Umbau Regner Frieda zu OEG 56

Hallo Forum,

wie ich auch in meiner Vorstellung im Forum dargestellt hatte, interessiere ich mich für die Oberrheinische Eisenbahn-Gesellschaft und daher natürlich auch für deren Fahrzeuge.

Mein aktuelles Projekt ist der Aufbau einer Echtdampflok, die der OEG 56 möglichst nahe kommen soll. Diese 1886 von der Maschinenbau-Gesellschaft Karlsruhe gebaute Bn2t-Lok existiert auch heute noch und kann im Technoseum in Mannheim besichtigt werden.

Meine modellbauerischen Möglichkeiten sind mangels eines umfangreicheren Maschinenparks begrenzt und die Modifikationen mögen manchen Forumsteilnehmern daher trivial erscheinen. Dennoch möchte ich den Umbaubericht mit euch teilen, nicht zuletzt, um aus Anregungen und Kommentaren Ideen für Verbesserungen zu gewinnen, aber auch um möglicherweise ein paar Ideen in das Forum einzubringen.

Wie aus dem Titel des Themas zu entnehmen, hatte ich als Basis das Modell Regner Frieda auserkoren, dessen Abmaße, Gehäuse und grundsätzlicher Aufbau bereits sehr nahe an die OEG 56 heran kommen.

Zwischenzeitlich sind die Arbeiten an der Lok bereits bis zur kompletten Demontage und der Bearbeitung einzelner Baugrupppen fortgeschritten. Für den gesamten Umbau habe ich etwa ein halbes Jahr angesetzt, ohne mir eine genaue Deadline zu setzen. Ich werde für die die einzelnen Bereiche, auch die bereits umgesetzten, jeweils einen gesonderten Post in diesem Thema einstellen.

Über eure Kommentare und Verbesserungsvorschläge zu den Arbeiten würde ich mich sehr freuen.

Viele Grüße

Werner

Die Basis

Ein schönes Modell wollte ich nicht verderben und suchte deshalb einige Zeit nach einem älteren Modell in schlechtem Zustand. Schließlich fand sich ein entsprechendes Angebot. Schon aus den Bildern im Angebot war deutlich zu erkennen, dass die Lok einige Mängel hatte. Der verhandelte Preis war aber noch akzeptabel, weshalb ich nach wenigen Tagen die Lok per Post in Empfang nehmen konnte.

Zunächst führte ich eine erste optische Bestandsaufnahme durch und notierte potentielle Probleme:

Der Allgemeinzustand war nicht so schlecht wie ursprünglich angenommen.

Der verbrannte Lack der Rauchkammertür deutet auf Zündungsprobleme und Flammenbildung in der Rauchkammer hin.

Ja. Da hat es wohl gebrannt.

Zur Montage des Pfeifenventils war ein Ausschnitt aus dem Dach gesägt worden. Wer macht so etwas?

Loser Kalk im Wasserstandsanzeiger ließen nichts Gutes erahnen. Die Gazeeinlage im Brenner war nach hinten verruchtscht und deckte die vorderen Schlitze nicht ab.

Deutliche Laufspuren und Mängel am Lack, die bei späterer Beurteilung noch deutlicher wurden.

Die Steuerung war auf beiden Seiten unsauber eingestellt - der Weg des Schiebers ist zu lang und die Auslenkung ist nicht symmetrisch (mehr dazu in einem späteren Post).

Schon beim kauf war klar, dass die alte 40 MHz Anlage ersetzt werden muss.

Hier sieht man auch nochmals die Montage des Pfeifenventils.

Hier stimmt etwas nicht! Die zusätzlichen Scheiben bewirken eine schräge Anlenkung des Gestänges beziehungsweise des Schiebers.

Alles in allem war das Modell wie erwartet in einem stark überholungsbedürtigen Zustand. Da ich aber ohnehin vorhatte Anpassungen am Rahmen und in grundlegenden Bereichen durchzuführen, passt die Substanz zu meinem Vorhaben.

Im nächsten Post wird es um die genauere technische Prüfung gehen.

Viele Grüße

Werner

Technische Prüfung

Kessel

Wegen der losen Kalkablagerungen im Wasserstandsanzeiger war klar, dass eine gründliche Reinigung und Entkalkung des Kessels geboten war und dazu die Armaturen teilweise demontiert werden mussten.

Um aber zunächst den Status Quo aufzunehmen, wollte ich prüfen, ob offensichtliche Undichtigkeiten vorlagen und ob die Mechanik grundsätzlich in Ordnung war. Also alle Schmierstellen geölt, die Lok auf Rollenböcke, Sicherheitsventil heraus schrauben, Adapter in den Kessel einschrauben, an Druckluft anschließen und dann den Druckminderer am Kompressor langsam hochregeln.

Der von mir verwendete Adapter besteht übrigens aus einer einfachen Zusammenstellung käuflicher Komponenten:

Schnellkupplung DN7,2 / M5x0,5

Doppelnippel M5x0,5

PVC Schlauch 4x6 mm

Doppelnippel M5x0,5 / M6x0,75

O-Ring 10 mm OD x 2 mm

Bei geschlossenem Dampfhahn waren Kessel und Armaturen dicht, da war meine Erleichterung groß. Auch der Pfeifenhahn hielt dicht und bei einem Test brachte die Pfeife zumindest einen Ton zustande. Auch das Manometer war in Ordnung und zeigte nahezu den gleichen Druck an wie das Manometer am Druckminerer.

Mit geöffnetem Dampfhahn stellte ich geringe Undichtigkeiten am in Neutralstellung positionierten Umsteuerventil fest. Das war allerdings erst einmal nicht besorgniserregend weil das für die Tests verwendete Maschinenöl nicht so gut dichtet wie das Heißdampföl im späteren Dampfbetrieb.

Ein kurzer Test der Maschine durch Umsteuerung in Vorwärtsfahrt verlief trotz der offensichtlich falsch eingestellten Steuerung erstaunlicherweise gut. Die Maschine lief unter Druckluft bereits bei etwa 0,5 bar an und mit 1 bar völlig rund.

Nach der Umsteuerung der Maschine in Rückwärtsfahrt legte sich meine Euphorie dann aber schnell. Aus dem Bereich der Zylinder und des Umsteuerventils blies es bei dieser Einstellung heftig heraus. Die Ursache sollte sich zu einem späteren Zeitpunkt nach weiterer Analyse und Demontage zeigen und wird in einem separaten Post behandelt.

An dieser Stelle wurden die Tests zunächst abgebrochen und der nächste Post behandelt die Reinigung des Kessels.

Viele Grüße

Werner

Hallo Dietrich,

vielen Dank für deine Anregung.

Tatsächlich ist die Steuerung der Lok ausgeschlagen, was noch das Thema eines späteren Posts sein wird. Deinen Vorschlag werde ich vor der Wieder-Montage gerne aufgreifen und prüfen.

Viele Grüße

Werner

Reinigung des Kessels

Zur Reinigung des Kessels wurden das Manometer, der Pfeifenhahn mit der Dampfpfeife, die ich ohnehin anders verlegen wollte, sowie die Verschlussschrauben des Armaturenblocks demontiert. Wasserstand und Dampfhahn habe ich nicht entfernt weil ich diese Bauteile in gleichem Zuge säubern und entkalken wollte.

Mit dem ersten Reinigungsschritt habe ich den Kessel einfach mit Wasser gespült, um Schlamm und lose Teile zu entfernen. Dabei kamen auch reichlich Kalkbröckchen heraus. Der Kessel war offenbar des öfteren mit hartem Wasser betrieben worden. Eigentlich war ich darüber eher erfreut weil ich deshalb nicht mit einer erheblichen Entzinkung rechnen musste.

Mit einer kleinen Endoskop-Kamera untersuchte ich durch den Stutzen für das Sicherheitsventil das Innere des Kessel.

Die Kesselinnenwand war wie erwartet teilweise recht deutlich verkalkt. Das Flammrohr zeigte erstaunlicherweise eine geringere Verkalkung (die helle Stelle ist eine Spiegelung der Endoskopischen Beleuchtung).

Der zweite Reinigungsschritt wurde mit einer Lösung von Zitronensäure in Wasser durchgeführt. Ich verwendete dazu die gleiche Konzentration wie ich sie auch zum Entkalken von Kaffeemaschinen benutze. Etwa 25-30g Zitronensäure aus dem Vorratsbehälter auf 1 L Wasser. Zitronensäure ist eine schwache Säure, reagiert aber dennoch mit unedlen Metallen. Während Kupfer formal ein Edelmetall ist, also nicht von Zitronensäure angegriffen wird, löst sich bei höherer Konzentration oder längerer Einwirkungszeit das Zink aus dem Messing. Da das Entkalken nur kurzzeitig erfolgt und Zink nur aus den oberen Molekülschichten gelöst wird, ist das allerdings erst einmal nicht prblematisch. Grundsätzlich kann man einen Kessel also durchaus mal entkalken ohne die Eigenschaften des Materials signifikant zu verändern.

Gänzlich kontraproduktiv ist aber der Rat, die Zitronensäure-Lösung zu erhitzen, um die Entkalkungszeit zu verringern. Bei starker Erhitzung bildet sich aus dem Kalk im Kessel und der Zitronensäure unlösliches, steinhartes Calciumzitrat das auch sehr gut an metallischen Oberflächen haftet. Das bekommt man nicht mehr heraus und es hat die gleichen negativen Eigenschaften auf den Wärmeübergang wie der Kalk, den man eigentlich entfernen wollte.

Ebenfalls gänzlich ungeeignet zum Entkalken eines Messing- oder Kupferkessels ist Essigsäure, die mit Kupfer zu wasserlöslichem Kupferacetat reagiert. Außerdem sind weder NBR- noch Viton-O-Ringe, die in Dampf-Armaturen verbaut werden, beständig gegen Essigsäure.

Als dritter Reinigungsschritt schloss sich nach dem Spülen mit Wasser das Spülen mit einer Lösung aus Soda in Wasser an (Waschsoda – kein Sodawasser). Soda ist alkalisch und neutralisiert Reste der Zitronensäure. Ein erneutes gründliches Spülen mit Wasser schloss die Reinigung ab – eine eventuell verbleibende leichte Alkalität ist für die Kesselmaterialien nicht kritisch.

Das Ergebnis sah dann so aus:

Auch wenn die Bildqualität nicht optimal ist, kann man erkennen, dass der Kalk entfernt wurde und dass keine flächige Entzinkung vorliegt (sonst wäre das Messing rötlich verfärbt).

Der Kessel war nach der Behandlung also in einem einsatzfähigen Zustand.

Im nächsten Post folgt die die weitere technische Prüfung und die Prüfung unter Dampfdruck.

Viele Grüße

Werner

Test unter Dampf

An der Lok hatte ich bisher keine Defekte festgestellt, die die Betriebssicherheit gefährdet hätten. Für einen Test unter Dampfdruck hatte ich also keine wesentlichen Bedenken.

Montage der Armaturen

Die funktionsfähige aber hoffnungslos veraltete Fernsteuerung hatte ich bereits zuvor komplett ausgebaut. Nun montierte ich das Manometer und verschloss alle Öffnungen mit Stopfen und Scheiben. Dabei musste ich leider feststellen, dass zwei Gewinde nicht defekt, aber „angemurkst“ waren (ein besserer Ausdruck fällt mir dafür nicht ein), was augenscheinlich auf zu viel Teflon und/oder zuviel Drehmoment zurückzuführen war.

Habe ich bereits erwähnt, dass ich den übermäßigen Gebrauch von Teflonband als Allheilmittel nicht so toll finde?

Teflonband ist vergleichbar mit dem Bauschaum des Handwerkers oder der Lüsterklemme des Elektrikers.

Armaturen, bei denen eine eindeutige und plane axiale Dichtfläche vorhanden ist, können und sollten mit einer Kupferscheibe oder einem O-Ring eingesetzt werden. Die zusätzliche Dichtung mit Teflon ist nicht notwendig und setzt nur die Gewinde zu. Wenn eine radiale Dichtfläche nicht dichtet, ist eine der Flächen verschmutzt oder nicht plan. So etwas kann man durch entsprechende Nacharbeit oder oft durch eine neue Kupferdichtung lösen.

Teflon sollte nur dort eingesetzt werden, wo eine axiale Dichtung nicht ausreicht. Typischer Weise ist das dort der Fall, wo eine Armatur mit einer angelegten Kontermutter befestigt wird (zum Beispiel beim Wasserstand). Die axiale Dichtung reicht alleine nicht aus weil der Druck über die Gewindegänge durch die Mutter entweichen kann.

Glücklicherweise konnte ich alle Gewinde im Kessel durch Nachschneiden retten.

Hier als Anmerkung: Beim Nachschneiden von vermurksten Gewinden verwende ich nur den Vorschneider beziehungsweise bei 3-teiligen Sätzen den Vorschneider und den Mittelschneider. Der Einsatz des Fertigschneiders bei einem zuvor überlasteten Gewinde birgt die Gefahr die eventuell verbogenen Flanken zu schwächen. Der Vorschneider reicht in den meisten Fällen aus, um die Gewindegänge zu räumen und die korrekte Steigung wieder herzustellen.

Im Zuge der Montage der Armaturen montierte ich noch ein Nachspeiseventil auf den Wasserstand. Der vorläufige Aufbau sah nun so aus:

Gastank

Nun war es noch an der Zeit die Dichtigkeit des Gastanks zu prüfen, wobei ich hier eine pragmatische Lösung wählte: Gashahn schließen, ein wenig Gas in den Tank einfüllen und mit der Flamme eines Feuerzeugs an allen Verschraubungen und Dichtungen vorbei fahren. Alles war dicht – passte also. Der Tank wurde nun aufgefüllt, wobei mir die Füllmenge erst einmal egal war weil ich nur einen kurzen Test durchführen wollte.

Betriebsstoffe

Maschinenöl - viel Öl – auf alle Schmierstellen und Dampföl in den Verdrängungsöler. Meine normale Start-Prozedur sieht gerade in Bezug auf das Füllen des Verdrängungsölers eigentlich anders aus (ich gehe hier gerne separat nochmals darauf ein) aber in diesem Fall habe ich einfach Heißdampföl bis zur Einstellnadel eingefüllt.

Der Kessel wurde bis etwa 1cm über dem Flammrohr mit Wasser gefüllt. Ich verwende entmineralisiertes Wasser mit einem Zusatz von etwa 5-10% Wasser aus dem Wasserkocher.

Von der Möglichkeit der inneren Wasseraufbereitung, also der Zugabe von Phosphat zu dem Wasser habe ich erst aus einem entsprechenden, sehr aufschlussreichen Thema hier im Forum erfahren, auf das ich an dieser Stelle gerne verweisen möchte. Zum Zeitpunkt der Tests war mir diese Maßnahme noch nicht bekannt.

Test unter Dampf

Die Lok wurde zunächst auf Böcke gesetzt, um die grundsätzliche Funktion aller Elemente sicherzustellen.

Von dem Brenner wusste ich, dass er nicht optimal brennen würde. Wie bei den Eingangsprüfungen festgestellt und auch bei weiteren Arbeiten registriert, war die in den Brenner eingelegte Gaze nicht befestigt und rutschte herum. Auch hatte ich bei den Eingangstests deutliche Spuren von Bränden in der Rauchkammer gefunden und war bei der Zündung entsprechend vorsichtig.

Wie vermutet, schlug die Flamme auch bei mehreren Versuchen nicht richtig zurück. Schließlich konnte ich den Brenner aber bei geöffneter Rauchkammertür zünden. Die Ursache der Probleme konnte zu einem späteren Zeitpunkt vollständig behoben werden, wobei ich aber späteren Posts nicht vorgreifen möchte.

Das Aufheizen verlief recht gut, dauerte allerdings recht lange. Nach dem Druckaufbau auf etwas über 1 bar, stellte ich das Umsteuerventil auf Vorwärtsfahrt und öffnete den Dampfhahn leicht. Mit leichter Unterstützung, um das Kondenswasser aus den Zylindern zu entfernen, lief die Maschine tatsächlich an. Dampfhahn zu, Umsteuerventil in Rückwärtsfahrt, Dampfhahn wieder auf und – die Lok war in Dampf eingehüllt. Nein, nicht aus dem Schornstein, sondern unter dem Rahmen trat der Dampf aus.

Leider habe ich von dem Test auf Böcken keine Bilder gemacht. Hier ein Bild aus einem Video, das bei einem späteren Lauf auf Gleisen entstand:

Deutlich zu erkennen ist, dass kein Dampf aus dem Schornstein kommt, sondern irgendwo unten austritt.

Da es gar nicht so leicht ist, bei einer Lok unter Feuer Undichtigkeiten im unteren Bereich festzustellen – das heiße Teil hochzuheben und über dem Kopf zu jonlieren ist unter Sicherheitsaspekten nicht zu empfehlen – habe ich den Test an dieser Stelle beendet. Zudem hatte ich durchaus bereits einige Ideen bezüglich der Ursachen für die verschiedenen Probleme.

Der nächste Teil behandelt die Einstellung der Steuerung und bietet überraschende Erkenntnisse.

Ich hoffe, ihr seid schon gespannt.

Viele Grüße

Werner

Zitat von gedreivier

Ich tippe mal auf das Umsteuerventil?

Hallo Manfred,

das war tatsächlich naheliegend und ich hatte genau das natürlich auch als erstes vermutet. So einfach war es aber dann doch nicht - die Kombination der Ursachen hat mich dann selbst überrascht. Davon aber später mehr.

Viele Grüße

Werner

Hallo Forum,

um das eigentliche Ziel dieses Themas nicht zu sehr aus den Augen zu verlieren, möchte ich hier einen Post einfügen, der auf die geplanten Änderungen an dem Basismodell Regner Frieda eingeht. Entstehen soll ja eine Lok, die der OEG 56 vom optischen Eindruck her möglichst nahe kommt.

Geschichte des Originals

Die Maschinenbau-Gesellschaft Karlsruhe baute für das Konsortium um Herrmann Bachstein 1868 vier Tenderloks nach dem System Krauss, die ab 1887 auf der Nebenbahn Mannheim-Weinheim eingesetzt wurden. Die 55 und 56 liefen dabei zunächst auf der Darmstädter Dampfstraßenbahn, einem ebenfalls von Herrmann Bachstein betriebenen Unternehmen, und wurden erst zwischen 1888 und 1891 zur Nebenbahn Mannheim-Weinheim verlegt. Eine weitere, fünfte Lok kam 1887 aus einer separaten Bauserie hinzu.

Herrmann Bachstein brachte das inzwischen zur Mannheim-Weinheim-Heidelberg-Mannheimer Eisenbahngesellschaft (MWHME) erweiterte Bahnunternehmen 1897 zusammen mit einer Reihe weiterer Bahnunternehmen in die 1895 gegründete Süddeutsche Eisenbahn-Gesellschaft (SEG) ein.

1911 ging die MWHME und damit auch die 56 an die neu gegründete Oberrheinische Eisenbahn-Gesellschaft (OEG) und wurde dort wie die anderen Loks der Baureihe Personen- und Güterverkehr eingesetzt.

Nach der Ausmusterung stand die OEG 56 in den Jahren 1961 bis 1973 als Denkmal vor dem Weinheimer OEG Bahnhof in Mannheim, also in der Neckarstadt nahe der alten Feuerwache. Aus dieser Zeit habe ich die Lok auch in eigener Erinnerung, da ich sie als kleines Kind bewundern durfte. Ich bilde mir sogar ein, dass ich einmal darauf herum geklettert bin, meine Erinnerung kann mich nach der langen Zeit aber auch trügen.

Ein Intermezzo fand 1975 bis 1976 statt, als sie auf dem Bundesgartenschau-Gelände in Mannheim ausgestellt war. Danach ging die OEG 56 an die DGEG und stand ab 1976 in der Wagenhalle in Viernheim. Seit 1989 ist sie im Technik Museum Mannheim, dem heutigen Technoseum, nicht betriebsfähig aber zwischenzeitlich optisch aufgearbeitet ausgestellt.

https://bawue.museum-digital.de/object/910

Das Basismodell

Für den Umbau suchte ich also einen kleinen B-Kuppler als Basismodell. Dieses Modell sollte bereits in den Abmaßen und der Grundkonstruktion möglichst nahe an das Original heran kommen. Einen Neubau hatte ich nicht angestrebt weil es mir schlicht an der Möglichkeit fehlt, größere Arbeiten durchzuführen. Ich bin zwar mit Handwerkzeugen gut ausgestattet, Fräs- und Drehmaschinen fehlen mir aber.

Es gab viele geeignete Modelle, die ich im Auge hatte, wie beispielsweise die Regner Vulkan oder die Regner Stainz, deren Rahmen, Federung, Zylinder und Steuerung eine wunderbare Basis ergeben hätten. Meist kommen diese Modelle aber aus sachkundigen Händen und sind gut gepflegt, was sich im Preis nieder schlägt. Außerdem haben viele dieser Modelle zum Teil bereits Sammlerstatus und ich würde mir nicht anmaßen, eine Sammlerlok auseinander zu reißen.

Wie bereits jüngst im Eingangs-Post des Themas berichtet, fand ich eine Regner Frieda zu einem akzepablen Preis. Schauen wir uns doch einmal an, welche Übereinstimmungen und welche Abweichungen zu der OEG 56 vorliegen.

Der Vergleich

Ins Auge fällt zunächst der unterschiedlich ausgeführte Schornstein (links Frieda, rechts OEG 56 mit der hinter dem Schornstein angeordneten Pfeife).Den Schornstein auszutauschen und eine (nicht funktionsfähige) Pfeife zu montieren sollte nicht das Problem sein.

Die Rahmenverlängerung der Frieda muss durch eine andere Frontschürze ersetzt werden.

Auffällig ist bei dem Original der kurze Vorsatz mit den unzähligen Nieten und den Anbauten. Ob ich das so detailliert hinbekomme, wage ich zu bezweifeln. Ich werde aber versuchen, mich zumindest anzunähern.

Die Anordnung und Größe der Dome und des Sicherheitsventils ist bei der Regner Frieda eigentlich recht nah an der OEG-Lok. Es sei daran erinnert, dass ich nicht den Anspruch habe, das Original genau maßstabsgetreu nachzubilden, sondern nur eine Näherung erreichen will. Vorläufig werde ich also an den Domen nichts umbauen.

Das Gehäuse der Frieda bietet bereits den Eindruck der OEG 56. Die Wasserkästen sind ein wenig zu lang und leider unten ausgeschnitten aber vorne schön abgerundet. Die vorderen Fenster sind rund statt oval und die seitlichen Öffnungen ein wenig zu klein aber gut angeordnet. Türen und Einstiegsleitern passen gut. Auffällig ist die große Glocke auf dem Dach der OEG 56, die ich mit einem zugekauften Gussteil ergänzen werde.

Das schlanke und gut zum Original passende Gehäuse der Frieda hat aber einen großen Nachteil: Der Gastank passt nicht, wie beispielsweise bei dem Regner Modell Emma, seitlich unter den Wasserkasten, sondern muss hinten quer im Gehäuse eingebaut werden. Für den Einbau der Fernsteuerung ist im Führerhaus deshalb nur begrenzter Platz verfügbar. Einen schmäleren Gastank zu bauen, wäre zu überlegen, wobei dieser bei nur knapp 16 mm möglicher Einbaubreite aber zu wenig Volumen hätte (abgesehen davon, dass das Standard-Profil für Gastanks 20 mm x 40 mm hat).

Ein schöner Rücken kann auch entzücken!

Regners Frieda gibt bereits die Form des Originals gut wieder. Auch die hinteren Fenster sind wieder rund statt oval, die Grundform des Gehäuses stimmt aber.

Die Ausführung und Anordnung der Achsen, der Räder und der Zylinder passt bei der Frieda halbwegs zu der OEG 56. Die einfache Steuerung der Frieda kommt optisch natürlich nicht an die schöne Allan-Steuerung des Originals heran, was aber nicht ohne erheblichen Aufwand zu ändern ist. Auch die Federung beziehungsweise das markante Federpaket werde ich nur als Dummy wiedergeben können.

Das Umlaufblech der Frieda ist im vorderen Bereich allerdings viel zu schmal. Eine vollständige Neuanfertigung ist mir kaum möglich aber falls mir ein Umlaufblech beispielsweise der Regner Emma in die Hände fällt, werde ich es entsprechend bearbeiten, um die Form dem Original anzunähern.

Die vielen Übereinstimmungen zwischen Basismodell und Original liegen letztlich auch darin begründet, dass die OEG 56 wie erwähnt von der Maschinenbau-Gesellschaft Karlsruhe nach dem System Krauss gebaut wurde und auch das Original der Frieda eine Krauss-Lokomotive ist.

Ich hoffe, mit diesem Exkurs in die Hintergründe des Originals und dem Vergleich des Basismodells mit der OEG-Lok konnte ich euch Ausgangspunkt und Ziel meines Umbaus ein wenig nahe bringen.

Nach diesem Zwischenspiel geht es im nächsten Post wie versprochen mit der Steuerung des Basismodells weiter.

Viele Grüße

Werner

Guten Abend Forum,

wie versprochen geht es hier mit der Steuerung des Basismodells weiter.

Die Steuerung

Nachdem die Maschine beim Test unter Dampf zumindest in Vorwärtsfahrt anlief, konnte ich davon ausgehen, dass Zylinder, Kolben und Schieber keine grundsätzlichen Defekte aufwiesen.

Genau wie Manfred nahm ich erst einmal an, dass der Dampfaustritt im unteren Bereich durch eine Undichtigkeit am Umsteuerventil verursacht würde. Bei einer Prüfung unter Druckluft mit Seifenwasser, das auf alle potentiell undichten Bereiche gepinselt wurde, zeigten sich bei gewissen Einstellungen auch tatsächlich Bläschen, die aber nicht die alleinige Ursache sein konnten.

Unterschiedliches Verhalten bei Vor- und Rückwärtsfahrt wäre normalerweise auf eine falsch eingestellte Steuerung zurückzuführen. Da mir schon bei der Eingangsprüfung der viel zu große Weg des Schiebers aufgefallen war, prüfte beziehungsweise korrigierte ich erst einmal die Grundeinstellung.

Die wichtigste Einstellung, die an einer einfachen Volldruck-Maschine vorgenommen werden muss, ist die korrekte Stellung des Schieberwegs, der wiederum direkt von dem Kurbelhub abhängt. Der Kurbelhub ist der Abstand zwischen Radachse und dem Zapfen für die Schieberstange und wird über die Position der Kurbel auf dem Kurbelzapfen eingestellt.

Ein wenig Theorie

Der komplette Schieberweg ergibt sich aus 2 x Kurbelhub x Übersetzung der Schwinge. Von Regner ist für die Volldruckzylinder ein Schieberweg von 3 mm konstruktiv vorgegeben, dessen Einhaltung, wie weiter unten beschrieben, auch wichtig ist.

Die Schwinge hat bei der Frieda konstruktiv eine Übersetzung von rund 0,41, die sich aus dem Quotient der Hebelarme Schieberschubstange (7 mm) zu Schieberstange (17 mm) ergibt. Aufgelöst also

Kurbelhub = Schieberweg / (Übersetzung * 2) = 3 mm / (0,41 x 2) = 3,66 mm

Der Abstand des Kurbelzapfens von der Achsmitte und auch die Länge der Kurbel beeinflussen den Schieberweg nicht. Diese Werte beeinflussen zwar die Lage des Kolbens im Zylinder (Symmetrie), sind aber weitgehend konstruktiv vorgegeben und für die Funktion dieser einfachen Volldruck-Zylinder nicht relevant.

Was aber sehr wohl in den Schieberweg eingeht, ist das Spiel der verschiedenen Lager innerhalb des Übertragungswegs, was sich später noch zeigen wird.

Mehr Theorie zu der Funktion der verschiedenen Steuerungen und deren Einstellung gibt es übrigens im Internet und auch in ganz hervorragenden Themenbäumen hier im Forum, deren Studium ich wirklich sehr empfehlen kann. In diesem Post möchte ich dagegen hauptsächlich die konkreten Erfahrungen an meinem Basismodell beschreiben.

Der Kurbelhub war schon nach Augenschein viel zu groß eingestellt, was zu einem Schieberweg von gut 5 mm führte ( 2 x 2,5 mm bis 2,6 mm Auslenkung). Man könnte nun meinen, ein wenig mehr Weg sollte nichts ausmachen, was aber ein Trugschluss ist.

Schauen wir uns zunächst die Verhältnisse bei korrektem Schieberweg an. Zur Verdeutlichung habe ich den linken Zylinder mit Kolben und Schieber in einer Graphik dargestellt. Auf den Bildern sind die Verhältnisse der Bohrungen und der Kanäle halbwegs maßstäblich, wobei ein Kästchen 0,5 mm entspricht. Die Kanäle sind allerdings stilisiert, weil die dreidimensionale Anordnung im Zylinderblock in der Zeichnung schwierig darzustellen ist. Der Zudampf-Kanal ist jeweils in Rot gekennzeichnet, der Abdampfkanal in gelb.

Korrekte Einstellung:

Der Kolben ist in Mittelstellung, der Schieber ist voll ausgelenkt, der volle Dampfdruck liegt am Kolben an. Der Kolben wird sich nun weiter nach rechts bewegen. Der Schieber wird sich nach links bewegen und beginnen die Kanäle wieder zu schließen.

Schieberweg zu groß:

Hier hat der Kolben seine Mittelstellung noch nicht erreicht aber die Schieberkanäle sind bereits voll geöffnet, der volle Dampfdruck liegt am Kolben an. Der Kolben wird sich nun weiter nach rechts bewegen. Der Schieber wird sich weiter nach rechts bewegen und die Kanäle wieder schließen.

Der Kolben ist nun Mittelstellung, der Schieber ist voll ausgelenkt. Zu- und Abdampfkanal sind nun aber teilweise geschlossen. Die Kraft auf die Treibstange ist deutlich verringert. Der Kolben wird sich nun weiter nach rechts bewegen. Der Schieber wird sich wieder nach links bewegen und die Kanäle wieder öffnen.

Hier hat der Kolben nun seine Mittelstellung überschritten, die Schieberkanäle sind wieder voll geöffnet, der volle Dampfdruck liegt am Kolben an. Der Kolben wird sich nun weiter nach rechts bewegen. Der Schieber wird sich nach links bewegen und die Kanäle wieder schließen.

Dieses Spiel der wechselnden Drücke wiederholt sich im Verlauf eines Zyklus in beiden Zylindern. Genau dann, wenn der betrachtete Kolben in Mittelstellung ist, befindet sich der Kolben der anderen Seite an seinem Totpunkt. Genau dann, also wenn dem anderen Kolben durch den Totpunkt geholfen werden muss (hier also sogar negatives Drehmoment anfällt), liegt aber an dem angetriebenen Rad dieser Seite bei der falschen Einstellung durch die teilweise geschlossenen Kanäle ein geringeres Drehmoment an.

Statt zweier halbwegs sinusförmiger Drehmoment-Kurven, die sich überlagern und immer ein minimum an Drehmoment bieten, ergibt sich eine Kurve mit doppelter Frequenz, deren Minimalwerte Null erreichen können.

Falls die Maschine mit einem viel zu groß eingestellten Schieberweg überhaupt läuft, muss der Dampfhahn weit geöffnet sein und es wird sich auf jeden Fall ein äußerst ruppiges Laufverhalten ergeben. Genau das war bei meiner Frieda der Fall.

Warum war der Effekt aber bei Rückwärtsfahrt viel stärker?

Hier spielten tatsächlich mehrere Ursachen eine Rolle.

Zum einen war der Erbauer der Lok offenbar verständlicherweise mit dem Fahrverhalten nicht zufrieden und stellte die beiden Schwingen so ein, dass die Schieber unsymmetrisch arbeiteten (auf jeder Seite anders) womit eine Vorwärtsfahrt halbwegs möglich war. Damit lief die Lok zwar in Rückwärtsfahrt faktisch nicht mehr – aber wer will schon rückwärts fahren.

Ein andere Ursache kam hinzu. Wenn die Lok überhaupt rückwärts fahren sollte, musste ordentlich Durck auf den Zylindern sein, wobei sich auch und im Besonderen die Kanäle an den Schiebern schwer tun. In neueren Regner-Modellen werden Teflon-Schieber verbaut, die gut abdichten. Meine Frieda hat aber noch die einfachen Messing-Schieber, die den hohen Drücken nichts entgegenzusetzen haben. Der Dampf entweicht also aus den Bohrungen der Schieber im Zylinder und zwar in ganz erheblichem Maße.

Außerdem kommt bei meiner Lok kommt leider zusätzlich ein Effekt zum Tragen, der aus der einfachen Konstruktion der Steuerung resultiert: Die Kraft der Schieberschubstange wirkt nicht exakt axial auf den Schieber, sondern in einem kleinen Winkel von unten. Dadurch nutzen sich bei längerer Betriebszeit der Schieber und die Bohrung ab – hauptsächlich im hinteren Bereich.

Bei meinem Modell ist das für mich schwierig mess- aber sehr wohl deutlich fühlbar. Das Spiel dürfte also im Bereich von mindestens mehreren Hundertstel oder gar im Zehntel-Millimeter Bereich liegen. Selbst Heißdampföl konnte hier nicht mehr ausreichend dichten, unter entsprechend hohem Druck blies der Dampf einfach durch. Ideen, wie ich das verbessern kann, habe ich schon. Damit beschäftige ich mich aber zu einem späteren Zeitpunkt.

Grundsätzlich musste also der zu große Schieberweg erst einmal richtig eingestellt werden. Darum geht es dann im nächsten Post.

Viele Grüße

Werner

Der Schieberweg – Theorie und wie sich die Praxis davon unterscheidet

Die Steuerung auf den korrekten Schieberweg einzustellen ist eigentlich kein Problem. Kurbel verstellen, bis der gesamte Schieberweg 3 mm beträgt, Schwinge einstellen, damit der Schieberweg symmetrisch ist. Fertig.

Fertig? Nein, der Schieberweg stimmt nicht. Also alles nochmal.

Passt? Nein!

(Ich spare hier bewusst die wörtliche Rede aus, um wegen eventuell zitierter Kraftausdrücke nicht in Konflikt mit der Netiquette zu geraten.)

Schließlich fiel es mir wie Schuppen von den Augen: Die ganze Steuerung des Modells ist durch die offenbar lange Betriebsdauer ausgeschlagen und so addieren sich die Zehntel-Millimeter-Spiel der insgesamt fünf relevanten Lagerpunkte zu erheblichen dynamischen Abweichungen. Bei der Einstellung und gleichzeitiger Messung wird das Spiel durch den Druck des Messschiebers oder der Messuhr ausgeschaltet, meldet sich aber fröhlich wieder sobald die Steuerung frei herum schlackern kann. Selbst die Übersetzung der Schwinge ändert sich dabei durch die Verschiebung der Lagerpunkte.

Konsequenter Weise habe ich den Schieberweg daher auf nur noch 2,0 mm (2 x 1,0 mm) eingestellt, was zwar wegen des geringeren maximalen Querschnitts der Dampfleitungen die mögliche Leistung reduziert, eine Überschneidung der Kanäle aber zuverlässig verhindert.

Mit zu großem Schieberweg hatte die Lok zuvor extremen Dampfverbrauch und lief nur bei weit geöffnetem Dampfhahn:

Nach der Einstellung auf 2 mm Schieberweg war das Laufverhalten wie ausgewechselt. Zu diesem Zeitpunkt waren provisorisch eine Fernsteuerung und ein Servo für die Umsteuerung eingebaut und die Lok hatte einen neuen Schornstein bekommen, der die Optik deutlich veränderte.

Über den erreichten Stand war ich doch sehr erleichtert. Nun war klar, dass die Lok zwar bereits sehr abgenutzt war, die wichtigsten Baugruppen grundsätzlich verwendet werden konnten. Der Austausch teurer Baugruppen, wie Kessel, Zylinder oder Gasbrenner hätte den Umbau des alten Modells möglicherweise unwirtschaftlich gemacht.

Nach ihrer kurzen Wiederbelebung wurde Frieda inzwischen vollständig, fast bis auf die letzte Schraube demontiert. Die Einzelteile wurden teilweise bereits bearbeitet oder warten auf ihre Bearbeitung.

In den nächsten Posts wird es mit der Bearbeitung beziehungsweise Aufarbeitung einzelner Baugruppen weiter gehen.

Ich hoffe, der Fortgang der Arbeiten bleibt für euch interessant.

Viele Grüße

Werner

Hallo Forum,

heute möchte ich euch von meiner Reparatur am Führerhaus-Dach der Lok berichten.

Wie bereits dargestellt, war im Dach der Frieda zur Montage eines Pfeifenhahns ein Ausschnitt ausgesägt worden. Diese hässliche Stelle sollte geschlossen werden.

Kleben oder spachteln will ich an einer Echtdampflok alleine schon wegen den auftretenden Temperaturen vermeiden. Ein Stück Blech mit Schrauben zu befestigen oder von unten als Verstärkung aufzulöten, wäre aus meiner Sicht nicht schön gewesen, obwohl es solche Reparaturen durchaus auch beim Vorbild gibt. Ich wollte ein Blech passgenau einlöten.

Also habe ich das Dach vollständig entlackt und ein passendes Stück Blech vorbereitet.

Hartlöten war mir zu riskant, weil ich darin nicht sonderlich geübt bin und die Befürchtung hatte, dass sich das Material verziehen könnte. Außerdem hatte ich mir nach dem Entlacken die vom Werk aus aufgebrachten Dachrinnen und Querholme genau angesehen und war mir nicht sicher ob Regner hier hart- oder weichgelötet hatte (beim späteren Löten stellte sich heraus, dass Regner Weichlot verwendet).

Um also eine metallische Verbindung herzustellen, blieb nur das Weichlöten mit niedrig schmelzendem Lot. Ich habe bleihaltiges Dachdeckerzinn verwendet (Pb60Sn40), dessen Verarbeitungsbereich zwischen 183°C (Solidus) und 235°C (Liquidus) liegt, sich also bei halbwegs niedrigen Temperaturen schön verschmieren lässt.

Die Lötung versuchte ich zunächst mit offener Flamme, wobei die Temperatur aber schwierig im pastösen Bereich zu halten war. Ich habe deshalb recht schnell auf eine kupferne, vom Brenner erhitzte Lötspitze gewechselt. Damit ließ sich das Lot gut verstreichen und auch das Flussmittel brannte nicht mehr ab.

Leider kamen beim Schleifen einige Lunker zum Vorschein. Die eigentlich angestrebte glatte Oberfläche habe ich nicht erreicht. Ich nehme an, die Löt-Temperatur war doch zu niedrig. Für die Qualität der Lötung muss ich mich schämen und wohl noch reichlich üben, bevor ich kompliziertere Lötungen angehe.

Fertig gelötet und bereits grob geschliffen sieht das Dach nun so aus:

Wegen der Lunker wird es unumgänglich sein, zumindest die Außenseite mit Spachtel und/oder Filler zu bearbeiten. Zumindest habe ich als Basis aber nun eine stabile metallische Verbindung. Lackieren werde ich das Dach dann vermutlich mit Spraylack aus der Dose. Ich bin mir nur noch nicht sicher welche Spachtelmasse zum Schließen der tiefen Lunker geeignet ist und ob ich Thermo-Lack oder ganz normalen Mattlack nehmen soll. Tipps dazu nehme ich gerne an.

Bevor ich aber an das Spachteln und Schleifen gehe, werde ich erst eine Glocke kaufen und die entsprechenden Befestigungs-Bohrungen setzen.

Viele Grüße

Werner

Hallo Forum,

zwei Bauteile, die bei der Demontage auffielen, sind die Achsen. Da sie ohne Bronze-Buchsen direkt im Rahmen gelagert sind, hatte ich befürchtet, dass ich den Rahmen aufbohren und Buchsen einsetzen muss. Tatsächlich scheint es aber so zu sein, dass das Material der Wellen weicher ist als das Messing. Die Achsen sind eingelaufen, während die Bohrungen im Rahmen nicht so schlecht aussehen. Erstaunlich.

Achsen neu anfertigen

Ich hatte eine Stange Silberstahl bestellt und bin heute Abend dazu gekommen, neue Achsen anzufertigen (links alt, rechts neu).

Das Material war einfach zu bearbeiten. Die beiden Wellen mit der Handsäge abzusägen und auf Maß feilen, war schnell erledigt. Nun, da ich eine Nahaufnahme gemacht habe, sehen die alten Achsen noch schlimmer aus als ich sie in Erinnerung hatte. Manchmal ist es gar nicht gut, so genau hinzuschauen.

Aufgefallen ist mir bei den alten Achsen, dass die Madenschrauben, mit denen die Räder fixiert werden, deutliche Grate im Material der alten Achse hinterließen. Ich hatte mir deshalb überlegt, genau an der jeweiligen Position eine schmale Abflachung von etwa 1,5 mm in die neuen Achsen einzufeilen und auf der anderen Seite entsprechend mit 90° Versatz.

Ich würde mir davon versprechen, dass die Grate bei einer späteren Demontage die Räder nicht beschädigen und dass außerdem der genaue 90° Versatz der Räder dann konstruktiv vorgegeben wäre. Der Rundlauf der Räder sollte dadurch eigentlich nicht beeinflusst werden, da ja nur ein sehr schmaler Teil abgeflacht würde. Ideal wären eigentlich Bohrungen aber es wäre vermutlich schwierig, diese Bohrungen exakt in die Mitte zu setzen.

Hat jemand eine entsprechende Modifikation schon einmal erfolgreich durchgeführt?

Viele Grüße

Werner