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Verfahren und Gußform zum Herstellen von Läufern für Druckluft erzeuger
Bei Drucklufterzeugern besteht der sog. Läufer aus einer Achse, auf welcher der
die Schaufeln tragende Läufermantel 'sitzt. Die Erfindung betrifft des näheren ein
Verfahren und eine Einrichtung zur Befestigung des Läufermantels auf der Achse.
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Bisher hat man die Achse in die Bohrung des Läufermantels eingezogen
und beide durch Nut und Keil miteinander verbunden. Dadurch wird aber der Durchmesser
des Läufermantels vergrößert, zu seiner Herstellung viel Werkstoff benötigt, werden
die Herstellungskosten verteuert und werden wegen des größeren. Durchmessers die
Drehzahr und damit auch die Leirsiung des Läufers beschränkt.
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Es ist auch bekannt, Verbundgußgegenstände und auch Läufer für Drucklufterzeuger
in. der Weise herzustellen, daß das flüssige Metall von unten in eine überlaufform
eingegossen wird, in der der metallische Kernteil bzw. die Achse des Läufers eingesetzt
ist. Hierbei wird das flüssige Metall in drehende Bewegung versetzt, steigt in der
Gußform langsam hoch, bis die Manteloberfläche der Läuferachse für die Verschiveißung
hinreichend vorbereitet ist, und erfolgt darauf das Fertiggießen des Läufermantels.
Bei dieser Herstellungsweise ergibt sich jedoch eine verhältnismäßig lange Zeit
des Durchgießens des flüssigen Metalls bis zum Aufweichen der Achsenoberfläche,
entsteht durch die drehende Bewegung des flüssigen Metalls im unteren Teil der Form
ein ungleichmäßiger, starker Abbrand der Achsenoberfläche sowie ergibt sich eine
ungünstige Schwächung des Querschnittes der Achse und eine große Ausschußziffer.
Außerdem benötigt man einen erheblichen Aufwand an flüssigem Metall, weil wegen
der Verwendung einer überlaufform ein Mehrfaches der zur Bildung des Läufermantels
notwendigen Metallmenge in die Form eingegossen werden muß. Man hat also bei dieser
Herstellungsweise eine gehemmte und unwirtschaftliche Fertigung.
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Man bat auch Verbundhartgußwalzen mit aus einer weichen Eisensorte
bestehendem innerem Kern in der Weise hergestellt, daß man den Kern auf eine hohe
Temperatur vorgewärmt, mit einem Flußmittel behandelt,
ebenfalls
in eine tiberlaüfform eingesetzt und das flüssige 'Metall zweckmäßig von unten in
die Form eingegossen hat, nach deren Vollaufen man den Kern gleichfalls durch Nachgießen
und beträchtliches Überlaufenlassen des flüssigen Mantelmetalls bis auf die zur
Verschweißung mit dem Mantel nötige: Temperatur weitererhitzen mußte. Auch diese
Herstellungsweise hat die genannten Nachteile der Vertvetrdung einer überlauffrrin,
erfordert ebenfalls verhältnismäßig viel Zeit und Arbeit für das Vorwärmen des Kernes,
ferner für den Gußund verlangt wegen der Notwendigkeit des Nachgießens und Oberlaufenlassens
ebenfalls einen erheblichen Aufwand an flüssigem Metall. Außerdem sind die hierbei
notwendigen Flußmittel umständlich und teuer herzustellen. Sie bringen auch eine
gewisse- Unsicherheit in die Bemessung der Gußzeit, wenn die aufgetragene Schicht
nicht immer .gleichmäßig ist. Man hat also auch hierbei eine gehemmte und unwirtschaftliche
Fertigung.
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Diese Schwierigkeiten und Nachteile sind durch das Verfahren und die
Einrichtung nach der Erfindung vermieden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird
statt eitler Cberlauf- eine Durchflußförm verwendet und unter Durchfließen einer
kleineren als zur. Bildung des Läufermantels erforderlichen Metallmenge zwar ebenfalls-zunächst
die Obe rfläche der Achse des Läufers erweicht und dann sein Mantel an die Achse
angegossen. Das Wesen der Erfindung besteht aber darin, daß das Mantelmetall von
oben her mit großer Geschwindigkeit unter kleinem Winkel kegelmantelförmig um die
in' der Form senkrecht stehende Achse gegossen und nach hinreichender Erweichung
der A chsenober f-läche zur Bildung des Mantels durch Verschließen des Ablaufloches
angestaut wird. Die Oberfläche der Läuferachse wird im Anschluß an ihre Bearbeitung
sofort mit einem Schutzanstrich versehen, der auf ihr bis zu ihrem Aufweichen verbleibt.
In der Form ist der die Achse im oberen Formteil führende Kern nach unten kegelförmig
verjüngt und bildet mit den Wandungen des Eingußloches einen schmalen Ringspalt,
durch den das flüssige Metall kegelmantelförmig über die Oberfläche der Läuferachse
strömt.
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Auf Grund dieser Erfindungsmerkmale sind die genannten -Nachteile
der bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Herstellung von Verbundgußgegenständen
vermieden und folgende Vorteile erreicht: Infolge der Führung des flüssigen Metalls
mit großer Geschwindigkeit unter kleinem Winkel kegelmantelförmig von oben nach
unten- gegen die Läuferachse benötigt man eine wesentlich kürzere, nur wenige Sekunden
betragende Zeit des Durchgießens des flüssigen Metalls bis zum Aufweichen der Achsenoberfläche
und erreicht damit eine beträchtliche Verkürzung der Zeit zur Herstellung. Man erhält
dadurch auch eine größere Sicherheit für die Beurteilung des Abbrandes der Achse
und erreicht hierbei, weil bei dem erfindungsgemäleti Verfahren das flüssige Metall
in der Form nicht rotiert, einen guten, gleichmäßigen, nur geringen Abbrand der
Achsenoberfläche, so daß sich eine ungünstige: Schwächung des Querschnittes der
Achse nicht ergibt. Aus dieseln Grunde und weil eine einwandfreie Verschweißung
zwischen 'Mantel und Achse erfolgt, die durch den. sofort nach der Herstellung der
Achse aufgebrachten Schutzanstrich noch besonders gefördert wird, ergibt sich eine
äußerst geringe Ausschtißziffer. Weil eine Vonvärmung und eine Behandlung der Achse
' mit einem Flußmittel nicht nötig sind, vielmehr die mit dein Schutzanstrich versehene
Achse handwarm in die Form eingesetzt werden kann, erreicht lnan eine weitere wesentliche
Ersparnis an Zeit und Arbeit für die Herstellung. Wegen der Veru: endung einer Durchflußform
und weil ein Nachglef.'#en bzw. LTberlaufenlassen von flüssigem Metall nicht nötig
ist, braucht man von diesem eine wesentlich geringere Menge als bisher, und zwar
nur einen Bruchteil der 'Metallmenge, «-elche zur Bildung des Mantels erforderlich
ist. Die dem Schrott verfallende Menge an Metall ist wesentlich geringer als bei
den bekannten Herstellungsverfahren. Dadurch und wegen der auf Grund der Erfindung
' erreichten kürzeren Gufzeit werden die Herstellungskosten noch weiter wesentlich
verringert. Außer diesen Vorteilen sind bei ctem erfindungsgemäßen Läufer für Drucklufterzeuger
die an sich bekannten Vorzüge beibehalten, daß wegen der Verschweil3,ung von Achse
und Läufermantel letzterer im Durchmesser beträchtlich kleiner gehalten werden und
man den Läufer mit höherer Drehzahl laufen lassen kann, so daß man bei verringerten
Herstellungskosten eine größere Leistung des Drucklufterzeugers erreicht. Insgesamt
sind auf Grund der Erfindung eine ungehemmte und wirtschaftlichere Fertigung als
biKlier sowie erhöhte Leistungen des Läufers erreicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Gußform zur Ausübung
des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i zeigt die Gußform im Längsmittelschnitt.
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Abb. ? zeigt den nach dem Verfahren und mit der Gtißform nach der
Erfindung hergestellten Läufer im fertigen Zustand in Ansicht, wozu Abb. 3 einen
Grundriß darstellt.
Die Gußform hat den Unterkasten i und den Oberkasten
2. Im Unterkasten i ist der Raum 3 zum Gießen des Läufermantels i i geformt. An
diesen schließt sich nach oben der kegelförmige Raum q., der sog. verlorene Kopf
an. Im Oberkasten 2 befindet sich der Einguß 5. Ferner ist in den Oberkasten 2 erfindungsgemäß
ein zapfenförmiger Kein 6 eingesetzt. Die Läuferachse 7 ist axial durch den Kern
6 und durch den Raum 3 de'S Unterkastens i steckbar und steht in der Gußform senkrecht.
Der Kern 6 ist erfindungsgemäß an einer Außenfläche 6Q nach unten kegelförmig unter
kleinem Winkel gegen die Achse 7 verjüngt und bildet mit den Wandungen des trichterförmigen
Eingußloches 8 einen schmalen Ringspalt 9, durch den das flüssige Metall kegellnantelförmig
über die Oberfläche der Läuferachse 7 strömt. Oben auf den Kern 6 ist ein Belastungsgewicht
io aufgesetzt. An das untere Ende des dem Läufermantel i i. entsprechenden Raumes
- im Unterteil der Gußform ist ein verschließbarer Ablaufkanal 12 angeschlossen.
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Das Verfahren, der Gebrauch und die Wirkungsweise bestehen nun in
folgendem: Nachdem man im Unterkasten i die Räume .3 und q. nebst Ablaufkanal 12
und im Oberkasten die Eingüsse 5, 8 geformt hat, steckt man die Läuferachse 7 axial
durch den Kern 6 hindurch und setzt den zapfenförmigen Kern 6 mit der Läuferachse
7 von oben in die Formkästen 2, 1 ein sowie beschwert den Kern 6 von oben mit dem
Belastungsgewicht i o. Ferner öffnet -man den Ablaufkanal 12.
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Nunmehr kommt das flüssige Metall aus der Pfanne in den Einguß 5 und
von hier in das trichterförmige Ei ggußloch B. Aus diesem Ei4gußloch 8 fließt das
flüssige Metall durch den schmalen, 'konischen Ringspalt 9 nach unten heraus und
strömt mit großer Geschwindigkeit unter möglichst kleinem Winkel kegelmantelförmig
gegen die Manteloberfläche der Läuferachse 7, fließt an dieser nach unten entlang,
weicht sie dabei auf und fließt unten durch den Ablaufkanal 12 ab. Die Zeit, während
welcher das flüssige Metall so an der Manteloberfläche der Achse 7 entlang läuft,
diese aufweicht und aus dem Ablaufkanal r2 abfließt, wird mit einer Stoppuhr gemessen.
Da man erfahrungsgemäß weiß, wie lange das erforderliche Aufweichen der Manteloberfläche
der Achse 7 dauert, gibt das Ablesen dieser Zeit an der Stoppuhr die Gewähr, daß
die Manteloberfläche der Achse 7 genügend aufgeweicht ist. Jetzt wird der Ablaufkanal
12 verschlossen und nunmehr die Form, also auch die Räume 3, 4., 8, 5, vollgegossen,
so daß jetzt das Metall des Läufermantels im Raum 3 mit der aufgeweichten Manteloberfläche
der Achse 7 verschweißt.
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Um eine gute Schweißverbindung zwischen der Achse 7 und dem Läufermantel
3 bzw. i i zu erreichen, rpuß die Oberfläche der Achse 7 beim Auftreten des flüssigen
Metalls metallisch rein, sein. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Manteloberfläche
der Achse 7 im Anschluß an ihre Bearbeitung mit einem Schutzanstrich versehen, der
auf der Manteloberfläche der Achse 7 bis zu deren Aufweichen verbleibt.