Modelbouw Atelier Apeldoorn

Hoe werkt een model-stoomlocomotief

(Aan de hand van de constructie van een ROUNDHOUSE loc. )

Wat is er nodig om een model-stoomloc te laten rijden:

a: Ketelwater:
Dit zal in de meeste gevallen geen kraanwater kunnen zijn vanwege de kans op ketelsteen-vorming.
Een goede keus is gedestilleerd (NB: geen gedemineraliseerd) water.
Ook gefilterd regenwater (b.v. door een koffiefilter) is prima bruikbaar.

b: Gas:
ROUNDHOUSE en ook andere fabrikanten adviseren met klem BUTAANGAS, dit i.v.m. de veiligheid.
Er zijn ook mengsels van BUTAAN/PROPAAN in de handel, doch deze kunnen afhankelijk van temperatuur en andere omstandigheden gevaarlijk hoge drukken opbouwen in de gastank van de loc.

c: Stoomolie:
Dit is een speciaal voor stoommachines geformuleerde olie, die gebruikt wordt in het smeertoestel zoals hier verderop beschreven.
Het is van groot belang voor de levensduur van uw machine dat u echte stoomolie gebruikt (en niet b.v. motorolie)

d: Smeerolie:
Voor de overige draaiende- en bewegende delen van de loc (aslagers, drijfwerk, etc.) is een niet te dikke smeerolie voldoende.
Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden, is het raadzaam zeer regelmatig alle bewegende delen te smeren.
Ook is het zeer verstandig (vooral bij locs die op een 'grondbaan' in de tuin hun werk moeten doen) het drijfwerk, aslagers etc. regelmatig uit te spoelen met b.v. wasbenzine of petroleum. Dit om zanddelen die door de olie aan draaiende delen blijven 'plakken' te verwijderen.
Men voorkomt hiermee overmatige slijtage van lagers en drijfwerk.

 

Doorsnede van een ROUNDHOUSE LOC, met brander in enkele vlampijp

 

De stoomproductie, of hoe de stoom "gemaakt" wordt:

Vloeibaar gas is opgeslagen in een gastank op de loc en wordt via de gasregelaar toegelaten tot de gasbrander.
De brander heeft tot taak gas en lucht in de juiste verhouding te mengen, waarna dit mengsel in de vlampijp verbrandt.
De hete verbrandingsgassen staan in de vlampijp een groot deel van hun warmte af aan het omringende ketelwater, waardoor verse stoom ontstaat.
Vervolgens wordt de restwarmte, te samen met de afgewerkte stoom van de cilinders, afgevoerd door de schoorsteen.

De stoomconsumptie, of hoe de stoom "verbruikt" wordt:

De verse stoom uit de ketel wordt via de stoomdom en de hierop aangesloten regulateur (vergelijkbaar met de gasregelaar op de bovenste tekening) door het verdringings-smeertoestel (zie beschrijving hieronder) geleid.
Vanaf het smeertoestel wordt de stoom door de oververhitter (zorgt voor zo droog mogelijke stoom) in de vlampijp (bovenste tekening) naar de schuifkasten van de beide cilinders gevoerd.
In de schuifkasten bevinden zich bakschuiven, die de stoom beurtelings voor of achter de zuigers in de cilinders toelaten.
Hierdoor ontstaat een heen en weer gaande beweging van de zuiger en zuigerstang, die d.m.v. een drijfstang is verbonden met de kruk van de drijfas, die de zuigerbeweging omzet in een draaiende beweging van de drijfas.
Doordat de krukken op de drijfas aan de ene zijde van de loc 90 graden verdraaid staan t.o.v. de andere zijde van de loc, zal de gehele loc uit zichzelf aanlopen en een gelijkmatige gang hebben.

 

Aanzicht cilinder en drijfwerk linkerzijde van een 3-assige ROUNDHOUSE loc

 

De stoomverdeling, of hoe de bakschuiven bediend worden:

Bij ROUNDHOUSE locomotieven is er sprake van een 'semi-Walschaerts' stoomverdeling, die de bakschuiven in staat stelt, de verse stoom in het juiste ritme over de beide cilinderzijden te verdelen. Deze stoomverdeling werkt met z.g. 'scharen' om de rijrichting van de loc te kunnen instellen.
Dit systeem werkt in grote lijnen als volgt:
De contrakruk die ca. 90 graden verdraaid staat t.o.v. de drijfstangtap laat, via de excentriekstang, de schaar heen en weer schommelen (de schaar heeft in het midden zijn vaste draaipunt).
De schaarstang kan, aan de schaarzijde, door de schaar 'op'  en 'neer' glijden en is, via de schaarhefboom met het ganghendel in het machinistenhuis verbonden.
Aan schuifzijde is de schaarstang verbonden met de schuifstang, die op zijn beurt de schuif "heen" en "weer" laat bewegen waardoor de stoom, in het juiste ritme, naar de cilinders wordt toe- en afgevoerd.
Er zijn bij dit systeem 3 standen:
1: Schaarstang in de middenstand: (zoals op foto) als de schaar schommelt gebeurt er met de schuifstang niets: de loc zal niet rijden.
2: Schaarstang in de onderste stand: (ganghendel vooruit, de schaarhefboom wordt naar beneden gedrukt) de schuifstang zal 'heen' en 'weer' bewegen: de loc zal vooruit rijden.
3: Schaarstang in bovenste stand: (ganghendel achteruit, de schaarhefboom wordt omhoog getrokken) de schuifstang zal 'heen' en 'weer' bewegen: de loc zal achteruit rijden.

Smering van de cilinders, zuigers en stoomschuiven:

Voor een stoommachine, ook een werkend model, is een optimale smering van levensbelang.

 

Principeschets met verdringings-smeertoestel

 

Deze smering dient te geschieden met speciale z.g. stoomolie (geformuleerd om met water te mengen en hoge temperaturen te weerstaan).
Voor het doseren van deze stoomolie is een smeerapparaat ontwikkeld, het z.g. verdringings-smeertoestel.
Het bestaat uit een holle, cilindervormige kamer waar de verse-stoomleiding doorheen loopt en is aan de bovenzijde voorzien van een vuldop en aan de onderzijde van een afsluitbare aftapplug
De verse-stoomleiding is, in de cilindervormige kamer, voorzien van een kleine opening, om stoom en olie te kunnen doorlaten.
Voor het begin van elke rit moet het smeertoestel nagevuld worden met verse stoomolie.
Wanneer verse stoom het smeertoestel passeert, zal er een kleine hoeveelheid ,via de opening in de leiding, in het smeertoestel komen.
Omdat het smeertoestel kouder is dan de ketel, condenseert deze kleine hoeveelheid stoom tot water en zinkt naar de bodem (soortelijk gewicht van water is zwaarder dan olie) van het smeertoestel.
Dit proces verplaatst olie opwaarts en een kleine hoeveelheid stoomolie wordt via de opening in de leiding, te samen met de verse stoom naar de cilinders gevoerd.
Dit betekent dat, terwijl de loc rijdt, een constante 'olienevel' getransporteerd wordt naar de stoomschuiven, zuigers en cilinders.

Van tijd tot tijd (meestal na elke rit) moet het condenswater, via de aftap, verwijderd worden en het smeertoestel worden nagevuld met verse stoomolie.


 

ROUNDHOUSE

 

Het in bedrijf nemen en rijden met een gasgestookte loc

(zoals bij een ROUNDHOUSE loc)

1: Benodigde bedrijfsstoffen:
Navolgende zaken moeten bij de hand zijn:

  • Butaangas en een verloopnippel geschikt voor de Ronson vulnippel op de gastank.
  • Ketelwater (gedestilleerd water of gefilterd regenwater) in een injectiespuit of knijpfles.
  • Stoomolie.
  • Smeerolie voor het drijfwerk.
  • Een aansteker.

2: Loc gereedmaken voor opstoken:
NB. Zorg ervoor dat er geen open vuur in de directe omgeving is (Barbeque, brandende rookwaren, andere stoomlocs, e.d.)
Een brandblusser of een natte doek kunnen in het geval van een calamiteit uitkomst bieden.

  • Vul de ketel tot ca. 70% met ketelwater (bij de meeste locs via het afschroefbare veiligheidsventiel).
  • Vul de gastank met butaan totdat de vulnippel vloeibaar gas terugblaast.
  • Tap het condenswater van de vorige rit uit het smeertoestel en vul daarna bij met verse stoomolie tot juist onder de stoomleiding die dwars door het smeertoestel loopt.
  • Smeer het drijfwerk en de wiellagers met smeerolie.

3: Loc opstoken:
NB: Houdt kinderen en andere toeschouwers uit de onmiddellijke omgeving van de loc;
Deze wordt heet en er kan hete stoom- en water uit de schoorsteen en het veiligheidsventiel komen!

  • Zorg dat de regulateur gesloten is.
  • Houd de brandende aansteker bij de schoorsteenopening en draai de gaskraan een weinig open.
  • Het gas ontsteekt en de vlam zal na een 'plop' in de vlampijp terugslaan .
  • Regel nu de gaskraan zodanig dat de brander maximaal en rustig brandt.
  • Na ca. 5 minuten wijst de manometer ca. 40 PSI ( ca. 2,5 Bar) aan en zal de veiligheid gaan afblazen.
  • Regel hierna de gaskraan terug tot de brander nog nauwelijks hoorbaar is.

4: Rijden met de loc:

  • Zet de schaar in de gewenste rijrichting.
  • Draai nu de regulateur ca. 30% open. De verse stoom gaat nu naar de koude cilinders en condenseert onmiddellijk.
  • Tijdens het wegpersen van deze condens 'sputtert' de loc een beetje en zal daarna willen wegrijden.
  • Zet de regulateur niet te ver open zodat de loc niet 'aan de haal' gaat.
  • Koppel de trein aan en stel , tijdens het wegrijden, de regulateur zo af dat de trein op de gewenste snelheid gaat rijden.

5: Tips voor de machinist tijdens het rijden:

  • Zoals reeds eerder genoemd dienen de stoomproductie (de stoom die de ketel 'maakt') en de stoomconsumptie (de stoom die de machine verbruikt) in evenwicht te zijn.
  • Extra geproduceerde stoom verdwijnt door het veiligheidsventiel : Dit gaat dus ten koste van de rijtijd!
  • Te weinig geproduceerde stoom zorgt ervoor dat de trein langzamer gaat rijden en uiteindelijk zal stoppen.
  • Het is dus de kunst met de gaskraan de stoomproductie zo af te stellen dat de trein met de gewenste snelheid rijdt, zonder dat de veiligheid afblaast.
  • Na enige oefening zal het mogelijk zijn het hierboven beschreven evenwicht te handhaven.
  • De praktijk leert dat bij lichte treinen en niet te nauwe bogen in de baan een werkdruk van 1,5 - 2 Bar (21 - 28 PSI) voldoende is om de trein rustig te laten rijden en het maximale qua rijtijd te bereiken.

6: Einde van de rit:

  • Indien de loc in de opstookfase is gevuld met gas en water zoals boven omschreven zal het gas eerder verbruikt zijn dan het water.
  • De loc zal steeds langzamer gaan rijden en de brander is niet hoorbaar meer. Dit betekent het einde van de rit.
  • Bij een herhalingsrit is het verstandig de loc eerst even te laten afkoelen en daarna opnieuw bedrijfsstoffen in te nemen zoals beschreven onder 1:
  • Als de sessie wordt beeindigd de ketel beluchten door het veiligheidsventiel los te draaien, de loc en het drijfwerk afnemen met een zachte doek en eventueel het drijfwerk en de wiellagers smeren , condens uit het smeertoestel aftappen en stoomolie vullen zodat dit reeds gedaan is voor de volgende rit.
  • De loc binnenshuis bewaren droge plaats.

Enkele opmerkingen over radiobesturing

Radiobesturing (RC) op een live steam loc heeft het grote voordeel dat de loc op elk punt van de baan onder controle te houden is.
Tevens is het dan ook mogelijk op een baan met hellingen te rijden. Ook rangeren kan op de centimeter nauwkeurig.

Bij de meeste locs heeft men voldoende aan een 2-kanaals besturing: 1 kanaal voor de schaar (voor - en achteruit) en 1 kanaal voor de regulateur (stop - sneller - langzamer). De RC-set bestaat in dit geval uit een zender met 2 stuurknuppels en in de loc een ontvanger, 2 servo's (schaar en regulateur) en een batterij voor de stroomvoorziening van servo's en ontvanger. Meer informatie over het aansluiten van een RC-set vindt u via deze link.

 

De moderne RC sets zijn volledig digitaal en werken in de frequentieband van 2,4 GHz met als voordelen:

Deze systemen (gerelateerd aan o.a. draadloze computernetwerken) hebben als grote voordelen:

  1. een nagenoeg storingsvrije ontvangst,
  2. zeer korte antennes.
  3. de ontvanger wordt bij het in bedrijf nemen aangemeld bij de zender, zodat storing door andere installaties nagenoeg uitgesloten is.
  4. Bij de duurdere systemen is ook een terugmelding van gegevens naar de zender mogelijk.

2,4 GHz 4 kanaals zender


Foto en tekeningen beschikbaar gesteld door ROUNDHOUSE Eng. Co. UK en Jamara

 

Powered by the Spirit CMS