V型スチームエンジンをガス炊きのボイラーで回しました

２０１３／０９／１６　（月曜日）　台風通過　暴風雨　午後は晴れ間も見えた



今日は台風１８号の通過で大荒れの天気だったので一日中机に向かって過ごした。
調子の悪かったＶ型スチームエンジンをまた一から調整しなおして何とか動くようにした。
仕舞い込んであった小型のガスコンロを机の上に置いておんぼろボイラー釜を炙って
その蒸気でＶ型エンジンを回してみた。
結果は上々で、わずか０.２気圧で１３００ｒｐｍを記録した。


その時の様子を動画でごらんください。






明日は天気は良さそうだ。
残る配管作業を済ませてしまおう。

慣らし運転中にトラブル発生 － V型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／１６　（月曜日）　暴風雨　午後　晴れ間も見えた


昨日、一応ボイラに接続して回すことは出来た。
ただ空気（人間コンプレッサー：口から吹き出す空気）で回すときほど
スムーズには回らない。
水蒸気の高温のせいだろうか？　水蒸気の湿り気のためだろうか？
口から吹き出す空気で動かすときは軽くスムーズに回転するのに
ボイラーからの蒸気では動きがギクシャクすることがあるのだ。
もしかしたら摺り合せが足りないのかもしれない。
どうせ今日は台風で外には出られない。
机の上での作業だから、エンジンの慣らし運転をしてみることにした。



↓　小型ＤＣモーターをプーリーを介して接続、クラック軸を回して慣らし運転だ。






↓　シリンダーやバルブにはたっぷりオイルをやって、ピストンを上下させて慣らしていく。



初めのうちは回転もスムーズで順調に慣らし運転が出来ていたが、
大分時間が経ったころ突然ガックンと食い込んだように回転が止まってしまった。










↓　ベルトを外してプーリーを手で回してみたがビクともしない。



これは多分、ピストンバルブの摺り合せが悪くて喰いこんだのだろうと、
バルブの駆動アームを外してみた。
ところがバルブのピストンはスムーズに動くではないか！


↓　固まった部品を探すために一つずつクランク軸から外して上下に動かしてみた。



じゃーもう一つのバルブか？　
それも外してみたが正常に動く。
それじゃーピストンか？
先ず一つをクランク軸から離して手で上下してみた。
なんだ、これも軽く動くじゃないか・・・・ということはこれか！？
最後に残ったピストンを手で動かしてみたがビクともしない。
よほど固くシリンダーに嵌ってしまったんだな。
駆動棒をペンチで挟んで動かして何とか喰い込みは解けた。

ピストンがシリンダに喰いつくのはシリンダーに平行に移動しないからだ。
大体が側圧のために斜めに上下しているのだから仕方が無いことだが
クランクとの取り付け方が悪いと上がり下りでバランスが崩れてどちらかに
偏ってそれで喰いこんでしまうことがあるのだ。
クランク軸の回転方向が一定ならば、「オフセット（押す圧力がかかる方向の
クランク回転角を少なくする）」で逃げる手もあるが右回転、左回転両方とも
回す場合はそうはいかない。
クロスヘッドを使えば良いのだが装置が大げさになってしまう。
やっぱり取り付け方を慎重にやって上下で半分になるようにするしかない。

そこで今度は部品一つずつ（シリンダーなら右側一個とか）取り付けては
クランク軸を回して動作を確認してから次の部品を取り付けて確認するという
方法で慎重に取り付けていった。


部品を取り付けてはテスト、それを繰り返す、
その様子を動画でご覧ください。






さぁ、今度は大丈夫だろう。
ずいぶん前に買って全然使わずに仕舞ってあるガスコンロがある。
それを使ってガス炊きボイラーでテストしてみよう。

ボイラーに繋いで運転テストしてみました － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／１５　（日曜日）　雨　日中は晴れ間がでた


Ｖ型スチームエンジンの格好は出来上がった。
早くボイラーに繋いで蒸気でまわしてみたのだがまだ配管が済んでいない。
配管が終わってからテストしようと思っていたのだが、やっぱり早く動かしてみたい。
昔作ったアルコールランプを熱源にしたボイラーを引っ張り出して、机の上で
テストしてしまった。



↓　机の上にボイラーやエンジンを広げてテストしてしまった。



↓　何年前に作ったボイラーだろう。　初めての銅板工作。　まだロウ付もへたくそであちらこちら漏れて
　　　穴ふさぎが大変だった。　ランプも灯心が２本から３本と火力増強に明け暮れしていた。



↓　ジャムの空き瓶を使ったアルコールランプ。　灯心は３本立っている。



↓　エンジンはシリコンチューブで仮の配管をした。



↓　圧力チェッカーも自作（絶対値の校正が出来ず、圧力をチェックするのみだった）。
　　　その後市販の圧力計を入手したので目盛の校正ができた。　最大目盛で０.１５気圧だ。



↓　ランプに点火。　エンジンはうまく動いてくれるだろうか・・・・




やっぱり空気で回すようにはスムーズには回ってくれない。
コンロッドやエキセントリック駆動アームの取り付け位置が狂っているようだ。
一旦全部取り外して再設定をしてみた。
その結果何とか回ってくれるようになったが、いつまでこの調子が続くかが心配だ。


テストの様子を動画でご覧ください。







部品を４５度の角度で取り付けるのはやっぱり難しい。
水平、垂直なら目見当でもなんとかなるが、４５度とか角度を合わせるのは
分度器を当てないと正確にはいかない。
だけどクランクやエキセントリックは小さくて狭い場所なので分度器など
当てることができない。
おおよその目見当でやるしかない・・・・・・
ま、いいか・・・どうせおもちゃだからなっ（と、無理やり納得している）

Ｖ型スチームエンジンが出来上がりました

２０１３／０９／１４　（土曜日）　晴れのち曇り


台風が接近しているとかでとても蒸し暑い。
今一歩のところで躓いてお預けになってしまったＶ型スチームエンジンを
とうとう組み立ててエアーを吹き込んで回転させることができた。
Ｖ型エンジンを作ろうと思い立ったのは９月１日だから半月ばかりかかった
ことになる。



↓　昨日の工作で組立てたピストンバルブ。　何だか間延びしていておかしい。
　　　シリンダーを外して図面だけで工作したからどこかが間違ってるんだろう。




↓　シリンダーを置いて配置をやり直した。　取り付け位置がこんなにズレていた。




↓　正しい位置に取り付けたピストンバルブ。　さぁ、回してみよう・・・と思ったがシリンダーとの
　　　接続パイプがまだ出来ていなかった。




↓　接続のための直角パイプを作る。
　　　銅ロウを使うので少しぐらいの隙間は平気だ。　銀ロウではこの隙間は埋められない。　　　



↓　それでも隙間のあるものはロウツケはあまりうまくはいかない。
　　　何とか隙間は埋まったがきれいには仕上がらない。　　やっぱり正確に合わせるべきだ。



↓　直角パイプをバルブのスリーブに半田付けする。
　　　こうやって半田を載せてハンダ付けすると使用量がわかって流れ過ぎが防げる。
　　　（スリーブ内部まで半田が流れてしまう危険を防ぐことができる）




↓　同じ部品に何度もハンダ付けするようなときはロウ付け、高温ハンダ、低温（普通の）ハンダを
　　　使い分けて他の部分が溶けてしまわないようにする。



↓　パイプを取り付けてシリンダーとバルブが接続された。



さぁ、回してみよう・・　と、思ってもコンプレッサーなんて気の利いたものはない。
思いっきり空気を吸い込んで吐き出す息で回すばかりだ。
何のことは無い、今日は「人間コンプレッサー」に早代わりだ。


テストの様子を動画でご覧ください。







エンジンは調子よく回ってくれた。
ただ人間コンプレッサーは息が続かない。
高速回転のときは目がくらみそうだ。
こんなことで脳溢血でもなったらみんなの笑いものになってしまう。
今日はこの辺で止めておこう。



↓　夕食後の自由時間に机の上に置いて記念撮影。

ピストンバルブとエキセントリックを接続して回してみました

２０１３／０９／１３　（金曜日）　晴れ



シリンダーの固定金具に習ってピストンバルブの固定金具を作った。
そしてバルブをエンジンベッドに取付けてエキセントリックに
接続して回転させてみた。
バルブもエキセントリックも案外スムーズに回ってくれてよかった。
だけど、バルブのエンジンベッドへの取り付け位置は大きく狂っていて
これではダメだ。
明日、再度取り付け位置を調整して修正ししょう。



↓　個別の図面を（ズボラで）作らず、シリンダー図面に習って固定金具を作った。
　　　（これが結局失敗の元だった・・・・）







↓　エンジンベッドに取付けてみた。　ずいぶんと間延びしている感じだ。




↓　左右のバルブの取付角度は９０度になっているが・・・・・・




クランク軸を指で摘んで回してみた。
エキセントリックがくるくると回って取付けたピストンバルブが上下に動く。
回転は案外スムーズだ。


テストの様子を動画でご覧ください。






夕食後の自由時間、自室の机上でシリンダーを取付けて位置関係を
調整してみた。
大分ずれていて調整不可能な状態だ。
やっぱり焦って工作したからかな・・・・・
そういえば今日は１３日の金曜日だ・・・・縁起がわるいのかな？
オイら仏教徒でキリストさまとは縁が無いから関係ないだろう。

「自分の失敗を他人（ひと）様のせいにするとは何事だ！」

とお釈迦さまがお怒りになるだろう、　ゴメンナサイ。

ピストンバルブの擦り合わせで１日費やしてしまった － V型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／１２　（木曜日）　晴れ



ピストンバルブのスリーブやピストンができあった。
でもこのままでは用をなさない。
スリーブとピストンがぴったりあって蒸気の漏れが無くスムーズに
給気、排気が切り替わるようにしなくてはならないのだ。
今日はその作業（摺り合せ）で１日費やしてしまった。


↓　ピストンとスリーブがぴったり合うように摺り合せを行った。



↓　万力に咥えたピストンにスリーブを嵌めて押したり引いたり、回したりで一日過ごした。



ピストンとシリンダー、スリーブとピストンバルブ・・・・　
今までに何度も擦り合わせを行ってきたが、工作の中でこの作業が
一番、骨が折れる。
そして失敗することも多い。
スムーズに動くようにしようと、つい削りすぎて漏れが大きくなってしまう。
今日は失敗しないように慎重に作業した・・・・
というわけで１日がかりの大仕事になってしまった。


その、苦労の様子を動画でご覧ください。








↓　摺り合せが済んだピストンバルブ。　とてもスムーズに動作する。　漏れは？　それはわかりません。



↓　頭の蓋をして関節を付けて完成だ。　後はエンジンベッドに取り付けるばかりだ。




やっとここまで漕ぎ着けた。
取付金具はピストンのものを真似すればいいんだから簡単だ。
だけど、配管が問題だ。
体裁よくするのはなかなか難しそうだ。

えっ、配管だけ体裁よくしてどうするんだ、　ですってぇ・・・・

うーん、そりゃそうですね・・・　
まぁ、シリコンチューブを張り巡らして動かしてみよう。

てな、わけで今日の工作はここまで。

ピストンバルブ工作の難関を越えた － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／１１　（水曜日）　曇り


ピストンバルブ工作の難関、スリーブにベースパイプをロウ付けする工作が
何とか無事に完了した。
ピストンバルブは縦型エンジン１号以来、このスタイルのものを作ってきたが、
何度も失敗を繰り返し、いろいろ工夫を重ねてこの構造に至っている。



↓　ピストンバルブのスリーブも３本のパイプを重ねる、バウムクーヘン方式だ。



↓　バルブのピストンのストロークは１０ｍｍだ。　蒸気供給口や排気口の位置を正確にマークして穴を開ける。





↓　スリーブが歪まないように細い穴から段々に大きな穴を開けていく。　最終的には４ｍｍの穴にする。




↓　穴の開いたスリーブ（最外側）に蒸気パイプや排気パイプを接続するためのベースパイプをロウ付けする。




↓　マークした中心線に合わせてベースパイプを取り付けていく。　（針金で縛って固定）






↓　これをガスバーナーで炙ってロウ付けする。




最近はロウ付け作業にも慣れてきて小さなものならほとんど失敗をしなくなった。
強力なバーナーに炙られて真っ赤になった材料にきらきらと輝くロウが流れて
とても面白い。


バルブスリーブのロウ付けの様子を動画でごらんください。







↓　ロウ付けが終わったスリーブ。　これからちょっとお化粧をする。



↓　パイプの長さを揃えたり、きれいに磨いたりした外側のスリーブに内側のスリーブを嵌めた。



↓　３層に嵌めたスリーブを半田付けで気密にすると同時に穴を開けてずれないようにする。



↓　ベースパイプの中心に４ｍｍの穴を開ける。　内側にバリが出ないようにゆっくり開ける。



↓　出来上がったピストンバルブのスリーブ。




↓　ピストンとスリーブの擦り合わせ。　これがまた大変な作業だ。



↓　串団子みたいに３つもピストンがくっついている軸の擦り合せはなかなかうまくいかない。
　　　硬くかみ合って外れなくなってしまったり・・・・　手は真っ黒になってしまう。



擦り合せはあせって作業してはダメだ。
ゆっくり、じっくり、時間をかけて押したり引いたり、回したりだ。
そんなわけで今日の工作は擦り合わせの途中で終了だ。
明日もまた擦り合わせをしなくっちゃね。

新しいピストンバルブを作りました － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／１０　（火曜日）　晴れ



初めて作るＶ型スチームエンジン。
シリンダー（ピストン）やバルブは縦型３号エンジンから外して使用する予定だったが
いざ取り外してみるとバルブは縦型３号独特の配管が取り付けられていて、その配管を
取り外さなくては使用できない。
これはとても苦労して取り付けた配管だ。　もう二度と出来ないかもしれない。
もし、縦型３号エンジンを復元しようとしたときに困ってしまうことだろう。
そこでこのバルブはそのまま残しておいて、Ｖ型用に新しく作ることにした。




↓　ピストンバルブのスリーブやピストンは太さの異なるパイプを何本も重ねる「バウムクーヘン方式」で作る。
　　　材料が揃っているか確認した。




↓　先ずバルブのピストンを作る。　ピストンの厚みは５ｍｍ。　これは正確にしなくてはならない。
　　　パイプの高さを測るためにトースカンの設定をした。



↓　糸鋸で切り取ったパイプに高さ５ｍｍのマークを付ける。




↓　エンドミルみたいなアタッチメントをボール盤に咥えて規定の厚さに削る。
　　　こんな方法は初めてやったが結局失敗した。　やっぱりヤスリで削って仕上げた。



↓　高さ（厚さ）を揃えたピストン用バウムクーヘン。　



↓　５φ、６φ、７φのパイプを嵌めて一つのピストンにする。



↓　これでピストンバルブ２台分。



↓　バウムクーヘンの隙間をハンダ付けして気密にする。






↓　できがったバームクーヘンを固定パイプ（４φ（内径３φ））にハンダ付けで固定する。
　　　この間隔も正確でなくてはならない。　　



↓　固定パイプにハンダ付けしたピストン。



↓　両端を整形して駆動棒（３φステンレス丸棒）を通してみた。



↓　ピストン固定パイプに駆動棒を通してナットで固定する。　そのためのネジを駆動棒に切るのだが
　　　このネジは長いほうは２０ｍｍにもなる。　そして真っ直ぐに切らないとパイプが通せなくなるので
　　　ネジ切りはなかなか難しい。
　　　ネジきりは最初の食い込ませが肝要だ。　ダイスに直角に食い込ませなくてはならない。　　



↓　ダイスをバイスに平らに固定して駆動棒を咥えたチャックを手で回して喰いこませる。　



↓　ダイスに十分喰いこませたらバイスを緩めてチャックから取り外す。



↓　取り外したダイス（丸棒は喰い込んだままで）をダイス回しに取り付ける。



↓　丸棒を万力で押さえてネジを切る。　これで手で喰い込ませるよりも真っ直ぐなネジが切れる。






↓　真っ直ぐに切れた長さ約２０ｍｍのネジ（３φ）。　




何とかピストンバルブのピストン部が出来上がった。
残るはスリーブの工作だ。
このスリーブ工作もなかなか大変だ。
今日はもう疲れたからこれでおしまいにしよう。

シリンダーの取り付けはＯＫでした － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／０９　（月曜日）　晴れ


今日は秋らしいさわやかな陽気で絶好の工作日和だった。
Ｖ型スチームエンジンもシリンダーやバルブを取り付けるところまできたが
斜めに部品を取り付けるのはなかなか面倒なものだ。
この辺りは現物合わせで工作するつもりだったが、やっぱり図面を描いて
それに合わせて部品を作った方がやり易そうだ。



↓　図面は描いてあったのだが現物合わせのつもりで寸法を入れてなかった。
　　　そこで改めて寸法入りの図面を描き直した。




↓　図面を頼りにアルミ板から部品を切り出した。





↓　エンジンベッドに固定する部分は９０度に折り曲げる。　アルミ板でも２ｍｍ厚となると曲げるのは大変だ。



↓　曲げ終わった部品。



↓　あとで調整が出来るように穴は“長穴”ばかり。　ナガアナはヘボ工作の証明かな？



↓　エンジンベッドへの取り付け位置は現物合わせだ。　



↓　取付角４５度はＯＫだ。



↓　取り付けが完了した片側（右側？）シリンダー。



↓　前後、左右、角度調整が出来るように取り付けはネジだらけ。




↓　左側の取付金具は右側のをコピーすればいいので簡単に出来上がった。　左右のシリンダーを取付たところ。



↓　左右のシリンダーからのピストン棒（コンロッド）で一つのクランクを回す。　Ｖ型エンジンの特徴だ。



↓　何だかメカっぽくてカッコウいいなぁ・・・　




何とかシリンダーは取付できた。
クランク軸を指で摘んで回してみるとクランクがくるくる回ってコンロッドが上下に動く。
２つのシリンダーのコンロだが入れ違いに動くのがとても面白い。


動作の様子を動画でご覧ください。






早くボイラーからの蒸気で動かしてみたいが、まだバルブ装置が付いていない。
当初、バルブ装置も３号エンジンから流用するつもりだったが、このバルブは
そのまま残しておくことした。
（いずれ３号エンジンを復元する予定でいます。）
そこで新しいバルブをつくることになったので実際の運転はまだちょっと先だ。
さぁー、明日からはバルブ装置の工作だ、　ガンバローっと・・・・・

Ｖ型は取り付けが難しい － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／０８　（日曜日）　雨


きれいに清掃したシリンダーをエンジンベッドに載せて
取付方法の検討をしてみた。
シリンダーをＶ型に取り付けるのはなかなか難しいものだ。
水平型や縦型は直角だけを考えてればいいので簡単だが
Ｖ型となると斜めに取り付けるので簡単にはいかない。


↓　クランクを上死点の位置に回してシリンダとピストンの位置を決めてみた。



↓　角度や高は厚紙を重ねて調整した。



↓　このときベッドとの角度は４５度にしなくてはならない。　ピストン棒とコンロッドは一直線になるはず・・・







↓　上からみるとこんな感じだ。




↓　その時のシリンダーの高さや位置をスケールで測ったが・・・・・




スケールをぴたりと物（ブツ）に当てられないので正確な値は読み取れない。
Ｖ型エンジンは角度も正確にしないといけないので取り付けが難しい。
しょうがない、設計図を頼りに金具を作って取り付けてみよう。
明日は天気になるだろうか・・・・・