Hydraulischer Widder

Transcrição

Höhere Technische Bundeslehranstalt Salzburg
Abteilung für Maschineningenieurwesen
Ausbildungsschwerpunkt Umwelttechnik
Diplomarbeit Hydraulischer Widder 5HMB 1999/2000
Hydraulischer
Widder
Tobias Reiter, Alexander Schober, Simon-Alexander Zerawa, Daniel Zöller
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Inhaltsverzeichnis
Deckblatt
Seite 001
„Erste Seite“
Seite 002
Inhaltsverzeichnis
Seite 003
1. Kurzzusammenfassung des Projektes
Seite 004 bis 005
2. Der Verlauf des Projektes
Seite 006 bis 011
3. Geschichte des Hydraulischen Widders
Seite 012 bis 014
4. Funktionsweise eines Hydraulischen Widders
Seite 015 bis 016
5. Pflichtenheft
Seite 017 bis 024
6. Vokabelliste
Seite 025 bis 028
7. Verschiedene Entwürfe für die Konstruktion
Seite 029 bis 031
8. Konstruktion
Seite 032 bis 067
9. Fertigung
Seite 068 bis 083
10. Testlauf
Seite 084 bis 086
11. Montage
Seite 087 bis 090
12. Berechnung
Seite 091 bis 097
13. Projekttagebücher
Seite 098 bis 126
14. Kalkulation des Projektes
Seite 127 bis 136
15. Kommentar zum Projekt
Seite 137 bis 139
16. Werksatteste
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Kurzzusammenfassung
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1. Kurzzusammenfassung des Projektes
In Auftrag und in Zusammenarbeit mit der GROHAG (Großglockner Hochalpenstraßen
Aktiengesellschaft) wurde ein Hydraulischer Widder entworfen und gefertigt.
Darunter versteht man eine wasserbetriebene Stoßpumpe, die keine weiteren
Energiequellen zum Betrieb benötigt und das Prinzip des sogenannten Druckstoßes
ausnützt. Ein Hydraulischer Widder wandelt die kinetische Energie des Wassers in
potentielle Energie um, um damit einen Teil des Wassers, welches den Widder betreibt,
auf ein höhergelegenes Niveau anzuheben. Ein, aus einem stehenden oder fließenden
Gewässer durch die Druckleitung entnommener, Volumenstrom wird durch das
Stoßventil plötzlich abgestoppt. Dadurch wird ein Druckstoß ausgelöst. Der Druck im
Widder und in der Druckleitung erhöht sich schlagartig, wodurch sich das Druckventil im
Windkessel des Hydraulischen Widders öffnet. Ein Volumenstrom kann mit diesem
höheren Druck in den Windkessel „entweichen“ und gelangt daraufhin durch die
Steigleitung zu einem Springbrunnen, der mit diesem Wasser betrieben wird. Während
des Betriebes eines Hydraulischen Widders wird in jedem Arbeitstakt die kinetische
Energie des Wassers in potentielle Energie umgewandelt.
Der Hydraulische Widder wurde in der WasserWunderWelt in Krimml aufgestellt und soll
den Besuchern das Funktionsprinzip eines solchen veranschaulichen und begreiflich
machen. Da dieser im Freien steht, musste er unbedingt witterungsbeständig (rostfrei)
ausgeführt werden. Auf die Sicherheit der Konstruktion wurde großer Wert gelegt.
In commission and in cooperation with the GROHAG we’ve designed and constructed a
hydraulic ram. Such a device is a waterpowered impulse pump which doesn’t need any
other source of energy for its operation and makes use of the socalled waterhammer. A
hydraulic ram converts the velocity energy of the water into potential energy. Therefore a
part of the water the ram is powered by is lifted to a higher level. A flow of water which
comes from a stagnant or flowing lake or river flows through the drive pipe and is
stopped by the waste valve rapidly. This action causes a waterhammer. The pressure in
the ram and in the drive pipe increases suddenly. Therefore the delivery valve opens
and a flow of water at a higher pressure can get into the air chamber and through the
delivery pipe to a fountain which is powered by this flow of water. Every power stroke
causes the conversion of velocity energy into potential energy.
The hydraulic ram will be used in the WasserWunderWelt in Krimml and is supposed to
show its operation principle to the visitors. The ram will be placed outside and therefore
it has to be weatherproof (use of stainless steel). An important point was the safety of
the design.
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Verlauf des
Projektes
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3. Der Verlauf des Projektes
Am Ende des letzten Schuljahres galt es ein Ingenieurprojekt zu finden. Unser Jahrgang
hatte sich schon in Gruppen zu zwei bis vier Personen unterteilt. Als uns unser AV Dr.
Kittl über einige Einzelheiten zum Ingenieurprojekt informierte, sprach er unter anderem
ein mögliches Projekt, betitelt mit Hydraulischer Widder, an. Wir informierten uns zu
diesem Thema durch Artikel aus dem Internet und bekundeten Dr. Kittl unser Interesse
am genannten Projekt. Da es keine anderen Mitinteressenten auf dieses Projekt gab,
wurde uns dieses Projekt als Ingenieurprojekt für das folgende Schuljahr zugeteilt.
Auftraggeber dieses Projektes war die GROHAG (Großglockner Hochalpenstraßen
Aktiengesellschaft). Der Hydraulische Widder war als eine der Attraktionen in der
WasserWunderWelt in Krimml geplant.
Unsere erste Aufgabe am Beginn des Schuljahres bestand darin, uns mit dem
Auftraggeber in Verbindung zu setzen. Es war geplant den Hydraulischen Widder direkt
mit einer Goldwäscheranlage zu koppeln. Aufgrund einer zu geringen Ausgangsleistung
des Widders musste dieses Projekt leider eingestellt werden. So standen uns für das
Projekt 200.000 ATS zur Verfügung. Gleich in der zweiten Schulwoche bekamen wir
einen Termin bei der GROHAG. Dieser Termin diente hauptsächlich dazu die Vorgaben
zu fixieren, also die genaue Aufgabenstellung festzulegen. Die von der GROHAG
gestellten Vorgaben waren sehr offen und boten uns damit viele Freiheiten bezüglich
der Konstruktion. Es wurde nur verlangt, dass der Hydraulische Widder möglichst
anschaulich und vandalensicher sein soll, wobei auch historische Konstruktionen nicht
ganz außer Acht gelassen werden sollten. Wir entschieden uns den Widder so weit wie
möglich aus transparentem Acrylglas zu fertigen. In den ersten Wochen des Schuljahres
beschäftigten wir uns hauptsächlich mit der Einbausituation des Widders und erstellten
einige Entwürfe für die Konstruktion.
Am 30. September 1999 besuchten wir das Freilichtmuseum Großgmain. Wir hatten
einen Termin bei Ing. Unterberger, dem technischen Berater des Freilichtmuseums. Im
Freilichtmuseum steht ein restaurierter Hydraulischer Widder. Diesem galt unser
Besuch. Wir konnten anhand des Widders die genaue Arbeitsweise eines solchen
erkennen. Dem dort aufgestellten Widder steht ein Gefälle von zwei Metern zur
Verfügung, er wird aus einem Becken gespeist. Wir schätzten die Förderhöhe des
Hydraulischen Widders auf etwa zehn Meter. Am oberen Ende der Steigleitung fanden
wir lediglich einen geringen Durchfluss vor. Der Widder förderte zwar kontinuierlich und
nicht stoßweise, jedoch war der Volumenstrom, der in den Hochbehälter floss sehr
gering. Zusätzlich zur Besichtigung eines im Betrieb befindlichen Hydraulischen Widders
konnten wir auch einen in Reparatur befindlichen Widder besichtigen und uns diesen
entleihen. Wir bedankten uns bei Ing. Unterberger für die wichtigen Erkenntnisse, die wir
durch den Besuch gewannen. Da wir auch die Erlaubnis hatten, den Hydraulischen
Widder zu zerlegen, machten wir uns noch am selben Tag daran dies zu tun. Durch die
Zerlegung erhielten wir viele wichtige Informationen über den Aufbau eines
Hydraulischen Widders. Durch die Informationen, die wir an diesem Tag erhielten und
durch eine kurze Leistungsabschätzung mussten wir feststellen, dass die
Goldwäscheranlage nicht antreibbar ist. Daraufhin wurde das Projekt von der GROHAG
gestrichen.
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Eine Woche später begannen wir mit der Erstellung eines Pflichtenheftes. Dieses sollte
beinhalten:
Einleitung (Projektbezeichnung, Einführung, Hintergrundinformationen)
Verwendungszweck des Produktes
Bezugsunterlagen (Normen, Literatur zum Thema)
Begriffe (Definition diverse Begriffe zum Projekt)
Spezifikationen (Termine, Kosten, Funktion, Betriebsdaten und andere)
Da sich beispielsweise öfters Änderungen der Konstruktion ergaben, musste auch das
Pflichtenheft öfters abgeändert und auf den neuesten Stand gebracht werden.
Am 11. Oktober 1999 hatten wir einen weiteren Termin bei der GROHAG. Diesmal
präsentierten wir die ersten Entwürfe und einige Erkenntnisse, die wir in den
vergangenen Wochen gewonnen hatten. Ing. Pils, einer unserer Ansprechpartner bei
der GROHAG, war mit den Entwürfen einverstanden und bat uns bis Mitte November
einen Kostenvoranschlag zu erstellen. Anschließend an die Besprechung besuchten wir
die Stadtbücherei, um einige Informationen über Hydraulische Widder zu erhalten. In
einem Buch über Pumpen fanden wir einige Seiten, die dem Thema Hydraulischer
Widder gewidmet waren.
Bezüglich des Kostenvoranschlages besprachen wir uns mit Dr. Kittl, der uns beim
Aufbau desselben behilflich war.
Um konstruktive Fehler frühzeitig zu erkennen starteten wir die Konstruktion mit ProEngineer, kurz Pro-E. Da Pro-E ein 3D-Zeichenprogramm ist, erhöht sich die
Anschaulichkeit
während
der
Konstruktion
erheblich
gegenüber
einer
zweidimensionalen Darstellung. Dies war auch ein Grund, warum wir mit der
Konstruktion in 3D begannen. Kurzzeitig überlegten wir die Berechnung der
instationären Strömungsvorgänge mit dem sogenannten Charakteristikenverfahren um
unseren Widder auslegen zu können. Da aber die Anforderungen unseres Widders mit
den Daten des im Freilichtmuseums besichtigten Stoßhebers in etwa übereinstimmten,
genügte es die dort vorhandenen Dimensionen leicht abgeändert zu übernehmen.
Außerdem wäre der zeitliche Aufwand einer solchen Berechnung viel größer als ihr
eigentlicher Nutzen gewesen, da der Widder rasch in die Fertigung gehen sollte.
In den folgenden Wochen entwickelte sich das Projekt stetig weiter. Da ein
herkömmlicher Plexiglaszylinder den hohen Drücken im Betrieb nicht standhalten kann,
überlegten wir uns eine andere Variante. Eine Möglichkeit war die Verwendung einer
dicken Plexiglasplatte, die anschließend in die richtige Form gebogen wird. Die optisch
störende Klebstelle könnte man eventuell mit einer Füllstandsmessung verschönern.
Aber auch diese Variante schlug später fehl, da uns kein Hersteller garantieren konnte,
dass der Werkstoff druckstabil ist. Daraufhin beschlossen wir den Zylinder mit einem
Schaufenster zu versehen.
Die Konstruktion des Flatterventils lehnten wir an historische Konstruktionen an. Falls
diese Variante nicht funktionieren sollte, sahen wir vor, dass ein Normrückschlagventil
verwendet werden kann.
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Nachdem wir mit Pro-E einige Zeichnungen erstellt hatten, besprachen wir uns mit
einigen Werkstättenlehrern bezüglich der Fertigung. Nachdem wir mit den
Werkstättenlehrern, die uns mit nützlichen Verbesserungsvorschlägen versorgten,
gesprochen hatten, änderten wir die Konstruktion teilweise ab.
Besonders wichtig bei der Konstruktion war es, zu beachten, ob die gewählten
Materialien in den gewünschten Abmessungen zur Verfügung stehen. Weiters sind
Werkstoffkombinationen nicht ohne weiteres durchführbar, da elektrolytische Vorgänge
die Werkstückoberflächen zerstören.
Nachdem wir die Konstruktion mit Pro-E im Wesentlichen abgeschlossen hatten,
erstellten wir die Werkstattzeichnungen mit Autocad.
Am 11. Februar 2000 schickte uns die GROHAG die endgültigen Pläne bezüglich
Einbausituation und Verwendungszweck des Hydraulischen Widders zu. Zu Beginn des
Projektes stand der Verwendungszweck noch nicht definitiv fest. Falls keine
entsprechende Anwendung gefunden werden würde, sollte der Widder, wie auch bei
seinen historischen Verwendungen, Wasser in einen Hochbehälter fördern. Kurzzeitig
überdachten wir die Möglichkeit, mit Hilfe des Widders einen Wasserstrahl
(„Springendes Wasser“) zu erzeugen. Schließlich entschied sich die GROHAG aber
dafür mit dem Hydraulischen Widder einen Springbrunnen zu betreiben.
Nach einigen Überlegungen bezüglich Schaufenster, entschlossen wir uns dazu dieses
nicht zu realisieren, da man durch ein solches Schaufenster lediglich erkennen kann,
dass der Zylinder mit Wasser gefüllt ist. Weiters stehen die Kosten nicht dafür ein
Schaufenster zu verwirklichen.
Nachdem die Konstruktion nun so gut wie abgeschlossen war, begannen wir damit das
nötige Material zu bestellen beziehungsweise bei diversen Firmen über die
Verfügbarkeit der benötigten Materialien Einkünfte einzuholen. Das größte Problem
hierbei stellt die Materialverfügbarkeit dar. Deshalb lohnte es sich, sofort nach Fixierung
der endgültigen Konstruktion, diverse Firmen anzurufen oder anzuschreiben, um
eventuelle Liefer- oder Verfügbarkeitsprobleme frühzeitig zu erkennen und zu
berücksichtigen.
Als wir die Einzelteilzeichnungen fertiggestellt hatten, begannen wir mit Unterstützung
der Werkstätte die Fertigung. Die interessantesten Abschnitte der Fertigung sind in
diesem Buch dokumentiert.
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Am 6. April 2000 führten wir nach Abschluss der Fertigung und nach dem
Zusammenbau des Hydraulischen Widders den Testlauf im Werkstättenhof der HTL
durch. Nach kleinen anfänglichen Schwierigkeiten arbeitete der Widder einwandfrei. Wir
simulierten beim Testlauf auch in etwa den geplanten Springbrunnenbetrieb. Genauere
Ausführungen zum Testlauf siehe im dazugehörigen Kapitel.
Ein paar Tage später, am 10. April 2000, nahmen wir eine ungefähre
Wirkungsgradabschätzung vor. Auch hierzu sind in den entsprechenden Kapiteln
(Testlauf und Berechnung) genauere Informationen enthalten.
Eine Woche nach dem Testlauf besuchten wir die WasserWunderWelt in Krimml. Wir
klärten noch alle ausstehenden Unklarheiten mit den Vertretern der GROHAG ab und
besichtigten kurz das noch unfertige Gelände. Weitere Informationen hierzu sind im
Kapitel Montage zu finden.
Nachdem der Widder bis auf einige Kleinigkeiten vollständig fertig war, konnten wir uns
ganz der Dokumentation der Diplomarbeit widmen.
Neben der Dokumentation musste auch noch die Präsentation des Projektes vorbereitet
werden. Zu dieser verwendeten wir PowerPoint, wobei wir auch für etwaige technische
Probleme Folien parat hatten.
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Balkendiagramm
Kalenderwoche
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39
40
41
42
43
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45
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47
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Vorgaben festlegen (Arbeitsaufgabe definieren), Entwürfe, Kostenvoranschlag
Pflichtenheft erstellen und abändern
Vokabelliste erstellen und ergänzen
Konstruktion mit Pro-Engineer
Kalenderwoche
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50
51
51
1
2
3
4
5
6
7
8
Entwürfe für die Konstruktion
Pflichtenheft abändern
Vokabelliste ergänzen
Konstruktion mit Autocad, Stückliste
Materialbeschaffung
Fertigung des Hydraulischen Widders
Projektbuch (Dokumentation) erstellen
Kalenderwoche
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12
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17
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19
Pflichtenheft abändern
Vokabelliste ergänzen
Konstruktion mit Autocad, Stückliste
Materialbeschaffung
Fertigung des Hydraulischen Widder
Projektbuch (Dokumentation) erstellen
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Geschichte des
Hydraulischen
Widders
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4. Geschichte des Hydraulischen Widders
Vor mehr als 200 Jahren, im Jahr 1797, machte der Franzose Joseph Montgolfier eine
bedeutende Erfindung – eine hydraulische Wasserpumpe, die zum Betrieb außer einem
vorhandenen Gefälle und einem entsprechenden Volumenstrom keinerlei andere
natürliche (Mensch oder Tier) oder künstliche Energiequellen (Motor) benötigt.
Im Hügelland des Mostviertels war es für die Bauern, deren Höfe etwas höher lagen,
früher meist unmöglich, einen Brunnen beim Haus graben zu lassen, da das Wasser zu
tief unter der Oberfläche war. Für diese Leute war die Erfindung des Hydraulischen
Widders von großer Bedeutung. Mit einem Hydraulischen Widder, der vor allem in der
zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts auch bei uns von den Brunnenmachern hergestellt
wurde, war es möglich Wasser über große Strecken und Höhenunterschiede hinweg zu
pumpen.
Eine Widderanlage war damals
eine große Erleichterung und
bedeutete
einen
gewissen
Komfort für ein Gehöft, da das
Wasser nicht mehr mühsam auf
dem
Rücken
angeschleppt
werden
musste.
Ein
Hydraulischer Widder war zur
damaligen Zeit verhältnismäßig
teuer. Ein Bauer musste dafür
etwa zwei schwere Ochsen
verkaufen, um eine solche
Anlage zu erwerben, wobei zu
bedenken ist, dass früher auch
auf
großen
Bauernhöfen
verhältnismäßig
wenig
Vieh
gehalten wurde.
Überall, wo Fließwasser in
Trinkwasserqualität im Überfluss
vorhanden ist, auch hunderte
Meter entfernt vom Haus, kann
ein
Hydraulischer
Widder
betrieben werden. Das Wasser
aus einem Bach oder einer
Quelle wurde aufgefangen und
floss in einem Rohr zum Widder.
Dort konnte dann etwa ein
Fünftel bis ein Zehntel davon in
einem kleinen Rohr nach oben
in ein Reservoir in der Nähe des Hauses gepumpt werden. Für jeden Meter Gefälle, der
zur Verfügung stand, konnte man das Wasser etwa zehn Meter hoch heben. Der Widder
arbeitete Tag und Nacht und förderte stetig eine zwar geringe aber ausreichende
Menge, die zur Versorgung von einem oder mehreren Häusern diente. Im 19.
Jahrhundert wurden im Mostviertel tausende Widder gebaut. In so manchem Graben
kann man auch noch heute das regelmäßige Klopfen eines Hydraulischen Widders
hören, der schon über hundert Jahre im Betrieb ist.
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Mit der Zeit geriet der Hydraulische Widder in Vergessenheit. Zwar war er bis nach dem
Zweiten Weltkrieg noch weit verbreitet, jedoch wurde dieser seit damals immer weniger
verwendet. Die Erfindung des Hydraulischen Widders hat trotz moderner Pumpen
besonders in entlegenen Gebieten und elektrizitätsfernen Regionen ihre
Existenzberechtigung. In Länder der Dritten Welt finden Hydraulische Widder auch
heute noch eine Anwendung.
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Funktionsweise
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5. Funktionsweise eines Hydraulischen Widders
Hochbehälter
Förderhöhe
Steigleitung
Triebwasserbehälter
Triebwassergefälle
Windkessel
Stoßventil
Druckventil
Die obige schematische Skizze dient dazu die folgenden Erklärungen besser zu
verstehen. Ein Hydraulischer Widder nutzt zum Betrieb das Prinzip des sogenannten
Druckstoßes. Durch die linke Druckleitung fließt das Wasser, das von einem stehenden
oder fließenden Gewässer stammt, zum Widder. Dieses fließt durch den Widder
hindurch und strömt durch das Stoßventil wieder aus. Durch den Volumenstrom des
Wassers wird der Stössel nach oben bewegt, bis er schließlich den Durchfluss absperrt.
Dadurch wird eine Druckwelle ausgesendet, ein Druckstoß findet statt. Der Druckstoß
bewirkt, dass der Druck im Widder und in der Druckleitung schlagartig ansteigt. Durch
den hohen Druck öffnet sich das Flatterventil, welches im Prinzip ein Überdruckventil ist.
Das Wasser strömt nun aufgrund der vorhandenen Druckdifferenz in den Druckkessel.
Dadurch gleicht sich das vorhandene Ungleichgewicht teilweise aus. Da am oberen
Ende der Steigleitung Atmosphärendruck herrscht und im Druckkessel ein entsprechend
höherer Druck vorhanden ist, ergibt sich auch hier wiederum eine Strömung. Ein Teil
des Wassers wird durch die Steigleitung zum Hochbehälter gefördert. Wenn der Druck,
der am Stoßventil anliegt wieder abnimmt, sinkt dieses durch sein Gewicht nach unten.
Der Strömungsquerschnitt wird wieder freigegeben und das Wasser strömt wieder aus,
wobei auch der Stössel wiederum nach oben bewegt wird und der Vorgang von neuem
beginnt. Ein Hydraulischer Widder eignet sich neben seiner historischen Anwendung
auch dazu kleinere Apparate anzutreiben. Er dient in der WasserWunderWelt zum
Betrieb eines Springbrunnens, der nach der vorhandenen Förderhöhe beziehungsweise
nach dem vorhandenen Druck ausgelegt wurde.
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Pflichtenheft
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6. Pflichtenheft
Im Pflichtenheft wurde zu Beginn des Projektes die Aufgabenstellung genau formuliert.
Im Laufe der Diplomarbeit ergaben sich immer wieder einige Veränderungen, die im
Pflichtenheft zu berücksichtigen waren. Deshalb wurde dieses stets auf dem neuesten
Stand gehalten. Neben der Formulierung der Aufgabenstellung enthält das Pflichtenheft
auch noch zahlreiche andere Informationen. Unter anderem sind dies eine
Kostenübersicht, eine Aufgabenaufteilung unter den einzelnen Gruppenmitgliedern und
den Verwendungszweck des Hydraulischen Widders.
Auf den folgenden sechs Seiten ist die Endversion des Pflichtenheftes zu sehen.
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Pflichtenheft
5HMB
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1. Einleitung
Projektbezeichnung: Hydraulischer Widder (engl. hydraulic ram)
Einführung in das Projekt: Ein Hydraulischer Widder ist eine wasserbetriebene Stoßpumpe,
die einen Teil des Wassers, durch den sie angetrieben wird, auf ein höheres Niveau fördert.
Der Hydraulische Widder nutzt dabei die kinetische Energie des in einem Rohr fließenden
Wassers und wandelt diese in potentielle Energie um.
Hintergrundinformationen: Im Jahre 1797 machte der Franzose Joseph Montgolfier eine
bedeutende Erfindung, eine Wasserpumpe, die ohne Menschenkraft oder Motorantrieb
arbeitet. Diese Pumpe, ein sogenannter Hydraulischer Widder, ist überall dort einsetzbar,
wo ein ausreichendes Wassergefälle aus einem stehenden oder fließenden Gewässer zur
Verfügung steht. Bis nach dem Zweiten Weltkrieg war diese Pumpe weit verbreitet, heute
wird sie nur mehr selten verwendet. Hydraulische Widder haben trotz moderner Pumpen
ihre Existenzberechtigung in entlegenen Gebieten und elektrizitätsfernen Regionen.
Besonders in den Entwicklungsländern der Dritten Welt finden Hydraulische Widder auch
heute noch ihre Anwendung.
2. Verwendungszweck des Produkts
Der Hydraulische Widder wird in Zusammenarbeit mit der GROHAG (Großglockner
Hochalpenstraßen Aktiengesellschaft) entworfen und gebaut und soll in der
WasserWunderWelt in Krimml, die im Juli 2000 eröffnet wird, aufgestellt werden. Die
Funktion eines Hydraulischen Widders soll möglichst einfach und auch für Laien
verständlich präsentiert werden. Der Hydraulische Widder wird zum Betrieb eines
Springbrunnens verwendet. Die genaue Ausführung des Springbrunnens wird von der
GROHAG festgelegt (eventuell Stein mit einigen Pflanzen).
Hochbehälter
3. Begriffe
In der folgenden schematischen Abbildung ist der prinzipielle
Aufbau eines Hydraulischen Widders zu erkennen. Alle wichtigen
Größen sind zum besseren Verständnis eingetragen und werden
anschließend erklärt. Nach der Erklärung ist der Widder im
tatsächlichen Einbauzustand in der WasserWunderWelt dargestellt.
Prinzipieller Aufbau eines Hydraulischen Widders
Förderhöhe
Steigleitung
Triebwassergefälle
Windkessel
Stoßventil
Druckventil
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5HMB
Pflichtenheft
1999/2000
Triebwasserbehälter (engl. supply source): Behälter, aus welchem bei stehenden
Gewässern das Wasser, das den Hydraulischen Widder betreibt, stammt.
Druckleitung (engl. drive pipe): Verbindungsleitung zwischen Triebwasserbehälter oder
fließendem Gewässer und Widder.
Triebwassergefälle (engl. supply head): Höhenunterschied zwischen dem Anfang der
Treibleitung und dem Eintritt derselben in den Hydraulischen Widder.
Stoßventil (engl. waste valve): Ventil, durch welches das überschüssige Wasser entweicht.
Druckventil (engl. delivery valve): Ventil, am unteren Ende des Windkessels. Wenn ein
genügend hoher Druck an diesem anliegt, so öffnet es sich.
Windkessel (engl. air chamber): Behälter, in welchen das Druckwasser durch das
Druckventil einströmt und durch die Steigleitung, die zum Hochbehälter führt, wieder
verläßt.
Steigleitung (engl. delivery pipe): Verbindungsleitung zwischen Windkessel und
Hochbehälter.
Hochbehälter (engl. storage tank): Behälter, in den das Wasser gefördert wird.
Förderhöhe (engl. delivery head): Höhenunterschied zwischen dem Anfang der Steigleitung
und dem Auslass in den Hochbehälter.
Tatsächlicher Aufbau des Hydraulischen Widders in der WasserWunderWelt
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5HMB
Pflichtenheft
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4. Bezugsunterlagen
Normen und gesetzliche Vorschriften: Zum Bau, zur Montage und zum Betrieb eines
Hydraulischen Widders sind keinerlei Normen oder gesetzliche Vorschriften bekannt.
Druckführende Teile sind entsprechend dem Stand der Technik im Druckrohrleitungsbau zu
dimensionieren.
Literatur zum Stand der Technik: Zum Thema Hydraulischer Widder gibt es in der Literatur
ausreichend Informationen. Aus folgenden Quellen gewannen wir unsere Informationen
zum Thema.
-
Internet: Im Internet findet man ausschließlich unter "hydraulic ram" Informationen zu
diesem Thema. Wir fanden vielerlei Informationen zum Bau, zur Auslegung und zur
Berechnung eines Hydraulischen Widders.
-
Freilichtmuseum Großgmain: Durch einen Besuch im Freilichtmuseum erhielten wir
diverse Kopien, unter anderem von der Schautafel, die im dort aufgestellt ist, einige
grundlegende Informationen, ein Produktblatt der Gebrüder Roittner und einen Artikel
aus den Salzburger Nachrichten über Hydraulische Widder. Weiters wurde uns ein
historischer Widder zur Ansicht zur Verfügung gestellt.
-
Firma Garvens: Die Firma Garvens stellte uns eine Kopie des Produktblattes vom Mai
1961 zur Verfügung, aus der wir einige Informationen gewinnen konnten. Besonders
hilfreich waren die Informationen über den Betrieb und Probleme beim Betrieb eines
Hydraulischen Widders.
-
Stadtbücherei: Durch einen Besuch in der Stadtbücherei erhielten wir weitere
Informationen zum Thema aus dem Fachbuch "Die Pumpen" von Hellmuth Schulz
(Springer Verlag, Berlin 1977).
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Pflichtenheft
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5. Spezifikationen
Wirtschaftliche:
-
Marktsituation:
Das derzeitige Angebot an Hydraulischen Widdern ist recht beschränkt. Diese werden
kaum mehr in Serie produziert, sondern meist als Einzelstücke angefertigt.
-
Termine:
Konstruktion
Entwürfe
Zusammenstellungszeichnung
Optimierte Zusammenstellungszeichnung
Einzelteilzeichnungen
Stückliste
seit Projektbeginn
2. 3. 2000
13. 4. 2000
13. 4. 2000
13. 4. 1999
Berechnung
Berechnung des Hydraulischen Widders
Eventuelle Abänderung der Konstruktion
Kostenvoranschlag
Kalkulation des Projektes
13. 4. 2000
2. 3. 2000
4. 11. 1999
März / April 2000
Fertigung
Fertigung der Einzelteile in der Schule
Probebetrieb (Testlauf)
Montage in Krimml
ab 24 . 2. 2000
April 2000
Juni 2000
Dokumentation
Pflichtenheft (Endversion)
Projekttagebuch
Präsentationsvorbereitung
Projektbuch
-
23. 3. 1999
laufend bis Projektende
ab April 2000
ab 24. 2. 2000
Kosten: Vorhandenes Budget: 150.000 ATS
Materialkosten
Druckbeständiger Zylinder aus Edelstahl
Basisblock aus rostfreiem Edelstahl
Stoßventil und Ventilstange
Kappe und Flansche aus rostfreiem Edelstahl
Sonstige Materialien (z.B. Schrauben)
4.000 ATS
10.000 ATS
2.000 ATS
3.000 ATS
11.000ATS
Fertigungskosten und sonstige Kosten
Maschinenbenützung zur Fertigung
Auswärtig vergebene Arbeiten
Planung, Konstruktion und Berechnung
Kostenreserve
35.000 ATS
10.000 ATS
45.000 ATS
30.000 ATS
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Pflichtenheft
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Technische:
-
Funktionsbeschreibung: Der Hydraulische Widder wandelt die kinetische Energie des
Wassers in potentielle Energie um, um damit einen Teil des Wassers, welches den
Widder betreibt, auf ein höhergelegenes Niveau anzuheben. Ein, aus einem stehenden
oder fließenden Gewässer durch die Druckleitung entnommener, Volumenstrom wird
durch das Stoßventil abrupt abgestoppt. Dadurch wird ein sogenannter Druckstoß
ausgelöst. Der Druck in der Druckleitung erhöht sich schlagartig, wodurch sich das
Druckventil in den Windkessel des Hydraulischen Widders öffnet. Ein Volumenstrom
kann mit diesem höheren Druck in den Windkessel „entweichen“ und gelangt daraufhin
durch die Steigleitung zum Springbrunnen.
-
Betriebsdaten und Leistungsmerkmale: Das zur Verfügung stehende Triebwassergefälle
beträgt ein bis zwei Meter, die Förderhöhe beziehungsweise die zur Verfügung stehende
Druckhöhe ist abhängig vom Fördervolumenstrom und ist daher in einem gewissen
Bereich variabel. Der Hydraulische Widder soll vandalensicher ausgeführt werden.
Weiters muss Rostfreiheit gewährleistet sein. Hierzu wird der Widder aus
korrosionsfreiem Material hergestellt werden. Die Größe des Hydraulischen Widders läßt
sich bereits gut einschätzen. Die Abmessungen werden etwa 0,5 Meter x 0,3 Meter x 0,5
Meter (Länge x Breite x Höhe) betragen.
-
Design: Beim Design des Hydraulischen Widders soll primär die Anschaulichkeit im
Vordergrund stehen. Bei der Konstruktion wird darauf geachtet, dass auch historische
Elemente in diese eingebunden werden.
-
Sicherheit: Damit keine Verletzungsgefahr besteht, wird rund um den Hydraulischen
Widder ein kleiner „Wassergraben“ angelegt. Dadurch ist ein Einklemmen bei bewegten
Teilen bei vorschriftsgemäßen Verhalten unmöglich. Da die WasserWunderWelt auch
für Kinder gedacht ist, besitzt die Sicherheit einen entsprechenden Stellenwert.
-
Zuverlässigkeit: Ein Hydraulischer Widder arbeitet bei richtiger Bauweise und Montage
sehr zuverlässig.
-
Umweltverträglichkeit: Da ein Hydraulischer Widder durch Wasserkraft betrieben wird,
kommt es beim Betrieb desselben zu keinerlei umweltschädlichen Emissionen, jedoch
entstehen beim Betrieb laute Geräusche. Die Wassermenge, die aus dem fließenden
oder stehenden Gewässer entnommen wird, gelangt wieder zu etwa 90 Prozent in
dieses zurück. In der WasserWunderWelt in Krimml wird das benötigte Wasser aus
einem künstlichen Bach entnommen, wodurch sich eine sehr gute Umweltverträglichkeit
ergibt, da in diesem Fall kein massiver Eingriff in einen Lebensraum erfolgt.
Allgemeines:
-
Lager-, Transportbedingungen und Verpackung: Lagerbedingungen und Verpackung
entfallen aufgrund des Verwendungszwecks. Beim Transport des Hydraulischen
Widders sollte darauf geachtet werden, dass das Produkt nicht beschädigt wird.
-
Wartung: Prinzipiell ist ein Hydraulischer Widder relativ wartungsfrei. Konstruktiv wird
darauf geachtet, dass jedes Element des Hydraulischen Widders, wenn es beschädigt
wird leicht ersetzt werden kann.
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5HMB
Pflichtenheft
1999/2000
6. Arbeitsaufteilung
Folgend ist die Arbeitsaufteilung angeführt, wobei einige Arbeiten kollektiv von der
gesamten Projektgruppe durchgeführt werden, andere werden von einzelnen
Gruppenmitgliedern alleine bearbeitet.
-
Kollektiv:
!! Entwürfe
!! Probebetrieb (Testlauf)
!! Montage des Hydraulischen Widders in der WasserWunderWelt
!! Vorbereitung und Erstellung der Präsentation
-
Tobias Reiter:
!! Einzelteilzeichnungen
!! Zusammenstellungszeichnung
!! Stückliste
!! Materialbeschaffung
!! Fertigung
-
Alexander Schober (Schriftführer):
!! Kostenvoranschlag
!! Pflichtenheft
!! Projekttagebücher
!! Kalkulation des Projektes
!! Projektbuch
!! Berechnung
-
Simon-Alexander Zerawa (Gruppenleiter):
!! Kostenvoranschlag
!! Konstruktion mit Pro-E
!! Projektbuch
!! Fertigung
-
Daniel Zöller:
!! Zusammenstellungszeichnung
!! Stückliste
!! Fertigung
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Vokabelliste
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7. Vokabelliste
Die Wörter und Ausdrücke sind in drei Klassen unterteilt:
-
N . . . Nomen (nouns)
-
V . . . Verben (verbs)
-
A . . . Adjektive (adjectives)
Klasse
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Deutscher Ausdruck
Änderung
Apparat, Gerät
Austrittsflansch
Auswahl
Auswertung
Basisblock
Bearbeitung
Bearbeitung
Berechnung
Berechnungsprogramm
Beschleunigung
Besprechung
Betrieb
Betriebskosten
Charakteristikenverfahren
CNC
Daten
Deckel
Diagramm
Dichtung
Dreherei
Drehmaschine
Druck
Druckstoß
Druckventil
Durchmesser
Eingabe
Eintrittsflansch
entlegenes Gebiet
Entwicklungsländer
Ergänzung
Fallbeschleunigung
Fertigung
Flansch
Flatterventil
Fluss
Förderhöhe
Englischer Ausdruck
correction
device
output flange
selection
evaluation, analysis
basic block
treatment, processing
working
calculation
calculation program
acceleration
discussion, meeting
operation
running costs
characteristical method
computer numeric controlled
facts
lid
diagram
seal
turning workshop
lathe, turning machine
pressure
waterhammer
delivery valve
diameter
input
input flange
remote area
developing countries
completion
gravitational acceleration
manufacture, production
flange
flutter valve
river
delivery head (height)
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N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
Fräserei
Fräsmaschine
geodätische Höhe
Geschwindigkeit
Geschwindigkeitsenergie
Geschwindikeitsdifferenz
Gießerei
Graph
Hauptstrang
Hochbehälter
Hochheben
Höhe
Höhendifferenz
Hohlzylinder
instationäre Strömung
Knotennummer
Knotentyp
ländliches Gebiet
Länge
Leitung
Leitungsschema
Menge
Programmablauf
Programmierung
Pumprate
Quadratwurzel
Quelle
Quellenvolumenstrom
Querschnittsfläche
Reibungsverlust
Schallgeschwindigkeit
Schraube
Spannschraube
Springbrunnen
stationäre Strömung
Steigleitung
Stoßventil
Tabelle
Termin
Termin (Abgabe)
Treibleitung
Triebwassergefälle
überschüssiges Wasser
Ventilstange
Verhältnis
Versorgungsvolumenstrom
milling workshop
milling machine
geodetical height
velocity (speed)
velocity energy
difference in speed
foundry
graph
main pipe
storage tank
elevation lift
height
difference in height
hollow cylinder
hydraulic ram
instationary flow
nodnumber
nodtype
rural area
length
pipe
pipe system
amount
programme flowing
programming
pumping rate
square root
spring
source flow rate
cross-section
loss due to friction
speed of sound
bolt
tension screw
fountain
stationary flow
delivery pipe
waste valve
table
appointment
deadline
drive pipe
supply source
supply head (height)
waste water
valve rod
ratio
supply flow
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N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
N
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
A
A
A
A
A
A
A
Vervollständigung
Verzweigung
Volumenstrom (Wasser)
Wartung
Wasserauslass
Wassereinlass
Wasserfluss
Werkzeug
Windkessel
Wirkungsgrad
zusätzliche Energiequelle
bearbeiten
bearbeiten
berechnen
beschleunigen
besprechen
drehen
ergänzen
erstellen (Zeichnung)
fertigen
fräsen
gießen
produzieren
vervollständigen
diverse
emissionsfrei
gedreht
gefertigt
gefräst
gegossen
preiswert
completion
branching out
flow of water
maintenance
water output
water input
flow of water
tool
air chamber
efficiency
additional power source
to work on, to deal with
to machine
to calculate
to accelerate
to discuss
to turn
to complete
to draw up
to manufacture, to produce
to mill
to cast, to found
to manufacture
to complete
several
pollution free
turned
manufactured, produced
milled
casted, founded
inexpensive
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Entwürfe für die
Konstruktion
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8. Entwürfe für die Konstruktion
Während des Projektes ergaben sich bis zur endgültigen Ausführungsvariante diverse
mögliche Entwürfe. Folgend sind diese kurz beschrieben.
Verwendung möglichst vieler transparenter Teile
Um die Funktionsweise eines Hydraulischen Widders möglichst anschaulich
darzustellen, wollten wir den Widder transparent (Material Polyacryl) ausführen. Dabei
ergab sich das Problem, dass Polyacryl sehr schlecht druckbeständig ist
beziehungsweise nur sehr geringen Drücken standhalten kann. Da uns kein Hersteller
garantieren konnte, dass die verwendeten Teile, die im Betrieb auftretenden hohen
Drücke unbeschadet überstehen würden, mussten wir diese Ausführungsvariante leider
bei Seite legen und uns eine andere Möglichkeit der Ausführung überlegen.
Verwendung einer dicken transparenten Kunststoffplatte
Nachdem die erste Variante nicht möglich war, überlegten wir uns den Druckkessel aus
einer dicken transparenten Kunststoffplatte herzustellen. Dazu müsste man diese
biegen und an der Überlappungsstelle zusammenkleben. Auch diese Variante mussten
wir wieder verwerfen, da leider auch diese Ausführungsmöglichkeit keine Druckstabilität
garantiert. Außerdem wäre die Optik durch den enorm dicken Druckkessel (geschätzte
Wandstärke etwa 40 mm) stark gestört. Ob man das Innere des Druckkessels
beziehungsweise das Flatterventil überhaupt deutlich erkennen könnte, war äußerst
fraglich.
Ausführung des Druckkessels mit einem/zwei Schaufenster(n)
Als letzte Möglichkeit Einsicht in den Druckkessel zu ermöglichen, sahen wir die
Ausführung des Kessels mit einem oder zwei Schaufenster(n). Nach einigen
Überlegungen und konstruktiven Einschränkungen beschlossen wir den Druckkessel
nicht mit Schaufenstern zu versehen. Gegen die eben beschriebene Ausführung
sprachen der hohe zusätzliche Kosten- und Fertigungsaufwand und die Tatsache, dass
man durch das Schaufenster lediglich erkennen könnte, dass der Druckkessel mit
Wasser gefüllt ist (fehlendes Gegenlicht).
Verwendung verschiedener Materialien
Da auch die eben beschriebene Variante nicht möglich war, entschieden wir uns dafür
auf transparente Teile zu verzichten. Aus fertigungstechnischen Gründen und aufgrund
einer großen Gewichtsersparnis überdachten wir die Ausführung des Grundblocks aus
Aluminium oder Messing. Das Problem bei solchen Materialkombinationen ist, dass
durch elektrolytische Vorgänge das unedlere Material beschädigt wird. Diese Vorgänge
werden durch das Führen von Wasser in Bauteilen unterschiedlichen Materials noch
enorm verstärkt. Wenn die Fließrichtung von unedleren zum edleren Material ist, so
werden die Effekte etwas abgeschwächt.
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Jedoch ist bei unserer Konstruktion der Grundblock als zentrales Bauteil beidseitig
(unedler, edler und edler, unedler) durchflossen. Aufgrund der aufwendigen Isolierung
der einzelnen Materialien gegeneinander, entschieden wir uns schließlich für die
Aufführung der gesamten Konstruktion aus rostfreiem Edelstahl.
Ausführung aller Teile aus Edelstahl
Nachdem wir uns über das Material geeinigt hatten, konnten wir mit der eigentlichen
Konstruktion des Hydraulischen Widders beginnen. Während dieser ergaben sich immer
wieder kleinere Änderungen, bis die endgültige Ausführung fertig konstruiert war.
Unten einige Bilder der zuvor beschriebenen Konstruktion mit Schaufenster.
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Konstruktion
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9. Konstruktion
Stückliste
Pos.-Nr. Stück
Bezeichnung
Werkstoff
Rohmaße
Zeich.-Nr.
Zulieferer
1
1
Grundblock
1.4301
500 x 300 x 70
1.1
Eisenmetall
2
1
Flansch Druckkessel
1.4404
168,3 x 4,5
2.1 (DIN 2633)
Avesta
3
1
Rohr
1.4404
168,3 x 2
2.2 (DIN 1127)
Avesta
4
1
Kappe
1.4571
168,3 x 3
2.3 (DIN 2617)
Avesta
5
1
Flansch Stoßventil
1.4306
76,1 x 2,9
DIN 2633
Avesta
6
1
Stoßventil
1.4301
d80 x 150
3.1
Eisenmetall
7
1
Kunststoffbüchse
Kunststoff
d35 x 40
3.2
Altbestand
8
1
Ventilstange
1.4301
d20 x 250
4.2 (DIN 671)
Avesta
9
1
Ventilteller
1.4301
d60 x 50
4.1
Eisenmetall
10
1
Flatterventilhalterung
1.4301
20 x 25 x 100
5.1
Eisenmetall
11
1
Flatterventil
1.4301
15 x 40 x 80
5.2
Eisenmetall
12
1
Bolzen
1.4301
d20 x 60
5.3 (DIN 671)
Avesta
13
8
Schraube Druckkessel
1.4301
M20 x 50
DIN 933
Höller
14
4
Schraube Stoßventil
1.4301
M16 x 45
DIN 936
Höller
15
2
Schraube Flatterventilhalterung
1.4301
M8 x 16
DIN 933
Höller
16
2
Schraube Flatterventil
1.4301
M6 x 16
DIN 912
Höller
17
4
Hutmutter Grundblock
1.4301
M16
-
Höller
18
4
Gewindestange Grundblock
1.4301
M16 x 250
-
Höller
19
2
Mutter Ventilstange
1.4301
M16
DIN 936
Höller
20
4
Scheibe Stoßventil
1.4301
M16
-
Höller
21
4
Scheibe Grundblock
1.4301
M20
-
Höller
22
2
Scheibe Flatterventilhalterung
1.4301
M8
-
Höller
23
2
Scheibe Flatterventil
1.4301
M6
-
Höller
24
1
Schraube Ventilteller
1.4301
M10 x 20
DIN 933
Höller
25
1
Dichtung Druckkessel
Klingerit
D215 / d150
-
Haidenth.
26
1
Dichtung Stoßventil
Klingerit
D120 / d72
-
Haidenth.
27
1
Dichtung Flattervenil
Gummi
D35 / d5
-
Altbestand
28
1
Schweißmuffe 1/2"
1.4436
1/2" 34 lang
29
1
Schweißnippel 1/2"
1.4436
1/2" 35 lang
DIN 2982
Schloetter
30
1
Blindpfropfen 1/2"
1.4571
1/2"
DIN 2982
Frankstahl
31
1
Blindpfropfen 1"
1.4571
1“
DIN 2982
Frankstahl
2.4 (DIN 2986) Schloetter
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Den Zusammenbau des Hydraulischen Widders soll folgende Explosionszeichnung
veranschaulichen.
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Im Folgendem soll der Zusammenbau illustriert werden. Der Grundblock ist das
Herzstück der Konstruktion. Er ist die Verlängerung der Zulaufleitung, in ihm werden die
Auslässe für das Stoß- und Überdruckventil realisiert. Außerdem werden im Grundblock
zwei Auslässe aus dem Druckkessel vorgesehen, einer der in die Steigleitung mündet
und einer der als Entleerungsstelle dient.
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Zuerst werden die Dichtungen für Stoßventil und Druckkessel auf die Dichtflächen
gelegt. Für unser Projekt wurden selbst zugeschnittene Dichtungen verwendet, da in
unserer Konstruktion Normflansche verwendet wurden, können aber auch
handelsübliche Normdichtungen verwendet werden.
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Nach dem Auflegen der Dichtungen wird das Flatterventil (Überdruckventil) am
Grundblock angebracht. In diesem Fall wird aber keine Klingerit-Dichtung sondern eine
flexible Dichtung aus Gummi verwendet.
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Anschließend wird das Stoßventil mit dem Stössel zusammengesetzt und am
Grundblock montiert. Der Wasserauslass des Ventils kann parallel oder quer zu der
Widderachse stehen. Die Montage des Ventils kann daher beliebig gewählt werden. Wir
haben uns für die unten dargestellte Variante entschieden, da bei dieser das
überschüssige Wasser problemlos zur Seite wegfließen kann.
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Um den Zusammenbau abzuschließen, muss nur mehr der Druckkessel montiert
werden. Bevor man den Widder in Betrieb nehmen kann, muss der Druckkessel über die
obige Anschluss-Stelle komplett mit Wasser gefüllt werden. Danach ist der Druckkessel
zu schließen und der Widder kann in Betrieb genommen werden.
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Anschließend werden einige Ansichten des zusammengebauten Widders dargestellt.
Die 3D-Konstruktion wurde ausschließlich mit der Software Pro-Engineer erstellt.
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Fertigung
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10. Fertigung
Fertigung des Grundblocks
Die Fertigung
des Grundblocks erfolgte,
abgesehen von der auswärts vergebenen Arbeit,
fast ausschließlich auf der EMCO VMC-200 CNCFräsmaschine. Neben der Bearbeitung mit der
genannten Maschine wurden lediglich die
Außenflächen und die Fasen mit einer
konventionellen Fräsmaschine bearbeitet. Auf die
Bearbeitung der Außenflächen und der Fasen
wird im folgenden nicht näher eingegangen.
Bevor die Fertigung mit der CNC-Fräsmaschine
gestartet wurde, sollte zur Erleichterung der
weiteren Arbeit ein Einrichteblatt erstellt werden. Dieses beinhaltet im Wesentlichen die
Aufspannsituation des Werkstücks, die Lage der Werkstücknullpunkte und die
Hauptabmessungen des Werkstücks. Die genaue Aufspannsituation ergab sich bei
unserem Werkstück erst bei der praktischen Ausführung, da die Abmessungen
desselben
an
der
Grenze
des
Bearbeitungsbereiches der Maschine lagen.
Dem
Einrichteblatt
beigelegt
ist
ein
Arbeitsplan (Auflistung und Beschreibung der
einzelnen Bearbeitungsschritte) und eine
Werkzeugliste (Auflistung aller benötigten
Werkzeuge
mit
den
dazugehörigen
Werkzeugdaten (Drehzahl, Vorschub und
Spindeldrehrichtung)).
Nachdem diese Vorbereitungen getroffen
waren, konnte mit der Erstellung des CNC-Programms begonnen werden. Dazu musste
zuerst die Kontur des Werkstücks gezeichnet
werden. Anschließend wurden Schritt für Schritt
die einzelnen Bearbeitungsschritte programmiert.
Wenn das Programm fertiggestellt ist, kann
dieses am PC simuliert werden. Mögliche grobe
Fehler können so schon vor der eigentlichen
Bearbeitung erkannt und korrigiert werden.
Nachdem das Programm vollständig fertig ist,
kann
dieses
in
den
Maschinenspeicher
übertragen werden.
Nun musste das Werkstück am Maschinentisch
aufgespannt werden. Nachdem dies erfolgt ist, muss das Werkstück noch eingerichtet
werden. Hierzu diente uns ein 3D-Kantentaster. Wenn nun alle Vorbereitungen getroffen
worden sind, kann die eigentliche Fertigung beginnen. Wichtig ist es zu beachten, dass
die Fertigung zweckmäßigerweise im Betrieb „Einzelsatz“ erfolgt. Auch eine ständige
Überwachung der Fertigung ist sinnvoll, da mögliche Programmfehler so meist noch
rechtzeitig korrigiert werden können.
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Nun folgend sind die zuvor angesprochenen
Unterlagen
(Einrichteblatt,
Arbeitsplan,
Werkzeugliste und CNC-Programme) beigelegt.
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HTL-SALZBURG
MASCHINENBAU
CAD - CAM - CNC
EINRICHTEBLATT
WERKSTÜCK: Grundblock
Arbeitsauftrag: Diplomarbeit
Rohmaße: 500 x 300 x 70
WERKSTÄTTENLABOR
Name: Hydraulischer Widder
MASCHINE: EMCO VMC-200
Zeichnung Nr.: 1.1
Werkstoff: 1.4301
Prog. Nr.: 1
Nullpunkt: siehe Skizze
Spannmittel: Spanntisch
Abmessungen siehe Zeichnung
W1
W2
W1
W2
Arbeitsplan: siehe Beilage
Werkzeuge: siehe Beilage
Blatt: 1
Arbeitsplan 1:
1. T17
2. T29
3. T13
4. T25
5. T41
6. T70
7. T58
8. T65
9. T66
10. T68
11. T90
12. T34
Taschen 15 tief und Dichtungsfläche 0,1 tief schruppen
Taschen 15 tief schlichten
Vertiefung 2 tief schruppen
Vertiefung 2 tief schlichten
Alle Bohrungen zentrieren
Bohrungen d6,8 20 tief bohren
Bohrungen d17,5 40 tief, d22 72 tief und d25 40 tief vorbohren
Bohrungen d17,5 40 tief bohren
Bohrungen d22 72 tief bohren
Alle Bohrungen senken
Gewinde M8 schneiden
Werkzeugliste 1:
T01 17
T02 29
T03 13
T04 25
T05 41
T06 70
T07 58
T08 65
T09 66
T10 68
T11 90
T12 34
Schrupp-Schaftfräser d20
Schlicht-Schaftfräser d20
Zentrierbohrer d2
Spiralbohrer d6,8
Spiralbohrer d10
Spiralbohrer d17,5
Spiralbohrer d22
Spiralbohrer d25
Spitzsenker 90°
Gewindebohrer M8
F120
F120
F100
F100
F60
F60
F100
F200
F200
F200
F200
F1250
S350
S350
S600
S600
S2000
S500
S400
S150
S150
S150
S300
S100
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
Arbeitsplan 2:
1. T17
2. T29
3. T41
4. T58
5. T64
6. T66
7. T90
Taschen 15 tief, Auslass 40 tief und Dichtungsfläche 0,1 tief schruppen
Taschen 15 tief und Auslass 40 tief schlichten
Alle Bohrungen zentrieren
Bohrungen d14 40 tief und d22 72 tief vorbohren
Alle Bohrungen senken
Werkzeugliste 2:
T01 17
T02 29
T03 41
T04 58
T05 64
T06 66
T07 90
Zentrierbohrer d2
Spiralbohrer d10
Spiralbohrer d14
Spiralbohrer d22
Spitzsenker 90°
F120
F120
F60
F100
F150
F200
F200
S350
S350
S2000
S400
S200
S150
S300
M03
M03
M03
M03
M03
M03
M03
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HTL - SALZBURG
MASCHINENBAU
Z. Nr.: 1.1
CAD - CAM - CNC
NC - PROGRAMMAUSDRUCK
Werkstück: Grundblock
N0000 G54
N0010 T117 F300 S300 G95
N0020 G95 M08 M03
N0030 G92 X150. Y147.05 Z50.
N0040 G59
N0050 G00 X-170. Y138.05 S300
N0060 Z2.
N0070 G01 Z-15. F100
N0080 X-106. F300
N0090 Y152.05
N0100 G00 Z20.
N0110 X-172. Y119.05
N0120 Z-15.
N0130 G01 X-110.
N0140 Y132.05
N0150 X-111.
N0160 G00 Z20.
N0170 X-165. Y102.05
N0180 Z2.
N0190 G01 Z-15. F100
N0200 G41
N0210 G01 X-150. Y91.55 F300
N0220 X-124.
N0230 G03 X-94.5 Y121.05 I0. J29.5
N0240 G01 X-94.5 Y147.05
N0250 G40
N0260 G01 X-109. Y152.05
N0270 G00 Z2.
N0280 Z50.
N0290 X-166. Y-103.05
N0300 Z-15.
N0310 G01 X-141.
N0320 Y-138.05
N0330 X-122.
N0340 Y-110.05
N0350 G00 Z2.
N0360 X-132. Y-153.05
N0370 G01 Z-15. F100
N0380 G41
N0390 G01 X-94.5 Y-147.05 F300
N0400 Y-121.05
N0410 G03 X-124. Y-91.55 I-29.5 J0.
N0420 G01 X-150. Y-91.55
N0430 G40
N0440 G01 X-166. Y-105.05
N0450 G00 Z2.
N0460 Z50.
N0470 X94. Y0.
N0480 Z2.
N0490 G01 Z-0.3 F100
N0500 G41
N0510 G01 X110. F300
N0520 G03 X110. Y0. I-110. J0.
N0530 G40
N0540 G01 X94.
N0550 G00 Z2.
N0560 G01 Z-0.3 F100
N0570 G41
Maschine: EMCO VMC-200
Programm Nr.: 1
N0580 G01 X75. F300
N0590 G02 X75. Y0. I-75. J0.
N0600 G40
N0610 G01 X94.
N0620 G00 Z2.
N0630 Z80.
N0640 T229 F300 S300 G95
N0650 G00 X-110. Y-151.05
N0660 Z2.
N0670 G01 Z-15. F100
N0680 G41
N0690 G01 X-94. Y-147.05 F300
N0700 Y-121.05
N0710 G03 X-124. Y-91.05 I-30. J0.
N0720 G01 X-150. Y-91.05
N0730 G40
N0740 G01 X-166. Y-103.05
N0750 G00 Z2.
N0760 Z50.
N0770 X-170. Y107.05
N0780 Z2.
N0790 G01 Z-15. F100
N0800 G41
N0810 G01 X-150. Y91.05 F300
N0820 X-124.
N0830 G03 X-94. Y121.05 I0. J30.
N0840 G01 X-94. Y147.05
N0850 G40
N0860 G01 X-110. Y151.05
N0870 G00 Z2.
N0880 Z80.
N0890 T541 F70 S2000 G95
N0900 G00 X-45.922 Y110.866 S2000
N0910 Z2.
N0920 G81 X-45.922 Y110.866 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0930 G81 X45.922 Y110.866 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0940 G81 X110.866 Y45.922 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0950 G81 X110.866 Y-45.922 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0960 G81 X45.922 Y-110.866 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0970 G81 X-45.922 Y-110.866 Z-3. P3=2. F70 S2000
N0980 G81 X-124. Y-121.05 Z-18. P3=2. F70 S2000
N0990 G81 X-110.866 Y-45.922 Z-3. P3=2. F70 S2000
N1000 G81 X0. Y-60. Z-3. P3=2. F70 S2000
N1010 G81 X28. Y-27. Z-3. P3=2. F70 S2000
N1020 G81 X28. Y27. Z-3. P3=2. F70 S2000
N1030 G81 X0. Y0. Z-3. P3=2. F70 S2000
N1040 G81 X0. Y60. Z-3. P3=2. F70 S2000
N1050 G81 X-110.866 Y45.922 Z-3. P3=2. F70 S2000
N1060 G81 X-124. Y121.05 Z-18. P3=2. F70 S2000
N1070 G00 Z80.
N1080 T670 F70 S1500 G95
N1090 G00 X28. Y27. S1500
N1100 Z2.
N1110 G83 X28. Y27. Z-3. P3=2. D3=6000 D4=10 D5=80
D6=3000
N1120 G83 X28. Y-27. Z-3. P3=2. D3=6000 D4=10 D5=80
D6=3000
N1130 G00 Z80.
HTL - SALZBURG
MASCHINENBAU
Z. Nr.: 1.1
CAD - CAM - CNC
N1140 T758 F70 S1200 G95
N1150 G00 X0. Y0. S1200
N1160 Z2.
N1170 G83 X0. Y0. Z-40. P3=2. D3=6000
D4=10 D5=80 D6=3000
N1180 G83 X0. Y60. Z-40. P3=2. D3=6000
D4=10 D5=80 D6=3000
N1190 G83 X45.922 Y110.866 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1200 G83 X110.866 Y45.922 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1210 G83 X110.866 Y-45.922 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1220 G83 X45.922 Y-110.866 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1230 G83 X0. Y-60. Z-40. P3=2. D3=6000
D4=10 D5=80 D6=3000
N1240 G83 X-45.922 Y-110.866 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1250 G83 X-124. Y-121.05 Z-75. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1260 G83 X-110.866 Y-45.922 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1270 G83 X-110.866 Y45.922 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1280 G83 X-45.922 Y110.866 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1290 G83 X-124. Y121.05 Z-75. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=3000
N1300 G00 Z80.
N1310 T865 F200 S250 G95
N1320 G00 X-45.922 Y110.866 S250
N1330 Z2.
N1340 G83 X-45.922 Y110.866 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1350 G83 X45.922 Y110.866 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1360 G83 X110.866 Y45.922 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1370 G83 X110.866 Y-45.922 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1380 G83 X45.922 Y-110.866 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1390 G83 X-45.922 Y-110.866 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1400 G83 X-110.866 Y-45.922 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1410 G83 X-110.866 Y45.922 Z-38. P3=2.
D3=15000 D4=10 D5=80 D6=10000
N1420 G83 X0. Y0. Z-38. P3=2. D3=15000
D4=10 D5=80 D6=10000
N1430 G83 X0. Y60. Z-38. P3=2. D3=15000
D4=10 D5=80 D6=10000
N1440 G83 X0. Y-60. Z-38. P3=2. D3=15000
D4=10 D5=80 D6=10000
N1450 G00 Z80.
N1460 T866 F200 S250 G95
N1470 G00 X-124. Y121.05 S250
Programm Nr.: 1
N1480 Z2.
N1490 G83 X-124. Y121.05 Z-75. P3=2. D3=15000 D4=10
D5=80 D6=10000
N1500 G00 Z50. S250
N1510 Y-121.05
N1520 Z2.
N1530 G83 X-124. Y-121.05 Z-75. P3=2. D3=15000 D4=10
D5=80 D6=10000
N1540 G00 Z80.
N1550 T990 F200 S250 G95
N1560 M09
N1570 G00 X-45.922 Y-110.866 S300
N1580 Z2.
N1590 G81 X-45.922 Y-110.866 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1600 G81 X45.922 Y-110.866 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1610 G81 X110.866 Y-45.922 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1620 G81 X110.866 Y45.922 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1630 G81 X45.922 Y110.866 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1640 G81 X-45.922 Y110.866 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1650 G81 X-110.866 Y45.922 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1660 G81 X-110.866 Y-45.922 Z-6.5 P3=2. F200 S300
N1670 G00 X28. Y27. Z2.
N1680 G81 X28. Y27. Z-2.5 P3=2. F200 S300
N1690 G81 X28. Y-27. Z-2.5 P3=2. F200 S300
N1700 G00 Z80.
N1710 T313 F100 S400 G95
N1720 G00 X20. Y0. S400
N1730 Z2.
N1740 G01 X19.875 F100
N1750 Z-2.
N1760 G41
N1770 G01 X25.
N1780 G03 X25. Y0. I-25. J0.
N1790 G40
N1800 G01 X19.875
N1810 G00 Z2.
N1820 G01 Z-0.2
N1830 G41
N1840 G01 X10.
N1850 G02 X10. Y0. I-10. J0.
N1860 G40
N1870 G01 X19.875
N1880 G00 Z2.
N1890 G01 X0.
N1900 G88 X0. Y0. Z-2. P1=24.5 P3=2. D3=4000 D5=2.
N1910 G00 Z80.
N1920 T425 F100 S400 G95
N1930 G00 Z2. S400
N1940 G88 X0. Y0. Z-2. P1=24.5 P3=2. D3=4000 D5=2.
N1950 G01 X19.875 Z-2. F100 S400
N1960 G41
N1970 G01 X25.
N1980 G03 X25. Y0. I-25. J0.
N1990 G40
N2000 G01 X19.875
N2010 G00 Z2.
N2020 Z80.
N2030 T1034 F1250 S50 G95
HTL - SALZBURG
MASCHINENBAU
Z. Nr.: 1.1
CAD - CAM - CNC
N2040 G00 X28. Y27. S50
N2050 Z2.
N2060 G84 X28. Y27. Z-5. P3=2. F1250 S50
N2070 G84 X28. Y-27. Z-5. P3=2. F1250 S50
N2080 G00 Z80.
N2090 T1137 F2500 S50 G95
N2100 G00 X45.922 Y-110.866
N2110 Z5.
N2120 G84 X45.922 Y-110.866 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2130 G84 X110.866 Y-45.922 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2140 G84 X110.866 Y45.922 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2150 G84 X45.922 Y110.866 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2160 G84 X-45.922 Y110.866 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2170 G84 X-110.866 Y45.922 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2180 G84 X-110.866 Y-45.922 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2190 G84 X-45.922 Y-110.866 Z-5. P3=5.
F2500 S50
N2200 G00 Z80.
N2210 X0. Y150.
N2220 G53 G56 T0000 M09 M30
Programm Nr.: 1
HTL - SALZBURG
MASCHINENBAU
Z. Nr.: 1.1
CAD - CAM - CNC
N0000 G54
N0010 T117 F250 S250 G95
N0020 G95 M08 M03
N0030 G92 X-98.4 Y147.05 Z50.
N0040 G59
N0050 G00 X114.4 Y-138.05 S250
N0060 Z2.
N0070 G01 Z-15. F100
N0080 X54.4 F250
N0090 Y-150.05
N0100 G00 Z20.
N0110 X113.4 Y-119.05
N0120 Z-15.
N0130 G01 X63.4
N0140 Y-137.05
N0150 G00 Z20.
N0160 X115.4 Y-103.05
N0170 Z2.
N0180 G01 Z-15. F100
N0190 G41
N0200 G01 X98.4 Y-91.35 F250
N0210 X72.4
N0220 G03 X42.7 Y-121.05 I0. J-29.7
N0230 G01 X42.7 Y-147.05
N0240 G40
N0250 G01 X59.4 Y-151.05
N0260 G00 Z2.
N0270 Z50.
N0280 X114.4 Y139.05
N0290 Z-15.
N0300 G01 X89.4
N0310 Y109.05
N0320 X101.4
N0330 G00 Z2.
N0340 Y149.05
N0350 G01 Z-15. F100
N0360 X71.4 F250
N0370 Y111.05
N0380 X87.4 Y117.05
N0390 G00 Z2.
N0400 X77.4 Y153.05
N0410 G01 Z-15. F100
N0420 G41
N0430 G01 X42.7 Y147.05 F250
N0440 Y121.05
N0450 G03 X72.4 Y91.35 I29.7 J0.
N0460 G01 X98.4 Y91.35
N0470 G40
N0480 G01 X115.4 Y107.05
N0490 G00 Z2.
N0500 Z80.
N0510 T541 F30 S1500 G95
N0520 G00 X72.4 Y121.05 S1500
N0530 Z2.
N0540 G81 X72.4 Y121.05 Z-18. P3=2. F30
S1500
N0550 G81 X51.265 Y51.265 Z-3. P3=2. F30
S1500
Programm Nr.: 2
N0560 G81 X-51.265 Y51.265 Z-3. P3=2. F30
S1500
N0570 G81 X0. Y0. Z-3. P3=2. F30 S1500
N0580 G81 X-51.265 Y-51.265 Z-3. P3=2. F30
S1500
N0590 G81 X51.265 Y-51.265 Z-3. P3=2. F30
S1500
N0600 G81 X72.4 Y-121.05 Z-18. P3=2. F30
S1500
N0610 G00 Z80.
N0620 Z2.
N0630 G83 X72.4 Y-121.05 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0640 G83 X51.265 Y-51.265 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0650 G83 X-51.265 Y-51.265 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0660 G83 X0. Y0. Z-40. P3=2. D3=6000
D4=10 D5=80 D6=4000
N0670 G83 X-51.265 Y51.265 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0680 G83 X51.265 Y51.265 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0690 G83 X72.4 Y121.05 Z-40. P3=2.
D3=6000 D4=10 D5=80 D6=4000
N0700 G00 Z80.
N0710 T664 F100 S300 G95
N0720 G00 X51.265 Y51.265 S300
N0730 Z2.
N0740 G83 X51.265 Y51.265 Z-39. P3=2.
D3=8000 D4=10 D5=80 D6=5000
N0750 G83 X-51.265 Y51.265 Z-39. P3=2.
D3=8000 D4=10 D5=80 D6=5000
N0760 G83 X0. Y0. Z-39. P3=2. D3=8000
D4=10 D5=80 D6=5000
N0770 G83 X-51.265 Y-51.265 Z-39. P3=2.
D3=8000 D4=10 D5=80 D6=5000
N0780 G83 X51.265 Y-51.265 Z-39. P3=2.
D3=8000 D4=10 D5=80 D6=5000
N0790 G00 Z80.
N0800 T866 F200 S200 G95
N0810 G00 X72.4 Y-121.05 S200
N0820 Z2.
N0830 G83 X72.4 Y-121.05 Z-75. P3=2.
D3=10000 D4=10 D5=80 D6=6000
N0840 G83 X0. Y0. Z-40. P3=2. D3=10000
D4=10 D5=80 D6=6000
N0850 G00 X72.4 Y121.05 Z2. S200
N0860 G83 X72.4 Y121.05 Z-75. P3=2.
D3=10000 D4=10 D5=80 D6=6000
N0870 G00 Z80.
N0880 T990 F300 S200 G95
N0890 G00 X-51.265 Y51.265 S200
N0900 Z2.
N0910 G81 X-51.265 Y51.265 Z-5. P3=2.
F300 S200
N0920 G81 X51.265 Y51.265 Z-5. P3=2. F300
S200
HTL - SALZBURG
MASCHINENBAU
Z. Nr.: 1.1
CAD - CAM - CNC
N0930 G81 X51.265 Y-51.265 Z-5. P3=2.
F300 S200
N0940 G81 X-51.265 Y-51.265 Z-5. P3=2.
F300 S200
N0950 G00 Z80.
N0960 T1269 F200 S160 G95
N0970 G00 X0. Y0. S160
N0980 Z2.
N0990 G83 X0. Y0. Z-40. P3=2. D3=15000
D4=10 D5=80 D6=8000
N1000 G00 Z80.
N1010 T117 F250 S250 G95
N1020 G00 Z2. S250
N1030 G01 Z0. F100
N1040 G88 X0. Y0. Z-40. P1=69.7 P3=0.
D3=15000 D5=2.
N1050 G00 Z80.
N1060 T229 F200 S250 G95
N1070 G00 Z2. S250
N1080 G01 Z-40. F100
N1090 G41
N1100 G01 X35. F200
N1110 G03 X35. Y0. I-35. J0.
N1120 G40
N1130 G01 X0.
N1140 G00 Z2.
N1150 Z50.
N1160 X116.4 Y-101.05
N1170 Z2.
N1180 G01 Z-15. F100
N1190 G41
N1200 G01 X98.4 Y-91.05 F200
N1210 X72.4
N1220 G03 X42.4 Y-121.05 I0. J-30.
N1230 G01 X42.4 Y-147.05
N1240 G40
N1250 G01 X58.4 Y-153.05
N1260 G00 Z2.
N1270 Z50.
N1280 Y154.95
N1290 Z2.
N1300 G01 Z-15. F100
N1310 G41
N1320 G01 X42.4 Y147.05 F200
N1330 Y121.05
N1340 G03 X72.4 Y91.05 I30. J0.
N1350 G01 X98.4 Y91.05
N1360 G40
N1370 G01 X118.4 Y102.95
N1380 G00 Z2.
N1390 Z50.
N1400 T117 F200 S250 G95
N1410 M03
N1420 G00 X50.5 Y0. S300
N1430 Z2.
N1440 G01 Z-0.2 F100
N1450 G41
N1460 G01 X62.5 F200
Programm Nr.: 2
N1470 G03 X62.5 Y0. I-62.5 J0.
N1480 G40
N1490 G01 X50.5
N1500 G00 Z2.
N1510 G01 Z-0.2 F100
N1520 G41
N1530 G01 X30. F200
N1540 G02 X30. Y0. I-30. J0.
N1550 G40
N1560 G01 X50.5
N1570 G00 Z2.
N1580 Y150. Z80.
N1590 G53 G56 T0000 M09 M30
Schweißen des Druckkessels und des Stoßventils
Um die Bauteile Druckkessel und Stoßventil zu schweißen wurde die schuleigene WIGSchweißanlage verwendet.
Eine Wolfram-Inertgas-Schweißanlage besteht aus einer Stromquelle, die in den
meisten Fällen auf Gleichstrom- oder Wechselstromschweißen geschaltet werden kann,
und einem Schweißbrenner, der mit der
Stromquelle durch ein Schlauchpaket
verbunden ist. Im Schlauchpaket befinden
sich
die
Schweißstromleitung,
die
Schutzgasführung, die Steuerleitung und
bei größeren Brennern der
Zu- und
Rücklauf
des
Kühlwassers.
Ein
Hochfrequenz-Zündgerät ermöglicht ein
berührungsloses Zünden des Lichtbogens.
Beim WIG-Schweißen wird von rechts
nach links geschweißt. Der Brenner wird
ca. 15° schräg zur Schweißrichtung und in einem Abstand von 2mm bis 3mm
(Lichtbogenlänge) über das Werkstück geführt. Der Zusatzwerkstoff (Schweißstab) wird
seitlich von Hand mit tupfenden Bewegungen zugeführt. Durch Absenken des
Schweißstromes am Ende einer Schweißnaht werden Endkrater und mögliche Risse
vermieden. Nach dem Abschalten des Schweißstromes muss die Brennerdüse solange
über der Schweißstelle gehalten werden, bis das Schmelzbad unter dem
nachströmenden Schutzgas erkaltet ist.
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Für
unsere
Werkstücke
wurde
das
Gleichstromschweißen mit negativ gepolter
Wolframelektrode verwendet, es eignet sich
besonders für das Schweißen von NE-Metallen
und legierten Stählen (in unserem Fall nicht
rostender Edelstahl). Durch das Fließen der
Elektronen von der Elektrode zum Werkstück
entstehen am Werkstück die höheren und am
Lichtbogenansatzpunkt der Wolframelektrode
die
niedrigeren
Temperaturen.
Die
Wolframelektrode
kann
daher
spitz
zugeschliffen werden, wodurch der Lichtbogen
stabil brennt und beim Schweißen besser
geführt werden kann. Die Schmelzzone ist
schmal und tief.
Als Schutzgas wurde das inerte Gas Argon verwendet. Dieses Gas geht auch bei hohen
Temperaturen des Lichtbogens keine chemischen Verbindungen mit dem flüssigen
Schweißgut ein.
Bevor mit der eigentlichen Schweißnaht begonnen werden
konnte, wurden die Bauteile etwa 2mm übereinander
ausgerichtet und zusammen geheftet.
Um auch auf der Innenseite des Stoßventils bzw. des
Druckkessels
eine
schöne
Schweißnaht
ohne
Schweißspritzer
zu
erhalten
wurden
sowohl
der
Druckkessel als auch das Stoßventil mit einem Formiergas
(Argon) gefüllt. Dazu wurden die beiden Bauteile
weitgehend abgedichtet und den ganzen Schweißvorgang
über mit dem Schutzgas durchspült. Dadurch wurde
gewährleistet, dass auch auf der Innenseite der
Schweißnaht keine unerwünschten chemischen Reaktionen
stattfinden konnten.
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Schleifen und Beizen:
Um die Schweißnähte an Druckwindkessel und Stoßventil zu reinigen und gegen
unerwünschte Umwelteinflüße zu schützen, mussten diese durch Beizen und Schleifen
nachbearbeitet werden.
Zu Beginn wurde die Schweißnaht und deren
Umgebung grob gereinigt, das heißt es
wurden diverse größere Verunreinigungen
mit einer Handfeile oder eventuell mit einem
Winkelschleifer
entfernt.
Darauffolgend
musste
die
Schweißnaht
und
deren
umliegende Fläche fettfrei gemacht werden.
Der gewünschte Erfolg wurde durch eine
sehr feinkörnige Polierscheibe erzielt.
Nun
war
die
Fläche
ausreichend
vorbereitet und es konnte mit dem
eigentlichen Beizen der Schweißfläche
begonnen werden.
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Es wurde per Hand mit einem Haarpinsel ein spezielles Beizmittel auf der gesamten
Schweißnaht und deren geschliffenen, umliegenden Flächen aufgetragen, es war dabei
besonders darauf zu achten, dass dies sehr sorgfältig und flächendeckend erfolgte.
Nun wurden die gebeizten Werkstücke zum Trocknen bzw. zum Einwirkenlassen des
Beizmittels aufgelegt, im Normalfall hätte dieser Trockenvorgang zwei Stunden in
Anspruch nehmen sollen, jedoch wurde bei unseren Teilen der gewünschte Erfolg schon
nach einer Stunde erreicht.
Nachdem das Beizmittel auf den Flächen deutlich erkennbare Spuren zurückließ,
wurden diese mit einem nassen Tuch und einer sehr feinen Polierscheibe entfernt. Um
nun die Schweißnaht optisch den anderen Flächen wirklich exakt anzugleichen, wurde
nach dem beendeten Beizvorgang das gesamte Werkstück mit einer Schleifscheibe
poliert um die Oberfläche des Edelstahls auf Hochglanz zu bringen.
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Druckprobe des Windkessels
Nachdem wir die Vorbereitungsarbeiten für den Windkessel (Organisation der
benötigten Teile und deren Schweißnahtvorbereitung) getroffen hatten, wurde er
zusammengeschweißt.
Da wir nicht ausreichende und keine geprüften Schweißkenntnisse besitzen, übernahm
diese Tätigkeit VL Klaus Haipl.
Nachdem der Windkessel zusammengeschweißt war, befassten wir uns sogleich mit
dessen Prüfung.
Da wir unseren Hydraulischen Widder für einen Höchstdruck von maximal 16 bar
auslegten, „pressten“ wir den Windkessel mit dem maximal möglichen Betriebsdruck
sowie der gebräuchlichen 1,5-fachen Sicherheit ab (24 bar).
Versuchsaufbau:
Platte mit
Einschweißmuffe
Entlüftung
Druckschlauch
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Versuchserläuterung:
Um den Druck prüfen zu können, mussten wir als ersten Schritt den Windkessel geeignet,
am unteren Ende (beim Flansch) abdichten.
Wir verwendeten dabei eine Metallplatte der Stärke 8mm und bohrten in diese 8
Durchgangslöcher, um sie auf den Flansch zu schrauben und eines für den
Druckschlauch. Auf das Loch für den Druckschlauch der Handpumpe wurde eine Muffe
mit Außengewinde angeschweißt, um den Druckschlauch befestigen zu können.
Als wir nun diesen Deckel fertig hatten, legten wir eine Dichtung zwischen Windkesselflansch
und der Platte und verschraubten sie miteinander.
Anschließend füllten wir den Kessel mit Wasser und „drückten“ ihn mit einem Druck von
24 bar ab.
Kommentar:
Der Versuch verlief reibungsfrei und ohne Probleme. Wie von uns erwartet, hielt der
Windkessel den Druck von 24 bar stand und war somit voll einsatzbereit.
Versuchsort:
Werkstättenhof der HTBLA-Salzburg
Verwendete Geräte:
- Windkessel
- mit Wasser gefüllte Abpresspumpe
- diverse Werkzeuge und Schrauben
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Testlauf
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11. Testlauf
Am 6. April 2000 führten wir im Werkstättenhof der HTL den Testlauf des Hydraulischen
Widders durch. Folgend ist eine schematische Skizze des Aufbaus für den Testlauf zu
sehen.
Wasserstrahl
Düse
Zuleitung
Steigleitung
Stahlfass
Absperrventil
Druckleitung
überschüssiges Wasser
Flatterventil
Stoßventil
Bevor der Testlauf durchgeführt werden konnte, musste
das Stahlfass zuerst über die Zuleitung mit Wasser
gefüllt werden. Als dies geschehen war, konnte das
Absperrventil geöffnet werden. Das Wasser floss nun
durch die Druckleitung zum Hydraulischen Widder. Über
das Stoßventil entwich das überschüssige Wasser.
Nachdem ein Druckstoß erfolgte, wurde ein Teil des
Wassers durch die Steigleitung zur Düse gefördert.
Durch die Düse (Simulation des Springbrunnenbetriebs)
wurde ein etwa eineinhalb Meter hoher Wasserstrahl
erzeugt. Die einzelnen Arbeitstakte waren deutlich
erkennbar, wobei der Wasserstrahl aber nie ganz abriss.
Der Testlauf verlief jedoch nicht ganz ohne Probleme.
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Der Vorgang wie er oben beschrieben ist, funktionierte nicht von Anfang an reibungslos.
Da die Ventilstange im Stoßventil zuwenig Spiel hatte, kam kein Druckstoß zustande. So
mussten wir die Hülse, die in das Stoßventil eingepresst war zunächst entfernen. Später
bearbeiteten wir diese noch nach, indem wir den Innendurchmesser derselben
vergrößerten. Nachdem dieses Problem gelöst war, funktionierte der Widder einwandfrei.
Am 10. 4. 2000 machten wir uns daran den Wirkungsgrad des Hydraulischen Widders
grob abzuschätzen. Die Bedingungen für die Bestimmung des Wirkungsgrads waren
nicht optimal, da der Wasserspiegel im Stahlfass nicht konstant war, sondern stetig abnahm.
Trotzdem gelang uns eine gute Abschätzung des Wirkungsgrades. Die Bestimmung des
Wirkungsgrades sowie die Aufnahme aller sonst benötigten Daten siehe Berechnung.
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Montage
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12. Montage
Am 13. 4. 2000 besuchten wir erstmals die WasserWunderWelt in Krimml. Wir nahmen
auch den schon fertigen Widder mit. Nach einer Besprechung mit einigen Vertretern der
GROHAG und den Architekten der WasserWunderWelt besichtigten wir das noch
unfertige Gelände. Nach Absprache mit Herrn Haubner legten wir als Montagezeitraum
die Tage vom 8. bis zum 11. Juni 2000 fest. Da die mündliche Reifeprüfung
beziehungsweise die Präsentation der Diplomarbeit bereits vor dem Montagetermin
stattfinden, kann die Montage nur ansatzweise dokumentiert werden. Anschließend sind
die Pläne, die die Einbausituation des Hydraulischen Widders zeigen, eingefügt.
Seite 88/139
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Berechnung
Seite 91/139
13. Berechnung
Berechnung der Spannung in Längsrichtung
p = 1600000 Pa
D = 168,3 mm
s = 2 mm
p . (D - 2 . s) 1600000 Pa . (168,3 mm - 2 . 2 mm)
N
=
= 65,72
2.s
2 . 2 mm
mm2
Sl =
Berechnung der Spannung in Querrichtung
Sq =
Sl
=
2
N
mm2
65,72
2
= 32,86
N
mm2
Auslegung des Springbrunnens
Für die Berechnung des Wirkungsgrades eines Hydraulischen Widders gilt folgende
Formel.
n=
Vab . hab
Vzu . hzu
n
Vab
hab
Vzu
hzu
. . . Wirkungsgrad des Hydraulischen Widders (einheitenlos)
. . . Fördervolumenstrom in l/s
. . . Förderhöhe in m
. . . Versorgungsvolumenstrom in l/s
. . . Versorgungsgefälle in m
Der Wirkungsgrad wurde im durchgeführten Testlauf ermittelt. Dazu wurden folgende
Daten aufgenommen.
l
s
l
Vzu = 1,1556
s
Vab = 0,1111
hab = 1,95 m
hzu = 1,6875 m
Aus diesen Größen kann nun der Wirkungsgrad berechnet werden.
n=
Vab . hab
=
Vzu . hzu
0,1111
1,1556
l
. 1,95 m
s
l
. 1,6875 m
s
= 0,11
Seite 92/139
Durch die Gültigkeit der Gleichung V = A . v kann nun unter Annahme eines
Düsenquerschnitts
A
beziehungsweise
eines
Düsendurchmessers
d
die
Austrittsgeschwindigkeit v des Wasserstrahls aus der Düse berechnet werden.
Die Höhe H des aus der Düse ausströmenden Wasserstrahls kann mit dem Gesetz des
Vertikalen Wurfs nach oben ermittelt werden. Die entsprechende Gleichung lautet wie
folgt.
H=
v2
2.g
Die Auswertung der obigen Gleichungen wurden mit Excel durchgeführt, wobei für den
Versorgungsvolumenstrom Vzu und den Düsendurchmesser d verschiedene Werte
angenommen wurden. Die Höhen hab und hzu sind von der GROHAG vorgegeben und
somit fix festgelegt. Der Fördervolumenstrom V ab ergibt sich durch den Wirkungsgrad.
Auslegung des Springbrunnens mit zeitgetaktetem Ventil
Neben der obig durchgeführten Auslegung gibt es noch eine zweite Möglichkeit den
Springbrunnen zu betreiben. Mit Hilfe eines zeitgetakteten Ventils kann man den
Fördervolumenstrom für eine bestimmte Zeit anstauen, bis dieser einen entsprechenden
Druck erreicht hat. Wenn nun das Ventil öffnet, entsteht ein wesentlich größerer
Wasserstrahl als bei herkömmlichem Betrieb. Da aber in der WasserWunderWelt eine
solche Attraktion mit dem Titel „Geysir“ schon vorhanden ist, entschied sich die
GROHAG für die erste Variante. Trotzdem ist anschließend die zugehörige Berechnung
angeführt. Die Auswertung der folgenden Berechnung ist wie zuvor der zugehörigen
Exceltabelle zu entnehmen.
Vab = Vzu .
hzu
p
. n = V zu . zu . n
hab
pab
l
Vzu . pzu . n = konst. = 1 ( ) . 0,165 (bar) . 0,11 = 0,01833 = K 1
s
pabi . VneuiK = konst. = 0,165 bar . (9,6 l)1,3 = 3,122 = K 2
pabi =
Vabi =
K2
Vneui-1K
K1
pabi
Vneui = Vneui-1 - Vabi . t
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Diese Berechnung wird nun solange durchgeführt, bis ein entsprechender Druck erreicht
ist. Die zur Berechnung notwendige Öffnungszeit des Flatterventils t errechnet sich wie
folgt.
t=
2.L 2.6m
=
= 0,0081 s
m
vSch
1485
s
Wenn nun ein Druck p ab von beispielsweise 9 bar erreicht ist, kann das zeitgetaktete
Ventil öffnen und den Wasserstrahl erzeugen. Zur Berechnung der Zeit t Öffn, nach
welcher das zeitgetaktete Ventil öffnen soll, muss man noch berücksichtigen, dass sich
der Stössel nach jedem Druckstoß senkt und wieder nach oben bewegen muss, bevor
der nächste Druckstoß stattfindet. Diese Zeit t D wird für die folgende Berechnung mit 1 s
angenommen. Durch den durchgeführten Testlauf hat sich diese Annahme in guter
Näherung bestätigt.
i = 55 (aus Exceltabelle)
tÖffn = i . (t + tD) = 55 . (0,0081 s + 1 s) = 55,44 s
Die Zeit t Öffn beträgt in etwa eine Minute. Mit einer solchen Zeitspanne wäre der Geysir
gut betreibbar.
p zu . . . Versorgungsdruck in bar
p ab . . . Förderdruck in bar
Vneu . . . „Neues“ Luftvolumen im Druckkessel in l
t
. . . Öffnungszeit des Flatterventils in s
L . . . Länge der Druckleitung in m
vSch . . . Schallgeschwindigkeit in Wasser in m/s (=Geschwindigkeit des Druckstoßes)
i
. . . Anzahl der Druckstöße, die notwendig sind um den gewünschten Druck zu
erreichen (einheitenlos)
t Öffn . . . Zeit, nach der das zeitgetaktete Ventil öffnet in s
t D . . . Zeit, die der Stössel benötigt, um abzusinken und den Wasserdurchfluss
wieder abzusperren in s
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Auswertungstabelle für die Auslegung des Brunnens ohne zeitgetaktetes Ventil
Vzu in l/s hzu in m hab in m
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,7
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,8
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
0,9
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,1
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,2
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
1,3
1,65
2,5
eta Vab in l/s Vab in m³/s
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,051
0,0000513
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,059
0,0000587
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,066
0,0000660
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,073
0,0000733
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,081
0,0000807
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,088
0,0000880
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
0,11
0,095
0,0000953
d in mm
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
d in m
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
0,001
0,0015
0,002
0,0025
0,003
0,0035
0,004
0,0045
0,005
0,0055
A in m²
0,00000079
0,00000177
0,00000314
0,00000491
0,00000707
0,00000962
0,00001257
0,00001590
0,00001963
0,00002376
0,00000079
0,00000177
0,00000314
0,00000491
0,00000707
0,00000962
0,00001257
0,00001590
0,00001963
0,00002376
0,00000079
0,00000177
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Auswertungstabelle für die Auslegung des Springbrunnens mit zeitgetaktetem Ventil
pab in bar pges in bar
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,165
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,166
0,165
0,330
0,495
0,660
0,825
0,990
1,155
1,321
1,486
1,651
1,816
1,981
2,147
2,312
2,477
2,642
2,808
2,973
3,138
3,304
3,469
3,635
3,800
3,966
4,131
4,297
4,462
4,628
4,793
4,959
5,124
5,290
5,456
5,621
5,787
5,953
6,118
6,284
6,450
6,616
6,781
6,947
7,113
7,279
7,445
7,611
7,777
7,943
8,109
8,275
8,441
8,607
8,773
8,939
9,105
9,271
9,437
9,603
9,769
9,936
Vab in l
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,111
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
0,110
Vneu in l
9,6
9,599
9,598
9,597
9,596
9,596
9,595
9,594
9,593
9,592
9,591
9,590
9,589
9,588
9,587
9,587
9,586
9,585
9,584
9,583
9,582
9,581
9,580
9,579
9,578
9,578
9,577
9,576
9,575
9,574
9,573
9,572
9,571
9,570
9,570
9,569
9,568
9,567
9,566
9,565
9,564
9,563
9,562
9,561
9,561
9,560
9,559
9,558
9,557
9,556
9,555
9,554
9,553
9,553
9,552
9,551
9,550
9,549
9,548
9,547
9,546
i
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
K1
0,01833
K2
3,12203
t
0,00808
Seite 97/139
Projekttagebücher
Seite 98/139
14. Projekttagebuch
Projekttagebuch Tobias Reiter
P R O J E K T T A G E B U C H von Tobias Reiter
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
1
Fr 17. 9. 1999
12:00 12:30
2
Mo 20. 9. 1999
8:00 9:00
3
Mo 20. 9. 1999
10:00 12:00
4
Do 23. 9. 1999
8:00 12:30
5
Mo 27. 9. 1999
8:00 9:00
6
Do 30. 9. 1999
8:00 10:00
7
Do 30. 9. 1999
10:00 12:30
8
Do 7. 10. 1999
8:00 9:00
9
Do 7. 10. 1999
9:00 12:30
10
Mo 11. 10. 1999
12:00 14:30
11
Mo 11. 10. 1999
14:30 15:00
12
Do 14. 10. 1999
8:00 12:30
13
Do 21. 10. 1999
8:00 12:30
14
Do 11. 11. 1999
8:00 12:30
15
Do 18. 11. 1999
8:00 12:30
16
Do 25. 11. 1999
8:00 12:30
17
Do 2. 12. 1999
8:00 12:30
18
Do 9. 12. 1999
8:00 12:30
19
Do 16. 12. 1999
8:00 12:30
20
Do 23. 12. 1999
8:00 12:30
Zeit in h
POD
KB
Gespräch mit AV Kittl, Telefonkontakt
S
0,5
mit GROHAG (Ing. Pils)
Supplierung durch AV Kittl,
Vorgehensweise beim Projekt
S
1,0
besprechen
Termin bei der Firma GROHAG,
S
2,0
wichtige Fakten sammeln
Besprechung mit Prof. Palir, Skizze des
S
4,5
Hydraulischen Widders anfertigen
S
1,0
Leistungsabschätzung für den Widder
Besuch im Freilichtmuseum
Großgmain, Besichtigung des Hydr.
S
2,0
Widders
Kurze Druckstoßberechnung
durchführen, Hydraulischen Widder
S
2,5
zerlegen
Besuch bei der Firma Garvens,
S
1,0
Produktblatt von 1969 erhalten
Erstellung des Pflichtenheftes und
S
3,5
einiger Entwürfe
S
2,5
Kostenvoranschlag, Vorgaben
festlegen
Besuch in der Stadtbücherei, Erhalt
S
0,5
einiger Informationen
Bearbeitung des Pflichtenheftes und
S
2,5 2,0
Titelblattes, Konstruktion
Konstruktion des Basisblocks mit
S
4,5
Autocad
Konstruktion des Basisblocks und des
S
4,5
Flatterventils mit Autocad
Konstruktion des Stossventils mit
S
4,5
Autocad
Konstruktion des Stossventils mit
S
4,5
Autocad
Konstruktion der Einzelteile
S
4,5
(Flatterventil, Stoßventil) mit Autocad
Konstruktion und Optimierung des
S
4,5
Stoßventils mit Autocad
Konstruktion und Optimierung der
S
4,5
Einzelteile mit Autocad
S
4,5
Summe der Arbeitsstunden:
61,5 23,5 38,0
F
0,0
Seite 99/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
21
Do 13. 1. 2000
8:00 12:30
Entwürfe für Konstruktion des
Hydraulischen Widders erstellen
S
4,5
22
Do 20. 1. 2000
8:00 12:30
Entwürfe anfertigen, Ausführliche
Projektbesprechnung mit Prof. Palir
S
4,5
23
Do 27. 1. 2000
8:00 16:30
Konstruktion des Stoßventils mit Autocad,
Lieferanten kontaktieren
S
1,0
24
Do 3. 2. 2000
8:00 16:30
Konstruktion der Einzelteile mit Autocad
S
25
Do 10. 2. 2000
8:00 16:30
Einzelteilzeichnungen (Pro-E-Ausdrucke)
bemaßen und mit Autocad zeichnen
S
26
Mo 14. 2. 2000 13:00 16:00
Anfertigung einer Einzelteilzeichnung des
H
3,0
27
Di 15. 2. 2000 13:00 16:00
H
3,0
28
Mi 16. 2. 2000 12:00 14:00
Einzelteilzeichnung des Stoßventils mit
Autocad, Organisation
H
1,0
29
Mo 21. 2. 2000 13:00 14:30
Besprechung der Fertigung mit einigen
Werkstättenlehrern
S
1,5
30
Di 22. 2. 2000 14:00 16:00
Organisatorische Tätigkeiten
H
2,0
31
Mi 23. 2. 2000 18:00 19:00
H
1,0
32
Do 24. 2. 2000
Einzelteilzeichnungen (Autocad)
überarbeiten
S
33
Fr 25. 2. 2000 13:30 17:00
Fertigung der Ventilstange
H
3,5
34
Sa 26. 2. 2000
9:00 9:30
S
0,5
35
Mi 1. 3. 2000
15:00 16:00
Organisatorische Tätigkeiten (Diverse
Telefonate führen)
H
36
Do 2. 3. 2000
8:00 12:30
Konstruktion des Stoßventils mit Autocad
S
37
Do 2. 3. 2000
14:00 16:30
Fertigung (Rohr, Stössel, Kappe,
Einschweißmuffe)
S
38
Fr 3. 3. 2000
15:00 15:30
Firmenkontakt, Telefonat führen
H
39
So 5. 3. 2000
20:00 21:00
Einzelteilzeichnungen überarbeiten
(Autocad)
H
40
Mi 8. 3. 2000
12:30 13:30
Materialbeschaffung (Kunststofflager)
S
8:00 12:30
6,0
7,0
7,5
1,0
4,5
1,0
4,5
2,5
0,5
1,0
1,0
123,5 49,0 68,0
6,5
Seite 100/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
41
Do 9. 3. 2000
8:00 12:30
Einzelteilzeichnungen überarbeiten
(Grundblock, Stoßventil), Fertigung
S
42
Do 9. 3. 2000
14:00 16:30
Fertigung des Stoßventils
S
43
Fr 10. 3. 2000
13:00 13:30
Materialbeschaffung
S
44
Sa 11. 3. 2000
9:45 11:45
H
45
Mo 13. 3. 2000
13:00 15:30
Fertigungsplanung für den Grundblock
S
46
Do 16. 3. 2000
8:00 12:30
Fertigung des Stoßventils (Fräsen),
Dichtungen zuschneiden
S
4,5
47
Do 16. 3. 2000
14:00 16:30
S
2,5
48
Mo 20. 3. 2000
13:00 15:30
Fertigungsplanung des Basisblocks
S
2,5
49
Mi 22. 3. 2000
10:15 11:15
Organisation (Schweißen, Vorbereitung
der Schweißnähte)
S
1,0
50
Do 23. 3. 2000
8:00 12:30
Fertigung (Schweißnahtvorbereitung,
Dichtungen, Flatterventil, Stoßventil)
S
4,5
51
Do 23. 3. 2000
14:00 16:30
S
2,5
52
Sa 25. 3. 2000
9:00 12:00
Grundblock planfräsen (Oberseite)
S
3,0
53
Mo 27. 3. 2000
8:00 11:30
Grundblock planfräsen
S
3,5
54
Mo 27. 3. 2000
13:00 15:30
S
2,5
55
Do 30. 3. 2000
8:00 12:30
Fertigung Flatterventil, Schrauben und
Zubehör besorgen
S
56
Do 30. 3. 2000
14:00 16:30
Zubehör besorgen
S
57
Mi 5. 4. 2000
18:00 21:00
Organisation des Testlaufs
H
3,0
58
Do 6. 4. 2000
16:30 17:30
Durchführung des Testlaufs
S
1,0
59
Do 6. 4. 2000
18:00 20:00
Organisation des Testlaufs
H
2,0
60
Fr 7. 4. 2000
10:00 11:00
S
1,0
2,0
2,5
2,5
0,5
2,0
2,5
2,0
2,5
2,5
176,0 66,5 68,0 41,5
Seite 101/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
61
Mo 10. 4. 2000 13:00 15:30
62
Do 13. 4. 2000
63
Zeit in h
POD
S
2,5
Organisation, GROHAG, WWW in Krimml
S
7,0
Di 18. 4. 2000 20:00 22:00
Konstruktion diverser Einzelteile mit
Autocad
H
2,0
64
Mi 19. 4. 2000
9:00 11:30
Autocad
H
2,5
65
Fr 21. 4. 2000
9:30 12:30
Autocad
H
3,0
66
Sa 22. 4. 2000 13:00 15:00
Autocad
H
2,0
67
Sa 22. 4. 2000 18:00 21:00
Autocad
H
3,0
68
Do 27. 4. 2000
8:00 12:30
Autocad, Ausdrucken
S
4,5
69
Do 27. 4. 2000 14:00 16:30
Bericht über Beizen und Schleifen,
Projekttagebuch
S
2,5
Fr 28. 4. 2000
Dokumentation des Projektes (Erstellung
und Verbesserung des
S
bis
Projektbuches), Vorbereitungen für die
Präsentation, Drucken und
und
Mo 5. 6. 2000
Binden der Projektbücher, Unterlagen für
die GROHAG zusammenstellen
H
70
8:00 15:00
KB
F
10,0
215,0 105,5 68,0 41,5
Seite 102/139
Projekttagebuch Alexander Schober
P R O J E K T T A G E B U C H von Alexander Schober
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
1
Do 16. 9. 1999
8:00 12:30
Gespräch mit AV Kittl, Erste Entwürfe des
Hydraulischen Widders
S
4,5
2
Fr 17. 9. 1999
12:00 12:30
Gespräch mit AV Kittl, Telefonkontakt mit
GROHAG (Ing. Pils)
S
0,5
3
Mo 20. 9. 1999
8:00 9:00
Vorgehensweise beim Projekt besprechen
S
1,0
4
Do 23. 9. 1999
8:00 12:30
S
4,5
5
Mo 27. 9. 1999
8:00 9:00
S
1,0
6
Do 30. 9. 1999
8:00 10:00
Besuch im Freilichtmuseum Großgmain,
Besichtigung des Hydr. Widders
S
2,0
7
Do 30. 9. 1999
10:00 12:30
Kurze Druckstoßberechnung durchführen,
Hydraulischen Widder zerlegen
S
2,5
8
Do 7. 10. 1999
8:00 9:00
Das Windkesselvolumen mittels Befüllung
bestimmen
S
1,0
9
Do 7. 10. 1999
9:00 12:30
Erstellung des Pflichtenheftes und einiger
Entwürfe
S
3,5
10
Mo 11. 10. 1999 12:00 14:30
Kostenvoranschlag, Vorgaben festlegen
S
2,5
11
Mo 11. 10. 1999 14:30 15:00
Besuch in der Stadtbücherei, Erhalt einiger
Informationen
S
0,5
12
Do 14. 10. 1999
S
2,5
13
Di 19. 10. 1999 12:00 12:30
Besprechung mit AV Kittl bezüglich des
Kostenvoranschlages
S
0,5
14
Do 21. 10. 1999
Bearbeitung Pflichtenheft,
Kostenvoranschlag und Vokabelliste
S
4,5
15
Sa 30. 10. 1999 10:00 12:00
Vervollständigung der Vokabelliste und
des Pflichtenheftes
H
2,0
16
Do 4. 11. 1999
8:00 12:30
Vervollständigung des Pflichtenheftes und
des Kostenvoranschlages
S
4,5
17
So 7. 11. 1999
10:00 11:00
Ergänzung des Pflichtenheftes
H
1,0
18
Do 11. 11. 1999
8:00 12:30
Ergänzung der Vokabelliste und Erstellung
des Projekttagebuches
S
4,5
19
Do 18. 11. 1999
8:00 12:30
Technische Berechnung beginnen,
Projekttagebuch, Vokabelliste
S
4,5
20
Sa 20. 11. 1999 10:00 11:00
Vokabelliste durch weitere Vokabeln
ergänzen
H
1,0
8:00 12:30
8:00 12:30
50,5 48,5
KB
F
2,0
2,0
0,0
Seite 103/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
21
Do 25. 11. 1999 8:00 12:30
22
Di 30. 11. 1999 16:00 16:30
23
Do 2. 12. 1999
8:00 12:30
24
Mi 8. 12. 1999
13:00 14:00
25
Do 9. 12. 1999
8:00 12:30
26
Zeit in h
POD
Text für Maschinenbauzeitung,
Besprechung mit Prof. Palir über
Berechnung
Erlernen der Grundlagen der Berechnung
einer instationären Strömung
Technische Berechnung
(Charakteristikenverfahren),
Visual Basic 5.0
Einarbeitung in das Programm
Visual Basic 5.0
S
KB
4,5
H
0,5
S
4,5
H
1,0
Vokabelliste ergänzen und überarbeiten,
Text für M-Zeitung kontrollieren
S
Di 14. 12. 1999 16:00 16:30
Erlernen der Grundlagen zu
Visual Basic 5.0
H
0,5
27
Do 16. 12. 1999 8:00 12:30
Erlernen der Grundlagen zu
Visual Basic 5.0
S
4,5
28
Do 23. 12. 1999 8:00 12:30
Visual Basic, Pflichtenheft erneuern,
Vokabelliste vervollständigen
S
2,5
2,0
29
Do 13. 1. 2000
Vervollständigung von Text für M-Zeitung
und Vokabelliste, Konstruktion
S
2,0
2,5
30
Mo 17. 1. 2000 13:00 15:00
Lieferfirmen im Internet suchen, Auskünfte
über Material einholen
S
2,0
31
Mo 17. 1. 2000 15:30 17:30
Berechnungen durchführen, Abschätzen
des maximalen Drucks
S
32
Do 20. 1. 2000
8:00 12:30
Projektbesprechung mit Prof. Palir
S
4,5
33
Do 27. 1. 2000
8:00 16:30
Projekttagebuch vervollständigen,
Überschlägige Berechnungen durchführen
S
2,0
5,0
34
So 30. 1. 2000
16:00 18:00
Vokabelliste vervollständigen,
Berechnungen durchführen, Mappe ordnen
H
1,0
1,0
35
Do 3. 2. 2000
8:00 16:30
Rücksprache mit Werkstätte, Pflichtenheft,
Berechnung Wasserstrahl
S
5,0
2,0
36
So 6. 2. 2000
15:00 16:00 Stückliste schreiben, Bestellung erstellen
H
1,0
37
Di 8. 2. 2000
15:00 16:00
Auskünfte bezüglich Materialverfügbarkeit
bei Firma Avesta einholen
H
1,0
38
Mi 9. 2. 2000
15:00 16:00
Auskünfte bezüglich Materialverfügbarkeit
bei Firma Bogner einholen
H
1,0
39
Do 10. 2. 2000
8:00 16:30
Gespräch mit Prof. Langwieser, Auskünfte
einholen, Stückliste, Zeichnungen
S
5,0
40
Mo 14. 2. 2000
9:00 10:00
Bestellung (Firma Avesta) aufgeben
H
1,0
8:00 12:30
4,5
2,0
2,5
115,5 85,5 30,0
F
0,0
Seite 104/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
41
Mo 14. 2. 2000 11:30 12:00
Telefongespräche mit Hr. Pils und
Hr. Haubner (Schauglas?)
H
42
Sa 19. 2. 2000 14:00 15:30
Anfertigung der Schweißzeichnung
Flansch-Rohr-Kappe mit Autocad
H
43
So 20. 2. 2000 14:00 16:00
Unterlagen überarbeiten, Berechnungen
durchführen
H
1,0
44
Mo 21. 2. 2000 13:00 14:30
Werkstättenlehrern
S
1,5
45
Mi 23. 2. 2000 20:00 20:30
Projekttagebuch überarbeiten
H
0,5
46
Do 24. 2. 2000
8:00 12:30
Pflichtenheft ergänzen, Genehmigung und
Vokabelliste bearbeiten
S
4,5
47
Sa 26. 2. 2000 14:00 16:00
Berechnung Schweißnähte, Erstellung des
Projektbuches
H
1,0
48
So 27. 2. 2000 14:00 16:00
Zusammenfassung des Projektes
schreiben, Projektbuch bearbeiten
H
2,0
49
Di 29. 2. 2000 21:00 22:00
Stückliste überarbeiten, Zusammenfassung
kontrollieren, Projektbuch
H
1,0
50
Do 2. 3. 2000
8:00 12:30
Projekttagebuch, Vokabelliste, Stückliste,
Projektbuch, Balkendiagramm
S
5,0
51
Do 2. 3. 2000
14:00 16:30
Projektbuch bearbeiten, Organisatorische
Tätigkeiten
S
2,5
52
So 5. 3. 2000
18:00 19:00
Dateien überarbeiten (Vokabelliste,
Schweißzeichnung Druckkessel)
H
0,5
53
Mi 8. 3. 2000
20:30 22:00
Kosten bei den einzelnen Firmen auflisten
H
1,5
54
Do 9. 3. 2000
8:00 13:00
Pflichtenheft, Zusammenfassung, Kosten,
Projektbuch, Projekttagebuch
S
5,0
55
Do 9. 3. 2000
14:00 16:30
Bearbeitung des Pflichtenheftes und des
Projektbuches
S
2,5
KB
0,5
1,5
1,0
1,0
0,5
56
Sa 11. 3. 2000 15:00 17:00
Bearbeitung des Projektbuches
H
2,0
57
Mo 13. 3. 2000 13:00 15:30
Fertigungsplanung für den Grundblock
S
2,5
58
Do 16. 3. 2000
Kostenschema erstellen, Kalkulation,
Auslegung des Springbrunnens
S
3,0
2,5
59
Do 16. 3. 2000 14:00 16:30
Kalkulation des Projektes, Auslegung des
Springbrunnens
S
1,0
1,5
60
So 19. 3. 2000 14:00 16:00
Kalkulation des Projektes, Auslegung des
Springbrunnens, Projektbuch
H
1,0
1,0
8:00 13:30
163,0 124,0 39,0
F
0,0
Seite 105/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
61
Mo 20. 3. 2000 13:00 15:30
S
2,5
62
Di 21. 3. 2000 16:00 16:30
Telefonat mit Hr. Haubner (Auslegung des
Springbrunnens)
H
0,5
63
Mi 22. 3. 2000 21:00 22:00
Überarbeitung diverser Dateien
(Projektbuch, Kalkulation)
H
0,5
64
Do 23. 3. 2000
Pflichtenheft fertigstellen, Kalkulation,
Fertigungsplanung Grundblock
S
5,0
65
Do 23. 3. 2000 14:00 16:30
Kalkulation des Projektes,
Fertigungsplanung Grundblock
S
2,5
66
Do 23. 3. 2000 20:30 23:30
Zusammenstellung eines Schreibens an die
GROHAG
H
3,0
67
So 26. 3. 2000 16:30 17:30
Projektbuch bearbeiten, CNC-Programm
Grundblock vorbereiten
H
1,0
68
Mo 27. 3. 2000 13:00 15:30
CNC-Programm Grundblock
(Vorbereitungen)
S
2,5
69
Di 28. 3. 2000 15:30 16:30
Vorbereitungen für das CNC-Programm
Grundblock
H
1,0
70
Mi 29. 3. 2000 15:00 17:00
CNC-Fräsmaschine für die Fertigung
vorbereiten
H
2,0
71
Do 30. 3. 2000
Fertigung Grundblock vorbereiten und
beginnen, Werkzeuge einmessen
S
1,0
72
Do 30. 3. 2000 14:00 16:30
Fertigung Grundblock, Werkzeuge
einmessen
S
73
Fr 31. 3. 2000 13:30 15:00
Zweiten Teil der Fertigung des Grundblocks
vorbereiten
S
2,5
74
Sa 1. 4. 2000
8:00 9:00
Vorbereitungen zum Schweißen des
Stoßventils treffen
S
1,0
75
So 2. 4. 2000
15:30 17:00
Projekttagebuch überarbeiten,
Berechnungen durchführen
H
1,0
76
Mo 3. 4. 2000 13:00 15:30
Abschluss der Fertigung des Grundblocks
S
77
Di 4. 4. 2000
16:00 16:30
CNC-Programm Grundblock für das
Projektbuch überarbeiten
H
0,5
78
Do 6. 4. 2000
8:00 13:00
Testlauf des Hydraulischen Widders
vorbereiten und durchführen
S
5,0
79
Do 6. 4. 2000
14:00 16:30
Testlauf des Hydraulischen Widders
vorbereiten und durchführen
S
2,5
80
So 9. 4. 2000
17:30 20:00
Projekttagebücher überarbeiten (vier
einzelne Projekttagebücher erstellen)
H
2,5
8:00 13:00
8:00 13:30
KB
0,5
4,5
2,5
1,5
2,5
211,0 160,5 41,0
F
9,5
Seite 106/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
81
Mo 10. 4. 2000 13:00 15:30
82
Mi 12. 4. 2000 11:00 12:30
83
Do 13. 4. 2000
84
Di 18. 4. 2000 12:30 15:00
85
Mi 19. 4. 2000 13:00 15:30
86
Do 20. 4. 2000 13:00 15:30
87
Zeit in h
POD
Wirkungsgradbestimmung, diverse kleine
Verbesserungen durchführen
Vorbereitungen für den Besuch in der
WWW treffen, Widder reinigen
Besuch der WWW in Krimml, Besichtigung
der WWW, Besprechung
Kurzz. in E, Pflichtenheft, Testlauf,
Montage, Balkendiagramm,
Projekttagebuch
Schweißz. Druckkessel, Einzelteilz.,
Fertigung Grundblock, Text für GROHAG
S
2,5
S
1,5
S
8,5
H
2,5
H
1,5
Verlauf des Projektes, Verschiedene
Entwürfe für die Konstruktion, Berechnung
H
2,5
Fr 21. 4. 2000 11:00 14:30
Berechnung, Verlauf des Projektes,
Kalkulation (Word)
H
3,5
88
Sa 22. 4. 2000 14:30 16:30
Einzelteilzeichnungen (Bemaßung),
Pflichtenheft, Text für WasserWunderWelt
H
1,0
89
So 23. 4. 2000 12:00 14:00
Projektbuch bearbeiten (Stückliste,
Kalkulation (Excel))
H
2,0
90
Mo 24. 4. 2000 13:00 14:00
Projektbuch bearbeiten (Kalkulation (Excel)
und Kommentar zum Projekt)
H
1,0
91
Di 25. 4. 2000 11:00 12:00
Diverse Dateien kontrollieren und allenfalls
verbessern
H
1,0
92
Mi 26. 4. 2000 13:30 15:30
verbessern
S
2,0
93
Mi 26. 4. 2000 16:00 17:00
verbessern
H
1,0
94
Do 27. 4. 2000
8:00 13:00
Dokumentation (Projektbuch)
zusammenstellen und verbessern
S
5,0
95
Do 27. 4. 2000 13:30 16:30
Dokumentation (Projektbuch)
zusammenstellen und verbessern
S
3,0
96
Fr 28. 4. 2000 12:00 14:00
Projekttagebücher überarbeiten, Kalkulation
der Fertigungskosten
S
2,0
97
Mo 1. 5. 2000 13:00 15:30
Projekttagebücher überarbeiten, Kalkulation
der Fertigungskosten
H
2,5
98
Di 2. 5. 2000
15:00 16:00
Zusammenfassung des Projektes (Deutsch
und Englisch) überarbeiten
H
1,0
99
Mi 3. 5. 2000
16:30 17:30
Diverse Dateien für die Dokumentation
überarbeiten
H
1,0
Mo 4. 5. 2000
100
bis
Mo 5. 6. 2000
8:00 16:30
F
1,0
1,0
S
und
KB
23,5
H
281,5 229,0 43,0
9,5
Seite 107/139
Projekttagebuch Simon-Alexander Zerawa
P R O J E K T T A G E B U C H von Simon-Alexander Zerawa
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
1
Do 16. 9. 1999
8:00 12:30
S
4,5
2
Fr 17. 9. 1999
12:00 12:30
GROHAG (Ing. Pils)
S
0,5
3
Mo 20. 9. 1999
8:00 9:00
S
1,0
4
Mo 20. 9. 1999
10:00 12:00
Termin bei der Firma GROHAG, wichtige
Fakten sammeln
S
2,0
5
Do 23. 9. 1999
8:00 12:30
S
4,5
6
Mo 27. 9. 1999
8:00 9:00
S
1,0
7
Di 28. 9. 1999
8:00 9:00
Eine e-mail-Adresse erstellen
([email protected])
S
0,5
8
Do 30. 9. 1999
8:00 10:00
S
2,0
9
Do 30. 9. 1999
10:00 12:30
kurze Druckstoßberechnung durchführen,
S
2,5
10
Mo 4. 10. 1999
13:00 13:30
Mit FL Diemling die Fertigung des
Basisblocks besprechen
S
0,5
11
Do 7. 10. 1999
8:00 9:00
Besuch bei der Firma Garvens,
Produktblatt von 1969 erhalten
S
1,0
12
Do 7. 10. 1999
9:00 12:30
Entwürfe
S
3,5
KB
13
Mo 11. 10. 1999 12:00 14:30
S
2,5
14
Mo 11. 10. 1999 14:30 15:00
Informationen
S
0,5
15
Do 14. 10. 1999
S
2,5
16
Di 19. 10. 1999 12:00 12:30
Kostenvoranschlages
S
0,5
17
Do 21. 10. 1999
8:00 12:30
Erstellen einer Pro-E-Zeichnung des
Basisblocks
S
4,5
18
Do 4. 11. 1999
8:00 12:30
Bearbeitung der Pro-E-Zeichnung des
Basisblocks
S
4,5
19
Do 11. 11. 1999
8:00 12:30
Basisblocks
S
4,5
20
Do 18. 11. 1999
8:00 12:30 Pro-E-Zeichnung des Stossventils erstellen
S
4,5
8:00 12:30
2,0
49,5 29,5 20,0
F
0,0
Seite 108/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
21
Do 25. 11. 1999 8:00 12:30
22
Do 2. 12. 1999
8:00 12:30
23
Sa 4. 12. 1999
10:00 10:30
24
Do 9. 12. 1999
8:00 12:30
25
Zeit in h
POD
Pro-E-Zeichnung des Stossventils
fertigstellen
Konstruktion von Flatterventil, Stoßventil,
ZSZ mit Pro-E
Gespräch mit
AV Kittl bezüglich
Projektkosten
KB
S
4,5
S
4,5
S
0,5
Pro-E-Zeichnungen der Einzelteile und
ZSZ überarbeiten
S
4,5
Do 16. 12. 1999 8:00 12:30
Einzelteile mit Pro-E
S
4,5
26
Do 23. 12. 1999 8:00 12:30
Erstellung und Optimierung der
Zusammenstellungszeichnung mit Pro-E
S
4,5
27
Do 13. 1. 2000
8:00 12:30
Entwürfe für Konstuktion des
S
4,5
28
Do 20. 1. 2000
8:00 12:30
S
4,5
29
Mo 24. 1. 2000 19:00 20:00
ZSZ abändern
H
1,0
30
Di 25. 1. 2000
15:00 16:00
ZSZ abändern
H
2,0
31
Do 27. 1. 2000
8:00 16:30
Pro-E-Zeichnungen nach neuen
Erkenntnissen umkonstruieren
S
7,0
32
Do 3. 2. 2000
8:00 16:30
Konstruktion der Einzelteile und Erstellung
der ZSZ mit Pro-E
S
7,0
33
Sa 5. 2. 2000
14:00 15:00
der ZSZ mit Pro-E
H
1,0
34
So 6. 2. 2000
14:00 15:00
der ZSZ mit Pro-E
H
1,0
35
Mo 7. 2. 2000
19:00 20:00
der ZSZ mit Pro-E
H
1,0
36
Di 8. 2. 2000
15:00 16:00
der ZSZ mit Pro-E
H
1,0
37
Mi 9. 2. 2000
15:00 16:30
Organistatorische Tätigkeiten, diverse
Auskünfte einholen
H
1,0
38
Do 10. 2. 2000
8:00 13:00
bemaßen und Pro-E zeichnen
S
5,0
39
Sa 12. 2. 2000
14:00 14:30
Bestellung (Firma Avesta) schreiben
H
0,5
40
Mo 14. 2. 2000
9:00 10:00
Bestellung (Firma Avesta) aufgeben
H
1,0
110,0 46,5 63,5
F
0,0
Seite 109/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
41
Mo 14. 2. 2000 14:00 17:00
H
42
Di 15. 2. 2000 14:00 16:00
Organistatorische Tätigkeiten, Bestellung
(Firma Adelgasser) schreiben
H
2,0
43
Mo 21. 2. 2000 13:00 14:30
Werkstättenlehrern
S
1,5
44
Mo 21. 2. 2000 14:30 15:00
Erkundigungen über Dichtmaterial (Firma
Habalit) einholen
S
0,5
45
Mo 21. 2. 2000 18:30 20:00
Organistatorische Tätigkeiten, Konstruktion
mit Pro-E
H
0,5
1,0
46
Mi 23. 2. 2000 18:00 20:00
Organistatorische Tätigkeiten, Konstruktion
mit Pro-E
H
1,0
1,0
47
Do 24. 2. 2000
Pro-E-Zeichnungen überarbeiten, Fertigung
der Ventilstange
S
2,0
48
Fr 25. 2. 2000 13:30 14:30
Erkundigungen über Material einholen
H
1,0
49
Mo 28. 2. 2000 13:00 16:00
Materialorganisation
H
3,0
50
Di 29. 2. 2000 13:30 15:00
Einkauf des Dichtungsmaterials für die
beiden Flansche
H
1,5
51
Do 2. 3. 2000
8:00 12:30
Material abholen (Adelgasser), Fertigung
(Kappe, Einschweißmuffe)
S
1,0
52
Do 2. 3. 2000
14:00 16:30
Einschweißmuffe)
S
2,5
53
Mo 6. 3. 2000 13:30 16:30
Fertigung des Ventiltellers
S
3,0
54
Do 9. 3. 2000
8:00 12:30
Grundblock überarbeiten, Auftrag (Fertigung
Grundblock), Fertigung
S
55
Do 9. 3. 2000
14:00 16:30
Fertigung der Kunststoffbüchse
S
2,5
56
Sa 11. 3. 2000
9:45 11:45
H
2,0
57
Mo 13. 3. 2000 13:00 15:30
S
2,5
58
Do 16. 3. 2000
8:00 12:30
S
4,5
59
Do 16. 3. 2000 14:00 16:30
S
2,5
60
Mo 20. 3. 2000 13:00 15:30
S
8:00 16:30
3,0
2,5
5,0
3,5
2,0
2,5
164,0 65,5 68,5 30,0
Seite 110/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
61
Do 23. 3. 2000
8:00 12:30
S
4,5
62
Do 23. 3. 2000 14:00 16:30
S
2,5
63
Mo 27. 3. 2000 8:00 11:30
S
3,5
64
Mo 27. 3. 2000 13:00 15:30
CNC-Programm Grundblock
(Vorbereitungen)
S
2,5
65
Mi 29. 3. 2000 15:00 17:00
CNC-Fräsmaschine für die Fertigung
vorbereiten
H
2,0
66
Do 30. 3. 2000
8:00 12:30
Zubehör besorgen
S
2,0
67
Do 30. 3. 2000 14:00 16:30
Zubehör besorgen
S
68
Fr 31. 3. 2000 13:30 15:00
Zweiten Teil der Fertigung des Grundblocks
vorbereiten
H
1,5
69
Sa 1. 4. 2000
Vorbereitungen zum Schweißen des
Stoßventils treffen
S
1,0
70
Mo 3. 4. 2000 13:00 15:30
Abschluss der CNC-Fertigung des
Grundblocks
S
71
Do 6. 4. 2000
8:00 13:00
Gewinde des Grundblocks fertigen, Testlauf
vorbereiten
S
2,0
72
Do 6. 4. 2000
14:00 16:30
Testlauf durchführen
S
2,5
73
Fr 7. 4. 2000
10:00 12:00
Testlauf optimieren (höhere Steigleitung)
S
2,0
74
Mo 10. 4. 2000 13:00 15:30
Wirkungsgradbestimmung, Messungen
S
2,5
75
Mi 12. 4. 2000 11:00 12:30
Vorbereitungen für den Besuch in der
WWW treffen
S
1,5
76
Do 13. 4. 2000
Besuch der WWW in Krimml, Besichtigung
des Geländes, Besprechung
S
8,5
77
So 16. 4. 2000 15:00 16:00
Aktualisierung der Pro-E-Zeichnungen
H
1,0
78
Mo 17. 4. 2000 20:00 22:00
Aktualisierung der Pro-E-Zeichnungen
H
2,0
79
Do 20. 4. 2000 18:00 19:00
Diplomarbeit, Dokumentation
H
1,0
80
Mo 24. 4. 2000 10:00 11:00
H
1,0
8:00 9:00
8:00 16:30
2,5
2,5
2,5
3,0
218,0 95,5 71,5 51,0
Seite 111/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
81
Mi 26. 4. 2000 18:00 19:30
H
1,5
82
Do 27. 4. 2000 8:00 16:30
S
8,0
Fr 28. 4. 2000
S
bis
und
Mo 5. 6. 2000
Binden der Projektbücher, Unterlagen für die
GROHAG zusammenstellen
H
83
KB
F
30,0
257,5 135,0 71,5 51,0
Seite 112/139
Projekttagebuch von Daniel Zöller
P R O J E K T T A G E B U C H von Daniel Zöller
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
1
Do 16. 9. 1999
8:00 12:30
S
4,5
2
Fr 17. 9. 1999
12:00 12:30
GROHAG (Ing. Pils)
S
0,5
3
Mo 20. 9. 1999
8:00 9:00
S
1,0
4
Do 23. 9. 1999
8:00 12:30
S
4,5
5
Mo 27. 9. 1999
8:00 9:00
S
1,0
6
Do 30. 9. 1999
8:00 10:00
S
2,0
7
Do 30. 9. 1999
10:00 12:30
kurze Druckstoßberechnung durchführen,
S
2,5
8
Mo 4. 10. 1999
13:00 13:30
Mit FL Diemling die Fertigung des
Basisblocks besprechen
S
0,5
9
Do 7. 10. 1999
8:00 9:00
Das Windkesselvolumen mittels Befüllung
bestimmen
S
1,0
10
Do 7. 10. 1999
9:00 12:30
Entwürfe
S
3,5
11
Mo 11. 10. 1999 12:00 14:30
S
2,5
12
Mo 11. 10. 1999 14:30 15:00
Informationen
S
0,5
13
Do 14. 10. 1999
S
2,5
14
Di 19. 10. 1999 12:00 12:30
Kostenvoranschlages
S
0,5
15
Do 21. 10. 1999
8:00 12:30 Konstruktion des Basisblocks mit Autocad
16
Do 4. 11. 1999
8:00 12:30
17
Do 11. 11. 1999
8:00 12:30
18
Do 18. 11. 1999
19
20
8:00 12:30
KB
2,0
S
4,5
Basisblocks
S
4,5
Konstruktion des Basisblocks und des
S
4,5
8:00 12:30 Konstruktion des Flatterventils mit Autocad
S
4,5
Do 25. 11. 1999
8:00 12:30 Konstruktion des Flatterventils mit Autocad
S
4,5
Do 2. 12. 1999
8:00 12:30
S
4,5
Konstruktion der Einzelteile (Flatterventil,
Stoßventil) mit Autocad
56,0 27,0 29,0
F
0,0
Seite 113/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
21
Do 9. 12. 1999
8:00 12:30
22
Do 16. 12. 1999 8:00 12:30
23
Do 23. 12. 1999 8:00 12:30
24
Do 13. 1. 2000
8:00 12:30
25
Do 20. 1. 2000
8:00 12:30
26
Do 27. 1. 2000
8:00 16:30
27
Do 3. 2. 2000
8:00 16:30
28
Do 10. 2. 2000
8:00 13:00
29
Sa 12. 2. 2000
14:00 17:00
30
So 13. 2. 2000
14:00 16:00
31
Zeit in h
POD
Konstruktion der Einzelteile, Berechnung
des Windkessels (Abmessungen)
Entwürfe für Konstruktion des
Lieferanten kontaktieren, Überschlägige
Berechnungen, Entwürfe
Rücksprache mit Werkstätte, Konstruktion
der Einzelteile
bemaßen
Grundblocks mit Autocad
KB
S
4,5
S
4,5
S
4,5
S
4,5
S
4,5
S
6,0
1,0
S
2,0
5,0
S
5,0
F
H
3,0
H
2,0
Mo 14. 2. 2000 14:00 15:00
H
1,0
32
Mo 21. 2. 2000 13:00 14:30
Besprechnung der Fertigung mit einigen
Werkstättenlehrern
S
1,5
33
Mo 21. 2. 2000 14:30 15:00
Erkundigungen über Dichtmaterial (Firma
Habalit) einholen
S
0,5
34
Do 24. 2. 2000
8:00 16:30
Einzelteilzeichnungen (Autocad)
überarbeiten, Fertigung der Ventilstange
S
2,0
35
Fr 25. 2. 2000
13:30 17:00
H
3,5
36
Sa 26. 2. 2000
9:00 9:30
S
0,5
37
Mo 28. 2. 2000 13:00 16:00
Materialorganisation
H
38
Mo 28. 2. 2000 20:00 20:30
Konstruktion des Grundblocks mit
Bohrungen (Firma Berger Mondsee)
H
39
Di 29. 2. 2000
13:30 15:00
Einkauf des Dichtungsmaterials für die
beiden Flansche
H
40
Mi 1. 3. 2000
19:00 21:00
Konstruktion des Grundblocks mit Bohrung
(Firma Berger Mondsee)
H
5,0
3,0
0,5
1,5
2,0
123,5 57,5 57,0
9,0
Seite 114/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
41
Do 2. 3. 2000
8:00 12:30
Material abholen (Adelgasser), Fertigung
(Kappe, Einschweißmuffe)
S
42
Do 2. 3. 2000
14:00 16:30
Einschweißmuffe)
S
43
Fr 3. 3. 2000
14:00 14:30
(Fertigung, Firma Berger)
H
44
Mo 6. 3. 2000 13:30 16:30
Fertigung des Ventiltellers
S
45
Do 9. 3. 2000
8:00 12:30
Grundblock überarbeiten, Auftrag (Fertigung
Grundblock), Fertigung
S
46
Do 9. 3. 2000
14:00 16:30
S
2,5
47
Mo 13. 3. 2000 13:00 15:30
S
2,5
48
Do 16. 3. 2000
8:00 12:30
S
4,5
49
Do 16. 3. 2000 14:00 16:30
S
2,5
50
Mo 20. 3. 2000 13:00 15:30
S
2,5
51
Di 21. 3. 2000 15:30 16:00
Organisation (Grundblock), Fotographie des
Grundblocks (unbearbeitet)
H
0,5
52
Mi 22. 3. 2000 10:15 11:15
Organisation (Schweißen, Vorbereitung der
Schweißnähte)
S
1,0
53
Do 23. 3. 2000
8:00 12:30
S
4,5
54
Do 23. 3. 2000 14:00 16:30
S
2,5
55
Do 23. 3. 2000 17:30 18:00
Organisation Grundblock
H
0,5
56
Fr 24. 3. 2000 17:00 18:00
Grundblock abholen, Kontrolle durchführen
(Abmessungen)
H
1,0
57
Sa 25. 3. 2000
Grundblock planfräsen (Oberseite)
S
3,0
58
Mo 27. 3. 2000 13:00 15:30
S
2,5
59
Di 28. 3. 2000
Basisblock planfräsen (Stirnseite)
S
1,0
60
Mi 29. 3. 2000 15:00 17:00
Basisblock fräsen (Fasen 10 x 45°)
H
2,0
9:00 12:00
8:30 9:30
1,0
3,5
2,5
0,5
3,0
1,5
3,0
171,5 66,0 57,0 48,5
Seite 115/139
Pos.
Datum
Zeit
von
Tätigkeit
Ort
bis
Zeit in h
POD
KB
F
61
Do 30. 3. 2000
8:00 13:30
S
62
Do 30. 3. 2000 14:00 16:30
S
2,5
63
Fr. 31. 3. 2000 13:30 15:00
CNC-Fertigung Grundblock
H
1,5
64
Mo 3. 4. 2000 13:00 15:30
CNC-Fertigung Grundblock abschließen,
Kontrolle, Gewinde M8 fertigen
S
2,5
65
Do 6. 4. 2000
8:00 12:30
Gewinde M16 und M20 fertigen
S
4,5
66
Do 6. 4. 2000
14:00 16:30
Gewinde M16 und M20 fertigen und
S
2,0
S
2,5
2,0
3,5
0,5
67
Mo 10. 4. 2000 13:00 15:30
68
Do 13. 4. 2000
8:00 15:00
Organisation, GROHAG, WWW in Krimml
S
7,0
69
Fr. 14. 4. 2000
8:00 9:30
Bericht über die Druckprobe verfassen
H
1,5
70
Mi 19. 4. 2000 14:00 15:30 Konstruktion des Flatterventils mit Autocad
H
1,5
71
Mi 19. 4. 2000 19:00 23:30 Konstruktion des Grundblocks mit Autocad
H
4,5
72
Do 27. 4. 2000
73
Do 27. 4. 2000 14:00 16:30
74
Ausdrucken diverser Dokumente,
Kommentar zum Projekt
S
4,5
Ausdrucken diverser Dokumente für die
Dokumentation
S
2,5
Fr 28. 4. 2000
S
bis
und
Mo 5. 6. 2000
H
8:00 12:30
10,0
224,5 98,0 63,0 63,5
Seite 116/139
Diagramme zu den Projekttagebüchern
Stunden pro Monat / Tobias Reiter
40
35
Stundenanzahl
30
Planung, Organisation und
Dokumentation
Konstruktion und Berechnung
25
20
Fertigung
15
10
5
M
ai
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
No
ve
m
be
r
De
ze
m
be
r
Ok
tob
er
Se
pte
m
be
r
0
Monat
Vergleich Arbeitsstunden / Tobias Reiter
60
50
Arbeiten in der Schule
Heim- oder Freizeitarbeit
30
20
10
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
De
ze
mb
er
No
ve
mb
er
Ok
tob
er
0
Se
pte
m
be
r
Prozent
40
Monat
Seite 117/139
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Tobias Reiter
18%
Arbeitsstunden in der Schule
Heim- oder Freizeitarbeiten
82%
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Tobias Reiter
19%
49%
Dokumentation
Fertigung
32%
Seite 118/139
Stunden pro Monat / Alexander Schober
60
Stundenanzahl
50
Dokumentation
40
30
Fertigung
20
10
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
No
ve
mb
er
De
ze
mb
er
Ok
tob
er
Se
pte
m
be
r
0
Monat
Vergleich Arbeitsstunden / Alexander Schober
70
60
40
Heim- oder Freizeitarbeit
30
20
10
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
De
ze
m
be
r
No
ve
mb
er
Ok
tob
er
0
Se
pte
m
be
r
Prozent
50
Monat
Seite 119/139
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Alexander Schober
28%
72%
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Alexander Schober
15%
3%
Dokumentation
Fertigung
82%
Seite 120/139
Stunden pro Monat / Simon-Alexander Zerawa
45
40
Stundenanzahl
35
Dokumentation
30
25
20
Fertigung
15
10
5
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
No
ve
mb
er
De
ze
mb
er
Ok
tob
er
Se
pte
m
be
r
0
Monat
Vergleich Arbeitsstunden / Simon-Alexander Zerawa
60
50
30
20
10
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
De
ze
m
be
r
No
ve
mb
er
Ok
tob
er
0
Se
pte
m
be
r
Prozent
40
Monat
Seite 121/139
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Simon-Alexander Zerawa
20%
80%
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Simon-Alexander Zerawa
20%
Dokumentation
52%
Fertigung
28%
Seite 122/139
Stunden pro Monat / Daniel Zöller
50
45
Stundenanzahl
40
35
Dokumentation
30
25
20
Fertigung
15
10
5
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
No
ve
mb
er
De
ze
mb
er
Ok
tob
er
Se
pte
m
be
r
0
Monat
Vergleich Arbeitsstunden / Daniel Zöller
70
60
40
30
20
10
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
De
ze
m
be
r
No
ve
mb
er
Ok
tob
er
0
Se
pte
m
be
r
Prozent
50
Monat
Seite 123/139
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Daniel Zöller
16%
84%
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Daniel Zöller
28%
44%
Dokumentation
Fertigung
28%
Seite 124/139
Stunden pro Monat / Gesamte Gruppe
160
140
Stundenanzahl
120
Dokumentation
100
80
Fertigung
60
40
20
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
No
ve
mb
er
De
ze
mb
er
Ok
tob
er
Se
pte
m
be
r
0
Monat
Vergleich Arbeitsstunden / Gesamte Gruppe
250
150
100
50
Ma
i
Ap
ril
Fe
bru
ar
Ja
nu
ar
De
ze
m
be
r
No
ve
mb
er
Ok
tob
er
0
Se
pte
m
be
r
Prozent
200
Monat
Seite 125/139
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Gesamte Gruppe
21%
79%
Vergleich Gesamtarbeitsstunden / Gesamte Gruppe
17%
Dokumentation
25%
58%
Fertigung
Seite 126/139
Kalkulation
Seite 127/139
16. Kalkulation
Die Kalkulation des Projektes wurde großteils mit Excel durchgeführt. Folgend sind
einige Erklärungen zur Kalkulation sowie die Ermittlung der Projektgesamtkosten
angeführt.
Die Kalkulation umfasst zwei Tabellen, eine für die Materialgesamtkosten und eine für
die Fertigungsgesamtkosten.
Materialgesamtkosten
Die Materialgesamtkosten umfassen die Materialkosten (Kosten für das Material) und
die Materialgemeinkosten (alle Kosten, die mit dem Material in Zusammenhang stehen,
diesem aber nicht direkt zugeordnet werden können, wie beispielsweise Lieferkosten,
Lagerkosten und sonstige mittelbar anfallende Kosten). Die Materialgemeinkosten
werden den Materialkosten prozentuell zugerechnet. Der angenommene Prozentsatz
beträgt 10 %. Bei der Berechnung der Materialkosten ist zu beachten, dass die
Mehrwertsteuer (MWSt) nicht veranschlagt wird. Die Mehrwertsteuer wird erst bei der
Ermittlung des Bruttoverkaufspreises berücksichtigt. Die Materialkosten umfassen bei
der Kalkulation die Kosten für das reine Material, den Legierungszuschlag, die
Bearbeitungskosten der Lieferfirmen, die Frachtkosten, die Kosten für ein Werksattest
sowie die Kosten für die Verpackung der Teile. Diese Kosten sind nicht genau
aufgeschlüsselt, sondern in einer Summe dargestellt, wobei für jedes Teil des
Hydraulischen Widders die Kosten extra berechnet sind.
Aus der zugehörigen Tabelle können die Werte für die Materialkosten und die
Materialgemeinkosten des Hydraulischen Widders entnommen werden.
Materialkosten
Materialgemeinkosten (10 %)
22.877,88 ATS
2.153,64 ATS
25.031,52 ATS
1.662,60 EUR
156,51 EUR
1.819,11 EUR
Fertigungsgesamtkosten
Die Berechnung der Fertigungsgesamtkosten ist etwas aufwendiger als die der
Materialgesamtkosten. Die zugehörige Tabelle ist so aufgebaut, dass jedem Bauteil
des Hydraulischen Widders in Abhängigkeit der Bearbeitungsstunden in der jeweiligen
Werkstätte ein Kostenbetrag zugewiesen ist. Jeder Kostenstelle sind fünf Spalten
zugeteilt. Eine für die Bearbeitungsstundenanzahl, eine für die Lohnkosten
(angenommen mit 60 ATS/h), eine für die Lohnnebenkosten (angenommen mit 100 %
der Lohnkosten), eine für die Fertigungsgemeinkosten und die letzte für die
Fertigungsgesamtkosten in der jeweiligen Kostenstelle. Die Fertigungsgemeinkosten
werden wieder prozentuell zu den Fertigungskosten zugerechnet. Die Fertigungskosten
ergeben sich aus der Summe aus Lohnkosten und Lohnnebenkosten. Wie zuvor schon
erwähnt, hängen die Fertigungsgemeinkosten von der Art der Kostenstelle ab.
Seite 128/139
Die Fertigungsgemeinkosten bestehen aus den Kosten für Werkzeuge, Kühlmittel und
sonstige Hilfsstoffe der Fertigung, den Kosten für Wartung und Reparatur der
eingesetzten Maschinen, den Kosten für die Arbeitsvorbereitung der einzelnen
Fertigungstätigkeiten sowie allen sonstigen Kosten, die mittelbar anfallen.
Folgend sind die entsprechenden Prozentsätze zur Berücksichtigung der
Fertigungsgemeinkosten aufgelistet.
Werkstätte / Tätigkeit
Handarbeit
Schweißerei
Dreherei
Fräserei
CNC-Fräserei
Prozentsatz
100 %
150 %
200 %
200 %
300 %
Aus der zugehörigen Tabelle können die Werte für die Fertigungskosten und die
Fertigungsgemeinkosten des Hydraulischen Widders entnommen werden.
Fertigungskosten
Fertigungsgemeinkosten
258.640,00 ATS
150.612,00 ATS
409.252,00 ATS
18.796,10 EUR
10.945,40 EUR
29.741,50 EUR
Gesamtkosten des Projektes / Bruttoverkaufspreis des Hydraulischen Widders
Zur Ermittlung der Gesamtkosten des Projektes, die dem Bruttoverkaufspreis des
Hydraulischen Widders entsprechen, wird das Kostenschema, das auf der nächsten
Seite zu sehen ist verwendet.
Herstellkosten
Verwaltungsgemeinkosten (5 %)
Vertriebsgemeinkosten (0 %)
Selbstkosten
Gewinn (10 %)
Nettoverkaufspreis
Mehrwertsteuer (20 %)
Bruttoverkaufspreis
25.031,52 ATS
409.252,00 ATS
434.283,52 ATS
21.714,18 ATS
0,00 ATS
455.997,70 ATS
45.599,77 ATS
501.597,47 ATS
100.319,49 ATS
601.916,96 ATS
1.819,11 EUR
29.741,50 EUR
31.560,61 EUR
1.578,03 EUR
0,00 EUR
33.138,65 EUR
3.313,87 EUR
36.452,51 EUR
7.290,50 EUR
43.743,00 EUR
Die Gesamtkosten des Projektes betragen somit 601.916,96 ATS (43.743,- EUR).
Seite 129/139
Verwaltungsgemeinkosten
Bruttoverkaufspreis
Nettoverkaufspreis
Fertigungsgemeinkosten
Selbstkosten
Fertigungskosten
Herstellkosten
Materialgemeinkosten
Materialkosten
Kostenschema für die Kalkulation
Vertriebsgemeinkosten
Gewinn
Mehrwertsteuer
Seite 130/139
Kalkulationstabelle für die Materialgesamtkosten
Bezeichnung
Material
Grundblock
7572,75
Flansch Druckkessel 1429,35
Rohr
3615,45
Kappe
457,01
Flansch Stoßventil
691,25
Stoßventil
693,00
Kunststoffbüchse
0,00
Ventilstange
293,61
Ventilteller
720,00
360,00
Flatterventil
360,00
Bolzen
293,61
Schr. Druckkessel
421,45
112,61
Schr. Flatterventilh.
8,66
Schr. Flatterventil
5,43
Mutter Grundblock
126,32
Sicherheitsm. Ventils.
99,01
Mutter Ventilstange
38,12
Sch. Stoßv. Ventils.
46,94
Scheibe Grundblock
56,58
Sch. Flatterventilh.
3,22
0,98
Sicherungssch. B. g.
0,93
Sicherungssch. B. k.
1,23
12,27
Federring Ventilteller
2,02
2,59
Dichtung Druckk.
365,08
365,08
0,00
Schweißmuffe ½"
29,00
Schweißnippel ½"
18,00
Schweißmuffe ¾"
69,00
Schweißnippel ¾"
26,00
Schweißmuffe 1"
34,00
Schweißnippel 1"
63,00
Blindpfropfen 1/2"
56,90
Blindpfropfen 1"
108,11
Schweißdraht
404,96
Abdruckplatte
0,00
Abdichtplatte
0,00
Gewindebohrer M16
996,00
Gewindebohrer M20
1426,00
Plattenzuschnitte
350,00
Rundstahl d50
241,01
Fächerschleifer
139,20
Zusätzliche Kosten
1341,50
SUMME
23.457,23
MWSt
1514,55
285,87
723,09
91,40
138,25
138,60
0,00
58,72
144,00
72,00
72,00
58,72
84,29
22,52
1,73
1,09
25,26
19,80
7,62
9,39
11,32
0,64
0,20
0,19
0,25
2,45
0,40
0,52
73,02
73,02
0,00
5,80
3,60
13,80
5,20
6,80
12,60
11,38
21,62
80,99
0,00
0,00
199,20
285,20
70,00
48,20
27,84
268,30
4.691,45
Skonto
-181,75
-34,30
-86,77
-10,97
-16,59
-16,63
0,00
-7,05
-17,28
-8,64
-8,64
-7,05
-15,17
-4,05
-0,31
-0,20
-4,55
-3,56
-1,37
-1,69
-2,04
-0,12
-0,04
-0,03
-0,04
-0,44
-0,07
-0,09
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
-20,00
-38,00
-14,58
0,00
0,00
-23,90
-34,22
-8,40
-5,78
-5,01
0,00
-579,35
MK incl. MWSt MK excl. MWSt
MGK
8905,55
7391,00
739,10
1680,92
1395,05
139,50
4251,77
3528,68
352,87
537,44
446,04
44,60
812,91
674,66
67,47
814,97
676,37
67,64
0,00
0,00
0,00
345,29
286,56
28,66
846,72
702,72
70,27
423,36
351,36
35,14
423,36
351,36
35,14
345,29
286,56
28,66
490,57
406,28
40,63
131,08
108,56
10,86
10,08
8,35
0,83
6,32
5,23
0,52
147,04
121,77
12,18
115,25
95,45
9,54
44,37
36,75
3,67
54,64
45,25
4,53
65,86
54,54
5,45
3,75
3,10
0,31
1,14
0,94
0,09
1,08
0,90
0,09
1,43
1,19
0,12
14,28
11,83
1,18
2,35
1,95
0,19
3,01
2,50
0,25
438,10
365,08
36,51
438,10
365,08
36,51
0,00
0,00
0,00
34,80
29,00
2,90
21,60
18,00
1,80
82,80
69,00
6,90
31,20
26,00
2,60
40,80
34,00
3,40
75,60
63,00
6,30
48,28
36,90
3,69
91,73
70,11
7,01
471,37
390,38
39,04
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1171,30
972,10
97,21
1676,98
1391,78
139,18
411,60
341,60
34,16
283,43
235,23
23,52
162,03
134,19
13,42
1609,80
1341,50
0,00
27.569,33
22.877,88
2.153,64
GESAMT
8130,10
1534,55
3881,55
490,65
742,13
744,00
0,00
315,22
772,99
386,50
386,50
315,22
446,91
119,41
9,18
5,76
133,95
104,99
40,42
49,78
60,00
3,41
1,04
0,99
1,30
13,01
2,14
2,75
401,59
401,59
0,00
31,90
19,80
75,90
28,60
37,40
69,30
40,59
77,12
429,42
0,00
0,00
1069,31
1530,95
375,76
258,75
147,61
1341,50
25.031,52
Seite 131/139
Kalkulationstabelle für die Fertigungsgesamtkosten (POD und KB)
Planung, Organisation,
Bezeichnung
h
LK
LNK
Grundblock
120,0 14400 14400
Flansch Druckkessel
24,0
2880
2880
Rohr
24,0
2880
2880
Kappe
24,0
2880
2880
Flansch Stoßventil
24,0
2880
2880
Stoßventil
42,0
5040
5040
Kunststoffbüchse
17,0
2040
2040
Ventilstange
27,0
3240
3240
Ventilteller
27,0
3240
3240
27,0
3240
3240
Flatterventil
27,0
3240
3240
Bolzen
12,0
1440
1440
4,0
480
480
4,0
480
480
4,0
480
480
4,0
480
480
Mutter Grundblock
4,0
480
480
Sicherheitsmutter Ventilstange
3,0
360
360
Mutter Ventilstange
4,0
480
480
Scheibe Stoßventil Ventilstange 3,0
360
360
Scheibe Grundblock
4,0
480
480
4,0
480
480
4,0
480
480
Sicherungsscheibe Bolzen groß 3,0
360
360
Sicherungsscheibe Bolzen klein 3,0
360
360
4,0
480
480
3,0
360
360
4,0
480
480
10,0
1200
1200
10,0
1200
1200
8,0
960
960
Schweißmuffe 1/2"
12,0
1440
1440
Schweißnippel 1/2"
2,0
240
240
Schweißmuffe 3/4"
2,0
240
240
Schweißnippel 3/4"
2,0
240
240
Schweißmuffe 1"
2,0
240
240
Schweißnippel 1"
2,0
240
240
Blindpfropfen 1/2"
7,0
840
840
Blindpfropfen 1"
7,0
840
840
Schweißdraht
12,0
1440
1440
Abdruckplatte
6,0
720
720
Abdichtplatte
6,0
720
720
Gewindebohrer M16
9,0
1080
1080
Gewindebohrer M20
9,0
1080
1080
Plattenzuschnitte
0,0
0
0
Rundstahl d50
6,0
720
720
Fächerschleifer
6,0
720
720
SUMME
572,0 68.640 68.640
Dokumentation
FGK
FK
h
LK
LNK
FGK
FK
11520 40320 60,0 12000 12000 12000 36000
2304
8064
5,0
1000
1000
1000
3000
2304
8064
5,0
1000
1000
1000
3000
2304
8064
5,0
1000
1000
1000
3000
2304
8064
13,5 2700
2700
2700
8100
4032
14112 42,0 8400
8400
8400
25200
1632
5712
5,0
1000
1000
1000
3000
2592
9072
15,0 3000
3000
3000
9000
2592
9072
19,0 3800
3800
3800
11400
2592
9072
29,0 5800
5800
5800
17400
2592
9072
29,0 5800
5800
5800
17400
1152
4032
3,0
600
600
600
1800
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
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0
0
0
0
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0,0
0
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0,0
0
0
0
0
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
0,5
100
100
100
300
384
1344
0,5
100
100
100
300
288
1008
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0
0
0
0
288
1008
0,0
0
0
0
0
384
1344
0,5
100
100
100
300
288
1008
0,0
0
0
0
0
384
1344
0,5
100
100
100
300
960
3360
2,0
400
400
400
1200
960
3360
2,0
400
400
400
1200
768
2688
2,0
400
400
400
1200
1152
4032
2,0
400
400
400
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0
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0
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192
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200
200
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672
2352
1,0
200
200
200
600
1152
4032
0,0
0
0
0
0
576
2016
1,0
200
200
200
600
576
2016
1,0
200
200
200
600
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3024
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0
0
0
0
864
3024
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2016
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0
576
2016
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0
0
0
54.912 192.192 247,5 49.500 49.500 49.500 148.500
Seite 132/139
Kalkulationstabelle für die Fertigungsgesamtkosten (Handarbeit und Schweißerei)
Bezeichnung
Grundblock
Flansch Druckkessel
Rohr
Kappe
Flansch Stoßventil
Stoßventil
Kunststoffbüchse
Ventilstange
Ventilteller
Flatterventil
Bolzen
Mutter Grundblock
Mutter Ventilstange
Scheibe Stoßventil Ventilstange
Scheibe Grundblock
Sicherungsscheibe Bolzen groß
Sicherungsscheibe Bolzen klein
Schweißmuffe 1/2"
Schweißnippel 1/2"
Schweißmuffe 3/4"
Schweißnippel 3/4"
Schweißmuffe 1"
Schweißnippel 1"
Blindpfropfen 1/2"
Blindpfropfen 1"
Schweißdraht
Abdruckplatte
Abdichtplatte
Gewindebohrer M16
Gewindebohrer M20
Plattenzuschnitte
Rundstahl d50
Fächerschleifer
SUMME
h
10,0
0,0
0,5
1,5
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
7,5
7,5
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
27,0
LK
600
0
30
90
0
0
0
0
0
0
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Handarbeit
LNK
FGK
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0
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FK
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h
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0,5
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0,0
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0,0
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540
Seite 133/139
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0
0
900
Kalkulationstabelle für die Fertigungsgesamtkosten (Dreherei und Fräserei)
Bezeichnung
Grundblock
Flansch Druckkessel
Rohr
Kappe
Flansch Stoßventil
Stoßventil
Kunststoffbüchse
Ventilstange
Ventilteller
Flatterventil
Bolzen
Mutter Grundblock
Mutter Ventilstange
Scheibe Grundblock
Schweißmuffe 1/2"
Schweißnippel 1/2"
Schweißmuffe 3/4"
Schweißnippel 3/4"
Schweißmuffe 1"
Schweißnippel 1"
Blindpfropfen 1/2"
Blindpfropfen 1"
Schweißdraht
Abdruckplatte
Abdichtplatte
Gewindebohrer M16
Gewindebohrer M20
Plattenzuschnitte
Rundstahl d50
Fächerschleifer
SUMME
h
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3,0
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0,0
0,0
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0,0
0,0
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6,5
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0,0
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0,0
0,0
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66,5
LK
0
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180
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8,0
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FK
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1920
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0
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0
0
11.760 17.640
Seite 134/139
Kalkulationstabelle für die Fertigungsgesamtkosten (CNC-Fräserei und Ausw. Werkst.)
Bezeichnung
Grundblock
Flansch Druckkessel
Rohr
Kappe
Flansch Stoßventil
Stoßventil
Kunststoffbüchse
Ventilstange
Ventilteller
Flatterventil
Bolzen
Mutter Grundblock
Mutter Ventilstange
Scheibe Grundblock
Schweißmuffe 1/2"
Schweißnippel 1/2"
Schweißmuffe 3/4"
Schweißnippel 3/4"
Schweißmuffe 1"
Schweißnippel 1"
Blindpfropfen 1/2"
Blindpfropfen 1"
Schweißdraht
Abdruckplatte
Abdichtplatte
Gewindebohrer M16
Gewindebohrer M20
Plattenzuschnitte
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0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
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0,0
0,0
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0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
20,0
CNC-Fräserei
LK
LNK
FGK
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1200
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FK
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9.600
h
x
0,0
0,0
0,0
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0,0
0,0
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0,0
0,0
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0,0
0,0
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0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
Auswärtige Werkstätte
LK
LNK
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FK
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1250
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0
0
0
0
0
0
0
1.250 1.250 7.500 10.000
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Verteilung der Gesamtkosten auf die verschiedenen Kostenstellen
Planung,
Organisation und
Dokumentation
48%
Konstruktion und
Berechnung
36%
Handarbeit
2%
Auswärtige
Arbeiten
2%
CNC-Fräsen
2%
Fräsen
4%
Drehen
6%
Schweißen
0%
Seite 136/139
Kommentar zur
Diplomarbeit
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17. Kommentar zur Diplomarbeit
Als wir gegen das Ende des zweiten Semesters des vierten Jahrganges unsere
Diplomarbeit zugeteilt beziehungsweise zugesichert bekamen, waren wir noch relativ
unvertraut mit der Thematik Hydraulischer Widder. Die Alternative zur Diplomarbeit war
eine herkömmliche Matura in Form einer technischen Projektarbeit, die nach Ende des
5. Jahrgangs in einer Dauer von einer Woche abgehalten werden würde. Da sich die
Möglichkeit einer Diplomarbeit interessant anhörte und diese über das ganze Jahr läuft,
entschied sich der gesamte Jahrgang für sie. Von dort an begann der Trubel, jeder
versuchte Gruppen zu bilden, da die Diplomarbeit eine Gruppenarbeit werden würde
und die Arbeit im Team abläuft. Als dann die Gruppen einigermaßen gebildet waren, fing
der eigentliche Stress an, die Jagd nach den Projekten. Unsere Projektgruppe hatte
ziemliches Glück, denn wir bekamen ein sehr interessantes
und aufregendes
Projekt. Dieses Projekt wurde von AV Walter Kittl forciert und wir kamen dadurch auch
gleich zu einem Sponsor.
Zu Beginn des 5. Jahrganges waren die Arbeitsaufgabe und das Thema an sich relativ
fremd. Im Laufe des Projektes änderte sich dies jedoch sehr schnell. Nach und nach
verstanden wir die genaue Arbeitsweise eines Hydraulischen Widders. Besonders
hilfreich war der historische Widder, den wir uns vom Freilichtmuseum Großgmain zur
genaueren Ansicht entleihen durften. Bei der Konstruktion unseres Widders nahmen wir
einige Details dieses Widders als Vorlage. Im Laufe des Projektes entwickelte sich
unser eigener Widder, den wir aufgrund seines Verwendungszweckes vollständig aus
Edelstahl ausführten.
Der einzige Nachteil von Edelstahl ist die, im Vergleich zu Aluminium oder Messing,
relativ große Dichte und damit das hohe Gesamtgewicht des ganzen Widders. Dieser
Nachteil wird von den vielen Vorteilen, wie beispielsweise die optimale
Witterungsbeständigkeit oder der ansprechende optische Eindruck, mehr als
kompensiert.
Die Abmaße übernahmen wir soweit wie möglich vom historischen Widder, der
Druckkessel sollte jedoch nicht wie bei diesem in Birnenform sondern in zylindrischer
Form ausfallen. Um Einblick in den Widder zu bekommen und seine Funktionsweise
leichter verstehen zu können, versuchten wir den Druckkessel aus transparentem
Material auszuführen. Die Endkonstruktion beinhaltete jedoch dann einen
Edelstahlzylinder, da das transparente Material den ausgelegten Höchstdruck von 16
bar (bzw. 24 bar) nicht aushalten würde. Der zusätzliche Fertigungs- und
Kostenaufwand sprachen auch eindeutig gegen eine solche Realisierung. Nachdem wir
die endgültige Konstruktionsvariante gewählt hatten, begannen wir damit die
notwendigen Materialien zu bestellen beziehungsweise Auskünfte über deren
Verfügbarkeit einzuholen. Dies gestaltete sich manchmal nicht ganz nach unseren
Wünschen, jedoch im Großen und Ganzen waren wir recht zufrieden mit der
Verfügbarkeit und der Lieferzeit der jeweiligen Materialien.
Seite 138/139
Auch die Fertigung musste entsprechend geplant werden, da nicht jede Werkstätte
täglich besetzt war oder eine andere Projektgruppe noch eine Maschine belegte. Eine
weitere Hürde war die Bearbeitung des Edelstahls, da dieser sehr hart ist und die
Maschinen und Werkzeuge der HTL für eine solche Bearbeitung nicht ausgelegt sind.
Trotzdem konnten wir, dank der großen Hilfsbereitschaft der Werkstättenlehrer, die uns
immer mit Ratschlägen und Manpower unterstützten, die Fertigung durchführen.
Vor dem Testlauf in der Schule hatten wir so manchen Zweifel, ob unser Widder wie
gewollt funktionieren würde. Als der Widder zusammengebaut war, waren wir auf den
Testlauf gespannt. Als wir unseren Widder dann aber zum ersten Mal in Betrieb sahen,
fiel uns ein Stein vom Herzen. Die ganze Arbeit, die wir über Monate in das Projekt
investierten, trug ihre Früchte. Erstmals in der gesamten HTL-Ausbildung hatte man das
Gefühl ein Projekt vom ersten Entwurf bis zum letzten Schliff hin zu bearbeiten.
Die Diplomarbeit war sicher eine der lehrreichsten und interessantesten Abschnitte
unserer Ausbildung, den keiner von uns missen möchte. Wir hoffen diese Diplomarbeit
ist für Sie genauso interessant gewesen wie für uns die Planung, Konstruktion und
Fertigung des Hydraulischen Widders.
Die Projektgruppe Hydraulischer Widder:
Tobias Reiter:
Alexander Schober:
_____________________________
_____________________________
Simon-Alexander Zerawa:
Daniel Zöller:
_____________________________
_____________________________
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Die Geschichte des hydraulischen Wasserwidders
1. Erfindung
2. Entwicklung USA
3. Entwicklung Europa
1. Erfindung des Wasserwidders in Frankreich
Die Geschichte des hydraulischen Wasserwidders begann 1772, als John Whitehurst in
England einen ersten hydraulischen Widder konzipierte, der allerdings noch nicht von selber
funktionierte. Der Franzose Joseph Michael Montgolfier entwickelte im Jahre 1796 eine
ausgeklügelte Ventilsteuerung, die es ermöglichte, dass der Widder von selbst lief. Er entdeckte
die Stosskraft des Wassers, als er am unteren Ende eines Rohres schnell einen Hahn schloss
(vgl: schnelles Schließen eines Gartenschlauches hat Zuckung des Gartenschlauches zur
Folge). Diese beträchtliche Stoßenergie, die bei jedem Schließen des Hahnes wieder auftrat,
nutzte schließlich Montgolfier, als er nach einigen Fehlversuchen endlich die grundlegenden
Voraussetzungen für die Konstruktion und den Bau eines hydraulischen Widders entdeckt hatte.
zurück nach oben
2. Die Entwicklung des Wasserwidders in den USA:
In den folgenden Jahrzehnten wurde der hydraulische Widder immer weiter verbessert, 1809
bekamen J. Cerneau and S.S. Hallet in New York das erste amerikanische Patent
zugesprochen. Es dauerte aber bis ca. 1832, dass sich die Kunde über diese einfache, aber
effektive Erfindung in den USA herumsprach. Bis 1840 wurden die meisten Widder von Europa
in die USA importiert, bis im Jahre 1843 H.H. Strawbridge aus Louisiana den ersten komplett in
den USA hergestellten Widder präsentieren konnte. Sein erster Widder war aus Holz hergestellt
und explodierte bei den ersten Vorführungen, kurz darauf folgte dann ein Widder aus Gußeisen.
Das Interesse an ihm wurde in Amerika durch Artikel in großen Farmerzeitungen, wie z.B. im
"Farmer's Cabinet" und "American Farmer", noch weiter gesteigert. Ein detailliertes Buch über
die Erfindung, das 1842 veröffentlicht wurde, war 1870 bereits in seiner 16. Auflage! In den
Jahren von 1840 bis 1850 kam es wahrlich zu einer Inflation an Patenten für das Gerät, die
allerdings ab 1858 nicht mehr geschützt wurden, bis 1870, als innerhalb von drei Jahren
nochmal vier Patente zugelassen wurden. Die Popularität begründet sich auf der Tatsache,
dass der Widder relativ billig war, es wird von Preisen zwischen 60$ und 12$ für amerikanische
Widder berichtet, wobei sich die durchschnittlichen Instandhaltungskosten auf ca. 0,25$ bis 1$
jährlich beliefen. Neben der privaten Nutzung von kleinen Widdern für Privatleute und Farmer
wurden sehr große Widderexemplare auch eingesetzt, um Ortschaften mit Trinkwasser zu
versorgen, so wird von einem Widder berichtet, der die Ortschaft Naples im Bundesstaat New
York pro Tag mit 80 m Trinkwasser versorgte. Ein sehr bekannter Widder war die sog. Rife
Hydraulic Engine, die bis zu 200 m Wasser pro Tag über eine vertikale Höhe von bis zu 60
Meter pumpen konnte.
Weitere Einsatzgebiete lagen in der Versorgung der Eisenbahnstationen, die das Wasser für die
Dampfloks benötigten, sowie in der Versorgung von Industieanlagen. Das Ende der
Wasserwidder Ära wurde mit der Erfindung der elektrischen Pumpe eingeläutet, die den
hydraulischen Widder mehr und mehr von dessen angestammten Aufgabenbereichen
verdrängte.
zurück nach oben
3. Die Entwicklung des Wasserwidders in Europa
Ähnlich wie in Amerika entwickelte sich der Widder auch in Europa. Hier wurde er ebenfalls in
den Jahrzehnten nach seiner Erfindung immer wieder weiterentwickelt, das ist durch zahlreiche
Patentschriften dokumentiert.
Die Preise für die Widder waren allerdings im Gegensatz zu denen in Amerika wesentlich höher.
Es wird berichtet, dass im 19. Jahrhundert ein hydraulischer Widder so teuer wie zwei schwere
Ochsen war, also verhältnismäßig teuer, wenn man bedenkt, dass auch auf großen
Bauernhöfen relativ wenig Vieh gehalten wurde. Dennoch wurden die Widder zu Tausenden
verkauft und eingebaut, da sie einen enormen Komfort für seinen Besitzer darstellten - das
Wasser musste nicht mehr mühsam auf dem Rücken herbeigeschleppt werden.
In der Praxis zeigte sich aber trotz aller Verbesserungen, dass der Bau von Widdern mit vielen
Unbekannten behaftet war. Im 20. Jahrhundert erst wurde das Funktionsprinzip mit Hilfe von
systematischen Versuchen richtig erforscht und daraus leitete man empirische
Gesetzmäßigkeiten ab, die noch heute Gültigkeit haben. Daraus entstanden nun unter anderem
die SANO Widder (SANO = eingetragenes Warenzeichen und leitet sich vom lateinischen
Begriff "sanus" - gesund - ab). Bei dem in der Schule ausgestellten Widder handelt es sich
ebenfalls um einen SANO Widder. Die jüngste Erfindung im Bereich der hydraulischen
Stoßheber ist der sogenannte Weinmansche Bachwidder.
In Europa, vor allem aber in Deutschland, wurden die Widder mit der Einführung der zentralen
Wasserversorgung verdrängt.
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Funktionsweise des hydraulischen Widders:
Zum besseren Verständnis der Erklärung dient folgende schematische Skizze
schematische Skizze für den Aufbau einer Wasserhebeanlage mit Bezeichnung
Bezeichnungen:
V = Volumen des vorhandenen Triebwassers; v = Volumen des geförderten Wassers
H = senkrechte Triebwassergefällehöhe; h = senkrechte Förderhöhe
Ein hydraulischer Widder nutzt zum Betrieb das so genannte Prinzip des Druckstoßes. Ein
Wasserbehälter, in der Skizze mit Triebwasserbehälter bezeichnet, sammelt das Wasser. Der
Behälter liegt mindestens 1,50 Meter über der Widderanlage und ist über die
Triebwasserleitung, die auch als Druckleitung bezeichnet wird, mit der Widderanlage
verbunden. Das Stoßventil (Schnellschlussventil) des Widders wird durch den Volumenstrom
des Wassers schlagartig geschlossen, d.h., wenn das Wasser seine maximale
Fließgeschwindigkeit hat, schließt sich auch das Stoßventil.
Es läuft also ein Teil des Wassers scheinbar ungenutzt durch den Widder und tritt beim
Stoßventil aus. Dieses Wasser wird jedoch gebraucht, um überhaupt die maximale
Fließgeschwindigkeit aufzubauen.
Nachdem das Stoßventil geschlossen hat, entsteht eine Druckwelle und es kommt zum so
genannten Prinzip des Druckstoßes, da das Wasser zuvor in der Triebleitung noch in Bewegung
war und jetzt abrupt gestoppt wurde, die kinetische Energie der bewegten Wassersäule wird in
potentielle Energie umgewandelt. Damit erhöht sich sowohl der Druck in der Triebleitung als
auch der im Widder. Der starke Druckanstieg hat zur Folge, dass das Wasser über ein
Druckventil (Rückschlagventil), es handelt sich hierbei im Prinzip um ein Überdruckventil, in den
Windkessel gedrückt wird. Hier befindet sich ein Luftpolster, dieses wird jetzt beim Eintritt des
Wassers komprimiert. Sobald der Druck der Luft im Windkessel größer ist als der sich am Ende
der Steigleitung befindende Atmosphärendruck, beginnt sich die Luft im Windkessel dann
wieder zu dekomprimieren. Das Wasser im Windkessel wird wieder zurückgedrückt, in diesem
Moment schließt sich das Druckventil und das Wasser kann nur noch in die Steigleitung
entweichen. Das Wasser wird zum Hochbehälter gefördert. In der Zwischenzeit hat auch der
Druck, der das Stoßventil geschlossen hielt, wieder abgenommen, ein Teil des Drucks wurde ja
in den Windkessel, der Rest an die Steigleitung abgegeben. Beim Schließen des Druckventils
ist auch ein leichtes Vakuum entstanden, sodass das Stoßventil durch sein Gewicht wieder
nach unten sinkt. Je nach Bauweise des Widders wird das Stoßventil auch durch eine Spiralbzw. Blattfeder wieder geöffnet. Der Strömungsquerschnitt wird wieder freigegeben, und der
Pumpzyklus beginnt von neuem.
Wirkungsgrad des Widders
Der Wirkungsgrad des hydraulischen Widder berechnet sich nach der allgemeinen Formel für
den Wirkungsgrad
Pn ist die abgegebene Nutzleistung
Pa ist die aufgewandte Leistung
Die abgegebene Nutzleistung berechnet sich beim Widder durch das in einer bestimmten
Zeiteinheit geförderte Wasser, also wieviel potentielle Energie das geförderte Wasser nach
Durchführung des Versuchs hat. Diese berechnet sich durch m*g*h, wobei m, der Masse des
Wassers entspricht, und diese berechnet sich über Volumen v mal der Dichte des geförderten
Wassers. Die Höhe über dem Bezugsniveau stellt h, die Förderhöhe, wie in der Abbildung
geschildert, dar:
Die aufgewandte Leistung berechnet sich ebenfalls durch die potentielle Energie. Hier ist die
Masse m gleich dem Volumen V mal der Dichte des Wassers im Triebwasserbehälter und das
Triebwassergefälle H die Höhe. Dichte und Erdbeschleunigung darf man als konstant ansehen
und kürzen, daraus folgt:
In der Praxis ist ein Wirkungsgrad von bis zu n = 0,8, also 80 %, möglich, allerdings ist dieser
Wert stark abhängig vom richtigen Einbau des Widders. Ein Wirkungsgrad von n = 0,6 ist üblich.
Häufig sieht man die Formel für den Wirkungsgrad in der Weise umgestellt, dass man direkt das
geförderte Wasservolumen bei bekanntem Wirkungsgrad ausrechnen kann:
Navigationsmenü:
1. Quellsammler und Triebschacht
Gehe zu
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Aufbau einer kompletten Widderanlage
Da der Widder nie alleine funktionieren kann, bedarf es des Aufbaus einer kompletten
Widderanlage. Die einzelnen Komponenten möchte ich hier vorstellen.
1. Der Triebwasserbehälter und Quellsammler
Im Quellsammler wird das Wasser, das aus einem Bach, einer Quelle oder sonstigem
Wasserreservoir stammen kann, zunächst gesammelt. Er dient auch als Absetzbecken für
Grobverschmutzungen im Wasser. Von dort gelangt das Wasser weiter über ein
Verbindungsrohr, das mit Gefälle zum Triebschacht verlegt ist und unter der Wasseroberfläche
einmündet, in diesen. Dadurch entstehen keine Luftblasen, die unter Umständen den Widder
zum Stehen bringen könnten. Im Triebschacht ist ein Überlauf eingebaut, sodass sich der
Wasserspiegel im Triebschacht selbständig auf eine konstante Höhe reguliert, was für den
kontinuierlichen Lauf des Widders ebenfalls von Vorteil ist.
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2. Die Triebleitung
a) Beschaffenheit der Triebleitung
Da die Triebleitung quasi den Motor der Widderanlage darstellt, muss man ihr beim Bau
besondere Aufmerksamkeit schenken. Ganz wichtig ist die Wahl des Materials, eine Triebleitung
muss immer aus Stahl sein, denn ein Kunstoffrohr oder gar ein Schlauch würden beim
Widderstoß federn oder sogar bersten und das kompensiert die Wirkung des Widders erheblich.
Die innere Beschaffenheit des Rohres sollte möglichst immer glatt und ohne Kanten, wie z.B.
Schweißnähte, sein. Die Rohrmündung, wo das Wasser vom Triebschacht in die Triebleitung
mündet, sollte möglichst trompetenähnlich geweitet sein (siehe Abb. 3), damit hier die Strömung
nicht abreißt. Ansonsten würde es zu Verwirbelungen kommen, welche auch zu
Reibungsverlusten des Wassers führen, in der Folge könnten Gasbläschen aus dem Wasser
frei werden und sich in der Triebleitung als eine Art federndes Luftpolster absetzen, dies würde
wiederum den Widdergang hemmen.
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b) Einbau der Triebleitung
Grundsätzlich hängt der Einbau und damit das Gefälle der Triebleitung von der Beschaffenheit
des Geländes ab, dennoch sollte man versuchen, die Triebleitung möglichst wie in folgender
Abbildung zu verlegen:
Diese Leitung, die leicht durchhängt und sich dem Widder vom Trieb-schacht aus wie eine
Asymptote annähert, gibt dem darin laufenden Wasser die beste Möglichkeit maximale
Geschwindigkeit zu erreichen. Durch diese Anordnung ist es auch nicht möglich, dass sich
Luftbläschen in der Leitung sammeln können, welche den Widdergang mindern und über einen
längeren Zeitraum zu Lochfraß in der Triebleitung führen würden.
folgende Abbildung zeigt das Beispiel einer falsch eingebauten Triebleitung:
Hier hat das Wasser im unteren Teil der Leitung das Bestreben schneller zu fallen als im oberen
Teil. Beim Widderstoß prallen die Wasserteile, die durch den Unterdruck auseinandergerissen
wurden, wieder zusammen und wirken dem Widdergang entgegen. Außerdem besteht wieder
die Gefahr der Luftbläschen-bildung.
Die Länge der Triebleitung steht im Zusammenhang mit dem Gefälle, das überwunden werden
muss, und dem Durchmesser, den die Triebleitung besitzt . Eine Faustregel beim Widdereinbau
besagt, dass das Verhältnis Triebwassergefälle : Triebleitungslänge wie 1: 4 angenommen
werden kann. Dieser Wert hat sich in der Praxis als günstig erwiesen und gilt als
anzustrebender Idealwert. Wenn man ein genügend hohes Wasseraufkommen hat, kann man
auch eine kürzere Triebleitung einsetzen, die einer Länge von etwa 3 mal der Gefällehöhe
entspricht. Ist umgekehrt die Quellschüttung relativ gering, so sollte man die Triebleitung um bis
zu 50% verlängern, sodass sie dann schließlich 6 mal so lang wie die Gefällehöhe ist, denn
dann wird die Wassersäule langsamer durch die innere Reibung im Rohr, aber auch durch die
größere Länge besitzt sie auch mehr Masse und damit mehr potentielle Energie. Damit sinkt die
Frequenz der Widderschläge, die Hubleistung jedoch bleibt gleich.
Die Leitungslänge darf jedoch nicht länger als 10 mal der Gefällehöhe sein, denn dann ist die
Wassersäule in der Treibleitung vergleichbar mit einer massiven Metallstange. Durch die
Massenträgheit und die zunehmende Reibung an der Rohrwand findet der Widder seinen
typischen Rhythmus nicht mehr, er bleibt immer wieder stehen.
Ein anderer Weg, um die Triebleitungslänge zu bestimmen, bietet sich durch den Durchmesser
der Triebleitung. Ein gewisser Herr Calvert ermittelte 1958 aufgrund von empirischen
Messdaten aus systematischen Versuchen den Zusammenhang zwischen Durchmesser und
Länge der Triebleitung folgendermaßen: das Verhältnis zwischen Triebleitungslänge und
Durchmesser (also Länge / Durchmesser) muss im Bereich zwischen 150 und 1000 liegen.
Somit berechnet man die minimale Leitungslänge der Triebleitung mit 150 x Durchmesser, die
maximale Länge mit 1000 x Durchmesser.
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c) spezielle Triebleitung für den Bachwidder
Für den Bachwidder genügt ein Gefälle von 25-30 cm, hier darf aber die Triebleitung eine Länge
von 10 Meter nicht überschreiten. Der Bau von Quellsammler und Triebleitungsschacht entfällt,
die Triebleitung wird direkt in einem Bach installiert. Um das nötige Gefälle von 25 cm
herzustellen, wird eine kleine Staustufe eingebaut und der Einlauf der Triebleitung so
angebracht, dass er kein Treibgut aufnimmt. In der Praxis wird der Einlauf deutlich unter der
Wasseroberfläche angesetzt, so gerät auch keine Luft in die Widderanlage.
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3. Der Wasserwidder
a) Das Stoßventil beim SANO Widder
Wenn das Wasser durch die Triebleitung den Widder erreicht hat, wird es durch das Stoß-, auch
Schnellschlußventil genannt, abrupt gestoppt. Beim SANO Widder hält ein Federsystem das
Ventil so lang offen, bis das Wasser seine maximale Geschwindigkeit erreicht hat. Dann
überwindet die Wasserkraft die Federkraft und schließt das Ventil schlagartig. Heutzutage ist die
Form des Stoßventils ein sog. sphärischer Körper. Er hat eine tropfenförmige Gestalt, die vom
Wasser schnell, ohne energieverzehrenden Strömungsabriss und Verwirbelung, umströmt wird.
Das Gehäuse und das Ventil mit seiner Führung sind aus korrosionsbeständiger Bronze
gefertigt. Es gibt keinerlei Schmierung für das Ventil.
Bei größeren Exemplaren des SANO- Widders verwendet man ein Kegelventil mit einer
Eichenholzkuppel. Das Wasser strömt dann über die hydrodynamisch günstig geformte Kuppe
und verteilt sich gleichmäßig im Ringauslassspalt. Die Holzkuppe dient der
Gewichtsreduzierung, durch die Feuchtigkeit quillt sie auf und gewährleistet somit einen
dauerhaft festen Sitz. Des weiteren verwendet man eine Blattfeder, statt der Spiralfeder.
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b) Stoßventil beim herkömmlichen Widder
Hier wird das Stoßventil im Vergleich zum SANO-Widder quasi andersherum eingebaut und auf
die Feder verzichtet. Das ankommende Wasser strömt beim Stoßventil aus, durch den
Volumenstrom des Wassers wird der Stössel nach oben bewegt, bis er schließlich den
Durchfluss absperrt, es kommt genau wie beim SANO-Widder zur Druckwelle, die einen
Druckstoß zur Folge hat. Ist der Druckstoß verebbt, fällt der Stössel durch sein Eigengewicht
wieder herunter und öffnet das Ventil wieder, sodass das Wasser wieder Geschwindigkeit
aufbauen kann und ein neuer Zyklus beginnt. Da hier die Schließfrequenz nur von der Masse
des Ventils abhängt, kann man hier die Durchflussmenge nicht wie beim SANO Widder durch
Justierung der Federstärke regulieren.
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c) Stoßventil beim Bachwidder
Hier sind alle Bauteile, die das Wasser durchfließt, in einer geraden Linie angeordnet. Die
waagerechte Anordnung herkömmlicher Stoßventile scheitert nämlich an der Tatsache, dass ein
Ventilkegel aus Bronze sich nach kürzester Zeit einlaufen und somit undicht werden würde.
Deshalb verwendet man anstatt des Bronzeventilkegels einen Ventilkegel aus Kunstoff, der das
gleiche spezifische Gewicht besitzt wie Wasser, also ca. 1 g/cm, und somit nahezu schwerelos
und in der Führung schwimmend sich ohne Verschleiß bewegen kann. Durch das leichte
Material ergibt sich noch ein weiterer Vorteil. Auf Grund der niedrigeren Masse bewegt er sich
schneller, dadurch sind pro Zeiteinheit mehr Widderstöße möglich.
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d) Das Rückschlagventil
Das Rückschlagventil ist bei allen Widderarten am unteren Ende des Windkessels zu finden,
man kann es praktisch als den Partner des Stoßventils bezeichnen. Es muss so lange
geschlossen bleiben, bis der Druck im System seinen höchsten Wert erreicht hat. In diesem
Moment öffnet es, um den Druck nach oben in den Windkessel und die Steigleitung abzugeben.
Die eingebaute Spiralfeder muss so dimensioniert sein, dass das Ventil so lange dicht schließt,
bis der richtige Druckpunkt erreicht wird. Nachdem das Wasser mit hohem Druck in den
Windkessel eingeströmt ist, muss das Ventil schließen, damit das Wasser nur noch in die
Steigleitung entweichen kann und somit auf das gewünschte Niveau angehoben wird.
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e) Der Windkessel
Bei allen Widderarten ist die Funktion die gleiche: Der Windkessel muss die ständig folgenden
Druckstöße aufnehmem, dadurch entsteht ein gleichmäßiger Fluss in der Steigleitung und nicht,
wie man es eigentlich erwarten würde bzw. bei kaputten oder schlecht gewarteten Widdern
vorfindet, ein stoßweiser Austritt des Wassers aus der Triebleitung. Der Windkessel wird so
genannt, weil der obere Teil des Kessels mit Luft gefüllt ist. Diese Luft wird komprimiert, sobald
Wasser unter entsprechendem Druck in den Kessel einfließt. Da Wasser in der Lage ist,
wechselweise Gase aufzunehmen oder abzugeben (vergleiche Mineralwasserflasche mit
Kohlensäure), wird die Luft durch den ständigen Wassernachschub aufgenommen und durch
die Steigleitung abgegeben. Die Luft im Kessel wird sozusagen verbraucht und weniger. Damit
würden die Schläge auf den Windkessel und die Triebwassersäule härter werden. Das elegante
Schwingen der Triebwassersäule wird reduziert und führt letztendlich zum Stillstand. Deshalb
besitzen richtig konstruierte Widder ein automatisches Belüftungsventil. Wichtig ist die richtige
Positionierung des Ventils. Beim SANO-Widder befindet sich es direkt unterhalb des
Rückschlagventils. Während das Triebwasser durch das Stoßventil fließt, herrscht hier
Überdruck, der sich dadurch äußert, dass beim Belüftungsventil ein dünner Wasserstrahl
austritt. Sobald das Wasser durch das Rückschlagventil in den Windkessel schießt, herrscht
hier Unterdruck und es wird nach dem Wasserstrahlpumpenprinzip Luft eingesaugt, welche als
Luftblasen in den Windkessel aufsteigt. Wie wichtig die korrekte Funktion des Belüftungsventils
ist, kann man daran sehen, dass der Widder schon nach wenigen Sekunden stehen bleibt,
wenn man das Belüftungsventil absichtlich mit dem Daumen zuhält.
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4. Die Steigleitung
Die Steigleitung befördert das Wasser von Windkessel des Widders zum Hochbehälter. In ihr
treten normalerweise keine Widderschläge auf, sie kann aus einem Kunststoffschlauch oder aus
einem Stahlrohr bestehen. Eine Kunstoffleitung ist sogar in diesem Fall günstiger, da sie
weniger Reibungsverluste aufweist. Wenn die Steigleitung hingegen über mehrere 100 Meter
hinweg verläuft, ist es unter Umständen günstiger eine Stahlrohrkonstruktion zu verwenden,
denn einmal richtig aufgebaut, verursacht sie einen verhältnismäßig geringen
Wartungsaufwand, während ein Schlauch mit der Zeit und vor allem unter Einfluß von
Temperaturschwankungen schnell porös und löchrig werden kann, was
Instandsetzungsmaßnahmen zur Folge hat. Auf der anderen Seite kostet ein normaler
Gartenschlauch wesentlich weniger als eine fest installierte Rohrkonstruktion, man sollte aber
bei der Wahl des Schlauches nicht unterschätzen, dass der Widder enorme Drücke erzeugen
kann, dem unter Umständen ein schlecht verarbeiteter Schlauch nicht gewachsen ist. Der
Nutzer einer Widderanlage muss hier individuell entscheiden, welche Variante er einbauen will.
Grundsätzlich sind beide Varianten möglich.
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5. Übersicht
So sind die einzelnen Komponenten einer Widderanlage im Gelände angeordnet:
Heutige Einsatzgebiete des Wasserwidders
Seine ehemals große Bedeutung als Wasserversorger für ganze Dörfer und Gemeinden hat der
Wasserwidder im Zuge der zentralen Wasserversorgung durch Wasserwerke natürlich verloren.
Diese Entwicklung wurde auch durch die Vergiftung und Verunreinigung von Quellen durch
landwirtschaftliche Pflanzenschutzmittel und Düngemittel eingeleitet, damit konnten die
oberirdischen Quellen nicht mehr für die Trinkwasserversorgung eingesetzt werden und das
Trinkwasser musste aus Grundwasser gewonnen werden, damit man es zentral reinigen
konnte. Hier war aber der Wasserwidder nicht mehr einsetzbar, da beim Grundwasser kein
natürliches Gefälle vorhanden ist, was, wie bereits erläutert, für seinen Betrieb nötig ist. Somit
geriet der Wasserwidder mit der Zeit zumindest in Deutschland in Vergessenheit.
Dennoch ist er in Gebieten, die die Voraussetzungen für sein Betreiben erfüllen, heutzutage
nicht ausgestorben, sondern wird wieder vermehrt eingesetzt. Hauptargument für seinen
Einsatz ist vor allem die Tatsache, dass außer dem einmaligen Anschaffungspreis und dem
Einbau nahezu keine Wartungsarbeiten und Kosten anfallen. Aber auch die
Umweltverträglichkeit spricht für den Wasserwidder, einzige Umweltbelastung ist die
Lärmerzeugung durch die Ventile, aber Lärm entsteht auch bei elektrischen und natürlich erst
recht bei Diesel betriebenen Pumpen. Der Widder erzeugt auch wesentlich höhere Drücke als
normale Pumpen. So schaffen große Widderexemplare Drücke bis zu 30 bar, damit kann man
das Wasser 300 Meter senkrecht in die Höhe pumpen. Vergleichbare herkömmliche Pumpen
mit ähnlichen Leistungsdaten sind extrem teuer und verbrauchen entsprechend viel Energie.
Konkrete Einsatzgebiete des Widders sind heutzutage v.a. in der Landwirtschaft zu finden,
durch ihn werden Wasserversorgungsaufgaben für Feld und Vieh erfüllt. Da die Wassermenge,
die durch den Widder gefördert wird, im Vergleich zu herkömmlichen Pumpen relativ gering ist,
verwendet man hier auch noch Hochbehälter, in denen das vom Widder geförderte Wasser
zwischengespeichert wird und dann bei Bedarf in großer Menge abrufbar ist.
Ein weiteres wichtiges Betätigungsfeld für den Widder erschließt sich in Entwicklungsländern.
Durch die einfache Technik kann er nach einer kurzen Einführung selbständig von den
Einheimischen gewartet und betrieben werden, der Widder benötigt keine zusätzliche
Energiequelle, ist also unabhängig von der Stromversorgung, und läuft meist über Jahrzehnte
hinweg zuverlässig.
In Deutschland und Österreich wird der Widder heutzutage noch in Gebirgsregionen zur
Wasserversorgung von Hütten eingesetzt, aber auch in manchen Wochenendhäusern, die nicht
an die zentrale Wasserversorgung angeschlossen sind. Der Widder wird heutzutage aber auch
ganz gezielt wieder von Denkmalpflegern gezeigt. Dazu werden meist historische Widder
reaktiviert, instandgesetzt und einem breiten öffentlichen Publikum zur Besichtigung angeboten,
damit diese Erfindung nicht in Vergessenheit gerät. Erst vor kurzem wurde von so einem
historischen Widder, der besichtigt werden kann, im "Boten", in der Ausgabe vom 2./3.
Dezember 2000 berichtet. Der Artikel befindet sich im Downloadbereich.
Zum Teil werden diese Widder auch eingesetzt, um Wasserspiele kostengünstig mit Wasser zu
versorgen.
Sie werden manchmal auch parallel geschaltet, wenn ein einziger Widder nicht die gewünschte
Fördermenge erbringt oder wenn die Quellschüttung im Laufe des Jahres stark schwankt. Denn
wenn der Wasservorrat zu gering ist, um einen großen Widder zu betreiben, dann reicht er
unter Umständen immer noch aus, um mehrere kleine Wasserwidder zu betreiben, denn bei
parallel geschalteten Stoßhebern kann man jederzeit einen abschalten, damit ist es möglich sich
einer schwankenden Quellschüttung anzupassen. Bei großem Wasservorrat läßt man alle
Widder laufen, sobald weniger Wasser zur Verfügung steht, schaltet man die entsprechende
Anzahl an Widdern ab, damit die restlichen ungestört weiterlaufen können. Wenn man zwei
oder mehr Widder in einer Batterie betreiben will, benötigt man für jeden eine eigene
Triebleitung und einen gemeinsamen Wasservorrat. Die Steigleitung kann aber gekoppelt sein,
sodass alle Widder in eine gemeinsame Steigleitung pumpen.
Neben Parallelschaltungen sind selbstverständlich auch Reihen-schaltungen oder
Hintereinander-schaltungen von Stoßhebern möglich. Sie werden eingesetzt, um sehr hohe
Förderhöhen zu überwinden. Ein großer 1.Widder überwindet einen Teil der Förderhöhe, ein 2.
kleinerer nutzt das gelieferte Wasser um die restlichen Höhenmeter zurückzulegen.
Hydraulische Widder oder Stoßheber
Was ist das?
Eine geniale Erfindung zum Heben von Wasser.
Warum genial ?
Er arbeitet ohne Energiezufuhr Tag und Nacht, und ist wo er
eingesetzt werden kann ökologisch unschlagbar.
Der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand sind äußerst gering.
Er pumpt bis 700 l/min auf 300 m.
Die Leistung kann durch Reihenanordnung erhöht werden.
Die Anschaffungskosten sind demgegenüber bescheiden.
Die Erfindung gelang dem Franzosen Mongolfier 1796, also zu einer
Zeit, als es weder Benzin noch Strom gab, und die Dampfmaschine, NEU! Das Buch und das
gerade 31 Jahre alt, schwer, anfällig und teuer war.
Video zum hydraulischen
Widder sind in unserem
Wie funktioniert ein Hydraulischer Widder?
Onlineshop verfügbar! Die
ISBN Nummer des Buches
Der hydraulische Widder nützt die Bewegungsenergie oder Stoßkraft
lautet: 3-00-013342-9
aus, die ein in einem Rohr fließendes Wasser abgibt, wenn dessen
Lauf schlagartig gestoppt wird.
Der Motor ist also ein einfaches Rohr in dem Wasser strömt.
Der Widder ist dazu die Ventilsteuerung oder Energiewandler
Diese Wasserstöße treten überall in Rohrleitungen auf, ob gewollt oder ungewollt. In der
Hausinstallation werden diese Schläge hörbar, wenn das Magnetventil der Waschmaschine, des
Geschirrspülers, oder der Druckspüler der Toilette schließt.
Hier sind die Konstrukteure gefordert durch geeignete Maßnahmen (Dämpfung) den
Schließschlag zu minimieren.
Beim Widder ist das genau umgekehrt.
Je abrupter das Stoppen erfolgt, desto größer die Stoßenergie. (Man denke an einen
Auffahrunfall)
Ein Wasserbehälter (Treibwasserschacht) sammelt Wasser. Der Behälter liegt mindestens 1,50
Meter über der Widderanlage, mit der er durch die Treibwasserleitung verbunden ist. Ein
gewichtsabhängiges Stoßventil des Widders öffnet bei erreichen eines bestimmten Fließduckes
und schließt sofort wieder. Für den Moment der Öffnung wird die potentielle Energie des
gesammelten Wassers zur kinetischen Energie. Das Schließen des Stoßventils hat eine
Drucksteigerung zur Folge, die das Wasser durch ein Rückschlagventil in einen Kessel und weiter
durch eine Steigleitung nach oben stößt. Die Bewegungsenergie und damit die Pumpleistung ist
abhängig von der Fallhöhe und der Wassermenge in der Treibleitung.
Durch Anwendung dieses einfachen physikalischen Prinzips läuft ohne Fremdenergie automatisch
ein ununterbrochener, oszillierender Pumpvorgang.
Das Funktionsprinzip (Animation)
Animation zum Funktionsprinzip des hydraulischen Widders. Bitte wählen Sie ihr bevorzugtes
Abspielprogramm:
Quicktime |
© by
Windows Media
Sondermaschinen und Steuerungsbau GmbH
Das Schnellschlussventil:
Das Besondere an unserem Universalwidder ist das zweifach einstellbare
Schnellschlussventil (Pat. Nr. 199 26 226).
Mit der mittleren Führungs- und Anschlaghülse wird der Öffnungsspalt des Ventils
eingestellt. Hülse nach oben drehen vergrößert den Spalt ; was bedeutet, dass viel
Triebwasser mit wenig Druck entsteht. Mit der unteren Führungshülse wird über die
Federvorspannung der Schließdruck eingestellt, also hohe Vorspannung für hohen
Anstehdruck der Triebwassersäule.
Kompaktwidder:
Die zwei kleinsten Weinmann-Universalwidder®, (“ und 1“) sind Kompaktwidder
und werden direkt an die Triebleitung angeschlossen, d.h. sie benötigen keinen
Sockel. Dieser Widder hat Eigenschaften vergleichbar mit denen des SANOWidders.
Standwidder:
a
b
c
Standwidder sind Weinmann-Universalwidder ®, die größer als 1“ sind. Sie müssen auf einem
Sockel montiert werden.
Oben kann man sehr schön sehen, welche Bauarten sich mit diesem Widder realisieren lassen.
Weinmann Bachwidder®:
Der neuartige Weinmann Bachwidder® zum Patent angemeldet
Der Weinmann
Der SANO Widder
Bachwidder
© by
Welche Widder Größe brauche ich?
Berechnungsbeispiel von Fördermengen:
Zuerst wird aus Tabelle 02 die Erforderliche Größe des Widders für die jeweilige verfügbare
Treibwassermenge abgelesen (z.B. 150l/min, also Widder Nr.6). Tabelle 01 gibt dann für das
vorhandene Höhenverhältnis (z.B. 1:6) die erreichbare Fördermenge an, bezogen auf 1 l/min
Treibwassermenge. ( Unter Höhenverhältnis ist das Verhältnis "Höhe des Gefälles" zu
"Förderhöhe" zu verstehen - es ergibt sich in unserem Beispiel eine Fördermenge von 0,139 l/min
). Die effektive Fördermenge errechnet sich schließlich durch Multiplikation des entnommenen
Tabellenwertes mit der tatsächlichen Literzahl der Treibwassermenge ( 0,139 l/min x 150 = 20,85
l/min ). Die Wahl des richtigen Widders (Stoßhebers) und dessen Einbau im Gelände ist bei
jeder Widderanlage außerordentlich wichtig. Man kann einen Widder nicht einfach wie eine
motorbetriebene Pumpe einbauen, da insbesondere die Treibwasserleitung des Widders ein
funktionswichtiger Bestandteil der Anlage ist und den guten Wirkungsgrad maßgeblich beeinflußt.
Der Widder wird individuell von uns auf Ihre örtlichen Geländeverhältnisse und Ihren
Wasserbedarf optimal konzipiert. Deshalb sind für jede Widderanlage die Wasser-, Gelände-sowie
Einbauverhältnisse zu ermitteln und anzugeben.
Wir bitten bei Bestellungen um folgende Angaben ( siehe Bild Widder allgemein Aufbau
Widderanlage)
1.
2.
3.
4.
Vorhandenen Quellschüttung: Minimum und Maximum in l/min.
Gefälle: Höhe H und Länge L des Gefälles bis zum vorgesehenen Standort des Widders.
Förderhöhe: Höhendifferenz h.
Fördermenge: tägliche Bedarfsmenge in l oder m (und die zahlenmäßige Angeben, was
damit versorgt werden soll).
Tabelle 02 = Treibwassermenge, Größen, Maße und Gewichte
Welche Fördermenge erreiche ich?
Tabelle 01 = Fördermenge in Liter/Min bezogen auf 1Liter/Min
Treibwassermenge
Preise der verschiedenen Widdergrößen erfragen sie bitte bei unserem Werk in Hersbruck.
© by
Belüftung eines Forellenweihers mit Frischwasser aus dem nahegelegenen
Fluß:
Wasser wird über einen Bypass entnommen und in einen höhergelegenen Forellenweiher zur
Belüftung des Weihers hochgepumpt. 24h am Tag selbsttätig und ohne fremde Energie.
Der hydraulische Widder im Widderschacht unterhalb des Flußpegels:
Bachwidder und Brunnen:
Ein Musterbeispiel an Ökologie ist dieser vom nahegelegenen Bach durch einen hydraulischen
Widder versorgte Brunnen.
Die Widder in der Oberlausitz
Unsere imposanteste Anlage konnten wir im Dezember 2003 montieren und in Betrieb nehmen.
Sie wird ein Wasserschloss vor dem Verfall retten.
Zur Vorgeschichte:
Südlich von Görlitz, nahe der polnischen Grenze, wurde zu DDR-Zeiten Braunkohle abgebaut.
Durch den großflächigen Abtrag wurde zwangsläufig auch der Grundwasserspiegel mit abgesenkt.
Der Schlossteich des in der Nähe befindlichen Wasserschlosses drohte auszutrocknen.
Die 4 Widder, die im Parallelbetrieb laufen, benötigen in jeder
Sekunde 25 l Triebwasser, um dann 4 l in der Sekunde 13 m
nach oben zu befördern.
Mit motorisch angetriebenen Pumpen musste nun das Wasser für die Versorgung des Teiches
hochgepumpt werden. Im Zuge der Rekultivierung des gesamten Abbaugebietes wurde man auf
die Widdertechnologie aufmerksam und beschloss, die vermutlich größte Widderanlage, die je
gebaut wurde, zu planen und zu realisieren.
Mit 3,3 Meter Gefälle rauscht nun das Wasser in 4 Triebleitungen von je 150 mm Durchmesser zu
den Widdern.
Die Widder fördern das Wasser 13 Meter hoch in ein offenes Gerinne, welches in den
Schlossteich mündet. Ein konstanter Wasserstand ist nötig, damit die Eichenpfähle, auf denen das
unter Denkmalschutz stehende Gebäude gebaut ist , nicht verrotten. Ansonsten wäre die gesamte
Statik des Schlosses nicht mehr gewährleistet.
Das Geniale der Anlage ist die Planung unter maximaler Ausnutzung der örtlichen Gegebenheiten.
Auf dem Gebiet, wo die Braunkohle abgebaut worden ist, wird ein großer See, der Berzdorfer See,
entstehen. Dazu wird aus dem nahe gelegenen Fluss, der Pließnitz, Wasser durch einen
künstlichen Kanal abgeführt, und hin zum neuen See geleitet.
Aus diesem Kanal wird nun ein winzig kleiner Teil des Wassers, mit welchen der See geflutet wird,
zunächst über die Widderanlage geleitet.
Diesem, in den Rohren fließenden Wasser entnehmen die Widder die kinetische Energie, um
davon wieder einen kleinen Teil in den Schlosssee 13 m höher zu pumpen. Der Überlauf des
Widderschachts fließt wiederum dem neuen See zu. Es geht also in diesem Beispiel nicht ein
Wassertropfen verloren.
Die Widder von Oederan
Oederan ein Städtchen in Sachsen in der Nähe von Freiberg wurde für sein Umwelt-Engagement
ausgezeichnet.
Eines der Projekte, welche dort mit dem ökologischen Denken angegangen wurde ist der
Mühlgraben und die Kaskade mit den Widdern.
Hier im Bild zu sehen: links Sammelschacht und Triebschacht und rechts der Widderschacht.
Die Widder entnehmen einen kleinen Teil des Wassers aus dem Mühlgraben und fördern dieses
zu der Kaskade in der Ortsmitte.
Herr Veit, Unternehmer und Inhaber der Firma Veit Pumpen aus Oederan, hatte die Idee hier
Widder einzusetzen. Trotz Mehrkosten hatten die Stadträte sich für die ökologisch sinnvolle
Lösung entschieden. Der Erfolg und Umweltpreis steht den Verantwortlichen mit Recht zu.
© by
WAMA Hydraulische Widder - Übersicht lieferbare Grössen:
Grösse
Treibwasserverbrauch in
Liter / Minute
Treibrohranschluss
Höhe des
Windkessels in
mm
ca. Gewicht in
kg
1
3 - 12
”
”
320
18
2
7 - 21
1 ”
”
400
25
3
12 - 35
1 ”
”
500
30
4
20 - 50
1 ”
1 ”
600
46
5
40 - 70
2 ”
1 ”
700
72
6
60 - 100
2 ”
1 ”
800
80
7
60 - 130
2 ”
1 ”
900
114
8
100 - 180
3 ”
1 ”
1000
197
9
150 - 300
4 ”
2 ”
1100
296
10
150 - 350
4 ”
2 ”
1200
318
11
200 - 400
5 ”
2 ”
1300
370
12
300 - 600
6 ”
2 ”
1400
427
Steigrohranschluss
3/
8
WAMA Widder werden entsprechend dem vorhandenen Gefälle mit regelbaren
Treibwasser - Widderventilen geliefert.
Natürlich ist auch eine Reihen- bzw. Parallelschaltung von WAMA Hydraulischen
Widdern möglich, um einen größtmöglichen Nutzen zu erzielen!
Ebenso sind bei Bedarf Sonderkonstruktionen für “Wildwasserwidder” mit 2
getrennten Wasserkreisläufen (Förderwasser vom Treibwasser unabhängig) lieferbar.
Höchste Betriebssicherheit und größte Leistungsfähigkeit bei minimaler Wartung
und Pflege sind die besonderen Merkmale der WAMA Widder. Dieses ist auf die
Optimierung folgender Baugruppen zurückzuführen:
1. Regelbare Stoßventile
Regelbare Stoßventile garantieren eine restlose Ausnützung der Treibwassermenge
in nassen und trockenen Jahreszeiten. Die elastischen, auswechselbaren Ventilsitzaufschlagflächen garantieren ein stetes absolutes Abdichten und deshalb gleichbleibende Höchstleistung auch bei längerem Gebrauch. Zugleich sind diese
Einlagen geräuschvermindernd.
2. Optimiertes Rückschlagventil
Das Rückschlagventil, welches sich im Windkessel befindet, ist neben dem
Arbeitsventil von weiterer wesentlicher Bedeutung für höchste Betriebssicherheit und
Leistungs- fähigkeit der WAMA Widder. Das Rückschlagventil bildet eine
eigenständige Bau- gruppe und besteht aus einem auf die Widder Grundplatte
aufgeschraubten Gehäuse mit 2 Ventilklappen und Begrenzungshalter. Sollte durch
widrige Umstände ein Schaden am Ventil entstehen, wird die Grundplatte somit nicht
in Mitleidenschaft gezogen. Die Durchführung von Reparaturen oder Auswechslungen
kann also schnell und wirtschaftlich erfolgen. Die besonders großen
Durchgangsöffnungen durch Doppelventilklappen begünstigen die nahezu restlose
Ausnutzung der kinetischen Energie, was eine hohe Nutzleistung ermöglicht. Als
Ventilklappen kommt eine hochwertige langlebige Gummimischung zum Einsatz.
Die große Elastizität des Materials gewährleistet darüberhinaus die absolute
Dichtigkeit des Ventils.
3. Großer Windkessel
Der Einsatz eines großen und reichlich dimensionierten Windkessels schafft einen
größeren Rauminhalt, der wiederum ein größeres und weicheres Luftpolster zur
Folge hat. Das Eindringen des Nutzwassers wird somit entscheidend erleichtert was
zur weiteren Leistungssteigerung der WAMA Widder beiträgt. Der größere
Luftinhalt hat ausserdem den Vorteil, dass die Wartungs- und Pflegeintervalle für
die Be- und Entlüftung entscheidend verlängert werden konnten, wenn auf eine
automatische Be-/ Entlüftung verzichtet werden soll. - Selbstverständlich ist bei
sämtlichen WAMA Widdern aber auch eine automatische Be-/ Entlüftung möglich!
- WAMA Widder Windkessel werden übrigens aus verzinktem Stahlblech gefertigt
und haben somit nur ca. 1/3 des Gewichtes von aus Guß gefertigten Hydraulischen
Widdern vergleichbarer Leistung.
4. Kontroll - Entlüftungshahn
Zur leichteren Durchführung der Be- bzw. Entlüftung wurde ein Kontroll-Entlüftungshahn angebracht. Dieser befindet sich leicht zugänglich am unteren Drittel des
Windkessels.

Hydraulischer Widder

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