Pelton-Turbine

Hier ist ein Modell einer Pelton-Turbine für den Technikunterricht zu sehen. Die Pelton-Turbine wurde mittels 3D-Druck gefertigt und veranschaulicht die Nutzung der Wasserkraft.

Die Pelton-Turbine gehört zu den Gleichdruckturbinen und ist bezüglich der Strömung eine Freistrahlturbine. Das heißt, dass das Wasser in einer Düse beschleunigt wird und dann als Strahl auf eine  Leitschaufel trifft. Die Laufschaufeln sind bei der Pelton-Turbine in zwei Becher geteilt. Der Strahl kann dadurch um nahezu 180° umgelenkt werden, wodurch eine nahezu wirbelfreie Energieumsetzung realisiert wird. Das Modell der Pelton-Turbine erzeugt aus kinetischer Energie zuerst mechanische und dann mittels Generator elektrische Energie, was durch die Glühbirne sichtbar wird. Mit Hilfe der eingebauten Buchsen können unterschiedliche Messungen durchgeführt werden.

Die größten Probleme bei der Fertigung waren die komplexe Form der Turbine zunächst zu realisieren, eine möglichst reibungsarme Kraftübertragung und ein absolut dichtes Gehäuse herzustellen. Das Gehäuse wurde aus einem Vollmaterialstück PE gefertigt.
Durch die Pressung eines Gummidichtrings, für den eine Nut in das Gehäuse gefräst wurde, wird beispielsweise die Dichtung zwischen Gehäuse und Scheibe gewährleistet. Im Gehäuse wurde neben einem Wälzlager auch ein radialer Gummidichtring fest eingebaut. Eine Besonderheit weist auch die Welle auf. Der Rundstab hat im Bereich der Turbine eine sechskantige Form erhalten, um eine formschlüssige Wellen-Naben-Verbindung zu realisieren. Die geometrisch komplexe Form konnte durch ein generatives Fertigungsverfahren hergestellt werden. Dies soll vor allem die möglichen Einsatzgebiete dieses stetig wachsenden Bereichs unterstreichen. Das obenstehende Bild beschreibt den Entwicklungsprozess der Turbine von Beginn an bis zur finalen Turbine.