Bij het maken van de cilinders heb ik de stoompoorten niet direct aangebracht. Dit omdat ik er niet van overtuigd was dat alleen schaling van het ontwerp van de GEA voldoende was. Daarnaast was ik nieuwschierig naar van belang zijnde aspecten van de stoomverdeling en de exactere werking. Om te komen tot een definitief ontwerp van de stoomverdeling heb ik gebruik gemaakt van:

  • Boek: Model locomotive valve gears van Martin Evans ([ME]);
  • Boek: Walschaert/Heusinger-Steuerung fur Dampflokomotiven im Massstab 1:11 (5 Zoll) van Erek Opitz ([Opitz]);
  • Simulatie programma Dockstader (zie afbeelding hierboven);
  • Internet en
  • veel discussies met leden van de stoomclub

Als eerste ben ik aan de slag gegaan met het ontwerp van de aansturing zoals beschreven in de bouwbeschrijving van de Gea. Na deze te hebben geschaald naar spoor 5 had ik een basis.

De maten van de geschaalde stoompoorten kwamen niet overeen met de maten zoals beschreven in het boek van Martin Evans. De stoompoorten uit [ME] waren een stuk groter dan het geschaalde ontwerp. Hier zat ik behoorlijk mee te stoeien om de stoompoorten voldoende groot te krijgen, gebruik makende van de ruimte die ik in de schuifkast had.

In de tussentijd kreeg ik ook de beschikking over het boek van Opitz. In principe is de basis van de berekeningen voor een cilinder schuif maar in een afsluitend hoofdstuk wordt ook igegaan op de bakschuif. Op basis van de berekening uit dit boek heb ik de berekening gemaakt voor de stoompoorten. In onderstaande afbeelding staat weergegeven hoe ik van snelheid van de locomotief en de maten van de cilinder kom tot de afmetingen stoomleidingen (verse stoom en afgewerkte stoom) en van de stoompoorten. De gekleurde cellen zijn de cellen waar ik de invoer doe. De waarden voor de stoomsnelheden zijn uit [Opitz] gehaald en zijn naar mijn idee werkdruk afhankelijk. (Later zal ik ergens het bestand toevoegen met daarin de berekening.)

Een overlap (leap of lap) zorgt ervoor dat de efficiency van de machine toeneemt. Dit doordat je ervoor zorgt dat je de mogelijkheid bied om de stoomdruk te expanderen aan het einde van de zuigerbeweging. De leap moet circa 75% zijn van de stoompoort lengte. Dit wordt zowel in [ME] als [Opitz] aangegeven.

Uit discussies bleek dat er een vuistregel is voor de poortlengteverhouding (Linlaat-links, Lbrug, Luitlaat, Lbrug, Linlaat-rechts) namelijk: 1-1-2-1-1. Hieruit volgt:

  • lengte stoompoorten en bruggen: 2 mm – 2 mm – 4 mm – 2 mm – 2mm (totaal 12 mm)
  • lengte stoom schuif: 15 mm
  • stoomschuif beweging: 7 mm
  • Ruimte nodig voor stoomschuif en beweging: 22 mm

Dit past in ieder geval in de schuifkast.

Voor het verkrijgen van de gewenste stoomschuif beweging moet de cirkel die de excentriek beschrijft worden bepaald. De excentriek stuurt via de excentriekstang de schaar aan. Afhankelijk waar het blok in de schaar zich bevindt, leidt dit tot de beweging van de schuif. Doordat de afstand tussen het draaipunt van de schaar en waar de excentriek aan de schaar is bevestigd groter is dan de afstand van het draaipunt van de schaar en het blok, is de slag van de schuif kleiner. De slag van de schuif is circa: Sschuif = Dexcentriek*Lblok/Lschaar . Het blok staat maximaal 22 mm van het draaipunt af en de afstand tussn het draaipunt van de schaar en het aangrijpunt van de excentriekstang op de schaar is 40 mm. Hieruit volgt dat de diameter die de excentriek beschrijft 12,7 mm dient te zijn.

De voorloop van de schuif (lead) zorgt ervoor dat de zuiger aan het einde van zn slag enigzins wordt afgeremd en waardoor er bij het begin van de slag al direct een druk aanwezig is om de zuiger naar achter te drukken. Volgens [ME] dient de lead 1/13de tot 1/9de van de lap te zijn.

De lead van de schuif wordt bij welschaerts veroorzaakt door de zuiger beweging die via de slingerstang de schuif bediend. De voorloop is te berekenen uit: (S/2)*lboven/londer waarbij S de afstand waarover de zuiger zich beweegt en londer en lboven de maten uit onderstaande tekening. De totale voorloop bedraagd de lap afstand plus de lead afstand (Llap+Llead). Samen met de afstand waarover de zuiger zich beweegt resulteerd dit in de verhouding lboven/londer. Hieruit volgt: lboven/londer=2*(Llap+Llead)/S. Met een lengte van het onderste deel van de slingerstang van 73 mm resulteerd dit in een afstand tussen de twee bovenste draaipunten van 4,5 mm.

Dit leidt uiteindelijk tot een opstelling zoals hieronder weergegeven.

Dit ontwerp heb ik vervolgens in het programma Dockstader verwerkt om de stoomverdeling te simuleren. Hierbij kwam o.a. naar voren de positie van de excentriekpen. Deze moet 90 graden voorlopen op de driving pen. Dit is onderandere afhankelijk van poitie en de richting van de hefarm voor de verlengde schuifasstang. Bij mij wijst deze arm naar voren. Als ik de reverse hendel naar voren zetdan gaat de verlengde schuifstang naar onder in de schaar en is dit de vooruit. De positie van de excentrikepen kun je aanpassen door de diameter positief of negatief te maken.

Hoe het nu in het programma Dockstader zit.

In Dockstader kun je vervolgens allerlei grafieken maken die de werking van de stoomverdeling aansturen. Hieronder een aantal voorlopige grafieken.Wat deze grafieken precies zeggen en of de stoomverdeling klopt ben ik nog aan het uitzoeken.

Wat mij wel opvalt is dat de grafieken niet helemaal symetrisch zijn. Ik merkte het o.a. op met het symetrisch laten lopen van de schuif door de schuifstang in lengte te varieren. Hierbij ging ik in eerste instantie uit van maximum vooruit, maar als ik hem dan in de achteruit zet, is de schuifbeweging dan niet symetrisch. Of dit erg is en wat ik hier nog moet en kan doen ben ik nog aan het uitzoeken.

OPMERKING: IK BEN NOG BEZIG MET HET ONTWERP VAN DE SCHUIFBEWEGING. IK DENK DAT HET DE GOEDE KANT OP GAAT, MAAR DEZE IS NOG NIET DEFINITIEF. IK NEEM GEEN ENKELE VERANTWOORDELIJKHEID OVER EVENTUELE SCHADE DOOR DE HIER GEGEVEN INFORMATIE.