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  • Die CORLISS Maschine

    Die Maschine

    Als nun die ganze Mechanik geplant und dimensioniert war, konnte der erste Span fallen. Ausschlaggebend und als Bezugsreferenz wurde das Schwungrad mit 200 mm Durchmesser geplant. Daraus ergaben sich die Zylinder-Parameter: Hub = 52 mm, Bohrung = 26 mm. Die Grundplatte für alle Aggregate wurde mit 490 x 290 mm festgelegt.



    Das Schwungrad wurde aus Einzelteilen montiert. Es besteht aus der Nabe, den 6 Speichen und dem äußeren Reif. Alle Teile sind gedreht. Zur Montage sind die Speichen mit Zapfen in die Nabe eingepresst. Dann wurde der Reif aufgesetzt und mittels Messing-Dübeln Reif und Speichen verbunden. Es wurde darauf geachtet, dass die von außen eingetriebenen Dübel aus dem gleichen Messing gefertigt wurden, wie der Reif, damit man die Verstiftung nach Abdrehen und Verschleifen möglichst nicht mehr sehen kann. Da mit „Übermaß“, annähernd Passung „J“ (Schiebesitz), gearbeitet wurde, gibt es keine Spalten.



    Die Lagerböcke sind aus massivem Messing gefräst und bearbeitet. Um eine völlig spielfreie Lagerung zu erreichen, sind die Lager halbiert, die Hälften der Lagerschalen sind exakt einstellbar. Auf ihnen sind Tropföler montiert. Die Lagerböcke ruhen auf Säulen.



    Auf der Achse befindet sich noch ein kleineres Riemenrad, das in gleicher Art hergestellt wurde wie das Schwungrad. Dann natürlich die Exzenter zur Steuerung und ein Exzenter für den Antrieb der Pumpe.

    Auf der anderen Seite befindet sich die Zylindereinheit. Sie ist auf einem Tisch montiert, der von sechs Säulen getragen wird.





    Darunter erkennt man den Tank für Kondensation und Abdampfreinigung/Ölabscheider. Die Baugruppe „Zylinder“ besteht aus einer Vielzahl von Einzelteilen. Die größten sind natürlich der Zylinder und die beiden Zylinderdeckel – alles Messing, pur. Bei genauer Betrachtung erkennt man auf den Zylinderdeckeln noch einen weiteren aufgeschraubten Deckel. Die Deckel sind ausgefräst und werden vom Abdampf/heißem Wasser nach Kondensation beheizt. In den Zylinderabdeckungen befinden sich die Dampfkanäle, sie bestehen aus drei eng nebeneinander liegenden Bohrungen und bieten so einen großen Querschnitt. In einer sehr exakten, aufgeriebenen Querbohrung sind die Rundschieber platziert. Das sind Rundstäbe aus VA, an die eine entsprechende Fläche angefräst wurde. Sie müssen so präzise passen, dass sie dampfdicht sind, aber andererseits so leicht laufen, dass sie ohne großen Kraftaufwand anzusteuern sind – hier ist nicht nur „Feinmechanik“, sondern vielmehr „Feinst-Präzision“ gefragt!



    Auf den Zylinderdeckeln sind ebenfalls Tropföler angebracht, die sich in den Dampfkanal entleeren und den Dampf mit Öl vermischen, das dient der Kolbenschmierung. Oben auf dem Zylinder ist ein großvolumiges Küken-Ventil montiert und damit ist die gesamte Dampfzufuhr absperrbar.

    Auf dem pleulstangenseitigen Zylinderdeckel ist die Kreuzkopfführung montiert. In ihr gleiten die Sohlen des Kreuzkopfes auf einem ölgetränkten Bett. Spielfrei ist so die Kolbenstange gelagert und gibt die Schub-/Zugkräfte an die Pleuelstange weiter. Diese wirkt dann auf die Kurbel der Kurbelwelle. Beachtenswert auch die Lager dieser Maschinenelemente: Alle Lager sind geteilt und können über leicht trapezförmige Steine hochpräzise eingestellt werden!



    Eine schöne Holzverkleidung dient nicht nur dem Aussehen, es ist vielmehr eine gute Isolierung gegen Wärmeverlust. Das geätzte Typschild ist dagegen „nur“ ein optisches Highlight – wohl das einzige Bauteil ohne wirkliche Funktion.

    Die Baugruppe „Zylinder“ und die Baugruppe „Schwungrad“, beide auf Säulen montiert, sind mit einem Joch verbunden. Dieses Element fixiert erstens die o.g. Baugruppen exakt und stabil miteinander, trägt zweitens die Lagerungen für die Corliss-Steuerung und den Fliehkraftregler. Das Joch ist ein sehr massives Bauteil, bestehend aus zwei Grundkörpern, die gefräst und in aufwändiger Handarbeit profiliert wurde. Eigentlich hätte ein „Stück Vierkant“ ausgereicht, um diesen Zweck zu erfüllen – aber nicht bei einer Strube-Maschine! So wurde die äußere Kontur gefällig gerundet, Übergangsradien angefräst, Flansche montiert und so weiter. Die Montage der beiden Grundkörper erfolgt zusammen mit dem Lagerelement des Fliehkraftreglers. In exakter Position sind dann die Teile weich verlötet worden, um die Spalten zu füllen und Bewegungen wirklich auszuschließen.



    Unter dem Joch finden wir noch eine Pumpe, die vom Exzenter der Kurbelwelle angetrieben wird. Da die Maschine hier mit Druckluft betrieben wird, läuft die Pumpe ohne Funktion mit. Konzipiert ist sie als Kondensat-und Kesselspeisewasserpumpe und arbeitet dann auch doppelwirkend. Sie weist eine Innenpleuelstange auf und stellt somit selbst ein sehr interessantes Modul dar.

    Das wichtigste Bauteil für einen störungsfreien, drehzahlstabilen Betrieb ist dann letztendlich der Fliehkraftregler. Auch er ist mit der größtmöglichen Präzision gefertigt. Die Lagerung ist auf drei Feinst-Kugellager aufgeteilt. Es ist das System mit den „stehenden Kugeln“, die also bei Drehung gegen die exakt zu definierende Kraft einer Feder drückt. Das ist genauer und vor allem einstellbar, wogegen das System mit den „hängenden Kugeln“ nur gegen die Schwerkraft wirkt.

    Der Fliehkraftregler hebt/senkt den Stift, der für den Ausrast-Zeitpunkt der Klinke zuständig ist. Somit ist die Drehzahl selbst maßgeblich für den Grad der Füllung im Zylinder. Läuft der Regler zu schnell (weil die Maschine zu schnell dreht), rastet die Klinke früher aus und schließt die Dampfzuführung eher, wodurch natürlich weniger Dampf durch seine Ausdehnung für Leistung sorgen kann. Und damit sinkt die Drehzahl wieder...

    Die Mechanik der Corliss-Steuerung besteht fast ausschließlich aus Werkzeugstahl, gelagert in Buntmetall. Die rastenden Elemente von Klinke und Stößelstange sind zudem gehärtet. Alle Elemente weisen die Möglichkeiten für Justierungen auf, denn durch das sehr sensible Regelverhalten müssen auch die Schaltpunkte ganz exakt eingestellt sein. Und das dann alles „mal zwei“ – denn die Maschine ist doppelwirkend und der Kolben wird von beiden Seiten abwechselnd mit Dampfdruck beaufschlagt. Einfacher ist das Montieren/Einstellen der Abdampfschieber, da diese nicht mechanisch unterbrochen und gerastet ausgeführt sind; sie laufen synchron zur Exzenterbewegung. Eine kleine aber sinnreiche Mechanik erlaubt das Aushängen der antreibenden Exzenterstange zur Corlissmechanik. Damit ist dann alles „auf Null“ gesetzt – nichts geht mehr. Es diente wohl bei den großen Maschinen auch der Sicherheit in Falle von Reparatur- oder Wartungsarbeiten. Auch wenn bei der Modellmaschine nicht mit Quetschungen zu rechnen ist – dieses Detail fehlt dennoch nicht!


    Finish

    Nachdem nun alle Teile gefertigt waren, wurde alles montiert und auf Funktionalität geprüft. Einstellen, testen, justieren, verbessern – die üblichen Arbeiten. Als dann der „grüne Haken“ für FERTIG gesetzt werden konnte, wurde alles wieder zerlegt und gereinigt. Die Messingteile wurden galvanisch vergoldet. Um einen schönen Effekt zu erzielen, sind einige Oberflächen vor dem Vergolden poliert, andere durch Sandstrahlen mattiert worden. Diese Oberflächenstruktur erkennt man auch noch nach dem Vergolden und das lässt die Maschine sehr schmuckvoll aussehen. Die Stahlteile sind poliert. Die Säulen weisen Längsriefen auf, die nach dem Vergolden mit einer blau-grauen Farbe ausgelegt wurden. Dann konnte alles wieder auf der Grundplatte montiert werden. Aber auch diese ist schon für sich betrachtet ein Schmuckstück: Eine solide Multiplexplatte (verzugfrei) ist mit einem vergoldeten Messingrahmen umfasst. Natürlich sind auch die Rahmenprofile selbst gefräst, auf Gehrung montiert sowie vergoldet worden. Ein Metallrahmen von unten sichert das Ganze nochmals gegen Verzug.



    Dann ist die Platte mit einem Parkett aus rechteckigen Wurzelholz-Plättchen belegt worden, die durch eine Imprägnierung gegen eventuell herab tropfendes Öl geschützt wurde.

    Eine Plexihaube schützt das Werk gegen Verstaubung. Und an hohen Feiertagen, oder wenn sich mal meine Wenigkeit mit Kamera dazu gesellt, wird die Maschine hervorgeholt. Ein kleiner Kompressor steht griffbereit. Der Betrieb mit Luft ist sauberer als mit Dampf, so kann diese, wie auch alle anderen Strube-Maschinen, in der „guten Stube“ in Betrieb genommen werden. Natürlich erst, nachdem die weißen Handschuhe angezogen worden sind, damit keine Fingerabdrücke auf dem glänzenden Gold hinterlassen werden.



    Der Baumeister stellt das Schwungrad auf den Startpunkt, der irgendwo mittig zwischen den Totpunkten liegt. Leise fauchend strömt die Druckluft in den Zylinder. Und langsam, sicher und präzise läuft das Wunderwerk selbstständig an – obwohl es eine Einzylindermaschine ist! Bei jeder Umdrehung vernimmt das lauschende Ohr zwei Knackgeräusche. Sie stammen vom Ausrasten der Klinken und von den per Federkraft zurück schnellenden Stößelstangen. In langsamen Drehzahlen drängt sich der Vergleich zum Ticken der altehrwürdigen Standuhren auf... Dazu gesellt sich das leise Surren des Fliehkraftreglers, der Kurbelwelle mit dem imposanten Schwungrad. Und wer dann noch gut hinhört, vernimmt das satte Schmatzen aus den Lagern und der Kreuzkopfführung. Das alles ist Musik in den Ohren eines jeden Dampf-Fans! Man wird sich schwer entscheiden können, ob nun die akustischen Reize oder die optischen Reize von Gold und Stahl dominieren. Und um das herauszukriegen, sitzt man gut und gerne zwei Stunden vor dem Werk – genießt und schweigt!




    Technische Daten
    Typ: Einzylinder, doppelwirkend
    Grundplatte: 490 x 290 mm
    Schwungrad: 200 mm
    Hub: 52 mm
    Bohrung / Kolben: 26 mm
    Drehschieber: 6 mm
    Winkelbewegung Dampfeinlass nach Corliss: ca. 30°, variabel, je nach Füllgrad
    Winkelbewegung Dampfauslass: ca. 35°

    Weitere Baugruppen
    10 Säulen
    Pumpe für 2x Kesselspeisewasser und 1x Kondensat
    Kondensator unter der Zylindereinheit
    Fliehkraftregler „stehend“
    Bauzeit: ca. 15 Monate
    Unterlagen: Eigenkonstruktion, angelehnt an Maschinen nach dem Corliss-System.
    Weitere Maschinen von Dieter Strube sind erschienen in dieser Fachzeitschrift Journal Dampf & Heißluft:
    Ausgabe 2/2007: Die Lilienthal-Maschine
    Ausgabe 3/2007: Die Helsingör-Maschine
    Ein Beitrag über Corliss und sein Werk ist erschienen im Journal Dampf & Heißluft, Ausgabe 2/2008, Seite 60.

    Hinweis

    Eine 1000-PS-Corliss-Dampfmaschine, die als kombiniertes Dampf- und Wasserkraftwerk arbeitete, findet man noch in Waldkirch-Kollnau von der ehemaligen Kollnauer Baumwollspinnerei und -weberei. Gebaut und aufgestellt 1903 von der „Elsässischen Maschinenbau-Gesellschaft“ in Mülhausen, zählt diese Corliss-Dampfmaschine (nach meiner Kenntnis) zur einzigen erhaltenen Anlage in Deutschland.

    Fotos: Helmut Harhaus
    Kommentare 1 Kommentar
    1. Avatar von Ragnar
      Ragnar -
      ein wahnsinns teil ............
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