Wasserstands-Regelelektronik

    Hallo Zusammen,
    ich habe gerade von den zwei Hauptautoren die Zustimmung erhalten, dass ich die Beiträge auch hier veröffentlichen darf.Von selber versteht sich wohl, dass niemand die Zeichnungen etc. gewerblich nutzen darf.Sie werden ausschließlich für den privaten Gebrauch hier veröffentlicht.Es bleibt das geistige Eigentum der jeweiligen Verfasser des Berichts!


    Die beiden Hauptautoren waren Ekkehard Kröger und Gerd Twisselmann.


    Eddy(Ekkehard Kröger) gibt noch den Tipp auf den Weg, dass ein optischer Wasserstand parallel dazu die Funktionskontrolle und die Einstellarbeit ungemein erleichtert.Er selber stellt die Platinen nicht her, das macht ein Clubkollege von ihm.


    Bei Fragen oder Bedarf an Platinen kann ich Fragen oder den Kontakt gerne weiterleiten.PN genügt.




    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)


    Dateikommentar: Wasserstandselektronik mit einem Sensor für einen Bypassteuerservo.
    Diese Schaltung gibt Steuerimpulse in der Impulsweitenmodulation wie eine Fernsteuerung für den Servo ab.


    Dateikommentar: Wasserstandselektronik mit 2 Sensoren für eine elektrische Speisepumpe
    Bei höherer Betriebsspannung, in der +UB-Leitung zwischen 47K Widerstand und Motor einen Spannungsregler z.B. 7809 (ab 12V) mit dazugehörigen Kondensatoren dazwischen schalten.


    Zitat

    Zur Vervollständigung möchte ich Euch noch meinen Wasserstandsfühler vorstellen.
    Das Einschraubstück ist aus 8mm Edelstahlsechskant gedreht, wobei das untere M6x0,75 Gewinde zum Einschrauben in den Kessel und das obere Gewinde für den Kesselmasseanschluß für die Elektronik ist. Innen das M4 Gewinde für den Isoliereisatz aus Teflon. Der eigendliche Fühler ist aus Bronze und eine M2 Gewindestange. Das Ganze wird mit Hylomar verschraubt und überschüssiges Hylomar abgewischt. Nicht in der Zeichnung enthalten ist die M2 mutter mit Unterlegscheibe von oben, worauf die Anschlußfahne mit einer weiteren Mutter angeschraubt wird.
    Das Foto zeigt meinen ersten Fühler, der sich wegen der Materialauswahl nicht bewährt hat. Das Einschraubstück aus Messing reißt beim starken Anziehen ab. Der Isoliereinsatz ist aus PEEK Kunststoff, der im Betrieb niederohmig wird. Dagegen funktioniert der jetzige, baugleiche, mit der o.g. Materialauswahl einwandfrei.
    Gruß Gerd




    Zitat

    Hallo!
    Leider ist beim gestrigen Dampftreffen zum Teichfest in Lüllau (Landkreis Harburg, Niedersachsen) der Kessel meines Schleppers, trotz der Regelung überspeist worden. Als Grund dafür habe ich eine dunkelbraune (Oxyd?)Schicht auf dem Bronzefühler festgestellt, der den Fühler regelrecht isoliert hat, so daß kein Wasserkontakt mehr zustande kam.
    Ich habe jetzt den Fühler und die Gewindestange aus Edelstahl eingesetzt. Mal sehen, wie sich das verhält.
    Gruß Gerd




    Dateikommentar: Wasserstandssensoranschaltung mit Wasserstandskontaktzeitdehnung durch Kondensator

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)

    Hallo Janosch,


    diese Möglichkeiten zur Wasserstands- bzw. Brennerregelung kenne ich. Über einen Einsatz an unseren Modellen habe ich auch schon nachgedacht. Leider erscheint mir das wenig sinnvoll zu sein. Dafür gibt es mehrere Gründe:
    Um mit diesen Schaltungen den Wasserstand im Kessel sicher zu erfassen müßten isolierte Elektroden in den Kessel geführt werden die dann auch noch dicht sein müssen. Diese Elektroden müssen sauber von elektrisch leitenden Verschmutzungen sein und das Kesselwasser muß einen bestimmten Leitwert haben damit das funktioniert.
    Bei einer Druckregelung sieht das noch düsterer aus...


    Elektronik ist eine feine Sache wenn man sie richtig einsetzt (ich verdiene damit meine Brötchen) aber in einer Dampflokomotive unseres Maßstabs würde ich mich da auf das Notwendigste (Fernsteuerung) zu Gunsten der Zuverlässigkeit beschränken.



    freundliche Grüße


    Hannes
    P.S. Nun haben sich unsere Beiträge überschnitten....

    Moin Hannes,
    Helmut G. setzt meines Wissens nach in einer Spur 2 BR 24 diese Technik ein.Laut seinen Aussagen funktioniert es sehr gut.Ich selber habe sie nur trocken laufen sehen, da verbunden mit dem kalten Gastank quasi unendliche Fahrzeiten ermöglicht werden.
    Ich persönlich halte es bei sehr kleinen Kesseln durchaus für sinnvoll...wenn man genügend Reaktionszeit hat, so kann man meiner Meinung nach darauf verzichten und händisch nachspeisen.Außer man möchte wie Helmut G. praktisch unendliche Betriebszeiten erreichen, ohne öfters die Fernsteuerung aus der Hand zu legen.
    Ich habe die Sachen nur hier nur veröffentlicht, gebaut habe ich noch nichts.Halte mir das Thema aber in der Hinterhand, da ich es vielleicht auch mal brauchen könnte(wieder ein kleiner Kohlekessel, allerdings müssten bei einer Kohlelok Druck und Wasser gekoppelt sein).
    Wenn man etwas Leitungswasser dem "destillierten Wasser" aus dem Baumarkt zugibt, so müsste es ausreichen.Soweit ich es noch weiß, fährt Herr G. nur mit dem "destillierten Wasser" und es scheint bei ihm zu funktionieren.Ich habe ihm bereits ein Mail geschickt, ob er sich auch zu dem Thema äußern könnte.
    Was er als Elektroden nutzt, weiß ich nicht mehr.
    Ich habe es auch hier hereingestellt, weil Interesse bekundet wurde!
    Durch meine noch geringeren Platzverhältnisse im Maßstab 1:32 muss ich mich quasi auf das Minimum beschränken.Zum Minimum gehört bei mir nur halt noch Kohlefeuerung dazu :wink: Ich denke schon, dass es zuverlässig fuktionieren kann, bei Herrn G. geht es auch ohne Probleme.
    Gruß Janosch

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)

    Hallo Janosch,


    zum Thema Wasserstandsmessung in einem heißen Modelldampfkessel hab ich mir auch schon so meine Gedanken gemacht. Natürlich wäre eine automatische Nachspeisung eine feine Sache und ich würde mich freuen wenn es eine gute Möglichkeit dafür geben würde nur erscheint mir diese Elektrodengeschichte bei der hier gezeigten Variante nicht zuverlässig genug.
    Es gibt auch die Möglichkeit den Wasserstand im Wasserstandsglas zu erfassen. Für 5"-Lok`s habe ich bei den Engländern eine fertige, optische Lösung gesehen die sich auch auf unseren Maßstab verkleinern lassen sollte.
    Noch zuverlässiger, weil schmutzunempfindlich, wäre ein sogenannter Ringinitiator. Man müßte nur eine kleine Metallkugel im Wasserstandsglas "zum Schwimmen" bringen..


    freundliche Grüße


    Hannes

    Mahlzeit!


    Ich baue zwar keine Lokomotiven, sondern fahre nur damit, aber wenn ich fahre, dann nicht nur eine Kessellänge, sondern deutlich länger! Seit diesem Jahr arbeite ich mit Pumpflasche und Nachspeiseventil, womit ich auch recht zufrieden bin, denn die Lösung ist einfach und solide.
    Anbei ein kleines Bild meiner Argyll mit neu montiertem Wassernachspeiseventil:



    Mein Traum wäre allerdings eine automatische Nachspeisung, die ständig für den optimalen Wasserstand im Kessel sorgt, denn das würde für eine gleichbleibend gute Dampferzeugung sichern und mich des ständigen Kontrollierens und Nachpumpens entheben.


    Obwohl ich die Lösungen, die Janosch vorgeschlagen hat, beeindruckend finde, fürchte ich, daß Hannes Recht hat: Das alles ist dem Alltagsbetrieb nicht gewachsen!


    Mich hat am meisten eine Idee von Herrn Reppingen überzeugt, die er einmal erwähnte, als ich eine Lok dort abholte, und die auf das hinausläuft, was Hannes vorschlug: Steuerung der Nachspeisung über einen Schwimmer im Wasserstandsglas:
    So ein Schwimmer müßte doch zu bekommen sein!? In Verbrennungsmotoren mit Vergasern werden auch Schwimmer benötigt, die dort jahrelang wartungsfrei arbeiten müssen. Allerdings wird man mit den herkömmlichen dünnen Wasserständen nicht hinkommen.
    Die Ablesung und damit verbundene Steuerung der Pumpe (Dampf oder Elektro) soll am besten über eine Photozelle zu regeln sein, d.h. bei Absinken des Schwimmers schaltet ein Lichtsignal einen Servo.


    In einer Maschine mit ausreichend großem Führerstand (z.B. Schlepptenderlok oder Garratt) müßte Derartiges doch realisierbar sein?

    Hallo Goetz,


    schau mal hier:


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    freundliche Grüße


    Hannes

    Hallo Hannes,


    das ist doch die perfekte Lösung! Vorausgesetzt, daß diese Einrichtung zuverlässig funktioniert, braucht man statt der Warntröte nur noch eine elektrische Pumpe anhängen, die den Kessel wieder auffüllt. Wem das zu schnöde ist, der kann natürlich auch über einen Servo eine Dampfpumpe ansteuern lassen.


    Wenn ich mir noch eine weitere Lokomotive gönnen sollte, bekommt sie eine solche Einrichtung - ganz famose Sache das, besten Dank!


    Götz

    Moin Hannes und Götz,
    vom Gerd soll ich ausrichten, dass die Regelelektronik, welche er vorgestellt hat, sehr zuverlässig in seinem Kessel arbeitet.Der Fühler ist sowohl druck- als auch temperaturfest!Wichtig ist die Materialkombination von Teflon und Chromstahl, um die isolierenden Verschmutzungen zu vermeiden.
    Weiterhin teilt er mit, dass man auch mechanisch mit einem Schwimmer eine Dampfpumpe regeln könnte.Der Schwimmer öffnet oder schließt dabei direkt ein Ventil, ohne elektronischen Zwischenschritt.Realisiert ist in der Hinsicht noch nichts.
    Theoritisch halte ich es aber auch für eine plausible Lösung.Man kann das Dampfventil auch durch ein Bypassventil ersetzen.So wäre eine Maschine mit Achsspeisepumpe mechanisch automatisch geregelt.
    Gruß Janosch

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)

    Hallo Janosch,


    eine gute Materialauswahl bei der Herstellung der Elektroden wird wirkungsvoll eine Oxidschicht verhindern. Die Ablagerungen auf diesen Stäben in Form von Kalk o.Ä. kannst Du aber nicht vermeiden. Peinlich sauberes und vom Leitwert her aufbereitetes Kesselwasser und/oder eine regelmäßige Reinigung der Elektroden will ich mir nicht antun.
    Die Sache mit einem Schwimmer kann ich mir gar nicht vorstellen. Wo soll der denn angebracht sein? Wir reden ja von einem geschlossenen System.
    Nichts für ungut aber das überzeugt mich so nicht. Es wäre auch fad wenn wir alle der gleichen Meinung wären und unser Forum hätte kaum noch eine Daseinsberechtigung.
    Prinzipiell bin ich immer offen gegenüber Ideen die unsere Maschinen aufwerten und den Fahr(Spiel)-Spaß vergrößern. Dabei sollte aber die Zuverlässigkeit an erster Stelle stehen.


    freundliche Grüße


    Hannes

    Hallo Schienendampfer
    Goetz schreibt:
    Mein Traum wäre allerdings eine automatische Nachspeisung, die ständig für den optimalen Wasserstand im Kessel sorgt, denn das würde für eine gleichbleibend gute Dampferzeugung sichern und mich des ständigen Kontrollierens und Nachpumpens entheben.


    Mein "Anton" fährt ca 35 Min ohne Wasserkontrolle (kein Wasserstandsglas vorhanden) bis der Kessel leer ist. Nach so langer Zeit freue ich mich richtig, wieder einmal an der Lok arbeiten zu können und alles wieder aufzufüllen, zu schmieren und eine kurze Sichtkontrolle vorzunehmen.
    Eine Frage:
    Wie lange soll eine Spur 1 Lok unabhängig fahren?
    Soll die Lok praktisch Elektrolokbetriebseigenschaften haben?
    Was macht das Dampfhobby so schön, ist es nicht das Spiel mit den Elementen?


    Freundliche Grüsse :D
    Georg

    Hallo Georg,


    eigentlich teile ich Deine Meinung. Die Pausen zum Rüsten der Lok gehören für mich einfach dazu. Allerdings muß man auch respektieren wenn Andere es reizvoll finden ohne Rast möglichst lange zu fahren. Dafür eine akzeptable technische Lösung zu finden hat auch seinen Reiz.
    Viele finden z.B. eine Zylinderentwässerung unnötig. Dann gibt es Lokbesitzer die sich den Betrieb ohne diese Einrichtung nicht vorstellen können usw..
    So hat Jeder seine eigenen Ansichten die man einfach respektieren sollte.
    Bei dem doch deutlich höheren Wasserverbrauch einer kohlegefeuerten Maschine ist eine Nachspeisung natürlich besonders interessant.


    freundliche Grüße


    Hannes

    Hallo Hannes,
    ohne eine kontinuierliche Nachspeisung, die eigentlich nur eine Achsspeisepumpe oder eben eine elektrische Pumpe bringt, ist eine Kohlelok praktisch nicht betreibbar.Durch die Rauchrohre und die Feuerbüchse hat man sehr wenig Wasserinhalt.Durch die nicht gleichmäsige Feuerung hat man oft zu viel Druck und das Sicherheitsventil bläst ab.Und die Lok braucht immer Dampf um das Feuer am Leben zu erhalten.Man wäre andauernd am stehen bleiben, um händisch nachzupumpen.Und dann muss man wieder den Druck aufbauen, natürlich mit vollem Hilfbläsereinsatz und wieder verbraucht man Wasser...so wird während der Fahrt, während die Lok auch den meisten Dampf produziert, weil das Feuer am Besten angefacht wird, automatisch nachgespiesen und man muss sich nur noch um das Feuer kümmern.Das reicht den meisten Kohlefahrern auch...
    Vorteil einer Achsspeisepumpe:Sie macht nicht den Lärm und zieht nicht zusätzlich von den Akkus.Aber sie zwackt halt etwas Energie vom Fahrwerk ab...
    Ich mag es auch an der Lok zu arbeiten, während diese unter Dampf ist, sonst wäre eine Kohlelok ja nichts für mich.
    Ich habe die Artikel weder verfasst, noch habe ich eigene Erfahrungen damit gemacht.Ich kann nur weiterleiten, was andere mir vermittelt haben.Ich habe den Artikel reingesetzt, weil er auch für andere interessant sein könnte.
    Ich denke auch weniger, dass sich besonders viel Kalk an den Elektroden absetzen wird.Sie sind deutlich kühler als die Heizflächen.Bei der großen waren die größten Problemzonen auch die Feuerbüchsen mit ihren heißen Wänden ;) Ich habe mal den Kalk aus einem Kessel gekratzt(eng, unangenehm, staubig, anstrengend,...).An den Einströmrohren der Speiseventile und deren Umgebung war am meisten Kalk.Durch Anti-Kesselsteinmittel hielt sich der Belag insgesamt natürlich sehr in Grenzen, aber relativ gesehen, war bei den Einströmrohren am meisten Kalk.Sie waren Oberhalb der durchschnittlichen Wasserlinie und das frische, relativ kühle Speisewasser(vielleicht 100°C vom Injektor) fließt an der Stelle in den Kessel und hat womöglich leicht zerstäubt Kontakt mit ca. 192°C heißem Sattdampf, dann fällt der Kalk natürlich aus.In der Literatur werden jedenfalls so gut wie immer Heizflächen als Kalknester benannt, allen voran eben die Feuerbüchse.Ich denke das wird heute durch die Anti-Kesselsteinmittel vermieden(und natürlich ist die Lok auch viel weniger im Einsatz!), wodurch ich keine nennenswerten Ablagerungen dort entdecken konnte.
    Ich kann den Gerd ja mal fragen, wie es mit Kalk aussieht, er hat ja praktische Erfahrung.
    Gruß Janosch

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)

    Hallo Janosch,


    ich finde es gut, dass Du diese Lösung hier vorstellst. Ich habe nur meine Bedenken zur Zuverlässigkeit dieses Systems an einer Modelldampflok unserer Größe geäußert.
    Mir gefällt eine Erfassung des Wasserstandes außerhalb des Kessels (z.B. Wasserstandsglas) viel besser weil ich da jederzeit rankomme und mir bei einer Störung unkompliziert helfen kann.


    freundliche Grüße


    Hannes

    Dann bleibt wohl nur eines zu tun: Beide Systeme einbauen und testen!


    Was ich vielleicht noch dazusagen sollte: Ich könnte mich sehr für eine kohlegefeuerte Lokomotive begeistern, daher mein Interesse an der automatischen Nachspeisung. Meine beiden gasgefeuerten Maschinen lassen sich wie erwähnt gut mit der Pumpflasche am Laufen halten, aber eine kohlegefeuerte Maschine dürfte ganz andere Ansprüche stellen, wie Janosch oben bereits treffend ausgeführt hat.
    Dazu kommt in meinem Falle, daß ich eine Strecke mit langen Steigungen habe (4 % über 10,0 m, auf 1,0 m bis 6 %) und die Züge teilwesie beladen sind, daher wird relativ oft mit Volldampf gefahren und länger als 15 Minuten geht das nicht. Daher würde ich bei einer zukünftig anzuschaffenden Lok, insbesondere bei einer kohlegefeuerten Version, eine automatische Nachspeisung sehr begrüßen, um mich ganz auf den Fahrbetrieb und die Feuerführung konzentrieren zu können.


    Vielleicht haben einige der fähigen Ingenieure auf diesem Forum, zu denen ich leider nicht gehöre, Lust, die Systeme in der nächsten Gartenbahnsaison einmal auszuprobieren und Ihre Ergebnisse hier zu veröffentlichen!

    Hallo Goetz,


    die Geschichte mit dem Abfragen des Pegels am Wasserstandsrohr geistert schon lange bei mir herum. Bisher hat mich das aber wenig gereizt da ich, wie schon geschrieben, ganz gern mal "rechts ranfahre". Nachdem ich nun an einer Dampfspeisepumpe bastele wird das aber vielleicht wieder interessant. Schaun wir mal..


    freundliche Grüße


    Hannes

    Hallo Hannes,


    Deinen Bericht über Dein Dampfspeisepumpen-Projekt habe ich auch verfolgt - hochinteressant!


    Vor ein paar Jahren habe ich bisweilen auf dem Buntbahn-Forum geschmökert und die dortigen Autoren waren damals noch der Meinung, eine solche Pumpe für Spurweite 45 mm nicht betriebstauglich realisieren zu können.


    Für mich persönlich wäre eine automatisch gesteuerte Dampfpumpe die Königslösung: Die Maschine steht für 10 Minuten im Bahnhof, der Bläser verbraucht Dampf und plötzlich springt die Pumpe an und fördert leise schnaufend Wasser..., aber was rede ich, alles Träumerei!

    N'Abend Götz,
    auch ein Kohlekessel hat einen gewissen Puffer.Du musst auch nicht das Extrem bauen, wie ich es gemacht habe.Hat die Maschine einen größeren Kessel, so hat sie einen größeren Puffer, beides: Wasser und Feuer...
    Die 71 ist wirklich schon sehr klein für eine Kohlelok und funktioniert trotzdem nur mit einem händisch geregeltem Bypass wirklich gut.Manchmal habe ich etwas viel, manchmal etwas wenig Wasser, aber alles in allem wird der Wasserstand schön gehalten.
    Beim Steffen gibt es auch ordentliche Steigungen und ich bin schon öfters an der Lastgrenze der 71 gefahren und trotzdem bin ich ohne Elektronik ausgekommen.Man muss es also nicht elektrisch haben.Es macht die Sache nur noch bequemer(Soll eine Kohlelok bequem sein?Eine Achsspeisepumpe ist halt wirklich nötig, der Rest ist Luxus...).
    Du kannst auch gut die Pumpe mit der Fernsteuerung regeln!Du musst dich ja nicht selber überraschen...Eine Kohlelok lässt du ohnehin nicht aus den Augen, weil dann ehe Du dich wieder umgedreht hast, das Feuer durch den Rost geflogen ist.10 Minuten ohne Heizen halte ich für eine Modelllok in Spur1/2 für ziemlich grenzwertig...
    Manch ein Autor hat auch gemeint eine 71 in Spur 1 könne man nicht mit Kohlefeuerung umsetzen...ausprobieren ist manchmal auch angesagt.
    Mir ging es bei der elektronischen Regelung nicht um die Unmöglichkeit das manchmal auch selber in die Hand zu nehmen, sondern mehr um die, die es gerne bequem haben oder einen so geringen Wasserspeicher, dass das andauernd nachgeregelt werden müsste, dass kaum ein normaler sinnvoller Betrieb möglich ist.
    Genauer gesagt, ging es als Auslöser dafür, dass hier die el. Regelung ins Gespräch kam, um den Kessel einer T3 in Spur 1.Er ist mit 35mm wirklich klein und kommt eine innere Feuerung hinein, egal welche, so ist der Wasserinhalt sehr gering.Ich denke für diese Lok würde sich dann schon eine Überlegung der Umsetzung dieser Technik lohnen.Oder man hat eine Anlage, die schlecht zugänglich ist.Dann lohnt sich auch solch eine Umsetzung.Aber bei einer solchen Anlage würde ich mir überlegen, wenn man nicht mal das Wasser regeln kann, ob es sinnvoll ist eine Kohlelok einzusetzen, denn wo man kein Wasser regeln kann, kann man auch nicht auf das Feuer achten.
    Gruß Janosch, der bis vor kurzer Zeit ganz ohne Elektrik an seiner Lok auskam.

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)

    Was soll ich sagen, mir fehlt die Erfahrung!?


    Aber weißt Du was: Wenn ich meine Gartenbahn fertig habe, dann lade ich Euch alle ein und wir lassen es an einem schönen Sommernachmittag mal richtig dampfen! Da fahren wir nur ellenlange Schotterzüge mit Vorspann und Nachschub und dazu gibt's Köpi vom Faß - das wird ein Spaß!

    Götz,
    das war auf keinsten Fall böse gemeint, nur mir schien es mir so, als meintest Du, dass eine el. Regelung unbedingt nötig sei und ich wollte Dir einfach nur sagen, dass es das nicht ist, nicht wenn du genügend Wasserinhalt(und den Bypass einigermaßen richtig eingestellt) und die entsprechende Feuerbüchsgröße hast.
    Ich habe Dir schon einmal geschrieben: Gerne komme ich mal zu einem Dampftag, ob es von der Wegstrecke her klappt ist die andere Frage, aber die Lust habe ich definitiv!
    Gruß Janosch

    Der Langsamste, der sein Ziel nicht aus den Augen verliert, geht immer noch schneller als der, der ohne Ziel herumirrt (Gotthold Ephraim Lessing)