Wasser und Feuer, Metall und Dampf
Eine Bockmaschine

Eckart Kercher mit Volker Cseke

Einführung

Der Bau des Modells einer historischen Dampfmaschine stellt hohe Anforderungen an den Modellbauer. Dass die Bewältigung der anfallenden Arbeiten jedoch nichts mit Zauberei zu tun hat, soll dieser Bericht zeigen. Eckart Kercher hat sich die Mühe gemacht, alle wesentliche Arbeitsschritte zu dokumentieren, um anderen Modellbauern die Angst vor vergleichbaren Projekten zu nehmen. Ich habe versucht, die Abfolge nachvollziehbar darzustellen und einen geschlossenen Ablauf zu finden, da die Ursprungsgedanken aus einer Forumsdiskussion heraus entstanden sind.

Das Vorbild der hier gebauten Maschine ist an Produkte angelehnt, die dem Entwicklungsbereich der Firma von F. Harkort entstammen. Die „Mechanische Werkstätte" für Dampf- und Textilmaschinenbau des Unternehmers Friedrich Harkort (1793-1880), in den malerischen Mauern der Burg Wetter an der Ruhr angesiedelt, ist Teil einer Unternehmenskonstruktion, bestehend aus Berg- und Walzwerk, Kesselschmiede und Hütte. Sie entsprach in ihrer Struktur bereits den späteren großen Konzernen des Ruhrgebiets. Damals beschäftigte das Gesamtunternehmen 147 Arbeiter. Der Firmeninhaber, Friedrich Harkort, richtete Krankenkassen und andere Wohlfahrtseinrichtungen ein. Er war einer der weit blickenden Unternehmer seiner Zeit. Über den von ihm erkannten und durchaus richtig eingeschätzten Entwicklungsmöglichkeiten vergaß er leider die realen Gegebenheiten. Infolge dessen machte er im Jahr 1838 Bankrott und musste aus der Firma ausscheiden. (Quelle: D. Ammermann)

Für weitergehende Fragen stehe ich gerne zur Verfügung. Die Bilder in diesem Bericht sind für die Darstellung im Internet und mit Rücksicht auf diejenigen Nutzer, die auf kleinere Datenraten angewiesen sind, bezüglich ihres Datenvolumens reduziert worden. Auf Nachfrage sind auch Abbildungen mit höherer Auflösung erhältlich.

Volker Cseke

Die Harkort II von Lothar Matrian

Ausgangspunkt für die Maschine ist ein Gussteilesatz von Lothar Matrian. Animiert von anderen Berichten wurde die Digi-Kamera in der Werkstatt aufgebaut, um meine Dreh-/Fräsversuche zu dokumentieren. Natürlich wusste ich im ersten Überschwang nicht, was da auf mich zukam. Es ging oft sehr eng zu, denn eine Werkstatt ist nun mal kein Fotostudio, von der zusätzlichen Zeit, in der mich die Kamera plagte, ganz zu schweigen. Nun, ich habe es begonnen und werde es wohl auch durchziehen.
Die Experten unter Euch werden vielleicht öfter mal über mein technisches Halbwissen schmunzeln. Ich drehe und fräse halt gern, ohne mich dabei mit viel Theorie zu belasten.

Die "Beginner" werden, so hoffe ich jedenfalls, manches finden, das sie möglicherweise auf eigene Projekte übertragen können.
Dank an Peter, der mir mit Rat und Tat weitergeholfen hat !
Kritik ist erwünscht, auch sie hilft weiter.
Genug der Vorrede, fangen wir an.

Wie immer konnte ich nicht warten bis die Gussteile da waren. Darum habe ich mit den Exzentern "aus dem Vollen" angefangen.

Eckart Kercher

Exzenterringe 2 Stück

Zwei gleichgroße Messingplatten wurden gesägt und jede auf beiden Seiten mit dem Ausdrehkopf auf die erforderliche Dicke plan gefräst. Dazu wurden sie auf zwei Parallelunterlagen im Schraubstock eingespannt.

Jedes Teil wurde an einer Mittellinie auf der Kreissäge geteilt und wieder mit Castolin 157, Schmelztemp. 220°C, zusammengelötet.

Im nächsten Schritt wurden die Maße der Zeichnung übertragen und angerissen. Beide Teile habe ich mit Weichlot aufeinander gelötet und noch einmal außen rechtwinklig überfräst (zum besseren Spannen).
Einen Spanndorn fertigen. In diesem Fall ist es ein Reststück Automatenstahl Ø14mm, der auf einer Seite auf Ø9mm, 9mm breit, abgedreht wird. Beide zusammengelöteten Exzenterringteile sind 10mm dick. In die Stirnseite wird ein M6-Gewinde geschnitten.

Der Mittelpunkt des Messingteiles wird mit 8,8mm gebohrt und bis 9mm gerieben. Bolzen und Rohteil werden mit Inbusschraube und Unterlegscheibe montiert. Um sie genügend anziehen zu können, habe ich vorher eine beliebige Schlüsselweite angefräst.

Die Fräse wird im Spannzangenfutter mit einer 6/5mm Spannzange bestückt. Darin wird ein überlanger Zentrierbohrer, der genau rund läuft, eingespannt. Auf den Rundtisch wieder ein Spannzangenfutter mit Zange 7/6mm, in den der Zentrierbohrer tief eingetaucht wird. Der Rundtisch wird nun solange von Hand und nach Sicht bei vorsichtigem Spannen der Zange justiert, bis die Achsen stimmen. Dann wird der Rundtisch festgesetzt. Er muss natürlich über den Nuten des Frästisches stehen.

Ich musste dies so umständlich machen, da mein Rundtisch sehr alt ist und im Zentrum ein Zoll-Gewinde hat.

Der Spanndorn wird mit dem Frästeil auf den Rundtisch gespannt, die Skala auf 0° justiert und bei inzwischen gespanntem 6mm Fräser wird die Y-Achse so verfahren, dass der Fräser 0,2mm außerhalb des angerissenen Außenkreises steht. Dann die untere Zange soweit öffnen und das Teil so drehen, bis der Fräser am Anfangspunkt steht. Mit dem Fräser leicht ankratzen und zum Endpunk kurbeln. Dieser wird auf der Skala des R.T. mit einen roten Edding gekennzeichnet.

Ich habe nun jeweils mit Z 0,5mm zugestellt, immer gegen den Uhrzeiger und leer zurückgekurbelt, um den Durchbruch zu bekommen. Auf der anderen Seite dasselbe.

Da die Außenkontur wieder diese Wellenstruktur hatte (siehe früherer Bericht von Thilo) wurde jetzt um 1/10 Richtung Zentrum zugestellt. Dies ist der Grund für die 0,2mm Übermaß. Durch langsames vor- und zurückkurbeln bei hoher Drehzahl wurden die Oberflächen relativ glatt.

Verbliebene "Dreieckteile" werden abgesägt.

Der Schraubstock wird wieder auf die Fräse montiert, das Teil so gespannt, dass die Säge-Löt-Kante genau senkrecht zur oberen festen Backenkante ist und dann wird bis zu den Anrissen gefräst. Dabei entstehen die "Verschraubungsfahnen". Ich hoffe, sie werden so genannt.

Das Teil um 90° drehen und auf jeder Seite je zwei Bohrungen einbringen. Zentrierbohren und -reiben, hier auf 2,5mm.

Jetzt tritt die Drehe in Aktion. Das Teil wird im 4-Backenfutter gespannt. Parallelunterlagen - übergroßer Mitlaufkörner, die sind hier gefragt. Zum Schutz der Außenkontur habe ich um die Backen 0,3mm Kupferblech gebogen. Da es immer wieder abfiel, wurden es mit doppelseitigem Klebeband befestigt. Der Ring wird zentriert. Eine etwas mühselige Prozedur, trotz großer Mitlaufspitze, die ich aber zur letzten Feineinstellung zurückgefahren habe. Ein Feintaster in der 9mm Bohrung brachte dann den Rundlauf.

Der Innendurchmesser wird auf Maß ausgedreht.

Der Doppelring wird gerade so weit erhitzt bis sich nur die Weichlotstellen lösen. An den nun zwei identischen Ringen wird anschließend das Lot mit einem Schaber und durch Ziehen über eine Feinfeile entfernt.

Den beiden Teilen wird - einzeln im 3-Backenfutter gespannt - auf beiden Seiten noch ein 0,5mm tiefer Rezess, der bis 1,5mm in den äußeren Durchmesser reicht, angedreht.

Ich habe versucht, die Rundungen beider Verschraubungsfahnen mit einem Viertelkreisfräser abzurunden. Leider war der Radius meines Fräsers zu groß, ein passender war mir zu teuer. Also habe ich die altbewährte Methode angewandt und zwei Rollen, Ø 4mm, mit Bohrung 2,5mm gedreht und gehärtet. Anschließend wurden sie, wie im Bild zu sehen, mittels Mutter und Kontermutter montiert, aber nicht einfach mit einer Gewindestange, sondern an einem 2,5mm Silberstahl, auf dessen beide Seiten ich ein Gewinde geschnitten hatte.

Danach wurde von Hand solange gefeilt, bis die Feile die Rolle erreicht hatte und damit nicht mehr packen konnte. Die Rundungen werden auf diese Weise perfekt.

So sehen sie aus.

Sind beide Ringe gefertigt, werden sie wiederum durch Erhitzen in Halbringe getrennt, Restlötzinn wird durch Ziehen auf der Feile entfernt.
Nach leidvoller Erfahrung erschien es mir sinnvoll, die Teile an einer unauffälligen Stelle, so wie sie zusammengehören, zu markieren

Die Exzenter

Darüber, wie man einen Exzenter herstellt, ist schon sehr viel geschrieben worden. Daher kann ich mich kurz fassen.

An den Exzentern für die Harkort befinden sich auf beiden Seiten Stege, welche die Ringe links und rechts halten sollen. An einem Stück Rundmaterial wird ein 16mm Zapfen (meine größte Spannzange) angedreht. Er wird mit einer Spannzangenhalterung, die an Stelle des Futters in die Spindel eingeschoben und mit einer langen Zugstange festgesetzt wird, gespannt. Das Rundmaterial wird auf den Außendurchmesser der Stege gedreht. Mit dem Stechstahl wird der Innen-Ø für die Exzenterringe herausgearbeitet. Hier muss man vorsichtig arbeiten und immer wieder mit den Ringen auf Passung prüfen.

Die seitlichen Stege sind nur 0,5mm breit. Ich habe sie auf der einen Seite soweit plangedreht bis dies erreicht war. Auf der anderen Seite mit etwas Überstand abgestochen.
Um auch hier diesen Steg maßgerecht drehen zu können, wurde eine dünne Hülse mit einem Innenanschlag gedreht, der Exzenter eingeschoben und jetzt im 3-Backenfutter, mit Unterlagen zwischen Drehteil und Futter, so gespannt, dass das Teil nur sehr wenig aus dem Futter ragte. Die vorhandene Dicke des Steges wurde natürlich vorher gemessen und so viel weggenommen (mitsamt der Hülse), bis die 0,5mm wieder erreicht waren.

Die Exzentrizität der Bohrung und des Zapfens waren, im 4-Backenfutter gedreht, kein Problem.

Der linke Exzenter erhält noch eine 10mm Bohrung für die Welle, auf der er sitzt, der rechte Exzenter wird auf die Nabe eines Kopfzahnrades, das einen Regler antreibt, montiert. Beide müssen mit einer 3mm Gewindebohrung versehen werden. Sie sind mit einer Madenschraube festgesetzt.

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Da dieses Projekt recht umfangreich ist, wird es in mehreren Teilen veröffentlicht.

Teil 1 Teil 2 Teil 3 Teil 4 Teil 5