Metallbaukasten
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Nach dem aufwändigen 1½-Deck-Bus des vorherigen Jahres wurde 2005 wieder ein
einfacheres Modell gebaut:
Eine Dampfmaschine mit Fliehkraft-Regler.
In den großzügig dimensionierten Zylinder war zunächst eine MÄRKLIN-Spule als Antrieb einzubauen - und im Hinblick auf den geplanten Fliehkraftregler und die Vielzahl der damit verbundenen rotierenden Teile wurden von vornherein 2 Spulen vorgesehen. Die ersten Versuche erfolgten mit nebeneinander geschraubten Spulen, welche gleichzeitig angesteuert und deren Eisenkerne mittels eines Flachbandes verbunden wurden. Das Gewicht dieser Konstruktion verursachte bei herausgezogenen Kernen allerdings ein hohes Kippmoment, welches die Funktion infolge von Reibung stark beeinträchtigte. Der nächste Versuch wurde mit hintereinander montierten Spulen durchgeführt, welche ebenfalls gleichzeitig angesteuert wurden und deren Kerne mittels einer Gewindestange gekoppelt waren. Durch diese Konstruktion wird der Kern insgesamt sehr lang, und das Kippmoment verursacht keine nennenswerte Reibungsverluste mehr.
Die Pleuelstange hat eine Länge von 14 Loch; ein Flachband aus Stahl hätte also schon ein relativ hohes Gewicht. Da diese Masse nicht zur Erhaltung der Drehbewegung beiträgt, wurde die Pleuelstange aus Aluminium-Flachbändern zusammengeschraubt. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Schwungrad nur mit einem kleinen Gegengewicht auszustatten ist, welches die Massenträgheit nicht wesentlich erhöht.
Die Konstruktion des Fliehkraftreglers wurde in Anlehnung an vorliegende Bauanleitungen durchgeführt. Auch hier wurden einige Teile aus Aluminium verwendet, damit die Fliehgewichte schon bei möglichst niedriger Drehzahl arbeiten können.
Mit zunehmender Drehzahl hebt der Schleifkontakt ab und verhindert dadurch eine weitere Erhöhung; dies entspricht der Funktion einer klassischen Drehzahlregelung. Die Drehzahl wird durch die voreingestellte Höhe der Fliehgewichte bestimmt: Je niedriger die Fliehgewichte im Ruhezustand hängen, desto eher werden sie bei Rotation ausgelenkt und desto niedriger ist die Drehzahl der Maschine. Bei den Bronzekontakten handelt es sich um weiche Federn, wie sie in der EMV-Technik (elektromagnetische Verträglichkeit) verwendet werden.
Wie sich im Nachhinein zeigte, hätte zum Antrieb eine Spule vermutlich ausgereicht. 2 Spulen bieten allerdings den Vorteil einer großzügigen Leistungsreserve mit der Folge, dass die eingestellte Drehzahl von ca. 150 Umdrehungen/Minute schon bei einer Spannung von 8 Volt erreicht wird und dadurch die Spulen nicht so warm werden. Wärme erhöht den ohmschen Widerstand der Spulen und dadurch sinkt der Strom und ebenfalls die magnetische Feldstärke. In der Praxis läuft die Maschine mit kalten Spulen tatsächlich besser. Wird die Maschine mit höherer Spannung betrieben, dann bleibt die Drehzahl konstant, und bei Belastung der Maschine wird diese Drehzahl innerhalb eines bestimmten Bereiches auch konstant gehalten - hieran lässt sich die Funktion der Regelung sehr gut demonstrieren. Dieses Modell wurde veröffentlicht in der Zeitschrift MASCHINEN im Modellbau 3/06. Abschließend an dieser Stelle noch ein Video der Dampfmaschine mit Fliehkraftregler (40s / 15MB) oder auch auf meinem YouTube-Kanal mit weiteren Videos.
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