mit der Kernbüchse verbunden sind. Ihre Innenflächen sind sorgfältig abgearbeitet und so gestellt, daß, wenn ; der Formkasten und die Kernbüchse miteinander verbunden sind, die Enden aller der Vorsprünge 126 des Formkastens g^-enau sich ^!

an die Flächen dieser senkrecht stehenden Platten legen, wobei dann die Schnittlinie ■ dieser Flächen mit der Drehachse der Schraube zusammenfällt. Die Kernbüchse ist ebenfalls mit einem abnehmbaren Modellstück i26^a ausgerüstet, um eine Aussparung in dem Flügelkern zu erzeugen zur Aufnahme des Unterendes eines mittleren Kernes, wie im folgenden beschrieben werden soll.

Nachdem die Teile des Formkastens und der Kernbüchse gemäß den Abb. 19 und 20 miteinander zusammengebolzt sind, wird I dann die Sandmischung durch die öffnungen ; oben in den Formkasten eingestampft. Eine i Formplatte 133 (Abb. 21) mit maschinell j geebneter Fläche wird dann oben auf den Formkasten gepreßt und an ihm befestigt, so daß die Sandmischung eine genaue ebene j Oberfläche erhält, die mit der maschinell geeb- ; neten Fläche des Formkastens abschneidet.

Die miteinander verbundenen Teile des : Formkastens und der Kernbüchse mit der an dem Formkasten angebolzten Platte werden dann umgekehrt und die Kernbüchse gelöst und abgenommen, wobei die Teile 126° zuerst herausgezogen werden. Der die geformte Sandmischung enthaltende Formkastenteil wird dann in einen Ofen gebracht und in der üblichen Weise gebrannt, so daß er den einen i halben Kern für einen Schraubenflügel mit ' vollkommen genauer Oberfläche an seinem : unteren Teil und mit den ebenso genauen .

Endflächen "bildet. Ebenso sind die mit j Flanschen ausgestatteten Kanten und der Abj druck des Flügels genau richtig in dem Formkasten in bezug auf dessen Flächen und Bolzenlöcher gestellt.

Die andere Hälfte des Kerns wird dann in derselben Weise ,an dem oberen Ende des Formkastens mit Hilfe der in Abb. 23 veranschaulichten Hälfte der Kernbüchse gebildet, wobei diese Hälfte der Kernbüchse Seitenwände 135 aufweist, gegen welche die Kanten des oberen Teiles des Formkastens in der aus Abb. 24 ersichtlichen Weise befestigt werden. Diese beiden halben Kerne bilden, wenn sie nach den Abb. 25 und 26 miteinander zusammengepreßt sind, eine vollständige Form eines einzelnen schrägen Flügels und des dazugehörigen Teiles der Nabe.

Genau gleiche Kerne können mit Hilfe derselben Kernbüchse für jedes Flügelrad hergestellt werden. Diese Flügelkerne oder Formen werden dann auf einer Grundplatte 101 miteinander vereinigt (Abb. 28), die einen größeren Durchmesser aufweist als die größte Schraube und unveränderlich auf dem Boden befestigt ist, zweckmäßigerweise in einer Grube, die tief genug ist, daß die oberen Kanten der Formkästen mit dem Boden abschneiden. Um das Gewicht dieser Platte zu verringern, ohne jedoch ihre Widerstandsfähigkeit und Starrheit zu beeinträchtigen, kann sie, wie dargestellt, aus durch geringe Zwischenräumen getrennten Stangen 102 und Querstangen 103 gebildet werden. Die Oberfläche dieser Stangen 102 muß dann auch maschinell abgeglichen werden, um eine genaue ebene Fläche zu bilden. Genau in dem Mittelpunkt dieser Platte ist ein Lager oder eine Vertiefung 136 (Abb. 27) vorgesehen, um einen entsprechenden Vorsprung an dem Bodenteil eines mittleren Kerns 137 gemäß Abb. 27 aufzunehmen. Dieser Kern besteht aus einer runden Formsandscheibe, die gebrannt ist und oben auf der Platte aufliegt und einen Durchmesser besitzt, derart, daß sie in die Aussparungen an den inneren Enden der Flügelkerne, die durch die herausnehmbaren Teile 126° gebildet waren, einpaßt, wenn die Flügelkerne um den Mittelpunkt der Platte in der aus Abb. 27 ersichtlichen Weise zusammengestellt sind.

In gleicher Entfernung sind in dem Umfange der Platte Löcher 105 vorgesehen, deren Zahl der Zahl der Schraubenflügel entspricht. Diese Löcher sind von dem Mittelpunkt der Platte so weit entfernt, daß sie mit den Löchern in den Enden der Formkästen zusammenfallen, so daß, wenn die Formkästen auf der Platte in der dargestellten Weise vereinigt sind, die Löcher in den

Formkästen genau mit den Löchern in der Platte zusammenfallen. Die Formkästen werden dadurch genau eingestellt, um eine vollkommene symmetrische Schiffsschraube zu erzeugen.

Die Formkästen sind auf der Platte befestigt durch Bolzen, die durch die Löcher in den Enden der Formkästen hindurchgehen. Sie können aber, falls gewünscht, noch weiter

ίο mit Hilfe von Bolzen in ihrer Stellung gesichert werden, die durch die Flanschen der Formkästen hindurchgehen. Bei großen Schrauben ist jedoch das Gewicht der Formkästen so groß, daß die Gefahr einer Ver-Schiebung der Formkästen, nachdem sie einmal genau eingestellt sind, nicht mehr vorliegt.

Nachdem die Formkästen eingestellt sind, werden die Fugen an den einander berührenden Kanten der verschiedenen Flügelformen und des mittleren Kerns mit irgendeiner beliebigen für diese Zwecke geeigneten Mischung ausgestrichen, wobei man in das Innere der Form durch die öffnung an der Oberseite gelangt, die in diesem Augenblick noch nicht geschlossen ist. Nachdem so die Fugen geschlossen sind, wird ein mittlerer Kern 138 zur Herstellung der Wellenöffnung in der Nabe-der Schiffsschraube, von der in Abb. 27 veranschaulichten Form, durch die obere Öffnung eingeführt, dessen konischer Unterteil genau in die entsprechende Vertiefung in der Mitte der Bodenform 127 einpaßt, die in die \~ertiefung auf der Platte liegt, und nunmehr ist die Form fertig zum. Guß.

Das Gießen kann in irgendeiner beliebigen Weise ausgeführt werden, jedoch erzielt man die besten Erfolge durch die Anwendung des hier an Hand der Abb. 27, 28 und 29 beschriebenen Gießverfahrens. Die oberen Teile der Flügelformen sind nahe an den Spitzen der Flügel mit Löchern oder Kanälen 140 versehen (Abb. 27), und auch der Abschlußkern 139 ist mit öffnungen (je eine oder mehrere für jeden Flügel) ausgestattet.

Es werden nun in diese Öffnungen Stangen, die hier nicht dargestellt sind, eingesetzt, die über die zusammengestellten Formen hinausreichen; dann wird grüner Sand in die Grube rings um die Form eingefüllt und oben auf der Form, wie bei 141 angedeutet, aufgehäuft. Dann werden in den Sand zwei rechteckige Rahmen eigeführt, die so lang sind, daß sie von dem einen Ende eines Schraubenflügels bis zu dem anderen Ende des danebenliegenden Schraubenflügels reichen, wie dies in strichpunktierten Linien in Abb. 28 angegeben ist. Der Sand wird dann in diesen Rahmen so ausgearbeitet, daß er Tröge 144 bildet zur Aufnahme des Metalls aus den Gießpfannen. Ein Rahmen 143 ist ebenso über der Mitte der Formen angeordnet, so daß hiei ein mittlerer Trog 145 in dem Rahmen 143 gebildet ist, der ein Bassin bildet, in welches das Metall aufsteigen kann. Die Stangen werden herausgezogen und lassen dann Kanäle offen, die von dem Ende der Tröge 144 in die Enden der Flügelformen führen, wie auch Austrittskanäle, die in der Mitte in das Bassin 145 leiten. Um das Metall abzuschäumen, wenn es eingegossen wird, ist jeder Trog 144 in drei Teile zerlegt durch Querwände 146 (Abb. 29). Diese Querwände haben Überflußkanäle, die von dem Boden des mittleren Trogteiles zu den beiden Endteilen aufwärts führen. Das Metall wird dann in den mittleren Teil gegossen, der Schaum und die Unreinlichkeiten, die leichter sind als das flüssige Metall, steigen an die Oberfläche, und das reine Metall fließt von unten durch die Kanäle 147 in die Endteile des Troges, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem mittleren Teil sich über das Oberende der nach dem Ende führenden Kanäle hebt. Aus diesen an beiden Enden befindlichen Trogteilen fließt dann das reine Metall durch die vorhin erwähnten Öffnungen 140 in die Enden der Flügelformen.

Es sei bemerkt, daß die Flügelformen derart eingestellt sind, daß sie sich nach dem Ende zu abwärts neigen, so daß die Form hier an den tieferen Stellen erst gefüllt wird, wobei das Metall allmählich in den Formen ansteigt, so daß irgendwelche losen Teilchen in der Form mit dem steigenden Flüssigkeitsspiegel des Metalls aufwärts gehen und nach der Mitte zu fließen. Wenn die Form gefüllt ist, steigt der Spiegel des Metalls in der Nabenöffnung, und das Metall dringt in die Löcher in dem mittleren Kern, bis es schließlieh in das mittlere Bassin überfließt, so daß, wenn die Form gefüllt ist, von hier aus ein Druck auf dem Metall ruht infolge des Kopfes, der durch die hohe Lage der Tröge und des Aufnahmebassins bedingt ist, so daß ein Einschrumpfen des Metalls, wenn es in der Form erstarrt, verhindert wird.

Der Erfinder hat bei Ausführung des Verfahrens gefunden, daß eine nach dem vorliegenden Verfahren gegossene Schraube so genau symmetrisch in bezug auf Auswuchtung und Steigung der Flügel ist, daß sie keinerlei Nacharbeit verlangt, sobald die Schraube aus der Form herausgenommen ist. Durch Benutzung gebrannter Kerne für alle Teile der Schraube wird eine sehr viel glattere Oberfläche erzielt wie bei Formen aus grünem Sand und dadurch, daß die Fugen in der Form geschlossen werden, nachdem sie zusammengesetzt sind, bleiben die Gußstücke durchweg frei von Ansätzen. Bei in neuester Zeit gegossenen Schrauben von mehr als

854889

5 ooo kg Gewicht zeigt das Gewicht der f er- ' tigen Schrauben eine Abweichung von weniger als ¹Z₁₀ Prozent des theoretischen Gewichtes.

Es sei bemerkt, daß, wenn die Grundplatte, die Formkästen und die Kembüchse einmal genau hergestellt und ausgearbeitet sind, keine Kalibrierung oder Nacharbeit not- ; wendig ist, um die Form zusammenzusetzen, ίο und es kann jede beliebige Zahl von Schrauben, von denen j ede ein genaues Abbild der anderen ist, erfolgreich mit derselben Einrichtung gegossen werden.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche: '

   i. Verfahren zur Herstellung von Gußformen für ganze Schiffsschrauben oder ! einzelne Schraubenflügel mit Hilfe mehr- ^!

   teiliger Formkasten, dadurch gekennnet, daß die Form- und Kernteile mit Modellen hergestellt werden, die durch Zerschneiden des Flügelmodells längs seiner Steigungsfläche hergestellt sind, wobei diese Teilmodelle von Flächen getragen werden, die der Steigungsebene des Schraubenflügels entsprechen, worauf der Formkasten mit Formmaterial gefüllt, um auf diese Weise einen Abdruck der Flügeloberflächen in genauer Einstellung in dem ^: Formkasten erscheinen zu lassen, und in ; einem zweiten Formkastenteil (23) ein j Abdruck der entgegengesetzten Fläche des ' Schraubenflügels in entsprechender Weise hergestellt wird, so daß durch Vereini- ' gung der beiden Formkastenhälften eine vollkommene Schraubenflügelform ent- ' steht. :
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, \ daß bei der Herstellung der Modelle in ; dem einen Teil (1) der Kernbüchse ein ■ Block (4) aus beliebigem Material be- Ί festigt wird, dessen Arbeitsfläche nach !

   der erforderlichen Steigungsebene der j Flügel geformt ist, während in dem an- ' deren Teil (1) der Kernbüchse ein zweiter , Block (4⁰) aus ebenfalls beliebigem Ma- ; terial mit einer ebenfalls der Steigungs- ι ebene der Flügel entsprechenden Ober- j fläche befestigt ist und auf die Steigungs- j fläche des ersten Blockes aufgepreßt wird, ^!

   worauf die übrigen Flächen dieser Blöcke derart bearbeitet werden, daß die vereinigten Blöcke genau in die Kernbüchse passen.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß genau gleiche Flügelformen in einer Mehrzahl genau gleicher Formkasten (23, 24), die mit genau gearbeiteten Flächen und einem Einstellteil (105) ausgestattet sind, hergestellt werden, worauf diese Formkasten auf einer Grundplatte (101) vereinigt werden, die eine genau zugerichtete Oberfläche entsprechend den ebenso zugerichteten Unterflächen der Formkasten und Befestigungsteile (106) aufweisen, die Einstellteilen der Formkasten entsprechen, wobei die sternförmig zusammenstoßenden Enden der Formen eine mittlere Nabenöffnung bilden, zum Zweck, eine ungeteilte Schiffsschraube gießen zu können.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Form längs der Kante des Schraubenflügels ein enger Kanal (41) von erheblich geringerer Tiefe als der Starke des zu gießenden Flügels gebildet wird, so daß Unreinigkeiten des Metalls beim Gießen in diesen Kanal geführt werden und einen den Flügel rings umgebenden Saum bilden, der nach Erstarrung des Gußstückes leicht abgebrochen werden kann. .
5. 5. Kernbüchse zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernbüchse aus zwei mit den beiden Teilen des Formkastens zusammenarbeitenden Teilen, nämlich einer Modellplatte und einem dem genau darauf -eingestellten Modellblock, besteht, wobei die Platte Befestigungsvorrichtungen aufweist, die mit den Befestigungsmitteln an den Formkastenteilen zusammenwirken, um den Flügelabdruck in dem Kern genau einzustellen.
6. 6. Kernbüchse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Modelltragblöcke abnehmbar und ihre Tragflächen nach der Steigung der Schraube ausgearbeitet sind, so daß auf jeder Tragfläche ein Teilflügelmodell genau aufliegend befestigt werden kann.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.