Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Selbstgebaute maßstäbliche Schienenfahrzeuge mit/ohne handelsüblichen Zurüstteilen

Moderator: fido

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Anfänger
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Anfänger »

Dann kann ich nur gutes Gelingen wünschen, denn ich kann nicht sagen, ob das so funktioniern wird!
Gruß!

Heinrich
Kolbenfresser
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Kolbenfresser »

Hallo Steffel

Endlich mal jemand der den Mut hat, eine Speisepumpe zu bauen.
Ist eine sehr interessante und auch schöne Abwechslung zum Lokbau und kann auch ein schönes Erfolgs Erlebniss sein wenn sich der Bau der Lok noch hinzieht.
Ich wünsch Dir viel Erfolg und freue mich auf weitere Berichte!

Gruß
Roland
Zuletzt geändert von Kolbenfresser am Sa 8. Okt 2016, 07:45, insgesamt 1-mal geändert.
Steffel
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Steffel »

Hallo Roland,

wenn ich richtig im Forum geschaut habe, bist Du mir schon viele Schritte vorraus, sprich hast schon eine funktionierende Pumpe gebaut :0) Danke für den Zuspruch auch von Anfänger.

Das Thema Dampfpumpe fesselt einen schon sehr, einmal damit angefangen hört man nicht mehr auf.

Gruß
Steffel
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Steffel »

Hallo Zusammen,

heute möchte ich euch das Prinzip der Dampfsteuerung vorstellen. Da es mit den schon gezeigten Bildern doch nicht recht oder nur sehr schwer nachvollziehbar ist. Die Farbe der Verbindungen ist gleich mit der Übersichtszeichnung.

Wie schon geschrieben basiert die Steuerung auf der P-Steuerung von Dampfpumpen. Allerdings habe ich es auf einen Hochdruckkolben reduziert, die originalen Pumpen haben zusätzlich einen Niederdruckkolben.
Das würde in meinem Fall Platz aufbrauchen und viele Steuerbohrungen mehr benötigen was fasst nicht mehr zu fertigen geht.

Hinzukommt das ich eine Nielebock-Knorr Pumpe äußerlich nachempfinde, die Pumpen mit P-Steuerung sehen zum Teil äußerlich erheblich anders aus.

DE- Dampfeinlass, DA-Dampfauslass

Pumpe_5 (Steffel)
Bild

In Bild 5 ist der Arbeitskolben in Aufwärtsbewegung, über die graue Verbindungsleitung ist das Hilfssteuerventil mit Frischdampf beaufschlagt. durch die Flächendifferenz wird es nach unten gedrückt.
Das Hauptsteuerventil wird durch das Hilfsteuerventil auf der großen Kolbenseite beaufschlagt. Durch die Flächendifferenz wird es in der gezeigten Lage gehalten.


Pumpe_6 (Steffel)
Bild

In Bild 6 ist der Arbeitskolben oben angekommen und drückt das Hilfssteuerventil in die obere Endlage.
Das Hauptsteuerventil wird nun umgesteuert, da die große Kolbenseite nun nicht mehr mit Frischdampf beaufschlagt wird. Durch die Beaufschlagung der kleineren Fläche mit dauerhaften Frischdampf wird das Hauptsteuerventil umgesteuert.


Pumpe_7 (Steffel)
Bild

In Bild 7 ist der Arbeitskolben auf den Weg nach unten. Hilfsteuerventil sowie Hauptsteuerventil sind in der jeweiligen Position.


Pumpe_8 (Steffel)
Bild

In Bild 8 ist der Arbeitskolben am unterem Totpunkt angekommen. Dabei hat er die Bohrung (grau) überschleift. Durch diese kann nun Frsichdampf auf die große Fläche des Hilfssteuerventil wirken. Dieses bewegt sich dadurch langsam abwärts.

Pumpe_9 (Steffel)
Bild

In Bild 9 ist das Hilfsteuerventil nun am unteren Totpunkt. Das Hauptsteuerventil wird nun wieder auf der großen Kolbenseite mit Frischdampf beaufschlagt. Durch die Flächendifferenz bewegt es sich in die andere Endlage, was in Bild 10 dargestellt ist.


Pumpe_10 (Steffel)
Bild

Der Arbeitskolben wird nun auf der Ringseite mit Frischdampf beaufschlagt und bewegt sich nach oben (Bild 11). Der Arbeitsablauf beginnt nun von neuen.


Pumpe_11 (Steffel)
Bild


Der kritische Punkt ist die grauen Verbindungsbohrung. Der Kritiker würde sagen eventuell verhält sich das Hilfssteuerventil nicht exakt so wie eben beschrieben. Dem stimme ich natürlich zu, durch verschiedene Querschnitte zwischen (grauer) Bohrung und Dampfkanälen für den Arbeitskolben soll das Problem erstmal behoben werden.

Natürlich fragt sich auch der eine oder andere was ist in dem Moment wenn der Kolben wieder nach oben geht. Wird kurz der Frischdampf der Steuerbohrung entzogen. In dem Fall glaube ich das die Schwerkraft das Hilfssteuerventil nach unten drückt und auch der Dampf druch die Dehnung auf der großen Fläche das seine tut.
Im Original ist am Hilfssteuerventil seitlich noch eine Bohrung wo permanent Frischdampf auf den großen Kolben (seitlich) drückt. Dies dient als Klemmung um das Hilfssteuerventil mittels Dampf einzuklemmen. Diese habe ich vorerst weggelassen kann aber noch eingebracht werden.
Um zu verhindern das Abdampf bei der Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens die Umsteuerung des Hilfssteuerventils vorzeigig herbeiführt, sind wieder die unterschiedlichen Querschnitte vorgesehen. Weiter sind die Querschnitte des Hilfssteuerventils welche mit Frischdampf beaufschlagt werden recht groß welche das Ventil in Position halten.

Allem in Allem hab ich so gut wie es ging die Kräfte (Flächenverhältnisse) an den Ventilen nachgerechnet. Allerdings tut die Dampfdehnung immer das seine, da alle Betrachtungen als Volldruckmaschine erfolgen, mit der Vereinfachung das der Druck schnell ansteigt bzw. abfällt.

Die Praxis wird es letzlich zeigen ob es funktioniert.

Mfg Steffel
Zuletzt geändert von Steffel am So 16. Okt 2016, 00:00, insgesamt 1-mal geändert.
Steffel
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Steffel »

... kleiner Nachtrag: die aktuelle Übersichtszeichnung möchte ich natürlich nicht vorenthalten.


Pumpe_12 (Steffel)
Bild


Mfg
Steffel
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Steffel »

Ich bin inzwischen mit der Pumpe in der Fertigung. Da sich hier neue Herausforderungen ergaben bezüglich der Konstruktion und damit auch in der Fertigung werde ich den Bau der Pumpe etwas detalierter festhalten.

Der schwierigste Teil ist der Bereich mit Hilfs- und Hauptsteuerventil, da hier die Außenkontur nicht durch reine Zerspanung (seiden man hat eine 5-Achsfräse) hergestellt werden kann.

Als erstes fertigte ich Teil 74 und 73. Teil 73 verschraubte ich an der vorgesehen Position mit Teil 74 mit einer M1,4 Schraube. Das Gewinde wird später auf den Durchmesser 1,5 aufgebohrt um den Abdampfkanal ensprechend herzurichten.

Pumpe_13 (Steffel)
Bild

Für den Lötvorgang soll die Schraube die Teile zueinander fixieren.
Teil 74 habe ich auf einer Seite länge gelassen um es später noch einmal im Drehfutter spannen zu können. Diesen "Spannteil" habe ich innen noch ausgebohrt um die Masse zu verringern, was einerseits dem Löten entgegen kommt und anderseits später dem Drehen.


Pumpe_14 (Steffel)
Bild

Als nächstes fertigte ich Teil 6, auch hier habe ich das Teil länger gemacht für ein späteres einspannen im Drehfutter, sowie den Spannteil ausgebohrt.

Nun wurden die Teile (74, 6) zueinander mit einer eigens gebauten Klammer fixiert und hardt gelötet.


Pumpe_16 (Steffel)
Bild

Über die vorhanden Spannansätze habe ich das entstanden "Wellenkreuz" was die Gehäuse von Hilfs- und Hauptsteuerventil bilden in die Drehmaschine gespannt und die jeweiligen Bohrungen in den Achsen eingefügt. Anschließend vorsichtig abgestochen. Den Aufwand habe ich mir gemacht weil ich mir sicher war das wenn ich die Bohrungen für die Ventile vorher mache und dann erst löte das die Bohrungen sehr unrund werden. Schlicht duch die Lötspannung gleich wie beim schweißen.
Der weg ist sicherlich schwieriger aber führt aus meiner Sicht zu sehr guten Ergebnissen.

Pumpe17 (Steffel)
Bild

Pumpe_18 (Steffel)
Bild

Als die beiden Gehäuse in den ersten Schritten fertig waren (es fehlen noch Dampfkanäle und Gewinde) habe ich das Hilfssteuerventil (Teil 5) gefertigt und eingepasst. Während der Fertigung habe ich mir überlegt die Stößelstange nicht mit dem Ventil aus einem herzustellen. Sondern aus zwei getrennten Baugruppen, Teil 5 und 87, wobei als Teil 87 der Schaft eines 2mm Bohrers dient. Dieser ist verschleißfester, hat eine höhere Knicksteifigkeit, und neigt nicht so schnell zu einer Pilzbildung und die Fertigung des Hilfsteuerventils wird einfacher.


Pumpe_19 (Steffel)
Bild

Der Deckel Teil 2 ist auch schon fertig, weitere Teile der Pumpe werden demnächst folgen.

Mfg Steffel
Anfänger
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Anfänger »

Vielen Dank für Deine Mühe der Erklärung und der Bebilderung, Steffel!
Gruß!

Heinrich
Florian
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Florian »

Hallo Steffel

Sehr interessant die Pumpe! Ich befinde mich im Moment in einem Ruhezustand was meine Speisepumpe angeht, ein paar Erfahrungen und Fakten möchte ich dir dennoch gerne weitergeben:

Es ist sehr wichtig dass der Hilfskolben für die Steuerung des Antriebzylinders möglichst dicht wird. Und zwar weil jegliche Leckage bei diesem Zylinder einen Kraftverlust am Pumpzylinder bedeutet. Je knapper die Pumpe ausgelegt wird (betreffend Flächenverhältnis zwischen Dampf- und Pumpenkolben) desto mehr spielt das dann noch hinein.
Ohne Dichtungen funktioniert das am Anfang in der Regel noch, mit der Zeit verschlechtert sich das wegen dem Verschleiss und verhindert unter Umständen irgendwann einen sicheren Betrieb der Pumpe.


Wie ich sehe planst du für den Dampfzylinder sowie für die Wasserpumpe eine Teflondichtung.
Da ist es von Vorteil die Bohrung mit einem Läppdorn möglichst zylindrisch und glatt zu kriegen. Denn je rauher die Oberfläche, desto mehr Reibung gibt es.


Dann die Sache mit dem Bohrerschaft:
Der wird rosten und dir die Freude an der Pumpe verderben. Nimm den lieber wieder raus, kauf ein Stück 1.4021 Stahl (rostfreier Stahl welcher gehärtet werden kann) und härte den mit anschliessender Politur für bessere Reibwerte.
Von den Längen-Dickenverhältnissen dürfte hier Knickung übrigens kein Problem sein, da ist der Stab zu kurz.


Schlussendlich zu den Rückschlagventilen: Sieht soweit gut aus. Was nimmst du als Dichtmaterial? Teflon? Das wird eher schwierig komplett dichzukriegen. Wennschon müsstest du dann mit einem Kegel gegen eine Teflonkante abdichten. Meine Empfehlung: Verwende O-Ringe für die Ventilkörper.
Ich habe damit bis jetzt die besten Erfahrungen gemacht, nach einigem rumprobieren.
So könnte das ungefähr aussehen:

Bild


Gruss Florian
Kolbenfresser
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Kolbenfresser »

hallo Florian


Bin froh dass du kein Milimeterpapier genommen hast. :D


Gruß
Roland
Steffel
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Re: Baubericht Dampflok 03 001, Rostfeuerung, M1:16

Beitrag von Steffel »

Hallo Florian,

vielen Dank für die Hinweise ich werde Sie beherzigen. Den Stößel werde ich nochmal austauschen. Es ist natürlich richtig das Korrosion die Gleiteigenschaften und die Dichtigkeit arg beeinträchtigen werden.

Richtig, die Dichtungen der Rückschlagventile sind aus Teflon. Mit Rundringen bekomme ich bei den Ventilen für den Wasserzulauf ein Platzproblem. Bei den Ventilen zur Kesselseite wäre es kein Problem. Ich schau mir die Konstruktion nochmal genauer an und ändere sie entsprechend.

Der Aussage bezüglich den Steuerventilen stimme ich zu. Ich habe anfangs versucht in der Konstruktion mit Dichtungen zu arbeiten, habe es aber dann aus Platzgründen oder weil ich so klein keine Fertigungsmöglichkeit mehr habe, das ganze verworfen.
Vielleicht hat an dieser Stelle jemand einen gute Idee, wie man das noch verbessern kann. Mein Ansatz war die Dichtlänge der Kolbensitze so lang wie möglich zu gestallten am besten ein Vielfachches vom jeweiligen Durchmesser.

Mal schauen wie es in der Praxis funktionieren wird. Letztendlich werde ich für die Betriebssicherheit eine Pumpe im Tender platzieren welche elektrisch oder mit Hand funktioniert.

Mfg
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