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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verdichterrad aus Titan zur Verwendung
in einer Luftdruckverstärkungsvorrichtung,
das mit hoher Drehzahl bei akzeptabler aerodynamischer Leistung
laufen kann und dennoch mit einem Wachsausschmelzverfahren ökonomisch
hergestellt werden kann.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Luftdruckverstärkungsvorrichtungen
(Turbolader, Verdrängerlader,
elektrische Verdichter usw.) werden zur Erhöhung des Durchsatzes und der
Dichte von Verbrennungsluft verwendet und erhöhen dadurch die Leistung und
das Ansprechvermögen
von Verbrennungskraftmaschinen. Die Konstruktion und die Funktionsweise
von Turboladern sind ausführlich nach
dem Stand der Technik beschrieben, beispielsweise in den USA-Patenten
4,705,463; 5,399,064 und 6,164,931, deren Offenbarungen hier durch
Verweis darauf einbegriffen sind.
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Die
Schaufeln eines Verdichterrads weisen eine stark komplexe Form auf,
um (a) Luft axial einzusaugen, (b) diese zentrifugal zu beschleunigen und
(c) die Luft bei erhöhtem
Druck radial nach außen
in die spiralig geformte Kammer eines Verdichtergehäuses abzugeben.
Zur Erfüllung
dieser drei getrennten Funktionen mit maximalem Wirkungsgrad und
minimaler Turbulenz können
die Schaufeln als drei separate Bereiche aufweisend bezeichnet werden.
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Zuerst
kann die Vorderkante der Schaufel als scharf ansteigende Schraube
beschrieben werden, die Luft einschaufeln und die Luft axial bewegen kann.
Wenn man nur die Vorderkante der Schaufel betrachtet, so läuft die
ausgekragte oder äußere Spitze
schneller (m/s) als der am nahesten an der Nabe liegende Teil und
ist im allgemeinen mit einem noch größeren Steigungswinkel als der
am nahesten an der Nabe liegende Teil versehen (siehe 1).
Mithin erfährt
der Angriffswinkel der Vorderkante der Schaufel eine Drehung von
einer geringeren Steigung nahe der Nabe zu einer höheren Steigung
an der äußeren Spitze
der Vorderkante. Weiterhin ist die Vorderkante der Schaufel im allgemeinen
gebogen und nicht planar. Noch weiterhin weist die Vorderkante der
Schaufel im allgemeinen nahe der Nabe eine "Vertiefung" und entlang dem äußeren Drittel der Schaufelspitze eine "Erhebung" oder konvexe Stelle auf.
Diese Konstruktionsmerkmale dienen alle dazu, die Funktion des axialen
Einsaugens der Luft zu verbessern.
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Als
nächstes
sind die Schaufeln in dem zweiten Bereich der Schaufeln in einer
Weise gebogen, dass sich die Richtung des Luftstroms von axial zu radial ändert und
gleichzeitig die Luft rasch zentrifugal in Drehung versetzt wird
und die Luft auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, so
dass dann, wenn sie nach Verlassen des Laufrades in einer spiraligen
Kammer diffundiert wird, die Energie in Form von erhöhtem Druck
rückgewonnen
wird. Die Luft wird in zwischen den Schaufeln gebildeten Luftstromkanälen sowie
zwischen der Innenwand des Verdichterradgehäuse und dem radial vergrößerten, scheibenartigen
Abschnitt der Nabe festgehalten, der einen Bodenraum definiert,
wobei sich der Gehäusebodenraum
in der Richtung des Luftstroms verengt.
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Schließlich enden
in dem dritten Bereich die Schaufeln in einer Hinterkante, die zum
radialen Ausstoßen
der Luft aus dem Verdichterrad ausgelegt ist. Die Konstruktion dieser
Hinterkante der Schaufel ist im allgemeinen komplex und mit (a)
einer Steigung, (b) einem gegen die Radialrichtung versetzten Winkel
und/oder (c) einer hinteren Verjüngung
oder einer Pfeilform versehen (durch welche die Schaufel zusammen
mit der negativen Pfeilform an der Vorderkante mit einer gesamten "S-Form" versehen wird). Luft,
die auf diese Weise ausgestoßen
wird, weist nicht nur einen starken Strom, sondern auch hohen Druck
auf.
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Vor
kurzem wurde durch die strengeren Vorschriften für Motorabgasemissionen auch
ein Interesse an Verstärkungsvorrichtungen
für noch
höhere Druckverhältnisse
geweckt. Die derzeitigen Verdichterräder sind jedoch nicht imstande,
mehrmalige Einwirkungen von höheren
Druckverhältnissen
(> 3,8) auszuhalten.
Zwar ist Aluminium ein Material, das auf Grund des niedrigen Gewichts
und der geringen Kosten für
Verdichterräder
gewählt
wird, jedoch wird das Vermögen
von herkömmlich
eingesetzten Aluminiumlegierungen durch die Temperatur an den Schaufelspitzen
und die durch erhöhte
Zentrifugalkräfte
bei hohen Drehzahlen entstehenden Spannungen überfordert. An den Verdichterrädern aus
Aluminium wurden Verfeinerungen vorgenommen, aber auf Grund der innewohnenden
beschränkten
Festigkeit von Aluminium sind keine weiteren größeren Verbesserungen zu erwarten.
Demgemäß wurde
festgestellt, dass Verstärkervorrichtungen
für hohe
Druckverhältnissen
in der Praxis eine kurze Lebensdauer aufweisen, mit hohen Instandhaltungskosten
verbunden sind und mithin zu hohe Produktlebensdauerkosten verursachen,
um weithin akzeptiert zu werden.
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Titan,
das für
hohe Festigkeit und niedriges Gewicht bekannt ist, könnte auf
den ersten Blick als geeignetes Material der nächsten Generation erscheinen.
Große
Verdichterräder
aus Titan werden tatsächlich
seit langem in Turbinenluftstrahltriebwerken und Düsentriebwerken
von der B-52B/RB-52B bis zur F-22 verwendet. Titan ist jedoch eines
von den Metallen, die am schwierigsten zu bearbeiten sind, und die
Produktionskosten in Zusammenhang mit Verdichterrädern aus
Titan sind zur Zeit so hoch, dass die weit verbreitete Verwendung
von Titan eingeschränkt
wird.
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Gegenwärtig sind
keine kostengünstigen Fertigungsverfahren
zur Herstellung von Verdichterrädern
aus Titan auf der Ebene der Automobil- oder Lastwagenindustrie bekannt.
Die Kraftfahrzeugindustrie wird von der Ökonomie getrieben. Zwar besteht
Bedarf an einem Verdichterrad mit hoher Leistung, dieses muss jedoch
zu angemessenen Kosten hergestellt werden können.
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Ein
Beispiel für
ein Patent, in dem das Gießen
von Verdichterrädern
gelehrt wird, ist das USA-Patent 4,556,528 (Gersch et al.) mit dem
Titel "Method and
Device for Casting of Fragile and Complex Shapes". In diesem Patent werden (in der oben ausführlich erläuterten
Weise) die komplexe Konstruktion von Verdichterrädern und das komplexe Verfahren
dargestellt, in dem die Ausbildung eines elastischen Modells zur
anschließenden
Verwendung bei der Herstellung von Formen erfolgt. Insbesondere
lehren Gersch et al. ein Verfahren, bei dem eine festes positives,
elastisches Muttermodell eines Laufrads in einen geeigneten Formkasten
eingebracht wird, ein flexibles und elastisches Material, beispielsweise
ein Silicongummi oder Platingummimaterial, über das Muttermodell gegossen
wird und ausgehärtet
wird, und das feste Muttermodell des Laufrades aus dem flexiblen Material
herausgezogen wird, um eine flexible Form mit einem umgekehrten oder
negativen Hohlraum des Muttermodells auszubilden. Dann wird ein
flexibles und elastisches, aushärtbares
Material in den Hohlraum der umgekehrten Form gegossen. Nachdem
das flexible und elastische Material ausgehärtet ist, um ein positives,
flexibles Modell des Laufrads zu bilden, wird es aus der flexiblen
negativen Form entnommen. Dann wird das flexible positive Modell
in einen oben offenen Formkasten aus Metall eingebracht, und in
den Formkasten wird Abgussgips eingegossen. Wenn der Gips hart geworden
ist, wird das flexible positive Modell aus dem Gips entnommen, wobei
eine negative Gipsform zurückbleibt.
In die Gipsform wird ein geschmolzenes Nichteisenmetall (beispielsweise
Aluminium) eingegossen. Nachdem das geschmolzene Nichteisenmaterial
erstarrt und abgekühlt
ist, wird der Gips zerschlagen und entfernt, um eine positive Nichteisen-Reproduktion
des Originalteils herzustellen.
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Zwar
ist das Verfahren von Gersch et al. bei der Herstellung von Verdichterrädern aus
gegossenem Aluminium effektiv, es ist jedoch auf Nichteisenmaterialien
oder auf bei niedrigerer Temperatur oder minimal reaktionsfähige Gussmaterialien
beschränkt und
kann nicht zur Herstellung von Teilen aus Gussmaterialien bei höherer Temperatur,
beispielsweise Eisenmaterialien und Titan, verwendet werden. Für Titan,
das stark reaktionsfähig
ist, ist eine Gießmaske aus
Keramik notwendig.
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In
dem USA-Patent 6,019,927 (Galliger) mit dem Titel "Method of Casting
a Complex Metal Part" wird
ein Verfahren zum Gießen
eines Gasturbinenlaufrades aus Titan gelehrt, das zwar in der Form
anders als ein Verdichterrad ist, jedoch eine komplexe Geometrie
mit Wänden
oder Schaufeln besitzt, die Unterschneidungsräume bilden. Es wird ein flexibles und
elastisches Modell hergestellt, und das Modell wird in ein keramisches
Formmedium getaucht, das trocknen und härten kann. Das Modell wird
aus dem Medium entnommen, um eine Keramikschicht auf dem flexiblen
Modell zu bilden, und die Schicht wird mit Sand überzogen und an der Luft getrocknet,
um eine Keramikschicht zu bilden. Die Eintauch-, Sandauftragungs-
und Trocknungsvorgänge
werden mehrmals wiederholt, um einen mehrschichtigen Keramikmantel
zu bilden. Das Modell mit flexibler Wand wird aus dem Gehäuse entnommen,
indem es bei Bedarf unter Saugkraft teilweise zusammengelegt wird,
um eine erste Form mit keramischem Mantel mit einem das Teil bildenden
negativen Hohlraum auszubilden. An der ersten Mantelform wird eine
zweite Form mit keramischem Mantel ausgebildet, um die Rückseite
des Teils und einen Eingusskanal zu definieren, und die kombiniertem
Mantelformen werden in einem Brennofen gebrannt. In die Mantelformen wird
ein Hochtemperatur-Gussmaterial eingegossen, und wenn das Gießmaterial
erstarrt ist, werden die Mantelformen herausgebrochen.
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Es
ist erkennbar, dass das flexible Galliger-Modell für Gasturbinen
(a) zusammenlegbar ist und (b) zur Herstellung von Laufrädern für Gasturbinen
mit großen
Abmessungen für
Düsentriebwerke oder
Turbinenluftstrahltriebwerke vorgesehen ist. Dieses Verfahren eignet
sich nicht zur Massenproduktion von Verdichterrädern mit dünnen Schaufeln für Automobile
unter Verwendung eines nicht zusammenlegbaren Modells. Galliger
lehrt kein Verfahren, das an die Kraftfahrzeugindustrie angepasst
werden könnte.
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Neben
dem obigen "Gummimodell"-Verfahren zur Ausbildung
von Gießformen
gibt es ein wohlbekanntes Verfahren, das als " Wachsausschmelzverfahren" bezeichnet wird
und zur Herstellung von Verdichterrädern verwendet werden kann
und folgendes umfasst:
- (1) das Herstellen eines
Wachsmodells einer Nabe mit ausgekragten Flügelprofilen,
- (2) das Gießen
einer feuerfesten Masse um das Wachsmodell herum,
- (3) das Entfernen des Wachses durch Lösungsmittel oder thermische
Mittel zum Ausbilden einer Gießform,
- (4) das Gießen
und Erstarrenlassen des Gussteils, und
- (5) das Entfernen der Formmaterialien.
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Es
bestehen jedoch größere Probleme,
die mit dem anfänglichen
Schritt des Herstellens des Wachsmodells für das Verdichterrad zusammenhängen. Immer
dann, wenn ein Werkzeug zum Gießen des
Wachsmusters verwendet wird, muss das Gießwerkzeug zum Freigeben des
Produkts geöffnet
werden. Hierbei müssen
die mehreren Teile des Werkzeugs (die Werkzeugeinsätze) jeweils
abgezogen werden, im allgemeinen nur in einer geraden (radialen)
Linie.
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Wie
oben erläutert,
weisen die Schaufeln eines Verdichterrads eine komplexe Form auf.
Die komplexe Geometrie des Verdichterrads mit Unterschneidungsausnehmungen
und/oder Durchmesserverjüngungen,
die durch die Drehung der einzelnen Flügelprofile mit zusammengesetzten
Krümmungen geschaffen
werden, nicht zu erwähnen
die Vertiefungen und Erhebungen entlang der Vorderkante der Schaufel,
beeinträchtigt
das Herausziehen der Werkzeugeinsätze.
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Um
diese komplexen Formen zu umgehen, ist es bekannt, getrennte Formen
für jede
der Wachsschaufeln und für
die Wachsnabe zu modellieren. Die gesonderten Wachsschaufeln und
die Nabe können dann
zusammengefügt
und verschmolzen werden, um ein Wachsmodell für ein Verdichterrad zu formen. Es
ist jedoch schwierig, aus gesonderten Wachsteilen ein Verdichtermodell
mit dem erforderlichen Genauigkeitsgrad einschließlich der
Koplanarität
des Flügelprofils,
dem korrekten Angriffswinkel oder der korrekten Drehung und des
gleichen Abstands zusammenzusetzen. Weiterhin führen Spannungen, die während der
Montage auftreten, zur Verdrehung nach der Entnahme aus der Montagevorrichtung. Schließlich ist
das ein arbeitsintensives und mithin aufwendiges Verfahren. Dieses
Verfahren lässt
sich nicht im Industriemaßstab
verwenden.
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Sicherlich
würden
Verdichterräder
aus Titan gegenüber
Verdichterrädern
aus Aluminium oder Stahl als erwünscht
scheinen. Titan ist fest und leicht und eignet sich mithin zur Herstellung
von dünnen, leichten
Verdichterrädern,
die mit hoher Drehzahl ohne Überlastung
auf Grund von Zentrifugalkräften angetrieben
werden können.
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Jedoch
ist Titan, wie oben erläutert,
eines der am schwierigsten zu bearbeitenden Materialien, was zu
untragbar hohen Kosten zur Herstellung von Verdichterrädern führt. Durch
diese Herstellungskosten wird ihr weit verbreiteter Einsatz verhindert.
In der Industrie wird solange keine neue Technologie angewandt,
bis sie von einem Kostenvorteil begleitet wird.
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Mithin
besteht Bedarf an einem einfachen und ökonomischen Verfahren zur Massenproduktion von
Verdichterrädern
aus Titan und nach den dadurch hergestellten kostengünstigen
Verdichterrädern
aus Titan. Mit dem Verfahren müssen
sicher und reproduzierbar Verdichterräder hergestellt werden können, ohne
daß sie
an den Problemen der dimensionellen oder konstruktionellen Unvollkommenheiten
nach dem Stand der Technik leiden, insbesondere bei den dünnen Schaufeln.
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In
US-A-5124105 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Wachsmodells
zur Verwendung im letzten Wachsguss eines mit Schaufeln versehenen Radialströmungsrotors
beschrieben. Es werden Einsatzsegmente gebildet und zwischen zwei
Ringen gehalten, von denen sie abmontiert werden, damit das Wachsmodell
entfernt werden kann. Das Wachsmodell und daher der schließliche mit
Schaufeln versehene Rotor weisen eine einfache Konstruktion auf, und
der Rotor besitzt nicht die Merkmale, beispielsweise die gepfeilten
Schaufeln, die einem modernen Verdichterrad für Krftfahrzeuge zugeordnet
sind.
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US-A-5823243
betrifft im allgemeinen eine Form zur Herstellung eines Gegenstands
aus Gamma-Titanaluminid, es spricht jedoch nicht die Herausforderungen
an, die moderne Verdichterrädern
von Kraftfahrzeugen stellen.
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In
US-A-3953150 wird ein Laufrad für
eine Zentrifugalpumpe beschrieben, bei dem Schaufeln einstückig zwischen
einer Nabe und einem Schutzmantel gegossen sind, es wird jedoch
nichts zur Unterstützung
der Herstellung eines modernen Verdichterrades von Kraftfahrzeugen
offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird das Problem angesprochen, ob es
möglich
wäre, ein
Verdichterrad aus Titan zum Erhöhen
des Luftdrucks und -durchsatzes zu einer Verbrennungskraftmaschine
und zum Erfüllen
der folgenden zwei (sich scheinbar widersprechenden) Forderungen
zu konstruieren:
Aerodynamik: Der aerodynamische Wirkungsgrad beim
Betrieb mit den hohen Drehzahlen, bei denen Verdichterräder aus
Titan betrieben werden können, muss
mit dem Wirkungsgrad der komplexen Konstruktionen von Verdichterrädern nach
dem Stand der Technik vergleichbar sein, und
Herstellbarkeit:
Die Verdichterräder
müssen
in einer Weise, die wirkungsvoller als die oben beschriebenen, herkömmlich angewandten
Verfahren sind, in Massen produziert werden können.
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Die
hier auftretenden Erfinder haben das Problem in überraschender Weise gelöst. Einfach
gesagt, die hier auftretenden Erfinder näherten sich dem Problem, indem
sie es auf den Kopf stellten. Traditionellerweise beginnt ein Herstellungsverfahren, indem
ein Produkt entworfen wird und dann ein Verfahren zur Herstellung
dieses Produkts erarbeitet wird. Die meisten Verdichterräder werden
auf optimalen aerodynamischen Wirkungsgrad ausgelegt und besitzen
mithin einen engen Schaufelabstand und eine komplexe Konstruktion
der Vorder- und der Hinterkanten (sehr große Neigung, Unterschneidung und
Pfeilung, komplexe Biegung und Erhebungen und Vertiefungen an der
Vorderkante).
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Die
vorliegende Erfindung wurde überraschenderweise
durch Abgehen von der herkömmlichen
technischen Verfahrensweise und zuerst durch Betrachtung nicht des
Endprodukts, sondern statt dessen der verschiedenen Vorgänge zur
Herstellung des Wachsmodells gemacht. Dann konstruierten die Erfinder
verschiedene Verdichterräder
auf der Basis der "Abziehbarkeit" – des Vermögens zur Herstellung derselben
mit Hilfe von Werkzeugeinsätzen,
die abziehbar sind – und
testeten dann die Funktionseigenschaften verschiedener Verdichterräder, die
aus diesen vereinfachten Modellen hergestellt waren, bei hohen Drehzahlen
mit mehrmaligen Belastungszyklen und über lange Zeiträume (um
lange Nutzung in einer praktischen Umgebung zu simulieren). Das führte zu
einer vereinfachten Verdichterradkonstruktion, die sich (a) zur ökonomischen
Herstellung durch Gießen
von Titan eignet, und die (b) bei hohen Drehzahlen eine gänzlich befriedigende
aerrodynamische Leistung aufweist.
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Mit
der Erfindung wird insbesondere ein Verdichterrad aus Titan mit
einer vereinfachten Schaufelkonstruktion geschaffen, die aerodynamisch
einen Wirkungsgrad aufweist, der mit demjenigen einer komplexen Verdichterradkonstruktion
vergleichbar ist, und der dennoch vom Gesichtspunkt der Herstellung
her ökonomisch
in einem Modellausschmelzverfahren (Wachsausschmelzverfahren) mit
Hilfe eines Wachsmodells hergestellt werden kann, das sich bei niedrigen
Kosten leicht aus einer automatisierten (und "abziehbaren" Werkzeug) herstellen lässt.
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Auf
Grund dieser Erkenntnis hat sich die ökonomische Gleichung bei der
allgemeinen Kraftfahrzeugtechnik zum ersten Mal zugunsten des Verdichterrades
aus Titan verschoben.
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Demgemäß wird mit
der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausgestaltung ein Verdichterrad aus
Titan geschaffen, das mit einem Modellausschmelzverfahren ausgebildet
wurde und folgendes umfasst:
eine Nabe, die eine Drehachse
definiert, und
eine Mehrzahl von gepfeilten aerodynamischen Schaufeln,
die auf der Oberfläche
der genannten Nabe getragen werden,
bei dem das genannte Titan-Verdichterrad
nach dem Modellausschmelzverfahren in einer Form hergestellt wurde,
bei
dem die genannte Form mit einem Wachsausschmelzverfahren um ein
Verdichterradmodell hergestellt wurde, und
bei dem das genannte
Verdichterradmodell durch Gießen
eines Opfermaterials in ein eine Mehrzahl von Werkzeugeinsätzen umfassendes
Werkzeug, gefolgt von dem radialen oder entlang einer Krümmung erfolgenden
Abziehen der genannten Werkzeugeinsätze, um das genannte Verdichterradmodell freizulegen,
hergestellt wurde.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen
eines Titan-Verdichterrades geschaffen, wobei das genannte Verfahren
umfasst:
Einführen
eines Opfermaterials in ein aus einer Mehrzahl von Werkzeugeinsätzen zusammengesetztes Werkzeug,
um ein Verdichterradmodell zu bilden, umfassend eine Nabe, die eine
Drehachse definiert, und eine Mehrzahl von gepfeilten aerodynamischen Schaufeln,
die auf der genannten Nabe getragen werden,
Abziehen der genannten
Einsätze
radial oder entlang einer Krümmung,
um das genannte Verdichterradmodell freizulegen,
Herstellen
einer Form durch ein Wachsausschmelzverfahren um das genannte Verdichterradmodell,
Herstellen
des genannten Titan-Verdichterrads durch Feingießen nach dem Modellausschmelzverfahren
in der genannten Form.
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Die
Verdichterradschaufeln können
eine Krümmung
aufweisen und können
jede Konstruktion aufweisen, solange die Vorderkanten der Schaufeln keine
Vertiefungen oder Erhebungen aufweisen und die Schaufeln keine Unterschneidungsausnehmungen
und/oder Durchmesserverjüngungen
aufweisen, die durch die Drehung der einzelnen Flügelprofile
mit zusammengesetzten Krümmungen
geschaffen werden, die verhindern würden, dass die Werkzeugeinsätze in einfacher
Weisen radial oder entlang einer Krümmung oder eines Bogens herausgezogen
werden.
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In
der einfachsten Form wird das Wachs aus einem Werkzeug heraus mit
einem Werkzeugeinsatz hergestellt, der jedem Luftkanal entspricht.
Das ist dort möglich,
wo die Schaufeln das Abziehen einfacher Werkzeugeinsätze (d.
h. eines Werkzeugeinsatzes pro Luftkanal) ermöglichen können. Jedoch kann sich, wie
im folgenden erläutert
ist, jedes Werkzeug aus zwei oder mehr Werkzeugeinsätzen zusammensetzen,
wobei zwei Einsätze
pro Luftkanal aus Gründen
der Ökonomie
bevorzugt werden.
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In
einer fortgeschrittenen Form sind die Schaufeln mit einem Grad der
Neigung oder Pfeilung oder Krümmung
konstruiert, jedoch nur in dem Maße, dass zwei oder mehr, vorzugsweise
zwei Einsätze, pro
Flügelprofil
leicht automatisch abgezogen werden können. Eine solche Anordnung
würde zwar
die Kosten und die komplexe Form der Wachsformwerkzeugausrüstung etwas
erhöhen,
jedoch die Herstellung von Wachsformen und mithin von Verdichterrädern mit
größerer Komplexität der Form
ermöglichen. Bei
zwei Einsätzen
pro Luftkanal wäre die
Abziehrichtung für
jedes Element der beiden Einsätze
nicht unbedingt die gleiche. Der eine Werkzeugeinsatz, der einen
Bereich des Luftkanals zwischen zwei Schaufeln definiert, kann radial
mit einer leichten Kippung nach vorn gezogen werden, während ein
zweiter Werkzeugeinsatz, der den Rest des Kanals definiert, auf
Grund der leichten Pfeilung der Schaufel entlang eines leichten
Bogens gezogen werden kann. Diese Ausführungsform wird als Ausführungsform "mit zusammengesetztem
Werkzeugeinsatz" bezeichnet.
Eine Art des Beschreibens der Abiehbarkeit ist, dass die Schaufeloberflächen nicht
konvex sind. Das heißt,
entlang der Abziehachse besteht eine zwangsläufige Abziehwirkung.
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Sobald
das Wachsmodell hergestellt ist, geht das Titan-Wachsausschmelzverfahren in herkömmlicher
Weise weiter.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein ökonomisches Verfahren zum Betreiben
einer Verbrennungskraftmaschine, das folgendes umfasst: Versehen
des Motors mit einem leicht herstellbaren, langlebigen Titan-Verdichterrad
und Antreiben des Titan-Verdichterrads mit hohen Drehzahlen, um
Verbrennungsluftdurchsatz und -dichte zu erhöhen und die Emissionen zu vermindern.
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Das
Titan-Verdichterrad gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Konstruktion auf, die sich zur Herstellung
in einem vereinfachten, hoch automatisierten Verfahren eignet.
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Obenstehend
wurden ziemlich ausführlich die
wesentlichen einschlägigen
und wichtigen Merkmale der vorliegenden Erfindung dargelegt, damit
die nun folgende ausführliche
Beschreibung der Erfindung besser verständlich wird, und damit der
vorliegende Beitrag zur Technik vollständiger erkennbar ist. Im folgenden
werden zusätzliche
Merkmale der Erfindung beschrieben, die den Gegenstand der Ansprüche der
Erfindung bilden. Der Fachmann sollte erkennen, dass das Konzept
und die speziellen Ausführungsformen,
die offenbart sind, ohne weiteres als Basis zum Modifizieren oder
Konstruieren anderer Verdichterräder
genutzt werden können,
um die gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung zu erfüllen. Der
Fachmann sollte auch erkennen, dass solche gleichwertigen Konstruktionen
nicht vom Umfang der Erfindung abweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt
ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Zum
vollständigeren
Verständnis
der Art und der Aufgaben der vorliegenden Erfindung sollte auf die
folgende ausführliche
Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen verwiesen werden,
in denen:
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1 ein
Verdichterrad mit einer Konstruktion nach dem Stand der Technik
in einer erhöhten perspektivischen
Ansicht zeigt;
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2 im
Vergleich zu 1 ein Verdichterrad, das gemäß der vorliegenden
Erfindung konstruiert ist, in einer erhöhten perspektivischen Ansicht zeigt;
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3 teilweise
ein Verdichterrad mit einer Konstruktion nach dem Stand der Technik
in einer Seitenprofilansicht zeigt;
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4 im
Vergleich zu 3 teilweise ein Verdichterrad,
das gemäß der vorliegenden
Konstruktion konstruiert ist, in einer Seitenprofilansicht zeigt;
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5 einen
vergrößerten Teilschnitt
eines Verdichterrads mit einer Konstruktion nach dem Stand der Technik
in einer erhöhten
perspektivischen Ansicht zeigt;
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6 im
Vergleich zu 5 einen vergrößerten Teilschnitt
eines Verdichterrads, das gemäß der vorliegenden
Konstruktion konstruiert ist, in einer erhöhten perspektivischen Ansicht
zeigt;
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7 einen
vereinfachten Schnitt senkrecht zu der Rotationsachse des Verdichterrads
zeigt, wobei die Einsätze
die Nabe und die Schaufeln eines Verdichterrads definieren;
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8 der 7 entspricht
und eine Ansicht von oben auf ein Verdichterrad zeigt, das ein Schnitt senkrecht
zu der Rotationsachse etwa um die Mitte der Nabe herum ist;
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9 und 10 eine
vereinfachte Anordnung zum Abziehen eines Werkzeugs entlang einer einfachen
Krümmung
zeigen;
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11 ein
Verdichterrad gemäß der Erfindung
mit leicht gepfeilter Hinterkante zur Herstellung mit Hilfe von
zusammengesetzten Werkzeugeinsätzen
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Hauptausgestaltung der vorliegenden Erfindung beruht auf einer Einstellung
einer aerodynamisch akzeptablen Konstruktion oder Schaufelgeometrie,
so dass ein Wachsmodell entsteht, aus dem das gegossene Verdichterrad
aus Titan hergestellt wird, das zu Anfang in einem automatischen
Werkzeug als modulare, vollständige
Form herstellbar ist. Mit der Erfindung wird eine vereinfachte Schaufelkonstruktion
bereitgestellt, mit der (a) mit einfachen Werkzeugen die Herstellung
von Wachsmodellen ermöglicht
wird und (b) die aerodynamisch wirkungsvoll ist. Diese modifizierte
Schaufelkonstruktion bildet die Grundlage eines einfachen und ökonomischen
Verfahrens zur Herstellung gegossener Verdichterräder aus
Titan.
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Mit
der Erfindung wird zum ersten Mal ein Verfahren geschaffen, mit
dem Verdichterräder
aus Titan mit einem einfachen, kostengünstigen ökonomischen Verfahren in Massenproduktion
hergestellt werden können.
Im folgenden wird die Erfindung zuerst unter Verwendung von einfachen
Werkzeugeinsätzen
beschrieben, d. h. eines Werkzeugeinsatzes pro Luftkanal, und danach
wird eine Ausführungsform
mit zusammengesetzten Werkzeugeinsätzen beschrieben, d. h. mit
zwei oder mehr Werkzeugeinsätzen
pro Luftkanal.
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Der
Begriff "Verdichterrad
aus Titan" wird hier
zum Bezeichnen eines Verdichterrads verwendet, das sich vorwiegend
aus Titan zusammensetzt und Titanlegierungen umfasst, vorzugsweise
Legierungen mit leichtem Gewicht, beispielsweise eine Titan-Aluminium-Legierung.
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Als
Ausgangspunkt für
das Verständnis
der vorliegenden Erfindung muss erkannt werden, dass Form, Konturen
und Krümmung
der Schaufeln modifiziert sind, um eine Konstruktion zu schaffen,
die einerseits für
aerodynamisch akzeptable Eigenschaften bei hohen Drehzahlen sorgt
und es andererseits ermöglicht,
unter ökonomischer
Verwendung eines automatischen Verbundwerkzeugs ein Wachsmodell herzustellen.
Das heißt,
die Erfindung ist darauf gerichtet, dass die zum Definieren der
Luftkanäle
während
des Gießens
des Wachsmodells verwendeten Einsätze "abziehbar sind", d. h. radial oder entlang einer Krümmung abgezogen
werden können.
Damit die Einsätze
abziehbar werden, wurden folgende Aspekte betrachtet:
das Verdichterrad
muss einen hinreichenden Schaufelabstand aufweisen;
das Verdichterrad
darf keine übermäßige Neigung und/oder
Pfeilung der Vorderkante oder der Hinterkante der Schaufeln aufweisen;
in
den Schaufeln darf keine übermäßige Drehung vorhanden
sein;
entlang der Vorderkante der Schaufel dürfen keine Vertiefungen
oder Erhebungen vorhanden sein, die das Abziehen der Werkzeugeinsätze verhindern
würden;
die
Schaufel darf keine übermäßige Krümmung aufweisen;
und
die beim Herstellen des Wachsmodells verwendeten Werkzeugeinsätze müssen entlang
einer Geraden oder einer einfachen Krümmung abziehbar sein.
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Sobald
das die obigen Forderungen erfüllende
Wachsmodell hergestellt ist, kann der Rest des Gießverfahrens
das traditionelle Modellausschmelzverfahren mit Modifizierungen
sein, wie sie in der Technik zum Gießen von Titan bekannt sind.
Ein Wachsmodell wird mehrmals in eine Keramikaufschlämmung getaucht.
Nach einem Trocknungsverfahren wird der Mantel "vom Wachs befreit" und durch Brennen gehärtet. Der
nächste
Schritt ist das Füllen
der Form mit geschmolzenem Metall. Geschmolzenes Titan ist sehr
reaktionsfähig
und benötigt
ein spezielles Mantelmaterial aus Keramik ohne vorhandenen Sauerstoff.
Die Gießvorgänge erfolgen auch
vorzugsweise in einem Hochvakuum. In manchen Gießereien wird der Schleuderguss
zum Füllen der
Form verwendet. In den meisten wird der Schwerkraftguss mit komplexem
Anschnitt verwendet, um solide Gussteile zustande zu bringen. Nach dem
Abkühlen
wird der Mantel zerbrochen und entfernt, und das Gussteil wird speziell
bearbeitet, um die Form-Metall-Reaktionsschicht zu beseitigen, gewöhnlich durch
chemisches Abtragen.
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Es
kann eine Verdichtung durch HIP (heißes isostatisches Pressen)
notwendig sein, wenn das Verfahren sonst zu viele innere Hohlräume hinterlässt.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand des Vergleichens des Verdichterrads
gemäß der Erfindung
mit einem Verdichterrad nach dem Stand der Technik ausführlicher
beschrieben, wozu auf die Figuren verwiesen wird.
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1 und 3 zeigen
ein Verdichterrad 1 nach dem Stand der Technik mit einer
ringförmigen Nabe 2,
die an dem Basisteil radial nach außen verläuft, um eine Basis 3 zu
bilden. Der Übergang
von der Nabe zu der Basis kann gebogen (geriffelt) sein oder kann
abgewinkelt sein. Eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten, dünnwandigen
Vollschaufeln 4 und "Zwischenschaufeln" 5 bildet
einen untrennbaren Teil des Verdichterrads. Die Zwischenschaufeln unterscheiden
sich von Vollschaufeln hauptsächlich dadurch,
dass ihre Vorderkante axial weiter stromab im Vergleich zu den Vollschaufeln
beginnt. Das Verdichterrad ist in einem Verdichtergehäuse angeordnet,
wobei die freien Außenkanten
der Schaufeln nahe an der Innenwand des Verdichtergehäuses laufen.
Wenn Luft in den Verdichtereinlass gesaugt wird, läuft sie
durch die Luftkanäle
des sich schnell drehenden Verdichterrads und wird entlang der Basis
des Verdichterrads (durch Zentrifugalkraft) nach außen in eine
ringförmige,
spiralige Kammer gedrückt,
und diese verdichtete Luft wird dann zum Eingang des Motors gefördert. Es
ist ohne weiteres erkennbar, dass es die komplexe Geometrie des
Verdichterrads mit Vertiefungen 6 und Erhebungen 7 entlang
der Vorderkante der Schaufel, durch die Drehung der einzelnen Flügelprofile
geschaffenen Unterschneidungsausnehmungen 9 und Neigungen
oder Durchmesserverjüngungen
(Pfeilungen) 9 an der Hinterkante der Schaufel unmöglich machen
würde,
eine solche Form in einem automatischen Vorgang einteilig zu gießen, da
die Geometrie das Abziehen der Einsätze oder Formelemente verhindern
würde.
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2 und 4 zeigen
im Vergleich ein Verdichterrad gemäß der vorliegenden Erfindung,
das zuallererst mit dem Gedanken konstruiert ist, die Einsätze leicht
abziehen zu können
und mithin die zueinander gehörenden
Konzepte des hinreichenden Schaufelabstands, des Fehlens von zu
großen
Neigungen und/oder der Pfeilung der Vorderkante und der Hinterkante
der Schaufel, das Fehlen von Vertiefungen oder Erhebungen entlang
der Vorderkante und die Abziehbarkeit der Werkzeugeinsätze entlang einer
Geraden oder einer einfachen Krümmung
in Betracht zu ziehen. Einfach gesagt, ist kennzeichnende Hauptmerkmal
der vorliegenden Erfindung ist, dass Schaufelmerkmale fehlen, welche
die "Abziehbarkeit" der Werkzeugeinsätze verhindern
würden.
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Diese
konstruktionsbezogenen Erwägungen führen, wie
in 2 und 4 zu sehen ist, zu einem Verdichterrad 11 (wobei
das Wachsmodell in der Form identisch mit dem fertigen Produkt aus
Titan ist und die Figuren als entweder das Wachsmodell oder das
gegossene Verdichterrad aus Titan zeigend betrachtet werden könnten) mit
einer Nabe 12 mit einer Nabenbasis 13 und mit
einer Reihe von gleichmäßig beabstandeten,
dünnwandigen
Vollschaufeln 14 und "Zwischenschaufeln" 15, die
als untrennbarer Teil des Verdichterrads gegossen sind.
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Es
ist zu ersehen, dass die Vorderkante 17 der Schaufeln im
wesentlichen gerade ist und keine Vertiefungen oder Erhebungen aufweist,
die das radiale Abziehen der Werkzeugeinsätze verhindern würden. Das
heißt,
es kann eine leichte Rundung 18 (d. h. eine Fortsetzung
der Schaufel entlang der Steigung der Schaufel) dort vorhanden sein,
wo sich die Schaufel an die Nabe anschließt, aber diese Krümmung behindert
nicht die Abziehbarkeit der Werkzeugeinsätze.
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Es
ist zu ersehen, dass der Schaufelabstand breit genug ist, und dass
eine Neigung und/oder Pfeilung der Schaufeln nicht so groß ist, dass
sie das Abziehen der Einsätze
entlang einer Geraden oder einer einfachen Krümmung verhindern würde.
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Die
Hinterkante 16 der Schaufel 14 kann bei einer
Konstruktion von der Mitte der Nabe (der Nabenachse) radial relativ
nach außen
verlaufen und mehr vorzugsweise entlang einer imaginären Linie von
einem Punkt an der Außenkante
der Nabenscheibe zu einem Punkt am Außenumfang (vorderen Umfang)
der Nabenwelle verlaufen. Die Hinterkante der Schaufel kann, von
der Seite des Verdichterrads aus gesehen, parallel zu der Nabenachse
ausgerichtet sein, ist jedoch vorzugsweise über die Basis der Nabe hinaus
ausgekragt und erstreckt sich in der in 2 gezeigten
Weise über
die Basis hinaus und ist mit einer Steigung geneigt, welche die
gleiche wie beim Rest der Schaufel sein kann oder vergrößert sein
kann.
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Schließlich kann
die Schaufel in der in 11 gezeigten Weise einen kleinen
Betrag an Pfeilung aufweisen (der bei Betrachtung mit der negativen
Pfeilung der Vorderkante eine leichte "S-Form" erzeugt hat), jedoch ist der Bereich
des Blatts nahe der Hinterkante vorzugsweise relativ planar.
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Bei
einer Grundausführung
besitzt das Verdichterrad 8 bis 12 Vollschaufeln und keine Zwischenschaufeln.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt das Verdichterrad 4 bis 8, vorzugsweise 6, Vollschaufeln
und eine gleiche Anzahl von Zwischenschaufeln.
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3 zeigt
teilweise ein Verdichterrad mit einer Konstruktion nach dem Stand
der Technik in einer Seitenprofilansicht, wobei die Vorderkante
der Schaufel eine Vertiefung 6 und eine Erhebung 7 aufweist,
die eine Form erzeugen, die das radiale Abziehen der Werkzeugeinsätze beeinträchtigt.
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4 zeigt
teilweise ein Verdichterrad, das ähnlich wie das Rad von 3 bemessen
ist, jedoch eine im wesentlichen gerade Schulter der Schaufel vom
Hals 18 zu der Spitze 19 aufweist, wie zu sehen ist.
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5 zeigt
einen vergrößerten Teilschnitt
eines Verdichterrads mit einer Konstruktion nach dem Stand der Technik
in einer erhöhten
perspektivischen Ansicht und stellt eine Vertiefung 6 und
eine Erhebung 7 und eine Biegung und Krümmung der Vorderkante dar.
Es ist ebenso zu sehen, dass es die "Drehung" (die Differenz in der Steigung entlang
der Vorderkante) zusätzlich
zu der Krümmung
unmöglich machen
würde,
einen Werkzeugeinsatz radial abzuziehen.
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6 zeigt
einen vergrößerten Teilschnitt
eines Verdichterradteils gemäß der Erfindung,
das ähnlich
wie in 5 bemessen ist, jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruiert ist und eine gerade Vorderkante 19 und das
Fehlen jedes Drehungs- und Krümmungsgrades
zeigt, die das Abziehen der Werkzeugeinsätze verhindern würden.
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Offenkundig
gelten die obigen Abmessungen gleichermaßen für das Wachsmodell und das fertige
Verdichterrad. Das Wachsmodell unterscheidet sich von dem Endprodukt
hauptsächlich
darin, dass ein Wachstrichter enthalten ist. Dadurch wird in dem
Hohlraum der keramischen Form ein Trichter erzeugt, in den beim
Gießen
geschmolzenes Metall eingegossen wird. Alles überschüssige Metall, das nach dem
Gießen
in diesem Trichter verbleibt, wird von dem Endprodukt entfernt,
gewöhnlich
durch maschinelle Bearbeitung.
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In 7 ist
das Werkzeug oder Formwerkzeug für
die Wachsform in einer Schnittansicht entlang der in 6 gezeigten
Schnittlinie 8 in geschlossenem Zustand gezeigt und (durch
Weglassen mechanischer Abziehmittel usw.) zum besseren Verständnis des
wesentlichen Merkmals der Erfindung vereinfacht und offenbart einen
Querschnitt durch eine für
ein Verdichterrad gestaltete Form. Die Form definiert einen Nabenhohlraum
und eine Anzahl von Einsätzen 20,
welche die Luftkanäle
zwischen den Schaufeln einnehmen und mithin die Schaufeln, die Wände der
Nabe und den Boden der Luftkanäle
an der Basis der Nabe definieren. Wenn diese Einsätze in der
in 7 gezeigten Weise am Ort sind, wird geschmolzenes
Wachs in das Werkzeug eingegossen. Man lässt das Wachs abkühlen, und
die einzelnen Einsätze 20 werden
in der in 8 gezeigten Weise automatisch
radial oder in der in 9 und 10 gezeigten
Weise entlang einer einfachen oder zusammengesetzten Krümmung abgezogen,
um das feste Wachsmodell 21 freizulegen und die Entnahme des
Modells aus dem Werkzeug zu ermöglichen. 7 und 8 stellen
das radiale Abziehen dar, 9 und 10 stellen
im Vergleich dazu das Abziehen entlang einer einfachen Krümmung mit
Hilfe von versetzten Armen 22 dar.
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Die 7–10 zeigen
der leichteren Darstellung halber 6 Werkzeuge und 6 Schaufeln; wie
jedoch oben erläutert
wurde, weist das Werkzeug vorzugsweise insgesamt entweder 12 (einfache)
oder 24 (zusammengesetzte) Einsätze
auf, die insgesamt 6 Vollschaufeln und 5 "Zwischenschaufeln" ergeben. Wie oben erläutert wurde,
wird bei 24 zusammengesetzten Einsätzen zuerst eine Gruppe von
12 entsprechenden Einsätzen
gleichzeitig abgezogen, und dann wird die zweite Gruppe von 12 entsprechenden Einsätzen gleichzeitig
abgezogen. Zusammengesetzte Werkzeugeinsätze lassen sich durch Teilen des
Lufthohlraums in zwei Abschnitte herstellen, und jeder der beiden
Werkzeugeinsätze
kann abhängig von
der Schaufelkonstruktion radial oder entlang einer Krümmung abgezogen
werden.
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Das
Wachsgießverfahren
gemäß der Erfindung
geht vollautomatisch vor sich. Die Einsätze werden zwecks Herstellung
einer Form zusammengefügt,
es wird Wachs eingespritzt, und die Einsätze werden von einem Mechanismus
zum gleichzeitigen Abziehen zeitgesteuert.
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Sobald
das Wachsmodell (mit dem Gießtrichter)
hergestellt ist, werden der Formungsvorgang für die keramische Form und der
Titangießvorgang
in herkömmlicher
Weise ausgeführt.
Das Wachsmodell mit dem Gießtrichter
wird in eine keramische Aufschlämmung
getaucht, aus der Aufschlämmung
herausgenommen und mit Sand oder Vermiculit beschichtet, um auf
dem Wachsmodell eine Keramikschicht zu bilden. Die Schicht wird
getrocknet, und die Tauch-, Sandungauftragungs- und Trocknungsvorgänge werden
mehrmals wiederholt, um einen mehrschichtigen Keramikmantel zu schaffen,
der das kombinierte Wachsmodell einschließt oder einkapselt. Dann werden
die Mantelform und die Wachsmodelle mit Gießtrichter in einen Brennofen
gebracht und gebrannt, um das Wachs zu entfernen und den Keramikmantel
mit Gießtrichter
zu härten.
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In
die Mantelform wird geschmolzenes Titan eingegossen, und wenn das
Titan erhärtet
ist, wird die Mantelform durch Zerstören der Form entfernt, um ein
leichtes, präzisionsgegossenes
Verdichterrad herzustellen, das hohe Drehzahlen und hohe Temperaturen
aushalten kann.
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Das
Verdichterrad aus Titan gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Konstruktion auf, die sich zur Herstellung
in einem vereinfachten, stark automatisierten Verfahren eignet.
Infolgedessen ist das Verdichterrad unanfällig gegen Verformungen, die entstehen
könnten,
wenn eine elastische verformbare Form verwendet wird oder wenn gemäß den Vorgängen nach
dem Stand der Technik getrennte Schaufeln auf einer Nabe montiert
werden.
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Bei
der Prüfung
gegenüber
einem Verdichterrad aus Aluminium mit ähnlicher Konstruktion konnte
das Verdichterrad aus Aluminium keine mehrmalige Einwirkung von
höheren
Druckverhältnissen aushalten,
während
das Verdichterrad aus Titan selbst dann keine Anzeichen von Ermüdung zeigte, wenn
man es über
das Dreizehnfache oder mehr der Anzahl von Funktionszyklen als das
Verdichterrad aus Aluminium laufen ließ.
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Zwar
wurde die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit einem bestimmten
Grad der Besonderheit in bezug auf ein Verdichterrad aus Titan beschrieben,
es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung der bevorzugten
Form lediglich beispielhaft erfolgte, und dass auf zahlreiche Änderungen
in den Einzelheiten der Konstruktion und der Zusammensetzung der
Kombination zurückgegriffen werden
kann, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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11 zeigt
ein Verdichterrad, das im wesentlichen dem Verdichterrad gemäß 2 entspricht,
nur dass ein mäßiger Betrag
an Pfeilung an der Hinterkante 16 der Schaufel vorgesehen
ist. Dieser geringe mäßiger Betrag
an Pfeilung zusammen mit der Vorwärtsneigung entlang der Vorderkante
der Schaufel könnte
es schwierig machen, einen einzelnen Werkzeugeinsatz, der einen
ganzen Luftkanal bildet, leicht abzuziehen. Um das Entfernen des Werkzeugeinsatzes
zu erleichtern, kann das in 11 gezeigte
Verdichterrad unter Verwendung von zusammengesetzten Werkzeugeinsätzen, d.
h. eines ersten Werkzeugeinsatzes zum Definieren des Anfangs- oder
Einlassbereichs des Luftkanals, und eines zweiten Werkzeugeinsatzes
zum Definieren des übrigen
Luftkanalbereichs, hergestellt werden. Die Weise, in welcher der
Luftkanal in zwei Bereiche geteilt wird, ist nicht besonders problematisch,
es ist nur wichtig, dass der erste und der zweite Werkzeugeinsatz
entweder gleichzeitig oder nacheinander abgezogen werden können.
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Zwar
wurde hier ein gegossenes Verdichterrad aus Titan sehr ausführlich in
bezug auf eine Ausführungsform
beschrieben, die sich für
die Automobil- und Lastwagenindustrie eignet, es wird jedoch ohne
weiteres klar, dass sich das Verdichterrad und das Verfahren zur
Herstellung desselben auch zur Verwendung bei einer Anzahl anderer
Anwendung eignen, beispielsweise bei mit Brennstoffzellen angetriebenen
Fahrzeugen. Zwar wurde die Erfindung in ihrer bevorzugten Form mit
einem bestimmten Grad der Besonderheit in bezug auf ein Verdichterrad
für eine
Verbrennungskraftmaschine beschrieben, es versteht sich jedoch,
dass die vorliegende Offenbarung der bevorzugten Form lediglich
beispielhaft erfolgte, und dass auf zahlreiche Änderungen in den Einzelheiten
der Konstruktion und der Zusammensetzung der Kombination zurückgegriffen
werden kann, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen,
wie sie in den beigefügten
Ansprüchen dargestellt
ist.