Ich erwähnte bereits, dass ich als Einstiegsprojekt in mein neues Hobby «Technischer Modellbau» derzeit das Dampfmaschinenmodell «Danni» aus einem Bausatz von Bengs Modellbau nachbaue.
Meine bisherigen Berichte zu dieser Kategorie kamen nach meinem eigenen Empfinden alle etwas schwerfällig daher, da ich einerseits bei diesem erst jungen Hobby von mir noch nicht über einen Pool von aussagekräftigen Illustrationen aus der Praxis verfüge, und weil andererseits die Feinheiten von Fehlschlägen bzw. Pannen dem Auge typischerweise verborgen sind, und sich garnicht fotographisch abbilden lassen. Weil sie sich nämlich im Inneren geschlossener Strukturen abspielen. Nicht zuletzt sind abstrakte Konzepte wie z.B. «Präzision» ohnehin schwierig zu illustrieren
Als Ausweg habe ich in meinem vorigen Beitrag über die Blockade des Kurbeltriebs 2D-Zeichnungen angefertigt um das vorliegende Problem zu illustrieren. Aber das ist auf die Dauer zu aufwendig, und bedarf für jede neue Situation einer neuen Zeichnung mit entsprechendem neuen Aufwand.
Also habe ich, analog zu meiner überaus erfolgreichen (bewertet nach Anzahl Seitenabrufen) Animation des desmodromischen Ventiltriebs im Vierventil-Zylinderkopf eines Ducati Testastretta Evoluzione Motors eine ebenso Interaktive 3D-Animation der Dampfmaschine «Danni» erstellt. Dabei habe ich mir die künstlerisch-didaktische Freiheit gegönnt, den Zylinder semi-transparent darzustellen und den Schieberkasten im Horizontalschnitt zu zeigen. Um die durch den Schieber dynamisch veränderten Wege der Druckluft und Abluft relativ zu Kolbenposition und -geschwindigkeit zu illustrieren.
Ich lasse einfach einmal die Animation für sich sprechen. Hier geht’s lang zur:
Nachtrag am 15.04.2024:
Freunde und Bekannte machten mich darauf aufmerksam, dass insbesondere die Funktion des durch den Exzenter gesteuerten Schieberventils für Aussenstehende nicht selbsterklärend ist.
Deshalb reiche ich gerne die folgenden Ausführungen nach und beziehe mich im Folgenden auf diesen Bildausschnitt (Blick von oben, Kurbelwelle und Exzenter befinden sich links):
- Der Zylinder der Dampfmaschine wird durch die Hin- und Herbewegung des kupferfarbigen Kolbens in zwei Kammern veränderlicher Grösse unterteilt.
- Der Kolben bewegt sich, weil eine Kammer unter dem Druck der anliegenden Druckluft steht, während die jeweils gegenüberliegende Kammer weitestgehend drucklos in die Atmosphäre entlüftet wird.
- Der Druck in der mit Druckluft (oder dem namensgebend unter Druck stehenden Dampf) beaufschlagten Kammer kann den Kolben der Dampfmaschine maximal bis zur gegenüberliegenden Totlage antreiben. Dort müssen dann die unter Druck stehende Kammer und die drucklose Kammer ihre Rollen tauschen, und zwar automatisch. Dies wird durch den Exzenter-gesteuerten Schieber bewirkt. Das während der Kolbenbewegung mit Schwung «aufgeladene» Schwungrad gibt in dieser Phase einen Teil seines Schwungs wieder ab und hilft dadurch bei der Überwindung dieser antriebslosen Phase.
- Der Schieber besteht aus der im Screenshot nach links aus dem Schieberkasten herausgeführten silbrigen Schieber-Kolbenstange von ø 4mm, sowie darauf befindlichen zwei Kolben von ø 6mm, welche sich nahezu spielfrei (und weitgehend luftundurchlässig) in der auf Mass geriebenen Bohrung des Schieberkastens bewegen.
- Zwischen Schieber-Kolbenstange und Schieberbohrung ergibt sich ein Ringspalt, welcher je nach Schieberposition eine strömungstechnische Verbindung zwischen den (im Screenshot) unten liegenden Kanälen und den (im Screenshot) oben liegenden Kanälen herstellt. Die auf der Schieber-Kolbenstange befindlichen Schieberkolben geben dabei wechselweise den Durchfluss durch die überstrichenen Luftkanäle frei, oder sperren diese.
Im folgenden Screenshot präsentiert sich die Situation wie folgt:
- Der Kolben der Dampfmaschine hat seine rechte Umkehrlage soeben verlassen und bewegt sich bereits nach links.
- Die Druckluftzufuhr (blau) erfolgt mittig durch den nach unten ragenden, halb geschnittenen Stutzen und wird durch einen Schlitz in der auf den Schieberkasten aufgeschraubten Platte (im Screenshot unten am Schieberkasten montiert) links und rechts in den Schieberkasten eingeleitet.
- In der Kammer links von linken Schieberkolben ist die Druckluft «gefangen» und kann keine Wirkung entfalten.
- In der Kammer rechts vom rechten Schieberkolben gibt der Schieber bereits einen kleinen Spalt frei, so dass die Druckluft in den rechts vom eigentlichen Kolben liegenden Raum eintreten kann.
Verwirrend sind vermutlich die rot markierten Bereiche: Da diese praktischen
«Um-die-Ecke» Bohrer noch nicht erfunden sind, mussten die benötigten Kanäle abschnittweise auf herkömmliche Art und Weise gebohrt werden. Die nicht benötigten, bzw. die beabsichtigte Funktion sogar störenden zusätzlichen Löcher werden praktischerweise durch die Lötverbindung zwischen Schieberkasten-Rohling und Zylinder-Rohling verschlossen (rot markiert), so dass alleine die grün und blau markierten Zugänge zu den durch die Zylinderwand ragenden Bohrung erhalten bleiben.
Der sich nach links bewegende Kolben drückt nun den Inhalt der linken Kammer durch die grün markierten Kanäle in den zwischen den beiden Schieberkolben liegenden Ringspalt, von wo aus die Abluft nach «oben», d.h. zum Betrachter hin durch die obere Hälfte des weggeschnittenen Schieberkastens durch das nach oben ragende Röhrchen des folgenden Screenshots abgeleitet wird.
