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Dampfmaschinenmotor, oszillierend, doppelwirkend

Begonnen von StiftRoyal, 26. August 2013, 19:53:29

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StiftRoyal

So, wie im Projekte Thread angekündigt wollte ich euch mal an meinem neusten Projekt ein wenig teilhaben lassen. Ich gebe zu das Ganze ist nicht unbedingt die Hauptsparte des MB´s da das Einzige das in Richtung Kunststoff geht Teflon sein wird aber evtl. ist ja doch das Interesse da und ein paar wagen den Blick über den Tellerrand.

Als erstes mal ein paar Eckdaten zum Motor. Der Hub wird ca. 12mm betragen und der Ø des Kolbens bzw. Zylinders ist 8mm. Oszillierend bedeutet das der gesamte Zylinder drehbar gelagert wird und sich somit im Ganzen vom Einlass zum Auslass bewegt und wieder zurück. Doppelwirkend bedeutet das von beiden Seiten des Kolbens Druck eingespeist wird, somit hat man keine Leerfahrt die sinnlos Leistung verbraucht.

Ich versuche beim Bau so oft wie möglich auf die Drehmaschine zurück zu greifen und evtl. die Technologie so anzupassen das man nur eine Drehmaschine braucht. Ob das umsetzbar ist kann ich aber derzeit noch nicht einschätzen.

Heute möchte ich euch zeigen wie ich die Steuerplatte des Zylinders anfertige. Diese ist später die Reibefläche die Einlass und Auslass des Drucks steuert.

Zuerst wurde per Fräser der Außendurchmesser des Zylinders zentral in 12mm Messingvierkant eingefräst.


Danach habe ich das Werkstück per Säge abgetrennt.



Nun wurden die spätere Reibfläche und die Kanten des Radius bearbeitet. Ein großes Problem hierbei ist das exakte Ausrichten des Werkstückes damit alles Plan sitzt und später auch im Winkel steht. Hierfür verwende ich alles was zur Verfügung steht. In dem Fall der Radiusbearbeitung bot sich ein Drehmeisel zum Ausrichten an welcher Plan zwischen Futter und Werkstück geschoben wurde.



Vor dem Start der Drehmaschine ist dieser aber unbedingt wieder zu entfernen!




Zum ausrichten der anderen Seite bot sich der Schaftfräser an mit dem ich den Radius gefräst habe



Zum überprüfen des Laufs der Planfläche wird einfach ein winziger Span genommen, wird überall gleichmäßig Material abgetragen passt der Planlauf.



Nachdem die beiden Enden nun an die Länge des Zylinders anpasst wurden ist das Teil soweit fertig und kann entgratet werden.







Ich habe mal den Zylinder in den Radius gelegt. Fazit: passt alles  :D.

Später werden die Teile weich verlötet, es fehlen noch die Bohrungen für Ein- und Auslass und die Welle die den Zyl. später festhält.


Dannebrog

Hui-mal was völlig Anderes! Da bin ich dabei!  :P

bughunter

Das schau ich mir auch gern an! Bietet sich hier nicht Hartlöten an, wenn später Dampf im Spiel ist?

Wikipedia sagt: "Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit."
Deshalb baue ich lieber verkleinerte Originale.

StiftRoyal

Zitat von: bughunter in 26. August 2013, 22:25:41
Das schau ich mir auch gern an! Bietet sich hier nicht Hartlöten an, wenn später Dampf im Spiel ist?

Das Hartlöten beschränkt sich eigentlich nur auf den Kessel da dort durch eine Butan Beheizung Temperaturen von bis zu 400° entstehen. Der Aufwand lohnt sich bei allen anderen Bauteilen eigentlich nicht da eine weich gelötete Naht die maximale Temperatur des Dampfes von 150° ohne Probleme verträgt. Hartlöten birgt auch immer die Gefahr eines Verzugs der Bauteile, gerade bei den präzisieren Werkstücken wie Zylinder und Co. verzichtet man da gerne drauf....ganz von dem finanziellen Faktor abgesehen, Silberlot ist ja auch nicht gerade billig ;).

Puchi

Hammer! Auf den BB hab' ich die ganze Zeit schon gewartet! :klatsch:

Ich misch' mich mal unter die "über-den-Tellerrand-Blickenden"! :1:

Liebe Grüße,

Karl

Flakfreund

Na das ist was für mich.

Das verfolge ich doch gern!

:klatsch:

Gruß Uwe

Bongolo67

Ah, mal wieder jemand, der sich an echtem Metall versucht. :P
Das lass ich mir doch nicht entgehen!

fdrake123


KlausH

Sehr cool, bin dabei!!!  :1:

Schöne Grüße
Klaus

StiftRoyal

Na dann, willkommen an Bord.

Heute habe ich mich mal daran gemacht den Kolben zu bauen. Dieser sollte in meinem Fall unbedingt aus Teflon sein da ich dadurch auf einen Öler und teures Dampfmaschinen Öl verzichten kann. Teflon ist in den gebrauchten Mengen auch noch relativ günstig zu bekommen, ich habe für ein 250mm langes Stückchen ca. 3€ bezahlt. Dazu kommt noch das ich das Gefühl mag das ein wenig Raumfahrt in meinem Zylinder steckt :D.

Teflon hat aber auch Nachteile, diese Nachteile sind an manchen Stellen nur sehr schwer zu kompensieren. Einer der Nachteile ist, das Teflon an nichts haftet. D.h. man kann es mit nichts fixieren außer man greift auf mechanische Sachen wie Nuten, Schrauben, Stege usw. zurück. Des weiteren hat Teflon einen extremen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Um diesen auszugleichen muss die übliche Bauform eines Kolbens vom Reisbrett verbannt werden.

Um der Ausdehnung entgegen zu wirken und trotzdem noch eine Abdichtung bei allen Temperaturen zu erreichen empfiehlt es sich Lippen anzudrehen welche so flexibel sind das sie nicht blockieren aber trotzdem dem Druck stand halten.

Hier eine kurze Skizze:


Also zuerst ein Stückchen Teflon pass genau auf den Zylinder InnenØ drehen


Danach aus Richtung Futter (also Z+ für die Zerspanies hier ;)) den Freistich drehen. Durch die Hitze und den Druck bildet sich dann die Lippe. Man kann diese aber auch durch Zerspanen des InnenØ herstellen, dauert eben länger ist dafür aber präziser.


Meine Abstechmethode bei Teflon ist ein wenig unkonventionell, funktioniert aber Astrein und spart wertvolles Material.


Hier nun die zwei Teile des Kolbens welche per Gewinde in der Mitte miteinander und mit dem Pleul verbunden werden.


Für einen kleinen Test wurden beide Teile man auf einem Griff eine Feile fixiert...


...und in den Kolben eingeführt, scheint alles anzuliegen und auch leicht zu laufen. Ob es nun wirklich 100% passt und die Lippen die richtigen Dimensionen haben werde ich aber erst beim ersten Test mit Dampf merken :(. Wenns nicht klappt ist ein oller Messingkolben auch noch schnell gebaut ;).



MaFi12353

huhu
geiles Kino, da schau ich gerne über den Tellerrand,
Abbo gezogen und Stuhl rangerückt !!  :P :P :P

bughunter

Zitat von: StiftRoyal in 28. August 2013, 17:41:07
Einer der Nachteile ist, das Teflon an nichts haftet.
Uff. Und wie bekommen die das Zeug auf der berühmten Pfanne fest? :D SCNR

Wikipedia sagt: "Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit."
Deshalb baue ich lieber verkleinerte Originale.

StiftRoyal

#12
Wiederholung des vorangegangenen Beitrags entfernt - Bongolo67

Soviel ich weiß kann man Teflon nur verkleben wenn man es Ätzt. Wie sich der Prozess im genauen abspielt weiß ich jetzt nicht, da bleibt nur Wiki fragen ;).

Puchi

Da ich vom Dreherhandwerk so gut wie keine Ahnung habe, mach' ich jetzt schon mal diesen: 8o Obwohl ich irgendwie das Gefühl habe, dass es noch dicker kommen wird!

Liebe Grüße,

Karl

StiftRoyal

Nach dem heraustrennen der Teile aus dem Gussast......:D, Spaß beiseite...



So das Kind hat in den Schlaf gefunden und ich konnte es mir nicht nehmen lassen alle Teile mal versuchsweise zusammen zu stecken um zu testen ob der Kolben ordentlich läuft.

Ja er läuft! und das sogar verdammt gut, man kann im oberen Bereich an der Zylinderabdeckung richtig merken wie der kleine Kolben die Luft komprimiert, so soll es sein!

Die Abdeckungen sind übrigens noch nicht fertig, da gab es bis jetzt noch nichts interessantes zu Berichten deswegen habe ich sie euch vorenthalten. Ich warte noch auf eine Lieferung Bohrer und dann kommen die guten Stücke auf den Teilkopf.

Hier der Versuchsaufbau, ich habe mal einen Kronkorken als Größenvergleich beigelegt da die Dimensionen ohne Maßstabsangabe sicher schwer abzuschätzen sind ;).


Universalniet


StiftRoyal

Heute war das Pleuel dran. Eine "Stange" die den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet. Das klingt erstmal nach einem recht einfachen Werkstück, doch mit samt Lager ist es eines der komplexesten Teile des Motors. 2x Gewinde schneiden, innen und außen eine 3h6 Passung für die Lauffläche, einen Absatz um den Kolben mechanisch zu fixieren und eine Passung für die zwei Teile des Kolbens.

Als erstes brauchen wir eine Zentrierung den bei der Herstellung der Pleuelstange haben wir eine ziemlich große Auspannlänge und durch das Einstechen werden auch ordentlich Kräfte wirken.




Nachdem der obere Ansatz für den Kolben auf Maß gedreht ist wird eingestochen um die Lauffläche des Pleuels herzustellen. Einfacher wäre es das Teil in zwei Spannungen herzustellen, das würde allerdings die Läufe der Ansätze zueinander verschlechtern was dazu führt das der Kolben nicht unbedingt dicht ist oder das sinnlose Reibung am Lauflager entsteht.



Der Einstich dient zum Eintauchen des Längsdrehmeisels, welcher die Welle grob auf Maß bringt. Geschlichtet wird dann wieder mit dem Eintechmeisel.



Dann wird abgestochen, ohne Spitze!!!



Um das Werkstück andersherum noch spannen zu können muss eine Hülse hergestellt werden welche über einen Schlitz verfügt um ordentlich anzuliegen.



Diese kommt über die 3h6 Passung und dann ab damit ins Bohrfutter, welches ein weitaus besseren Lauf hat als das 3 Backenfutter. Hier sieht man den Absatz auf den das M2x0,25 Feingewinde soll.



Hier kann man die Hülse ein wenig besser erkennen, Freistich nicht vergessen das Gewinde soll ja auf voller Länge genutzt werden können!



Um ein Verlaufen des Gewindes zu verhindern wird die Pinole zum herandrücken des Schneideisens genutzt. Dann wird langsam mit der Hand das Futter gedreht und gleichmäßig die Pinole ausgefahren.



Das Endprodukt sieht dann wie folgt aus, die Schraube im Hintergrund ist eine M5 Schraube ;).



Der Kolben passt! Nun fehlt noch das Pleuellager und die Mutter die den Kolben von oben fixiert.



StiftRoyal

Aus gegebenen Anlass möchte ich noch ein wenig mehr zu meinem Projekt erzählen. Die gesamte Technologie wird Just in Time an der Drehmaschine erstellt. Anhaltspunkte geben eine bereits aus dem Kasten gebaute Maschine, allerdings nur einfach wirkend und das Buch "Dampfmaschinen im Schiffsmodellbau". Die Dampfmotoren im kleinen Maßstab verzeihen auch gerne mal eine nicht ganz so optimale Technologie bzw. kleinere Konstruktionsfehler. Am Ende ist die Fortbewegung das Ziel und wie schnell das nun ist, ist im Gegensatz zur Brushless, High Speed, Lipo, Jetstream Sparte recht marginal.

Nun der gegebene Anlass zum oben angegebenen Anlass, oder so :D.

Das Pleuel ist mir um 1cm zu kurz geraten... ja ihr habt euch nicht verlesen :D. Ich habe in meiner Berechnung leider den Radius des Lagers und die breite des Zylinders ausgelassen was so ziemlich genau 1cm ist. Das sind die Momente wo man rot anläuft und erstmal die Arbeit für eine kurze Zeit ruhen lassen sollte.

Ich habe mittlerweile ein neues Pleuel hergestellt, im Großen und Ganzen auf die selbe Art wie oben gezeigt deswegen nur ein Übersichtsfoto mit den gesamten gefertigten Teilen:


Des weiteren habe ich noch das Lager des Pleuels angefangen. In der Mitte soll später Teflon die Reibung minimieren. Leider warte ich seit einer Ewigkeit auf 1,8mm Bohrer welche ich brauch um 90% der Innengewinde fertigen zu können!
Hier erstmal das Pleuel. Auf dem Bild ist zu sehen wie ich gerade die Bohrung, zum einlöten des Zwischenstücks, von Pleuel und Lager, bohre.




Dannebrog

"Irren ist menschlich", wie es so schön heisst... Ich bin ja nur froh, daß nicht nur mir immer so Fehler passieren. Und sie hier auch noch öffentlich zu machen, zeugt auch von einer gewissen Größe. Hättest das zu kleine Teil ja auch einfach mit dem Neuen austauschen können. Hätte wohl keiner gemerkt.  :D 

Also - alles gut gelöst und ich erlaube mir die Bemerkung, daß die Qualität Deiner Teile hervorragend aussieht, obwohl ich von Metallverarbeitung höchstens erweiterte Grundkenntnisse habe.

StiftRoyal

@Dannebrog

Ach für Fehler muss man sich doch nicht schämen. Schlimm wird es wenn man wegen solchen Kleinigkeiten die Flinte ins Korn wirft, diese Momente kennt sicher jeder von uns ;).


Heute wurde Innenrund-geschliffen.

Um eine schöne Oberfläche und ein genaues Maß zu erhalten habe ich für die Kolbenlauffläche auf das Schleifen zurück gegriffen. Hierfür wurde der Proxxon auf den Oberschlitten gespannt und mit ca. 20.000U/min drehen gelassen, die Spindeldrehzahl lag bei etwa 2000 U/min. Mit ein wenig Öl habe ich so ein sehr schönes Ergebnis heraus bekommen.

Bilder des Endproduktes kann ich erst heute Abend zeigen da das entfernen des Schleifstaub-Öl Gemisches ein wenig dauert und ich gleich arbeiten muss ;).


Soweit erstmal:
Hier der Aufbau:



Hier die Action :D:



Nico

Ich hoffe, es geht hier noch weiter. Ich finde Dampfmaschinen einfach faszinierend.

Sachse 3

Hallo,
Dampfmaschine, interessant. Das schaue ich mir weiter mit an. Warum nur muss ich an einen Lehrer namens Bommel denken?  ;)

Zitat:,,Wat is en Dampfmaschin? Da stelle mehr uns
janz dumm. Und da sage mer so: En Dampf­-
maschin, dat is ene jroße schwarze Raum, der
hat hinten un vorn e Loch. Dat eine Loch, dat is
de Feuerung. Und dat andere Loch, dat krieje
mer später."

Viel Erfolg weiterhin.

Gruß
Michel
Ich betrachte auch einen siegreichen Krieg an sich immer als Übel, welches die Staatskunst den Völkern zu ersparen bemüht sein muß. (Otto von Bismarck)

Im Bau: Langzeitprojekt Hafenstadt 1:250, Dampfer "Schwan" 1:250, Kirche Wang 1:150, Dampfer "Kronprinz" 1:250
I.WK-GB: Heizölfahrzeug Baltrum 1:250
Vorläufig stillgelegte Projekte:"SMS Markgraf", "Suworow"

StiftRoyal

Keine Sorge das Pleuel wird bald fertig gestellt. Ich warte derzeit noch auf Material bzw. versuche ich das immer mal hier und da zusammen zu treiben.

StiftRoyal

So, nach dem der Contest für mich ein Ende hat kam ich auch mal dazu ein wenig am Motor weiterzubauen.


Ich habe einen Deckel für den Zylinder gefertigt welchen ich eigentlich verschrauben wollte da die Optik dort einfach schöner aussieht. Nach einigen Versuchen eine halbwegs ordentliche mechanische Verbindung zu schaffen bin ich zu dem Entschluss gekommen dass die Optik hier in keiner Relation zum Zeitfaktor steht. Also wurde alles wieder abgedreht und der Deckel einfach verlötet.

Dazu wurde auch der Lager Block angelötet und das Pleuel wurde ebenfalls mit seinem Lager verheiratet.

Wie schon erwähnt arbeite ich größtenteils mit M2x0,25 was nicht einfach mit der Kamera zu erfassen ist. Jetzt überlege ich noch wie ich den unteren Verschluss für den Zylinder fertige (hier muss eine flexible Verbindung, wegen evtl. Wartungsarbeiten, her) ebenfalls muss das Pleuel mit dem Lager noch irgendwie fixiert werden da die Vibrationen sonst sicherlich die Verschraubung lösen und somit zu erheblichen Schaden an Kurbelwelle bzw. Kolben führen könnte.




StiftRoyal

Nicht das ihr denkt ich war Faul :D. Heute habe ich mal nicht direkt an meinem neuen Motor gebastelt sondern mich mal um das gute alte Stück gekümmert.

Meinen aktuellen Motor möchte ich euch nicht vorenthalten! Der Kollege läuft wie eine Eins und soll in näherer Zeit ein kleines Boot antreiben, welches nur noch auf die Lackierung wartet.

Evtl. wird der Motor dieses Bauprojektes mal versuchsweise an den Minikessel des aktuellen Maschinchens angeschlossen um zu sehen wie effektiv sich das "doppelwirkend" nun wirklich auswirkt.

Im Großen und Ganzen wurde heute der Flansch zwischen Zuleitung und Kessel gebastelt. Die eine Seite ist gekauft, die andere ist abgekupfert...äh messingt  :D. Schrauben sind M2 und ich staune wie Hanne das alles absolut dicht ist  8o. Mein Finger hat vom Löten nun einen leichten Absatz im Tastbereich aber das war es m.E. wert  :D.





Hier ein Überblick:



Wenn Interesse besteht kann ich auch mal versuchen ein Video von dem zischenden Ungetüm(chen) hochzuladen. Habe ich zwar noch nie gemacht aber das klappt sicher irgendwie!