Kapitein Kniesoor grootspoor stoomtips

[guest7823]

Klaas,

Ik sta al sinds midden '80 als stoker op stoomlocomotieven waarvan de laatste 10 jaar VAAK (ooit eens 52 keer in een jaar gehaald  ). Nog nooit handschoenen gedragen en ik zie d'r ook geen enkele reden voor. Uiteindelijk lukte de " wide boxes"  van 9F en A4 ook gewoon zonder hoor.

Dat wil niet zeggen dat ik me nooit brand, maar dat is eigenlijk een uitzondering en altijd het gevolg als ik zaken te haastig doe. Met het normale stoken gebeurt het maar zeer zelden. Het is meestal bij het uitscheppen van het vuur dat het nog wel eens van sis doet 

@Rick: hij is leuk 

[Beached]

Het gebruik van de schuifbeweging:
Ik had een paar minuten over tussen sleutelwerk, dus heb ik een paar plaatjes geschoten ter uitleg van een standaard schuifbeweging.

De schuifbeweging bestaat om twee redenen: de rijrichting bepalen en de verhouding hoeveelheid stoom toelaten/hoeveelheid expansie in cylinder(vullingsgraad) bepalen. Verreweg de meeste machines hebben Walschearts schuifbeweging, dus ook veel modellen.

Nu merk ik dat de meeste (fabrieks) modellen uitgevoerd zijn met de schuifbeweging in neutraal. Heel begrijpelijk, want het scheelt weer aan bewegende onderdelen.

Op foto 1 staat de schuifbeweging in neutraal. Deze positie wordt hoofdzakelijk gebruikt bij langere tijden stilstand, als de loc koud is of als de loc gesleept wordt. In deze positie komt er nagenoeg geen stoom in de cylinders, en kan er niet mee gereden worden.

Foto 1: Walschearts schuifbeweging in neutraal. De horzontale stang in het midden van de foto is de schaarstang, die links in de schaar zit. Het linker einde van de schaarstag zit in het draaipunt van de schaar. In deze positie blijft de schaarstang stilstaan als de loc rijdt.

Op foto 2 staat de schuifbeweging in vol vooruit. In deze positie start een loc van stilstand, en afhankelijk van wat men normaal vind op de spoorweg in kwestie, is het ook de positie van de schuifbeweging als de loc uitloopt. Deze positie is te vergelijken met de eerste versnelling. Veel stoom wordt toegelaten en dus kan er veel trekkracht ontwikkeld worden, maar het is niet ideaal voor de machine, een de stoker vindt het ook niet leuk want je verbruikt veel stoom(=veel stoken en sneller zonder water)

Foto 2: vol vooruit. De schaarstang is naar beneden gelaten en de schaar doet nu de schaarstang bewegen. De schuifstang, de ronde "bruine" stang die uit het cylinderblok komt is meer zichtbaar: de schuif is verplaatst en laat in deze positie nog een beetje stoom toe aan de achterkant van de zuiger.

Als de loc eenmaal op gang is gekomen wordt de schuifbeweging langzaam opgenomen zodat de stoom meer tijd heeft om uit te zetten in de zuigers, wat het rendement verhoogd en de stoker minder werk bezorgd. Dit is ongeveer hetzelfde als een hogere versnelling op een auto. Foto 3 toont de opgenomen schuifbeweging.

Foto 3: schuifbeweging in vooruit en opgenomen. De linkerkant van de schaarstang is dichterbij het draaipunt getrokken, wat een minder grote slag van de schuif betekent. De schuifstang is naar rechts geschoven, en heeft de stoomtoevoer naar de linkerkant van de cylinder al afgesloten, de stoom zet nog uit en levert kracht.

Om deze reeks af te ronden toont foto 4 de schuifbeweging in vol achteruit. Hetzelfde geldt voor voor- en achteruit qua gebruik.

Foto 4: Vol achteruit. De schaarstang is nu aan de andere kant van het middelpunt van de schaar, en doet dus het precies omgekeerde van als het in vol vooruit staat. De schuifstang is nu een stuk naar voren gedrukt. De schuif laat stoom toe aan de voorkant van de zuiger. Het feit dat de schaarstang niet helemaal bovenin de schaar zit heeft te doen met het te lang zijn van de stang tussen de ganghandel en de wentalas, geen bedoeld ontwerp.

In dit voorbeeld is een machine gebruikt met Walschaerts schuifbeweging en binnenladende zuigerschuiven, wat de meerderheid van moderne locs hebben. Ongeveer 90% van schuifbewegingen volgen hetzelfde principe, al zullen de details en toepassing verschillen. Paul mag jullie de details van Allan en Stephensons schuifbewegingen bijbrengen, daar ben ik niet echt mee bekend, al denk ik niet dat hij ooit een Baker schuifbeweging met een luchtdruk geassisteerde ganghandel heeft gebruikt.

Groet,
Rick

[guest7823]

diverse animaties van Walschaerts / Heusinger

http://home.roadrunner.com/~trumpetb/loco/rodsr.html

http://youtu.be/HKH9TYhz3LA

http://youtu.be/GwzUCBMv4tA

http://youtu.be/-fBIO4jFHcE

[Jeronimos]

Hallo Kapitein Kniesoor ,

Eerst maar even ppppffffff....

We weten allemaal wel ongeveer hoe een stoomlocomotief werkt.  Vuurtje stoken om water te koken.  Als water kookt vormt zich stoom, die dan gebruikt wordt om de zuigers in de cilinders te bewegen en de loc. rijdt.
Maar water kookt normaal bij 100 graden C. Heeft stoom dan al voldoende kracht om de loc te laten rijden?
Denk het niet.

Een ketel staat nl. onder druk. Door die hoge druk moet het water warmer worden voordat het kookt.
Is er ergens een overzicht te vinden van hoeveel pk een loc levert bij bijvoorbeeld 100 gr., 200 gr. of hoger met de bijbehorende keteldrukken?

Vind ik wel interessant.

[ingenium]

En dan kan je de stoom ook nog oververhitten, leuk hoor.

[guest7823]

Is er ergens een overzicht te vinden van hoeveel pk een loc levert bij bijvoorbeeld 100 gr., 200 gr. of hoger met de bijbehorende keteldrukken?

Even uit de losse pols: het vermogen van een loc heeft ,primair, niets met de ketel te maken. Het vermogen van een loc heeft alles met cilinderoppervlakte en wieldiameter te maken.

Puntje is wel dat als het stoomverbruik van de cilinders te groot is tov de stoomlevering van de cilinders je het keteltje PDQ uitput.

Bij een rangeerloc (korte spurts) kan je d'r mee weg komen indien je cilinders veel meer stoom verbruiken als dat je ketel kan leveren omdat in de periode van rust je de ketel weer kan bijvullen qua energie.

Bij een sneltreinloc zal je ketel ten minste moeten kunnen leveren wat je op kruissnelheid verbruikt. Het verbruik tijdens opgang brengen mag hoger zijn omdat je in geval van voor vertrek de ketel tot aan z'n oren vult en tijdens vertrek "mortage the boiler" (een hypotheek nemen op je ketel). in de praktijk betekent dit dat je met een zeer volle ketel begint en na het optrekken met een 1/2 of 1/3 vol glas eindigd

Keteldruk zegt "iets" over de hoeveelheid energie die je in de ketel kan opslaan. Bij de SHM rijden we op 12 ato. Je merkt bijv. bij 8-9 ato duidelijk dat je marges duidelijk kleiner zijn en dat e.a. veel gevoeliger wordt voor energievariaties. Het rijdt allemaal wel, maar het wordt allemaal een stuk zenuwachtiger.

Ik vermoed dat dit antwoord meer vragen oproept als beantwoord, maar strikt genomen klopt de vraag dus niet  Laten we in een beetje heen en weer posten maar kijken of we tot een bevredigend antwoord voor je kunnen komen

[jjg koopmans]

.......................
Is er ergens een overzicht te vinden van hoeveel pk een loc levert bij bijvoorbeeld 100 gr., 200 gr. of hoger met de bijbehorende keteldrukken?

Vind ik wel interessant.

Dat overzicht heet Stoomtabel, even Googelen, en in pk's doen we niet meer!
Mvrgr
Koopmans

[guest7823]

ato's ook niet ,maar het klinkt zo leuk   

[guest7823]

Met dank aan Jos:

druktabel verzadigde stoom, deel I en deel II

FYI: absolute druk (bar) is druk t.o.v. absoluut vacuum of te wel ata in oud geld.

1 ata is 0 ato. Grofwerk kan je stellen dat ato en bar gelijk aan elkaar zijn

[pullmanneke]

We kunnen het verhaal zo gecompliceerd maken als we willen, maar laten we het voor de modelspoorders hier maar eenvoudig houden; moeilijk kunnen we later nog gaan doen.
Vermogen en druk bij een bepaalde temperatuur zijn twee verschillende dingen, ongeacht hoe ze uitgedrukt worden.
In de stoomtijd waren dat PK's en atmosferen( kilogrammen per vierkante centimeter.
Tussen deze twee is een verband via de formule voor het berekenen van de trekkracht die je in ieder handboek kunt vinden. Waldorp en Overbosch, Hartgerink en Mook en Labrijn en Gatsonides beginnen er hun werken mee. Daar ga ik niet op in.
In deze formule is een faktor aanwezig die variabel kan zijn en dat is de stoomdruk. Normaal wordt een ketel ontworpen met een beoogde werkdruk en met en beoogde ontwerpdruk. De temperatuur van de stoom bij een bepaalde druk kun je vinden in stoomtabellen. Als je wil weten wat de druk bij 100 of 200 graden is zoek je dat gewoon op.
Het vermogen van een locomotief bij 120 graden geeft een druk die minder is dan die bij 180; dat moge duidelijk zijn
Dat invullen in de formule geeft een mindere trekkracht (lees; vermogen)
voorbeeld;
T= n/2*0,7*p* ((d*d*l)D)                    voor een Blauwe Brabander als voorbeeld ( max stoomdruk 13,4 kg/ vierk. cm)
n= aant cilinders                                     2 dit is een vast gegeven
p= stoomdruk in kg/vierk cm                  variabel  bij 120 C=   2 kg/vierk. cm                 bij 180 C =  10 kg/vierk. cm
d= diam. cilinders in cm                          51 dit is een vast gegeven
l= slaglengte in cm                                 66 dit is een vast gegeven
D = drijfwiel middellijn in cm.                  198 dit is een vast gegeven

                                                            2/2*0,7*2*((51*51*66)198))                              2/2*0,7*10*((51*51*66)198))
                                    resultaat:                       1213,8 kg                                                                 6069 kg
Dit is dus lager dan bijv. Waldorp opgeeft want daar betreft het de trekkracht bij de maximale stoomdruk van 13,4 kg/vierk.cm
Dit is maar een basale berekening; het is eigenlijk veel gecompliceerder.
Gr.
Frank

[Jeronimos]

Dank je, Frank.

Zo iets zocht ik.

[Martin Welberg]

En dan kan je de stoom ook nog oververhitten, leuk hoor.

Stoomturbo 

[Hendrik Jan]

Stoomturbine

Hendrik Jan

[Beached]

Nee de lichtmachines (kleine stoomturbines) lopen meestal op verzadigde stoom vers uit de ketel

Voor degenen die niet bekend zijn met wat en waarom men het over verzadigde en oververhitte stoom heeft:

De temperatuur van verzadidge stoom is altijd gekoppeld aan de druk, en is hetzelfde als de temperatur waarop water kookt. Water op 1 atmosfeer kookt op 100^oC. Lagere druk = lagere kooktemperatuur(daarom kun je geen aardappels op Mt Everest koken) en een hogere druk = hogere kooktemperatuur = meer energie voor de cylinders = hoger rendement. In een ketel is water en stoom aanwezig. Omdat beide staten in de ketel zitten moeten beide op kooktemperatuur zijn. Uit de ketel komt dus altijd verzadigde oftewel "natte" stoom. Pas als je de verzadigde stoom uit de ketel komt kun je het oververhitten.

Oververhitte stoom is stoom dat op een hogere temperatuur is gebracht dan het kookpunt op die druk. Bijvoorbeeld, met een keteldruk van 10 kg/cm³ heeft de verzadigde stoom en water een temperatuur van 180^oC. Als je de stoom uit de ketel haalt nu nog verder verhit, dan heb je oververhitte stoom. In principe is de lucht die je ademt ook oververhit. De temperatuur is immers hoger dan de temperatuur waarop vloeibaar lucht kookt(-195^oC)

De reden waarom stoomlocs oververhitters hebben is om de stoom te oververhitten. Dat geeft de stoom meer energie wat in de cylinders kan worden gebruikt. Dat verhoogt het rendement waardoor je meer kan trekken met dezelfde schep kolen.

Tot zover de les thermodynamica voor stoomlocs....

mvg,
Rick

[guest7823]

Hoi Paul, voor iemand anders, maar het interesseert mij ook, wat zijn de 2 omcirkelde dingen? Dat ene ding bedient een klep in de schoorsteen ofzo? Dat andere op de rookkast, geen idee. Het is een oververhitte  zwitserse machine zonder voorwarmer.

Vlg. mij zit dit spul ook op de vroege 3700 van artitec.

Wat je hier ziet zijn vermoedelijk de bedieningsapparaten voor de demperkleppen.

In de beginjaren van het gebruik van een oververhitter was men nogal bang dat bij een gesloten regulateur (-> is geen stoom door de oververhitterelementen) deze  zouden verbranding omdat ze te heet zouden worden. De oplossing die men daar voor bedacht had was het reduceren van de gasstroom door de vlambuizen indien de regulateur gesloten is. Dit gebeurde door zgn. demperklep(pen). Deze kleppen sloten de doorgang door de vlambuizen af indien er geen stoom door de oververhitter liep.

Hiervoor zijn verschillende mechanisme bedacht. Een aantal werkte (deels) via het ganghandle, er waren systemen die op de druk in de stoomtoevoerpijp werkte. De variant die hier getoond wordt werkt i.c.m. de blazer. Hierbij is de aanname dat de blazer enkel bijgezet wordt indien er geen exhausttrek is (= gesloten regulateur). Voor 95% van de gevallen is dit correct en is het een relatief simpele oplossing.

De handrail is tegelijkertijd bedienstang voor de blazerafsluiter (boven op de ketel tussen dom en schoorsteen) en op de rookkast zit de stoomcilinder die de demperklep bedient. Blazer open -> demperklep dicht, blazer dicht -> demperklep open.

Na enige tijd kwam men er achter dat het verbranden van de van de oververhitterelementen erg mee viel en dat de demperkleppen niet nodig waren. Wel is het "recommended practice" om bij oververhitterloc's niet al te enthousiast om te gaan met de blazer. Maar goed, feitelijk geldt zorgvuldig om gaan met de blazer voor alle ketels.

Kortom bij latere loc's zal je de toeters en bellen van demperkleppen niet meer vinden. Bijv. bij de vroege 3700-en zijn de kleppen (en bedieningselementen) er op enig moment vanaf gehaald. De latere 3700-en hebben nooit demperkleppen gehad (had bij de "volbezette" ook een beetje lastig geworden )


"Stoomlocomotieven Serie SS 685-799 (NS 3700)" van Paul Henken , Uquilair, blz 14

Hier zie je, in de rookkast, een dikkere lijn voor de oververhitter elementen die de demperkast weergeeft en de bedieningshandels voor de demperkleppen

Een van de andere veranderingen die je met de introductie van oververhitters ziet is de overgang van bakschuiven naar zuigerschuiven. Met oververhitte stoom wordt de smering van bakschuiven een issue (dit omdat de olie niet goed meer op de glijvlakken blijft zitten) en ging men over naar zuigerschuiven.

Groeten van Kniesoor.