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Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

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eXact Modellbau
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Anmeldungsdatum: 21.09.2007
Beiträge: 281
Wohnort: Bad Doberan M/V

BeitragVerfasst am: 21.02.21 17:07    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Steffel
Ich lese Deine Beiträge auch sehr gerne! Bitte weiter so ausführlich berichten!

_________________
Grüße
Larry

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master of OM
Buntbahner
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Anmeldungsdatum: 08.02.2007
Beiträge: 290
Wohnort: Gloggnitz/Österreich

BeitragVerfasst am: 24.02.21 11:26    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Steffel,

Stück für Stück zum fertigen Modell Ausruf

Es ist schon anspruchsvoll, Bauteile maßstabsgerecht umzusetzen,
und dann noch funktionstüchtig Respekt

Abgesehen von der inspirierenden Wirkung, trägt der Beitrag wesentlich zum Verständnis von
Dampflokomotiven und ihren Bauteilen bei!

Ich bin schon auf die weiteren Baufortschritte gespannt, und wünsche gutes Gelingen

Schöne Grüße, Gerhard
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Steffel
Buntbahner
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Anmeldungsdatum: 16.01.2015
Beiträge: 584

BeitragVerfasst am: 24.02.21 22:22    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Larry und Gerhard,


danke für den Zuspruch, ich arbeite mich Stück für Stück an das Ziel heran.
Wobei ich zugeben muss mit dem 3D-Zeichnen geht alles viel schneller, wenn ich gleich so angefangen hätte wäre ich wahrscheinlich schon fertig.

Um mit den Rohrleitungen auf der anderen Seite des Kessels in der Planung weiter zu kommen habe ich mein ruhendes Projekt von 2017 wieder aufgegriffen. Die Verbundluftpumpe, diese hatte ich einst in 2D gezeichnet bin aber nicht fertig geworden weil ich die Rückschlagventile im Luftkasten nicht zufriedenstellend untergebracht habe. Und weil der Werkstattbau anstand wo heute all die Teile für die Lok entstehen.

Nun fange ich nochmal von vorn an was die Luftpumpe angeht allerdings in 3D und mit 4 Jahren mehr Erkentnissen.
Damals dachte ich noch bei M1 ist schluss mit der Machbarkeit, heute ist es M0,6.

Beste Grüße

Stephan
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Steffel
Buntbahner
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Anmeldungsdatum: 16.01.2015
Beiträge: 584

BeitragVerfasst am: 22.04.21 21:01    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Zusammen,

ich habe die Luftpumpe fertig konstruiert. Zwischendurch wollte ich schon aufgeben eine Pumpe zu konstruieren welche auch richtig funktioniert da einige Hürden doch recht hoch waren.
Ich wollte umbedingt die Schleppstange verstecken das war sehr knifflig.
Letztlich konnte ich es aber doch umsetz und bin mit dem Ergebnis ganz zu frieden.
Ich hatte 2017 schon den ersten Anlauf im 2D-CAD unternommen und habe von dort vieles übernommen. Im Nachhinein muss ich sagen wäre ich wahrscheinlich damals nicht mehr weiter gekommen. Hier zeigt sich die Mächtigkeit der 3-CAD Geschichte.
Als Pumpe ist eine Doppelverbund-Luftpumpe von Knorr mit P-Steuerung.
Die P-Steuerung habe ich wie schon bei der Speisepumpe auch bei der Luftpumpe wieder in vereinfachter Form zum Einsatz gebracht.

Luftpumpe_1 (Steffel)



Luftpumpe_2 (Steffel)



Luftpumpe_3 (Steffel)



Luftpumpe_4 (Steffel)



Luftpumpe_5 (Steffel)



Für Interessierte kurz zur Steuerung:


Luftpumpe_Steuerprinzip_1 (Steffel)


Steuerprinzip 1:
Der Hochdruckdampfkolben ist in der obersten Endlage damit auch der Hilfschieber welcher durch die Stößelstange ebenfalls in die obere Endlage gedrückt wird. Durch den Hilfsschieber hat sich soeben der untere Raum des Hauptschiebers entlastet. Durch den Dampfdruck (oben) hat sich der Hauptschieber nun in die untere Endlage bewegt. Damit wurde der Weg frei für den teils verbrauchten Dampf vom HD-Kolben (Stangenseite) zum ND-Kolben und hat diesen durch die restliche Entspannung nach oben bewegt. Der HD-Kolben bewegt sich nach unten.


Luftpumpe_Steuerprinzip_2 (Steffel)


Steuerprinzip 2:
Der HD-Kolben ist unten angekommen und überstreicht die Steuerbohrung welche den Hilfsschieber steuert (rot).
Hier ist die einzige Unwegsamkeit: der Hilfsschieber muss so schwer gehen das der verbleibende Dampf auf der Stangenseite die Umsteuerung nicht betätigt. Die Frischdampfzufuhr auf der Kolbenbodenseite (HD) muss es aber schaffen sprich der Hilfsschieber darf nicht zu schwer gehen.


Luftpumpe_Steuerprinzip_3 (Steffel)



Steuerprinzip 3:
Der Hilfsschieber steuert nun um.



Luftpumpe_Steuerprinzip_4 (Steffel)


Steuerprinzip 4:
Durch die Umsteuerung wird der Hauptschieber nach oben bewegt weil die Fläche unten größer ist und die daraus resultierende Kraft den Hautschieber nach oben bewegt.


Luftpumpe_Steuerprinzip_5 (Steffel)


Steuerprinzip 5:
Der ND-Kolben wird mit dem teils verbrauchten Dampf von der HD-Bodenseite versorgt und bewegt sich nach unten. Die Stangenseite des HD-Kolben wird mit Frischdampf versorgt und beginnt sich nach oben zu bewegen.


Luftpumpe_Steuerprinzip_6 (Steffel)


Steuerprinzip 6:
Der HD-Kolben drückt über die Stößelstange den Hilfsschieber nach oben.



Luftpumpe_Steuerprinzip_7 (Steffel)


Steuerprinzip 7:
Der Hauptschieber steuert um in die untere Endlage.




Luftpumpe_Steuerprinzip_8 (Steffel)


Steuerprinzip 8:
Der Zyklus beginnt wieder von vorn.


Ich unterstelle bei meiner Überlegung das der verbrauchte Dampf mit der Verrichtung im ND-Kolben immer schneller sein wird wie der Frischdampf im HD-Kolben. Bedingt durch Wiederstände in der Zuleitung. Weiter wird der bewegende HD-Kolben die Dehnung des Niederdruckteils unterstützen durch Ausschub des Dampfes in den ND-Kolben.
Einzig kritische Stelle wird wie schon beschrieben sein die Umsteuerung der P-Steuerung.
Und wesentlich wird natürlich auch sein wie weit ich den Frischdampf überhitzt bekomme damit überhaut Dehnung stattfindet.
Die Praxis wird es zeigen.
Als Dichtungen versuche ich überall O-Ringe mit Gleitringen aus PDFE umzusetzen, das hat bei der Speißepumpe auch gut funktioniert.

Das Kolbenverhältnis (Durchmesser) liegt bei 1,67 (Verhältnis 1,5 bis 1,7) von HD zu ND, das habe ich in den Tiefen des Internets gefunden das dies die beste Ausnutzung des Dampfes bringt. Allerdings bei 10bar und mehr und überhitzen Dampf.

Aktuell bin ich bei den Zeichnungen für die Einzelteile und beginne mit der Fertigung, mal schauen ob das alles so geht wie ich mir das denke.

Anbei als Dateianhang die pdf Übersicht zur Luftpumpe, für Jend die ggf. ähnlich wie ich hier und da nach Ideen suchen.

Gruß



20210330_00_Luftpumpe_Übersicht A0.pdf
 Beschreibung:

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 Dateiname:  20210330_00_Luftpumpe_Übersicht A0.pdf
 Dateigröße:  856,63 KB
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master of OM
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Anmeldungsdatum: 08.02.2007
Beiträge: 290
Wohnort: Gloggnitz/Österreich

BeitragVerfasst am: 24.04.21 15:11    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Steffel,

Du kostet das 3D Konstruieren ja richtig aus Winke

Die Ausführung vom Theorieabschnitt sieht ja vielversprechend aus. Ich bin gespannt, wie
Dir die Umsetzung gelingt.

Schöne Grüße,

Gerhard
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Steffel
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Anmeldungsdatum: 16.01.2015
Beiträge: 584

BeitragVerfasst am: 05.05.21 23:59    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Zusammen,

@Gerhard: oh ja, wobei ich sagen muss Fusion360 ist schon ein sehr schönes Programm, ich komme damit sehr gut zurecht. 3-D ist ein mächtiges Werkzeug ohne dem wäre die Pumpe nichts geworden.
Ich hatte diese 2017 schon mal in 2D begonnen und dann beiseite gelegt.

Ob die Konstruktion als solches was taugt wird die Praxis zeigen. Ich bin selbst gespannt ob die Fertigung durchführbar ist und ob letzlich die Pumpe auch laufen wird.

Die erste Fertigungshürde konnte ich schon überwinden.



Die Fertigung der ersten Teile zu der Luftpumpe ist erfolgt.

Ich habe den Hilfsschieber, Hauptschieber, und die beiden Kolbenverbünde gefertigt.

In der Konstruktion für die Schieberabdichtung bin ich diesmal, für mich, neue Wege gegangen.

Ich hatte schon einst bei der Wasserpumpe die Schwierigkeit, wie die Steuerschieber abdichten? Das leidliche Problem mit Rundringen ist eben, dass diese wunderbar dichten aber eben bei überstreifen der Steuerbohrungen auch durch ihre Elastizität in jene Bohrungen hineinquellen und abgeschert werden. Was wiederum die Dichtheit negativ beeinflusst.

Ein Gleitring wäre hier eine gute Lösung, angewand wie in der Hydraulik für die Abdichtung der Kolben.

Ich habe diese Idee aber auf grund der kleinen Durchmesser immer verworfen, mich nun diesmal dazu durchgerungen es doch zu versuchen.

Die Gleitringe werden im Nutgrund durch einen O-Ring aus FKM getragen.
Die Konstruktion ist mit 0,1mm Vorspannung aufgebaut so das der O-Ring zwischen Gleitring und Grundkörper dichtet und alles etwas vorspannt.

Wenn der Druck hoch genug ist wird der O-Ring verformt und presst den Gleitring etwas auseinander, was die Dichtwirkung erhöht, dieser Vorgang wird wahrscheinlich bei 6bar Dampfdruck noch nicht zum tragen kommen.

Die Gleitringe sind aus PTFE und haben eine Wandstärke von 0,75mm, bei den Außendurchmessern von 6mm und 8mm. Bei dem Kolben von Ø14mm ist die Wandstärke 1mm.
Die Breite ist jeweils 1,0mm in einer 1,1mm breiten Nut.

Ich will das Vorgehen und die Ergebnisse kurz anhand von Bildern schildern.


Hier ist der Grundkörer des Hilfsschiebers dargestellt. Der Außendurchmesser der Kolben ist 6mm, die Einstiche haben im Nutgrund einen Durchmesser von 2,5mm.
20210504_214717 (Steffel)



Ich habe mir für jede Nut (wegen der unterschiedlichen Tiefen von der Stirnfläche) eine Aufziehhülse gefertigt welche 0,5mm im Außendurchmesser größer ist wie der Kolben. Die Übergänge und die Flächen habe ich mit feinen Schleifpapier poliert damit O-Ring und Gleitring nicht beschädigt werden.
20210504_214859 (Steffel)



Dann etwas Öl auf die Aufzeihhilfe und die Rundringe aufgezogen. Hier sind es O-Ringe 2,5x1. Diese werden sehr stark gedehnt, daher vorher etwas ins warme Wasser legen das vereinfacht die Handhabung und schont die O-Ringe.
20210504_215252 (Steffel)



Die Gleitringe aus PTFE (Ø6/Ø4,5) gedreht.
20210504_222124 (Steffel)



Nun auch den Gleitring aufziehen, allerdings habe ich diesen vorher in kochendes Wasser gehangen damit dieser etwas geschmeidiger wird, dann fix raus und so schnell wie es geht aufgezogen.
20210504_223119 (Steffel)



Nach dem Aufziehen sieht es dann so aus, ich habe den Ring sofort mit den Fingern in die Nut masiert dabei geht er schon beachtlich wieder in die alte Form zurück.
20210504_223713 (Steffel)


Danach habe ich den Kolben in eine Hülse gesteckt welche ich vorher gefertigt habe. Die Hülse hat eine geriebene Bohrung und eine großzügige Fase welche das Einführen erleichtert. In der Hülse habe ich den Kolben eine weile ruhen lassen.
20210504_224924 (Steffel)



Danach sah es dann so aus. Der Gleitring ist vollständig zurückgeformt und macht optisch einen guten Eindruck.
20210504_223049 (Steffel)



Hier sieht man beide Steuerschieber, rechts ist der Hauptsteuerschieber mit Ø6 und Ø8.
20210504_225009 (Steffel)


Erste Versuche mit den Steuerschiebern in einer Hülse mit Querbohrungen Ø1,5 zeigten den gewünschten Effekt, es gab kein haken oder abscheren.

Auch erste Druckversuche sind vielversprechend. Durch Einführen von zwei Kolben in eine Bohrung dann den einen Kolben rausgezogen. Der Unterdruck war so gut das es den gegenüberliegenden Kolben weiter in die Bohrung gezogen hat.

Am Anfang war ich aber auch etwas missmutig, da die Kolben doch recht hohe Betätigungskräfte forderten. Ich musste aber feststellen wenn man die Kolben eine weile in der Hülse belässt gehen sie mit der Zeit leichter.

Bei dem Hilfsschieber mit vier Gleitringen Ø6mm sind ca. 7N in Achsrichtung im kalten Zustand erforderlich.

Wie sich das Ganze mit Dampf verhält und wenn alles warm ist, wird die Praxis zeigen.
Ich bin erstmal ganz zufrieden fertigungstechnisch eine Lösung gefunden zu haben, ungeteilte PTFE Gleitringe auch bei kleinen Durchmessern einzubauen ohne den Kolben teilbar auszuführen.

Grundsätzlich habe ich mir den Dichtungsaufbau aus der Hydraulik abgeschaut, dort werden die Gleitringe aus einer PTFE-Bronze Mischungen (sofern mir bekannt, sicher auch andere Werkstoffe) hergestellt. In Verbindung mit dem hinterlagerten O-Ring dichten diese durch den hohen Druck.




Bei den größeren Durchmessern (Ø14 bei den Kolben) konnte ich ein anderes Vorgehen anwenden.

Hier habe ich mir die Handhabung eins zu eins aus der Hydraulik abgeschaut. Den Gleitring habe ich wieder in kochendem Wasser erwärmt und dann mit Hilfe einer Schure oder Draht, welcher nicht scharfkantig sein darf, aufgezogen. Der O-Ring unterstützt diese Vorgehensweis etwas, da er nachgiebiger ist wie der Gleitring so dass der Gleitring nicht zu sehr überdehnt wird.


20210501_203121 (Steffel)


Danach auch diesen in eine passende Hülse damit sich alles zurückverformt.
20210501_203954 (Steffel)


Und fertig.

20210501_215706 (Steffel)



Letztlich wird der Einsatz unter Dampf zeigen ob alle Überlegung und Handhabung richtig waren/sind oder für die Katz.


Beste Grüße
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Schrauber
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Anmeldungsdatum: 07.03.2003
Beiträge: 1597
Wohnort: Sonneberg

BeitragVerfasst am: 06.05.21 06:37    Titel: Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16 Antworten mit Zitat

Hallo Steffel,

Respekt, das wirkt absolut professionell Respekt
Super Arbeit gut

zum Aufziehen von Dichtringen noch ein Tipp aus meinem Berufsalltag Winke :

Ich verwende oftmals passende O-Ringe größeren Durchmessers um damit die Dichtringe aufzuziehen. Sie lassen sich als Rundschlinge gut fassen und beschädigen weder Dichtring noch Kolben-Kanten.

Bin schon sehr auf den Fortschritt der Arbeiten und die Funktion der Pumpe gespannt. Glück

_________________
Gruß Tomas (Schrauber)



"Der Mensch wächst mit seinen Aufgaben!"
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