Die Bismarck 1:100 mit Dampfturbine

[turbine]

...........nach längerer Pause ( aber keine Schaffenspause ) geht es mit dem Bericht weiter. Es liegen Arbeiten am Gehäuse der Turbine an. Zuerst sind die Anbauteile, wie Dampfstutzen (turbinenseitig) die 3 Düsenstöcke mit Dampfdüsen und der Entwässererungsstutzen der HD-Stufe.
Es war vorgesehen, diese Anbauteile an das Turbinengehäuse hart anzulöten. Um sicher zu gehen, dass sich das Turbinengehäuse nicht beim Hartlöten verzieht, haben wir beschlossen Alles anzuschrauben. Dazu später mehr.
Die folgenden beiden Bilder zeigen den turbinenseitigen Abdampfstutzen. Einmal die Einzelteile und dann den zusammen gelötete Abdampfstutzten. Er muß noch nachbearbeitet und an den Flansch angelötet werden

[turbine]

Die Herstellung der Flansches war nicht ganz so einfach. Erst der 2. Versuch hat sich als gelungen erwiesen. Ein Aluhilfsdorn wurde gedreht. Er hat den Außendurchmesser der Turbine. Einen Stück Rotgußrohr wurde innen mit den gleichen Durchmesser ausgedreht. Dann erfolgte das Aufpressen auf den Hilfsdorn. Nun konnte das Rotgußrohr weiter bearbeitet werden. Es wurde von außen auf 1,5 mm Wandstärke abgedreht.
Als nächster Schritt wurden der Aluhilfsdorn mit dem Rotgußrohr in den Teilapparat eingespannt. Es konnten die Löcher für die Düsenstöcke mit einen 8 schneidigen extra langen Fräser eingebracht werden, was beim 1. Versuch , ohne Aluhilsdorn kläglich gescheitert ist. Der nächste Schritt war das Bohren der Befestigungslöcher für M 1,2. Hier war der Teilapparat sehr hilfreich. Nach dem Einlöten der Düsenstöcke werden die Flansche durch Fräsen eizeln getrennt.

1. Bild: Aluhilfsdorn mit dem Rotgußrohr im Teilapparat

2. Bild: 8 schneidige extra langer Fräser im Einsatz

3. Bild: gebohrte Löcher für düsenstöcke

4. Bild: Befestigungslöcher bohren

[turbine]

Es folgt die Herstellung der Düsenstöcke,
Aus 16er Rotgußvollmaterial wurden die Flansche vorgedreht, auf 15 mm und eine 5 mm Bohrung eingebracht. Mit dem Innendrehmeisel wurden sie auf einer Tiefe von 0,75 mm auf 6 mm aufgeweitet. MS-Rohre wurden ausreichend abgelängt, und auf einer Seite plan gedreht. Die Flansche wurden auf die Rohre aufgesteckt und hart verlötet und in der 6 mm Spannzange die Flasche der Düsenstöcke auf 1,5 mm Dicke und 13 mm Durchmesser abgedreht. Anschließen mit einer Maschinenreibahle 5 H7aufgerieben. Im Teilapparat mit einer sechser Teilung mit hilfe eines Lanzettenbohrers 0,95 Löcher für M 1,2 gebohrt. Das Gewinde mit der Gewindeschneidvorrichtung geschnitten. Zum Schluß wurden die 6 M 1,2 Sechskantschrauben eingeschraubt. Das letzte Bild zeigt den zum Einlöten vorbereiteten Düsenstock.

1.Bild:Vorbereitete Flansche und Rohre

2.Bild: fertig gelötete Düsenstöcke

3.Bild: Löcher bohren im Teilapparat

4.Bild: Gewindeschneiden mit der Vorrichtung

5.Bild: fertiger Düsenstock

[Chrischnix]

Habe mit Dampf nix am Hut, aber das lesen und Bilder gucken
macht wirklich Freude !

[Captain Hans]

immer wieder spannend deinen Baubericht zu lesen- einfach Klasse

liebe Grüße aus Costa Rica

Hans

[turbine]

Hallo Matrosen,

Captain Hans hatte im Geburtstags-Thema nach  dem Fortschritt des Turbinenbaus erkundigt.

Mein Projekt hat in den letzten Woche stark stagniert. Unter anderen Grund dafür ist eine sehr eingeschränkte Freizeit. Ursache dafür sind Gesundheitliche Probleme meiner Frau, Mutter und Vater sowie starke berufliche Belastung.
Auch technische Probleme haben mir ,,Knüppel zwischen die Beine geworfen": Während  den Fräsarbeiten für die Düsenstöcke hat plötzlich die Digitalanzeige der Fräse den Dienst verweigert. Einmal die Y-Achse dann die  X-Achse im Wechsel oder Beide. Kann Euch sagen, bin bald ausgeflippt. Nach Wechsel beider Messstäbe und Kabel sowie deren  Spannungsversorgung, kann ich jetzt weiter arbeiten.

Die Herstellung der Düsenstöcke gestaltet sich schwieriger als gedacht. Zur Vermeidung von Spannungen beim Löten ins Turbinengehäuse haben wir (Turbo-Georg und ich) uns ja für das Anschrauben an das Gehäuse der Turbine entschieden. Weiter oben im Beitrag ist das Vorgehen beim Fräsen der Löcher für die Düsenstöcke im 2. Versuch mit Verwendung des Alu-Hilfsdornes zu sehen. Beim 1. Lötversuch dauerte mir das Erwärmen/Erhitzen der Lötstelle bis zum Fluss des Silberlotes zu lange. Es kamen mir Bedenken auf , dass das Alu unterhalb der Lötstelle wegfließt.
Da habe ich die Dummheit gemacht und mit Wasser die Lötstelle gekühlt.
Damit war dann das Desaster perfekt. Das Silberlot verlief dann nicht mehr richtig wo es hinsollte. Summa Summarum also nix! Der 2. Versuch mit einen Hilfsdorn aus Stahl verlief nicht besser: Da war meine Fräse zu schwach und zu klein dafür, war damit überfordert. Der Fräser begann ab einer bestimmten Frästiefe zu schwingen und zu ,,rattern" Das loch wurde viel zu groß, was für einen exakten Anstellwinkel für die Dampfdüse nicht dienlich ist. Vermutlich durch den wechselnden Übergang von MS (weich) und Stahl(hart) hat der Fräser öfters gehakt, was ihm gar nicht gut bekommen ist. Als Nächstes  habe ich den  Lötversuch mit dem Alu-Hilfsdorn mal unter die  Lupe genommen und wie vorgesehen mit einen kleinen Fräser aus dem Rotgussring herausgetrennt. War überrascht vom Ergebnis: kein Lot ist durchgelaufen, was beim Aufschrauben auf das Turbinengehäuse hinderlich wäre. Es ist zwar zu sehen, dass vermutlich etwas Alu flüssig geworden ist, aber durch die größere Masse des Hilfsdornes, konnte das Alu ja nicht weg und hat seine eigentliche Form behalten. Ich habe einen weiteren Alu-Hilfsdorn anfertigen müssen, da ich durch einen Übertragungsfehler von Maßen das Turbinengehäuse statt mit 89 mm mit 88 mm gerechnet habe. Was sich bei der Position des Düsenstockes und des Radius des Rotgussrohres auswirkt. Also nicht zur Strafe nur zur Übung.....noch einmal!
Im Anhang ein paar Bilder des misslungenen Düsenstockes.

Grüße .......Reiner

Edit 23.01.2014:
Bilder repariert.
t-geronimo

[Captain Hans]

du Ärmster - aber ich bewundere immer wieder deine Geduld trotz einiger Fehlschläge
Ich bin überzeugt, daß du es schaffen wirst

viele Grüße aus Costa Rica

Hans

[turbine]

Hallo Matrosen, habe lange nichts hören lassen---was aber mit keiner Baupause zu tun hat.

Gerade noch geschafft, wenn auch erst Abends........vor Weißenburg

Die lieben Düsenstöcke haben mich und halten mich weiter auf Trab. Habe es nun endlich geschafft aber leider mit einigen abstrichen.
Die Düsenstöcke sind sicherlich funktionell, aber 2 sehen nicht besonders aus.-----muß sie "kosmetisch" nachbehandeln


1. Bild: Befestigungslöscher gebohrt und Lötflächen gefrischt

2. Bild: Düsenstöcke in Flansch eingestzt

3. Bild: Fertig verlötet mit dem Flanschring, nach der Nachbearbeitung werden sie mit der Fräse vereinzelt

[turbine]

Irgendwie habe ich auch mal wieder ein Erfolgserlebnis gebraucht und mich mit dem Dampferzeuger beschäftigt.

Er muß ja auch mal fertig werden.

Auf Grunde von Erfahrungen aus den letzten Dampftests, haben sich einige Verbesserungen, Veränderungen notwendig gemacht.
Die Isolierung wurde an den beiden Umlenkkammern um 5 mm Nefalit verstäkt (Bild) Der Kesselmantel wurde in 4 weiteren Schichten
zu der schon vorhandenen Isolierung ergänzt: 2 x Glasfasergewebe 1x Nefalit, 1x Kork zum Ausgleich. (Bilder)

Mein Turbinenchef, was der Georg ist, hat mir geraten nicht die "Weinfassoptik" zu verwenden. Sprich den Kessel wie üblich mit
Holzleisten zu verkleiden. Was bei einen Raddampfer sicherlich richtig ist. Aber die Bismarck hatte ihrer Zeit ein hochmoderne
Dampfanlage. Eine Blechverkleidung kommt der Sache, einer moderne Optik, schon näher! Also habe ich den Kessel mit 0,3 mm Alu-Blech verkleidet---Jetzt kann man(N) wirklich von einen Dampferzeuger
sprechen ---Wr überhaupt nicht so einfach. Muß noch ein paar Feinheiten nachbessern---würde aber sagen ---kann sich sehen lassen

Der Dampferzeuger hat komplett neue Zu und Ableitungen bekommen: Auf Grund der Verwendung eines Miniaturdruckreglers , bei dem es mir gelungen ist, ihn auf Dampf umzubauen, weitere Gründe sind die Kozipierung eines Fahrtenreglers vom Georg (Turbo-Georg), zu vergleichen mit einen Maschinentelegraf, mit festgelegten Fahrstufen wie Voll, halb ec........

1. Bild: 2 x Glasfasergewebe

2. Bild: 1x Nefalit 5mm

3. + 4. Bild: Umlenkkammer mit 5 mm Nefalit verstärkt

5. + 6. Bild: 1mm Kork auf das Nefalit aufgeklebt und verschliffen

[turbine]

noch die letzten Bilder mit den Dampfleitungen und die Blechummantelung

Die Dampfleitungen sind nur zur Optik und besseren Verständnisses provisorisch angeschraubt

1. Bild: die "Füße"

2. Bild: rechte Seite , mit der Zu- und Ableiteung des Hauptüberhitzers DSampftemperatur ca 165 ° C

3. Bild: von vorn, Brenner noch ausgebaut, Dampfzuleitung bzw Ableitung zum Überhitzer. Wasserstandanzeiger
          davor.

4. Billd: linke Seite, mit dem Hauptdampfabgang, Hauptabsperrventil und den Druckregler geht zum Vorüberhitzer
           im Kamin.

[Captain Hans]

tolle Fortschritte - einfach nur Klasse

viele Grüße und weiterhin Erfolg mit deinem sehr großen Projekt

Hans

[Turbo-Georg]

Hallo Modellbaufreunde,

die Vielfalt der zu lösenden Probleme, ist und bleibt eine gewaltige Herausforderung.
Es gibt keine nachahmbaren Vorbilder oder geeignete Beispiele; fast alles muss neu erdacht und entwickelt werden. Rückschläge und Fehleinschätzungen sind quasi Programm. Deshalb ist es gut über die Fortschritte zu berichten.
Ein solches, über Jahre laufendes Projekt, erfordert Durchstehvermögen und Biss. Reiner erfüllt diese Vorrausetzungen im besonderen Maße.
Es ist für mich immer wieder erstaunlich, wie er diese große Aufgabe mit den privaten und beruflichen Belastungen in Einklang bringt und sich immer wieder neu motiviert.

[Turbo-Georg]

Hallo Modellbauer,

ich möchte doch etwas näher auf den erwähnten ,,Fahrtenregler" und seiner Grundproblematik eingehen. Genauer genommen ist die Bezeichnung ,,Turbinen-Fahreinrichtung" richtiger, denn wir regeln damit nichts, sondern ,,schalten" für die  gewünschte Fahrstufe die entsprechenden Dampfdrücke und die zugehörigen Dampfwege. Die Fahreinrichtung ist demnach mehr mit einem Programm-Schaltwerk zu vergleichen, das durch ein geeignetes Servo angetrieben wird.
Im Gegensatz zu einer Kolbendampfmaschine lässt sich eine Dampfturbine nicht einfach über ein Umsteuergestänge oder ein Dampf-Wechselventil auf eine entgegen gesetzte Drehrichtung umsteuern. In unserem Falle ist hierfür, ähnlich dem Großbetrieb eine zusätzliche Rückwärtsturbine integriert. Das bedeutet, dass nicht nur der Weg des Dampfes umgeschaltet werden muss, sondern wie bei der Voraus-Fahrt auch, entsprechend den Fahrstufen (Schraubendrehzahl) die Dampfdrücke geändert werden müssen. Zusätzlich werden die Turbinen im ,,stand-by", das heißt bei ,,Maschine Stopp" oder bei Gegen-Fahrtrichtung mit Leerlauf-Dampf  betriebswarm gehalten.
Für einen jeweils optimalen Turbinen-Wirkungsgrad werden die Vorausstufen ,,volle Kraft" (1/1 v) und ,,Marschfahrt" (3/4 v) zweistufig (HD plus ND) mit Heißdampf und die unteren Fahrstufen ,,halb" (1/2 v) und ,,langsam" (1/4 v) sowie die Rückwärtsstufen ,,voll" (1/1 r) und ,,halb" (1/2 r) einstufig (nur ND oder R) mit leicht überhitzten Dampf betrieben.

Die Schrauben-Drehzahlen wie beim Antrieb durch eine Kolbendampfmaschine durch einfache Drosselung des Dampfes zu ändern, ist bei einer Dampfturbine nicht ohne weiteres möglich. Die Dampfturbine reagiert auf Dampfdrosselung völlig anders, da wir hier nicht den Dampfdruck, sondern die Dampf-Geschwindigkeit in mechanische Arbeit umsetzen.
Die Geschwindigkeit des Dampfes am Ausgang einer Düse ändert sich jedoch nicht proportional zum Druck, sondern mit der Wurzel aus dem Wärmegefälle des Dampfes.
Dampfdrosselung erfolgt durch Verengung des Durchtritts-Querschnittes eines Ventils oder Schiebers. Ein entsprechender Teil der  Dampfenergie wird dabei in Wärme verwandelt, Druck bzw. nutzbares Wärmegefälle sinken.
Für die einzelnen Fahrstufen ließen sich zwar die erforderlichen, theoretischen Wärmegefälle nebst entsprechenden, festen Querschnitten der Drosselventile errechnen, aber die Drosselwirkungen wären sehr stark vom Kesseldruck und der durchströmenden Dampfmenge abhängig.
Für ein wirklichkeitsnahes Fahrbild sind aber feste, den einzelnen Fahrstufe zugeordnete Schrauben-Drehzahlen sinnvoll. Daher auch Reiners Vergleich mit dem Maschinentelegrafen des Großbetriebes.
Wir haben uns daher entschlossen, für die einzelnen Fahrstufen, statt der festen Drosselquerschnitte, automatische Dampfdruckregler zu verwenden. Das ist natürlich in erster Linie eine Frage der Kosten, aber die Vorteile sind augenscheinlich.
Das Ergebnis erster Versuche, wie sollte es auch anders sein, war höflich ausgedrückt, besch.....!
Die Temperaturfestigkeit des Prototyps war nicht nur unzureichend, nein, das offensichtlich nicht aus Teflon, sondern aus einem anderen, unbekannten thermoplastischen Material hergestellte Innenleben schmolz und machte den Regler unbrauchbar. Aber auch dieses Problem wurde von Reiner letztendlich mit Erfolg gelöst.
Dampfdruckregler haben auch den Vorteil, dass sie in der Werft nur grob eingestellt werden müssen; die endgültige Einstellung auf ein optimales Fahrverhalten, erfolgt innerhalb ihres großen Verstellbereichs erst bei den Probefahrten Fahrstufe für Fahrstufe.
Der Ausschnitt aus dem Mollier-Diagramm zeigt die Überhitzungen des Dampfes und die theoretischen Wärmegefälle der einzelnen Fahrstufen. Die Zeichnungen zeigen den Dampfflussplan sowie den Rohrleitungsplan der Fahreinrichtung.

[turbine]

......nach längerer Pause, war aber nicht untätig,
geht es weiter.

Die Düsenstöcke sind fertig geworden. Ihre Herstellung war um vieles aufwendiger, als wie ich dachte.


Bild 1: Die gelöteten Düsenstöcke werden aus dem Rotgussring ausgefräst

Bild 2 : Mit 0,5 mm Zugabe wird den Düsenstöcken der Innenradius des
Turbinengehäuses angefräst. Das beste Ergebnis ist bei dem
HD-Düsenstock zu verzeichnen. Das mit einen Trick: mit
Schraubensicherung in den Aluhilfsdorn eingeklebt. Dann durch
Erhitzen wieder gelöst.

Bild 3 : Die 3 fertigen Düsenstöcke, rechts der HD-Düsenstock.

[turbine]

Die Dampfdüsen habe ich nun auch in Angriff genommen.

Sie werden aus 6 mm Halbrund-MS-Profil hergestellt. Um die beiden Hälften Dampfdicht zu bekommen , müssen sie mit Polierfolie in der Körnung 30-12-5-1¼
polliert werden. Die Bilder 1-3 zeigen einen Test zur Festlegung der Reihenfoöge der Bearbeitung.
Folgende Vorgehensweise hat sich als richtig ergeben:
1. 2 60 mm Stücke vom 6 mm Halbrund ablängen. Nur mit 30¼ Polierfolie glätten.

2. In der Drehmaschine mittels Spannzange mit Schraubensicherung
zusammenkleben und mit Klebeband sichern.

3. Einen Tag warten, dann am Ende ein 3 mm Stück auf 5,00 mm abdrehen.
Ein 6 mm MS- Rohr innen auf 5 H7 aufreiben und auf das Endstück
aufkleben.

4. Nach weiteren 24 Stunden das Drehteil auf 5,00 mm abdrehen. Das aber
Abschnittweise, max 20 mm. die Spantiefe max 3 Hundertstel. Ist
Zeitraubend aber leider zwingend!

5. Einfräsen des Düsenkanales (auf 2 x )

6. Einbringen der 3 mm Bohrung. Gestaltung eines strömungstechnisch
günstigen Überganges ( von rund auf eckig ). Dann die Kanäle polieren
Die Hälften fertig polieren und mit dem Flansch verlöten.

Bild 4: Die 4 ersten Schritte; Rohlinge---polierte Hälften--fertig
zusammengeklebtes Drehteil---fertiger Düsenrohling.

Bild 5 : Zeigt die mit Polierfilm in die Düsenstöcke eingepassten
Düsenrohlinge

Bis bald.......Reiner