Thema: Modell-Dampfturbine mit "Stumpf"-Schaufeln

[Turbo-Georg]

Hallo Modellbau-Freunde,
unser Foren-Mitglied Konni hat nach einem Berechnungsbeispiel aus meinem Beitrag
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,18060.15.html  Antwort #27
eine Modelldampfturbine mit der einfach herzustellenden „Stumpf“-Beschaufelung gebaut.
 
Konni ist zurzeit beruflich stark eingespannt. Ich übernehme deshalb gerne die Aufgabe einer kurzen Berichterstattung.

Zitat Konni:
Sie läuft mit "Puste" und Druckluft schon so gut und ruhig wie noch keine andere Turbine vorher! Ich denke mit Vorgelege wird sie wahrscheinlich etwas mehr " Krach" machen, aber immer noch besser als Alles was davor gelaufen ist.

Es handelt sich um eine Modelldampfturbine mit zwei Geschwindigkeitsstufen durch wiederholtes Beaufschlagen des Laufrades über eine Dampf-Umlenkkammer.

Theoretische Ausgangsdaten:
Betriebsdruck p = 2,15 at_a. (ca. 1,15 Bar), auf 140 °C überhitzt
Dampfmenge: 0,61 g/s
Drehzahl: 20.000 U/min
Innere Leistung: 37 Watt

Ich gratuliere ihm zu diesem Erfolg und seiner handwerklichen Glanzleistung.
Ich freue mich, dass er den Nachweis angetreten hat, dass meine rein theoretischen Überlegungen zum Erfolg führen.
Physik ist eben wunderbar, wenn man sich an ihre Regeln hält

Zwischenzeitlich wurden auch Leistungstests unter Dampf durchgeführt.
Ergebnis:
Bremsleistung am Getriebe-Abgang 17 Watt.
Drehzahl am Getriebe-Abgang 2.300 1/min
Turbinen-Drehzahl ca. 21.000 1/min, (Getriebeuntersetzung 9,17 : 1)
Betriebsdruck 1,25 bar, überhitzt 135 °C,
Dampfverbrauch 55 g/min.

Die Wellenleistung der Turbine dürfte damit um die von mir geschätzten 25 Watt liegen.
Leichte Verbesserungen sind durch Tuning (Düsenposition) möglich.
Ich bin auf alle Fälle sehr zufrieden, mit dem Ergebnis.
Unter Berücksichtigung der Bauweise und der einfachen Schaufelform, ist sie für mich nachgewiesener Maßen neben der Bismarck-Dampfturbine mit Profilschaufeln eine der leistungsstärksten Modelldampfturbinen, von denen ich bisher gehört habe. 
 http://www.youtube.com/watch?v=k-qy02pxIuo

[t-geronimo]

 

Trägt man bei solchen Probeläufen eigentlich irgendwas an Schutzkleidung oder vertraut man den eigenen Baukünsten?

[Turbo-Georg]

Hi, Thorsten,
das sieht auf den ersten Blick recht spektekulär aus, weil der Dampf mit ungewohnt hoher Geschwindigkeit austritt, aber er hat lediglich 100 °C. Also wie beim Kochen in der Küche, bei dem keine "Schutzkleidung" erforderlich ist. Ein paar Topflappen oder Topfhandschuhe reichen aus.
Gegen das schrille Pfeifen könnte man sich mit Ohrstöpseln schützen; für uns „Turbis“ ist es wie Musik in den Ohren.

[t-geronimo]

OK, also keine Schutzbrille oder so, falls mal was auseinander platzt. 

[Turbo-Georg]

Sollte die Gemeinde der Turbinen-Freunde größer werden, könnten wir mal über
„Sicherheitsvorschriften für Modell-Dampfturbinen-Betreiber“ nachdenken.

[Elektroheizer]

das sieht auf den ersten Blick recht spektekulär aus, weil der Dampf mit ungewohnt hoher Geschwindigkeit austritt, aber er hat lediglich 100 °C.

Ein Ausbilder in Brake meinte, richtig gefährlich sei aus einem Leck austretender Dampf den man nicht sieht. War nicht der einzige Grund, weshalb mir ein Stein vom Herzen gefallen ist, daß ich nicht auf einem Fletcher gelandet bin...

Hast Du die Anlage vorher mit Wasser abgedrückt, um evtl. Undichtigkeiten vorher aufzuspüren?


PS

Achtung - während Sie geantwortet haben, ist eine neuer Beitrag geschrieben worden. Sie sollten das Thema erneut lesen.

Einen hätt` ich als schraubende Spassbremse in anderen Bereichen dann noch:
Wenn ich das richtig verstanden hab, ist das Turbinenrad gefräst und nicht gelötet, aber trotzdem - kommt das eigentlich mal vor, daß solche Modellturbinen auseinander fliegen?

[Turbo-Georg]

Offensichtlich macht ihr euch Sorgen um unsere Sicherheit.
Ich kann euch beruhigen.
Für alle Turbinen-Bauteile wurden überschlägige Festigkeitsberechnungen vorgenommen.
Der verwendete Kessel ist ein so genannter Durchlaufkessel; er besitzt keinen, unter Druck stehenden Wasserinhalt, braucht also auch nicht „abgedrückt“ zu werden.
 
Der Verdampfer eines solchen Kessels erhält über eine regelbare Speisepumpe nur soviel Wasser, wie als Dampf für die augenblicklich erforderliche Leistung der Turbine benötigt wird (Gleitdruckregelung).   
Ein klein wenig komplizierter ist es wohl dann doch, eine Turbine über den Massenstrom zu regeln. Vielleicht werde ich irgendwann etwas mehr darüber schreiben.

Der spätere Betrieb erfolgt in einem geschlossenen Kreislauf (Kondensatorbetrieb); es tritt also kein Dampf nach außen.

[Albatros]

Hallo Georg,

schön das Du ieder an Bord bist und die Turbine, unglaubklich......


 

Manfred

[iron dog]

Hallo Georg

Das ist ja wieder ein starkes Stück Musik, dass hier vorgeführt wurde 

Dass sich mit einem Stumpf-Schaufelrad so ein tolles Resultat herausarbeiten lässt, hätte ich nicht unbedingt erwartet. Chapeau für Berechnungen und Herstellung der Turbine! Und natürlich herzlichen Dank für das Hochladen in die Tube!

Gruss, Doggie

[Konni]

Hallo Leute,

bevor Ihr Euch zu viele Gedanken über Kesselplatzer macht!
Ich hatte schon einen mit dem Durchlaufkessel, dass gehört nach einer gewissen Betriebsdauer einfach dazu, besonders wenn die Spirale anfängt zu glühen.

Das Ganze erfolgt "völlig" unspektakulär, es zischt minimal und das Flammbild des Brenners verändert sich ins Gelbe. Mehr nicht. Es werden mit diesem Kessel ja auch nur minimale " Wassermassen" erhitzt.
Bedenkt auch, und das habe ich auch im Vorfeld getan, der Kesselmantel ob nun Stahl oder Messing etc. bildet einen zusätzlichen Schutzmantel.

Im Vorfeld wurde der Kessel mit 10 bar abgedrückt, so ich denn mal noch etwas mehr Zeit hätte, hatte ich vor drei Heizschlangen bis zum Berstdruck zu treiben.
Ein 100 bar Manometer habe ich mir schon vor langer Zeit besorgt.

Wieder ein Vorteil eines solchen Kessels!

Gruß, Konni

[torpedo mixer]

Die Waage links von der Turbine - ist die zum Drehmomentmessen?

GRuß - TM

P.S. : bompfortionös !

[turbine]

hallo Konni,

zur Wasserdruckprobe muss ich mal einen kurzen Einwurf tätigen:Dampferzeuger/Dampfkessel werden in der Regel mit dem 1,3 fachen Druck des Betriebsdruckes bzw. des Genehmigungsdruckes abgedrückt. Ist völlig ausreichend. was darüber liegt ist unnötige Materialbelastung (Dehnung). In deinem Fall sind das 1,6-1,7 Bar.

Grüße ..Reiner

[Konni]

Hallo Reiner,

natürlich hast Du recht!
Der Kessel ist jedoch mal zu einer Zeit entstanden als ich noch in " völliger Dunkelheit" herumgetappt bin.
Und die erste Turbine hatte nun einmal 2 Mini-Düsen mit je 0,8 mm Durchmesser, die liefen dann mit einem Druck von knapp 6,4 bar und schrecklich heißem Dampf.

Viele Grüße,

Konrad

[Turbo-Georg]

Hallo TM,
mit der Waage wird die Kraft am Ende des Hebelarms gemessen. Diese Kraft multipliziert mit der Armlänge ergibt das Drehmoment. Aus dem Drehmoment und der Drehzahl wird die Leistung hergeleitet.
Zeichnung Bremsdynamometer guckst du hier.
 http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,12727.0.html#top   Antwort #3

[Turbo-Georg]

Hallo!
Hier noch ein paar Bilder vom Bau der Turbine.