Doppelkolbentauchtank

Nach längerer Bauzeit hatte ich nun endlich meine „Käsefräse" fertiggestellt und sie wartete nun dringendst darauf getestet zu werden. Allerdings hatte ich modellbautechnisch im Moment nichts in der Pipeline was hätte gefräst werden müssen. Also griff ich eine Idee wieder auf, die ich schon beim Bau meines Forschungsubootes hatte, einen Schlauchpumpenkolbentank. Genau das richtige Projekt, um mich mit meiner neuen Fräse und deren Software vertraut zu machen. Ich hatte mich damals für meinen Entwurf des Doppelkolbentanks entschieden und die Idee mit dem Schlauchpumpenkolbentank nicht weiter vertieft. Also recherchierte ich ein wenig im Internet und informierte mich über den Aufbau und die Funktionsweise verschiedener Schlauchpumpen. Vom Prinzip her sind sie alle gleich aufgebaut, ein Schlauch wird zusammengepresst und drückt das Wasser im inneren des Schlauches vor sich her. Ein einfaches aber geniales System was auch in der Medizintechnik eingesetzt wird, wo es ja bekanntermaßen auf hohe Präzision bezüglich der zu fördernden Menge ankommt. Bevor ich mich nun weiter mit der Konstruktion beschäftigte schaute ich erst einmal im Bastelkeller nach, was ich noch an Material zur Verfügung hatte. Da es sich ja nur um einen Testtauchtank handeln sollte, wollte ich die Materialkosten möglichst gering halten. Bis auf die passenden 0-Ringe fand ich auch alles was ich zum Bau der Pumpe benötigte, eine alte Bildtrommel aus einem Kopierer sollte als Zylinder dienen, 10 mm Hart-PVC in Grau für das Schlauchpumpengehäuse und die Kolben, sowie ein Getriebemotor für den Antrieb der Pumpe.

Die Konstruktion Der Kolben Der Kolben wird im späteren Betrieb ja nur durch den Wasserdruck im Zylinder hin und her bewegt. Er wird also nicht durch eine Kolbenstange geführt. Deshalb sollte er so konstruiert sein, das er nicht verkannten kann. Ich habe das so gelöst, dass ich ihn mit zwei 0-Ringen versehen habe, die in einem gewissen Abstand zueinander sitzen und somit eine gute Führung gewährleisten sollten. Da auch hier meine Fräse zum Einsatz kommen sollte habe ich ihn aus zwei Einzelteilen, wie auf dem ersten Bild zu sehen gefertigt. Nut und Zapfen dienen später zum passgenauen Verkleben der beiden Teile. Die Nuten für die 0-Ringe habe ich vor dem Verkleben auf der Drehbank eingestochen. Nach dem Verkleben folgte dann der Test im Zylinder per Hand. Der Kolben ließ sich mit einem Finger gut im Rohr hin und her bewegen. Da das Ergebnis sehr zufriedenstellend war konnte ich mich nun dem Pumpenrad zuwenden. Das Pumpenrad Das Pumpenrad der Pumpe besteht aus 11 Einzelteilen und wird genau wie der Kolben auch an Nut und Zapfen verklebt. In die drei Laufräder habe ich nach dem Prinzip des Gleitlagers kleine Messingrohrstücke eingepresst, die nachher auf 3mm V2A Stifte laufen sollen, die wiederum beim Zusammenbau des Pumpenrades die das Laufradgehäuse eingepresst werden. (siehe Bild2). Das Pumpengehäuse Die Baugruppe des Pumpengehäuses fertigte ich aus drei Einzelbauteilen, den Grundkörper, welcher zur Aufnahme des Getriebemotors und des Laufrades dient, dem Pumpendeckel und einem Anschlussflansch für den Zylinder. Wie auf dem Bild 3 zusehen wird der Silikonschlauch von unten zugeführt, verläuft dann durch die Pumpe am Laufrad vorbei und tritt dann unten auch wieder aus dem Gehäuse heraus. Angeschlossen an den Kolbentank wird der Schlauch dann an der gegenüberliegenden Seite der Schlauchpumpe. Die fertige Pumpe Beim Zusammenbau der Pumpe stellte ich fest, dass die Ausrichtung des Getriebemotors noch nicht korrekt war und das Laufrad der Pumpe noch am Gehäuse schleifte. Die Lösung des Problems war ein Adapterflansch zwischen Getriebemotor und Gehäuse. Das Laufrad konnte sich nun frei bewegen und einem Probelauf stand nichts mehr im Wege. Beim Trockenlauf stellte ich dann noch fest, dass mein Silikonschlauch etwas im Gehäuse wanderte und ich ihn an den Austrittsöffnungen am Gehäuse noch fixieren musste, damit er mit der Zeit nicht ganz durch das Gehäuse wandert. Fazit: Jedes Tauchtanksystem hat seine Vor- und Nachteile. Vorteile der Schlauchpumpe sind sicherlich die genaue Dosierbarkeit und für manche Modelle vielleicht sehr wichtig, es gibt keine Ausfahrbahren Teile die den Einbau anderer Bauteile behindern könnten. Als Nachteil sehe ich im Moment noch die Flutgeschwindigkeit, die finde ich, ist bei den ersten Tests noch sehr langsam. Allerdings hatte mein Versuchsmotor auch nur eine sehr geringe Drehzahl. Da geht sicherlich noch was…..

Einzelteile des Schlauchpumpenkolbntanks

Die 210 TR soll mit einem Doppelkolbentauchtank, wie ich ihn schon in der Delta einsetze ausgerüstet werden. Der Grund der mich damals beim Bau meiner Delta zum Entwurf eines Doppelkolbentauchtanks bewogen hat waren die Platzverhältnisse im Druckkörper der Delta. Die fixe Schwerpunktlage eines solchen Systems stand damals ehr im Hintergrund. Bei einem normalen horizontal eingebauten Tauchtank mit einem Kolben wandert der Schwerpunkt je nach Stellung des Kolbens zum Bug oder zum Heck. Was eine Änderung der Trimmlage zur Folge hat. Um diese Schwerpunktverlagerung zu kompensieren sind mehr oder wenig komplizierte Eingriffe wie das Verschieben des Tauchtanks, Verfahren von Trimmgewichten oder ähnliche Aktionen erforderlich, um das Boot wieder in die ausgetrimmte Lage zurückzubringen. Beim Doppelkolbentauchtank entfallen diese zusätzlichen Eingriffe, da sich die Schwerpunktlage beim Betrieb des Tauchtanks nicht verändert. So gesehen relativiert sich der Mehraufwand beim Bau eines Doppelkolbensystems recht schnell. Da die 210TR mit einer statischen Tiefenregelung ausgestattet werden soll habe ich den Doppelkolbentank für unser Gemeinschaftsprojekt 210 TR ein wenig modifiziert. Um möglichst wenig Luft ins System zu bekommen, habe ich in der Mitte des Tanks einen Flutspant eingefügt. An diesen Spant sind auch die Anschlüsse zum Fluten bzw. Lenzen angebracht. Bei den Vorgängermodellen konnten die beiden Kolben sich nur bis zum vollen Zuleitungsdurchmesser annähern, was Lufteinschlüsse im System zufolge hatte. Bei meinem neuen Entwurf fahren die Kolben bis stramm an den Flutspannt und der Lufteinschluss wird somit minimiert, was sich vorteilhaft auf die statische Tiefenregelung auswirken dürfte. Eine weitere Neuerung ist auf Grund der Größe des Tanks der zwei Motoren-Antrieb. Die beiden Motoren sind an Kolben Nummer 1 angeflanscht und wie beim Vorgängermodell wird Kolben Nummer 2 über eine Hilfswelle mit angetrieben. Da Kolben Nummer 2 ja nur ein Mitläufer ist werden Endabschaltpunkte nur an Kolben Nummer 1 erfasst. Die Positionsbestimmung der Kolben im Tauchtank erfolgt über eine Polscheibe am Getriebe des zweiten Kolbens. Da die Spanten des Bootes wie schon angesprochen aus satiniertem Acrylglas gefertigt werden sollen und der Tauchtank in das Spantengerüst integriert wird werden einige Teile des Tanks auch aus Acrylglas bzw. Polycarbonate gefertigt. Als Druckrohr für unseren Tank dient uns eine ausgediente Bildtrommel aus einem Kopierer. Das Getriebe besteht wie bei den Vorgängern auch wieder aus Stahlzahnräder Modul 0,5 und ist so ausgelegt, das uns für die statische Tiefenregelung eine maximale Flutgeschwindigkeit von 10 ml/s zur Verfügung steht. Die Tauchtankspanten mit dem Getriebe sind, wie alle anderen Spanten auch auf dem Computer gezeichnet und anschließend auf der CNC-Fräse weiterverarbeitet worden. Der Tauchtank wird, wie die Antriebssektion auch nur Verschraubt bzw. gesteckt und ist in sämtliche Teile zerlegbar.