Montag, 31. März 2008

Luftbehälter, Wasserrad






  • Am Wassertank wird die undichte Stelle neu gelötet.



  • Es wird über eine Wartungsöfnung am Luftbehälter nachgedacht, in Verbindung mit dem Wassereinlauf.

Wie soll die Öffnung aussehen, rund oder eckig ?


Wie wird der Behälter abgedichtet ?




  • An beiden Behältern oben und unten soll noch ein Wasserstandsanzeiger angebracht werden, um den Wasserstand zu kontrollieren, und bei Wassermangel Wassernachzufüllen.

Es wurde ein kleiner Versuchsaufbau erstellt.




  • Mit Messingfittingen aus dem Installationsbereich und einem Plexiglasrohr. Zwischen Fittings und dem Kupferblech wurde mit Lederdichtungen abgedichtet.

Es war alles dicht und hat die Erwartungen erfüllt.


Am oberen Behälterrand wird einezweite Verbindunghergestellt, da durch den Druck im Behälter sonst keine genaue Anzeige zustandekommt.




  • An den Wangen des Wasserrades werden die Ausfräsungen für die Speichen erstellt.

Luftbehälter, Wasserrad, Düse















  • Die Abkgekanteten Blechteile werden verlötet. Die Blechwanne wird mit Wasser gefüllt und auf Dichtigkeit überprüft.

An einer Ecke ist eine Unidichtigkeit. Ein Tropfen pro Stunde.


  • Das Wasserrad wird zur Probe zusammengestellt.

Hier erkennt man die Nut in die später die Schaufeln verleimt werden.


  • Die Schaufeln werden verleimt. Es werden nicht die einzelnen Schaufeln verleimt, sondern eine lange Schaufel, an der später die Teile abgesägt werden.

  • Die Wasserdüse wird einem ersten Test unterzogen. Das Ausströmende Wasser ergibt ein schönes Bild ohne seitliches spritzen.

Der Luftbehälter










Das Kupferblech für die Behälter wird geliefert.

Das Blech wird zugeschnitten.


Das Blech wird abgekantet.

Die Blechteile werden provisorisch zusammengestellt.

Der Behälter besteht aus einem Grundteil, 2 Seitenteilen und einem Deckel. Die Teile werden später alle verlötet.

Wasserrad, Düse, Luftbehälter








  • Die Wangen des Wasserrades werden auf der Tischfräse rundgefräst.

  • Die Düse zum Aufbringen des Wassers auf das Wasserrad wird geliefert.

  • Die Zeichnung für den Luftbehälter entsteht. Papiermodelle für Abkantungen und Verbindungen werden angefertigt.

Wasserrad, Lufttank aus Kupferblech




-Eine Schablone für die Ausfräsungen der Schaufeln an den Wangen des Wasserrades wird angefertigt.
Fräsungen an einem Probestück .
-Die Behälter für Luft und Wasser sollen aus Kupferblech hergestellt werden.

  • Erste Überlegung wie er aussehen soll, Größe, eckig, rund...?

Die Behälter werden eckig ,und aus mehreren Teilen bestehen.Das Fassungsvermögen beträgt ca. 120 Liter.


  • Wie werden die Teile miteinander verbunden?

Als beste Lösung erschien uns das Löten.


  • Welche Anschlüsse werden benötigt und wie an die Behälter angebracht?

Pumpe, Entleerung, Luftleitung, Wasserstandsanzeiger,

Wassereinlauf, Wasserauslauf.

Wir haben zwei Möglichkeiten in betracht gezogen. Löten oder

verschrauben. Versuche sollen die besten Lösungen aufzeigen.





Weitere Versuche, Vogel, Wasserrad









Erste versuche mit allen beweglichen Teilen und Pfeifen. Es müssen noch kleine Änderungen durchgeführt wurden.

-Der Bremshebel wird durch den Druck des Wasserrades aufgedrückt.
Die Schräge am Bremshebel und Walze müssen verändert werden.


-Der Vogel für die Ausstellungsmaschine wird grob ausgesägt und aufgeschnitten, um den Vogel für die Aufnahme der Technik aushöhlen zu können.
Die zwei Hälften werden zusammengeschraubt und die Konturen grob geschnitzt.


-Die Bretter für die Wangen des Wasserrades wurden verleimt und mit einer Schablone an der Fräse rundgefräst.

Donnerstag, 27. März 2008

Mehr Details

Dieser zweite Film zeigt das Wasserrad im Detail.
Auch sind die Walze und ihr Antrieb gut zu sehen.
Die unter dem Wasserrad befindliche Druckkammer versorgt die Pfeifen mit Druckluft...

video

Testlauf der Maschine

Am 17.3.2008 fand in der Werkstatt ein Testlauf des aktuellen physikalischen Modells statt.
Der kleine Film zeigt den Prototyp im Einsatz:

video

Freitag, 14. März 2008

Vogelmontage


Die Blechteile werden auf eine Holzplatte montiert auf die zuvor eine Kopie des Vogels geklebt wurde. Das Ganze wurde auf den Deckel der Maschine geschraubt.

Aus Karton wird Blech


Nun können die Teile aus Blech angefertigt werden.

Technik Vogel


Erste Konstruktion der Technik des Vogels aus Papier, Karton und Reiszwecken als Lagerstifte.
Wenn man an der Stange nach unten zieht bewegt sich der Schwanz nach oben und der Schnabel öffnet sich.
Schiebt man man die Stange wieder nach oben geht der Schwanz wieder nach unten und der Schnabel schließt sich.

Der Vogel


Erste Überlegungen zur Technik des Vogels aus Papier und Karton.

Es zeigt sich schnell, nach den Vorstellungen von Salomon De caus ist es schwierig die Funktion sicher zu gewährleisten.
Da die Technik im Vogel nicht so viel platz hat muss sie sehr flach gehalten werden.
Dadurch bestand die Gefahr das die Bleche nicht genau übereinander liegen und es zu Funktionsstörungen kommt.
Eine sichere Lösung die Technik mit Stiften und Langlöchern zu verbinden, erschien uns für vorteilhafter.

Das Holz



Das Holz für den Nachbau der Maschine ist angeliefert worden.
Eiche aus Frankreich.

Die Zapfen


Die ersten zwei Zapfen zur Steuerung der Luftlade wurden auf die Trommel montiert.

Die Zapfen haben am Anfang eine Rundung um den Hebel an der Luftlade langsam zu öffnen. Am Ende fallen sie senkrecht ab.
Beim ersten Drehversuch hat sich gezeigt:

Der Hebel der Luftlade läuft langsam über die Rundung und öffnet sich. Am Ende schnellt er nach unten, durch den Druck der Feder.

Nicht so gut !

Das Ende der Zapfen wird auch gerundet. Jetzt laufen die Hebel weich über die Zapfen.

Luftlade die erste Versuche

Beim ersten Versuch zeigte sich das das Filz, ca. 1 mm dick, an den Klappen zu dünn ist. Sie schließen nicht richtig.
Da wir keinen dickeren Filz zur Verfügung hatten, benutzten wir einseitig klebendes Moosgummi mit einer stärke von 5 mm.
Nun waren die Klappen dicht. Durch die Betätigung mit Hand konnte das piepen des Vogels, und die Töne des Kauzes gespielt werden.

Druckluft für die Luftlade


Für die ersten Versuche ob die Lade funktioniert wäre es mühsam jedes mal das Wasser in den Luftbehälter laufen zu lassen und wieder hoch zu pumpen.
Da wir einen Druckluftanschluss in der nähe haben, lag es nahe diese Möglichkeit zu nutzen, um permanent Luft zur Verfügung zu haben.

Windlade




Die Windlade wird an ihren vorgesehenen Platz montiert. Kupferrohre als Luftleitung für die Pfeifen werden montiert.

Die Versuch gehen weiter

Versuch: Der Wasserbehälter wird geöffnet.

Das Wasser läuft über das Wasserrad in den Luftbehälter.
Der Wassereimer wird gefüllt. bei ca. 2 Liter kippt er um. Der Bremshebel löst sich und die Trommel beginnt zu drehen. Der Eimer kehrt in seine Ausgangsstellung zurück.
( nachdem wir das Gegengewicht auf ca. 850 g verringert haben )


  • Die nächsten Versuche bedürfen noch kleinerer Abstimmungen.
Fragen die noch auftauchen !

  1. Im Original wird alles aus Eiche gebaut. Wie wirkt sich das auf die Masseträgheit aus ?
  2. Der Wassereimer ist aus Kupferblech nicht aus Plastik.
  3. Die Achse des Wasserrades und der Trommel sind aus Aluminium und laufen aus Holzlager. Im Original sind es Stahlachsen die auf Bronzelager laufen. Die keine so hohen Reibungsverluste haben und so die Masseträgheit kompensieren.
Skizze zur zweiten Frage (siehe auch Kommentar)

Seilrolle


Nach dem Start der Versuche mit Bremshebel und Wassereimer konnte anhand der zurückgelegten Strecke des Seils der Durchmesser des Rades berechnet werden.
Das Seil legt einen Weg von 14,5 cm zurück. Das ergab einen Durchmesser von 18,5 cm.
Das Rad wurde angefertigt und eingebaut.

Kauz und Seilrolle


Auf der Achse der mittleren Seilrolle wird der Kauz befestigt. Er soll sich in einer viertel Umdrehung zum Vogel hin wenden.
Mit den kleinen Seilrollen drehte er sich um 360 °. Das ist natürlich zuviel.

Die Versuche gehen weiter


Das Ergebnis ist noch nicht zufriedenstellend.

Neuer Versuch: In das Wasserrad wird Wasser gelassen.

In 3 Zellen bleibt das Wasser stehen und erzeugt somit den Druck auf den
Bremshebel. Wasser wird in den Eimer gefüllt. Er kippt nicht um, der Druck
vom Wasserrad ist zu hoch oder das Gegengewicht ist zu schwer.

Überlegung:
  1. Verringerung des Gegengewichtes ?
  2. Verringerung des Zellenvolumens des Wasserrades um den Reibungswiderstand zu verkleinern ? Das hätte auch noch einen Nebeneffekt. Das Wasserrad würde sich nicht so schnell drehen.
Umbau: Das Gegengewicht wird auf ca. 1Kg verkleinert.
In den Zellen des Wasserrades passen je nach Stellung zwischen 1,2 - 2 Liter Wasser.
Die Zellen werden zur hälfte mit Styropor ausgefüllt.
Jetzt passen ca. 0,6 - 1 Liter Wasser hinein.

Versuche mit dem Wassereimer





  • In den Wassereimer passen ca. 2 Liter Wasser. Als Gegengewicht werden ca. 2 Kg am Bremshebel befestigt.
Versuch: Der Wassereimer kippt nicht um.

  • Das Gegengewicht wird verringert auf 1,5 Kg.
Versuch: Der Eimer kippt um aber nicht vollständig. Es bleibt noch Wasser im Eimer.
  • Das Gewicht wird weiter verringert auf 1 Kg.

Versuch: Der Eimer kippt zu früh um, nach ca. 1 Liter Wasser, aber auch nicht vollständig. Er kehrt nicht in seine Ausgangsstellung zurück.

  • Überlegung: Der Haltebügel des Eimers müsste tiefer sitzen, um den Kippmoment weiter nach unten zu verlagern. Das Gegengewicht kann erhöht werden und mehr Wasser kann in den Eimer.

Umbau: Der Haltebügel wird verlängert und tiefer am Eimer befestigt.

Versuch: Gewicht am Bremshebel 1,5 Kg. Wasser wird in den Eimer gefüllt. Der Eimer kippt um, entleert sich aber nicht vollständig.

  • Neue Überlegung:
  1. Der Haltebügel ist zu schwer, das Gegengewicht kann den Eimer nicht mehr hochziehen. Der Haltebügel muss leichter werden. Halbe Materialstärke.
  2. Wenn Wasser über das Wasserrad läuft um den Luftdruck aufzubauen, entstehen am Bremshebel Reibungskräfte, der den Bremshebel in seiner Position festdrückt.
Umbau: Ein neuer Haltebügel wird angefertigt. Er ist um die hälfte leichter.
Das vordere Ende des Bremshebels wird angeschrägt ebenso der Zapfen an der
Trommel um die Reibungskraft zu verringern.

Seil


Das Seil wird am Wassereimer und am Bremshebel befestigt und die Funktion überprüft.
Beim herunterklappen des Wassereimers löst sich der Bremshebel und alle Seilrollen bewegen sich.

Seilrollen


Die Seilrollen werden montiert.

Wassereimer



Der Haltebügel für den Wassereimer wird angefertigt und montiert.
Das Scharnier wird am Eimer und an der Unterkonstruktion befestigt.

Seilrollenhalter


Drei Seilrollenhalter werden angefertigt und die Befestigungspunkte festgelegt.

Luftlade Original und Nachbau


Die Bilder sprechen für sich.

Abstrebung


Die Abstrebung für den Lagerbock der Walze wird angebracht.