Style-1-Zylinder:Glasboiler
Florian Wörle, 30.11.2023, Montage der Komponenten zur Baugruppe
Der Glasboiler wird auf die Bodenplatte montiert, um so als Baugruppe gelagert werden zu können. Bei der Einlagerung ist nur zu beachten, dass Klötze unter die Bodenplatte gelegt werden müssen, sodass die Anschlüsse nicht verbogen werden.
Mit Aussicht auf den 2-Zylinder Glasboiler, wird noch ein Konzept entwickelt, das die Montage des Boilers auf eine Boiler-Bodenplatte ermöglicht. So kann zukünftig der Boiler modular vormontiert werden und anschließend erst auf die entsprechende (Einzylinder- oder Zweizylinder-) Bodenplatte montiert werden.
Änderungen an der Bodenplatte und dem Boilerboden für den Prototypenbau
Die Bohrungen in der Bodenplatte sind aufgrund von Konstruktionsunstimmigkeiten anzupassen. Die Anschlüsse des Boilerbodens müssen durch die Bohrungen in der Bodenplatte passen.
Die Bohrungen im Boilerboden, an diese die inneren Verspannhaken geschraubt werden, müssen auf 2,5 mm verkleinert werden. Somit ist das Eindrehen von M3 Schrauben in den Boilerboden möglich.
Für die Gewindeeinbringung in den Boilerboden gibt es drei Möglichkeiten.
1. Im Prototypenbau werden M3 Gewindeeinsätze in den Boilerboden eingesetzt.
2. Die Gewinde werden durch einen extra Arbeitsschritt eingeschnitten.
3. Die Gewinde werden durch das Eindrehen der M3 Schrauben geschnitten.
In der Serienfertigung soll die Möglichkeit 3 angewendet werden, um sich extra Arbeitsschritte zu sparen.
Alle genannten erforderlichen Änderungen sind im Wiki einzusehen und werden in der Serienfertigung übernommen.
Werkzeuge für Montage der Komponenten
- Inbusschlüssel 2 mm
- Inbusschlüssel 4 mm
- Fühlerblattlehre
- Drehmomentschlüssel
Montagereihenfolge der Komponenten zur Baugruppe
- Der Boilerboden mit Anbauteilen wird auf die Bodenplatte gesetzt.
- Die inneren Spannhaken werden von unten durch die Bodenplatte und den Boilerboden gesteckt.
- Die inneren Spannhaken werden von unten mit dem Boilerboden verschraubt (Drehmoment 0,45 Nm).
- Die Gummidichtung für den inneren Glaszylinder wird in die vorgesehene Nut in der Bodenplatte eingelegt.
- Der äußere Glaszylinder wird von oben aufgesetzt.
- Die vormontierten äußeren Spannhaken werden über den äußeren Glaszylinder und die inneren Spannhaken geschoben.
- Die äußeren Spannhaken werden an die inneren Spannhaken geschraubt (Drehmoment 0,6 Nm).
- Die äußeren Spannhaken werden mit Versteifungselement an die Bodenplatte geschraubt (Drehmoment 0,6 Nm).
- Der innere Glaszylinder wird von oben in den äußeren Glaszylinder auf seine Dichtung gestellt.
- In den Boilerdeckel wird die Ringschnurdichtung gelegt und beides auf den inneren Glaszylinder aufgelegt.
- Eine Distanzscheibe und die Tellerfeder wird über die Zylinderstifte gelegt.
- Der Verspanndeckel wird aufgelegt. Der Abstand zu den Verspannhaken muss 1mm betragen. Der Abstand kann mit Hilfe der Fühlerblattlehre ermittelt werden. Gegebenenfalls müssen weitere Passscheiben untergelegt werden.
- Der Verspanndeckel wird angezogen (Drehmoment 4,8 Nm).
- Die Armaflex Dichtung wird zwischen den äußeren und den inneren Glaszylinder eingelegt.
Verkabelung des Glasboilers
In der Baugruppe Glasboiler müssen die Heizwendel und die Niveausonde verkabelt werden.
Für die Heizwendel werden zwei Kabel mit 1 mm Durchmesser und 50 cm Länge benötigt. Für den Anschluss der Kabel an die Heizwendel werden 2 Kabelschuhe mit Flachsteckgabel verwendet.
Für die Niveausonde werden zwei Kabel mit 0,5 mm Durchmesser und 50 cm Länge benötigt. Für den Anschluss der Kabel an die Niveausonde wird eine Kabelschuh-Hülse verwendet. Der Masseanschluss wird im Prototypenbau über eine Flachsteckgabel realisiert, deren Enden umgebogen wurden, um ein Abrutschen vom Sensor zu vermeiden. Für die Serienfertigung muss eine andere Lösung gefunden werden, da diese Verbindung Spiel aufweist und somit eine Risikostelle für Kontaktunterbrechung oder Korrosion bildet.
Für den Prototypenbau sind je Kabel ca.10 cm Kabellänge als Puffer vorhergesehen. Die exakte Kabellänge muss beim Einbau der Elektronik bestimmt und im Wiki angepasst werden. Die Kabelfarben sind nach Maschinenvorschrift auszuwählen (im Prototypenbau wurde das aus organisatorischen Gründen vernachlässigt). Für Signalleitungen ist die Farbe grün festgelegt.
Florian Wörle, 25.11.2023, Glaszylinder mit Dichtsystem und Isolierung
Bauteile der Komponente Glaszylinder mit Dichtsystem und Isolierung
Glaszylinder mit Dichtsystem und Isolierung
Erforderliche Verbesserungen für die Serienfertigung
Der innere Glaszylinder soll über die beiden O-Ringe abgedichtet werden. Diese sollen aber nicht die volle Spannkraft des Verspannsystems aufnehmen. Die Glaszylinder dürfen außerdem nicht zu viel Spiel in ihren Führungen im Boilerboden und Deckel haben, da sonst die Dichtungen von den Kanten rutschen können. Das Boilerdichtsystem muss für den Prototypenbau nochmals überarbeitet werden. Die erforderlichen Änderungen sind im Wiki unter dem ToDo Konstruktionsänderungen vermerkt.
Im Prototypenbau wird übergangsweise die O-Ring Dichtung (Teilenummer 118) verwendet. Diese Dichtung kann nicht in die Serienfertigung übernommen werden, da diese unsauber in der Führungsnut liegt.
Die Armaflex-Isolierung wird im Prototypenbau mit dem Messer zugeschnitten. In der Serienfertigung wird diese direkt vom Lieferanten angepasst.
Das Einbringen der zugeschnittenen Isolierung erwies sich im Prototypenbau also äußerst schwierig, da die Aussparungen hinter den Spannhaken kaum erreichbar sind und die Isolierung leicht zerreißt.
Vorschlag:
In der Serienfertigung wird die Armaflex-Isolierung dreiteilig ausgeführt. So kann Diese einfach um die Spannhaken herum gesteckt werden.
Florian Wörle, 23.11.2023, Verspannsystem
Bauteile der Komponente Verspannsystem
Werkzeuge für die Vormontagearbeiten
- Gewindebohrers M3
- Gewindebohrers M6
- Inbusschlüssel 2 mm
Vormontagearbeiten am Verspannsystem in der Serienfertigung
Die drei Bohrungen im Verspanndeckel werden angefast, sodass die M6 Zylinderkopfschrauben eine Ebene mit der Verspanndeckeloberfläche bilden.
In die drei Versteifungselemente oben werden jeweils zwei M3 Durchgangsgewinde geschnitten. Des Weiteren wird jeweils ein M6 Gewinde von oben eingedreht.
In die drei Versteifungselemente unten werden jeweils zwei M3 Gewinde geschnitten.
In die äußeren Spannhaken werden die oberen Versteifungselemente angebracht. Dazu werden die zwei M3x8 Schrauben mit dem 2 mm Inbusschlüssel angezogen. Dabei ist zu beachten, dass die M6 Bohrung, oben im Versteifungselement, mit der Bohrung im Spannhaken fluchtet. Falls dies nicht der Fall ist, muss das Versteifungselement um 180 Grad gedreht werden.
Positionierung der Tellerfeder
Die Tellerfeder wird im Prototypenbau mit dem kleineren Durchmesser auf den Boilerdeckel aufgelegt. Es ist im Betrieb zu überprüfen, ob eine Verformung des Deckels (durch die dynamische Belastung) entsteht und somit die Dichtheit nichtmehr gewährleistet wird. Die Tellerfeder könnte in solch einem Fall andersherum aufgelegt werden, um die Anpresskraft näher an der Dichtung aufzubringen.
Florian Wörle, 16.11.2023, Boilerdeckel
Bauteile der Komponente Boilerdeckel
Werkzeuge für die Montage
- Kombi-Zange
- Hammer
Bearbeitungsschritte in der Serienfertigung
Die Tellerfeder wird durch die drei Zylinderstifte in Position gehalten. Diese sind in die drei Bohrungen im Boilerdeckel einzubringen. Dafür werden die Zylinderstifte mit Hilfe einer Zange in die Bohrungen gedrückt. Die Zylinderstifte sollen 5,8 mm bis 6,8 mm hervorstehen. Falls nötig, kann mit Hilfe des Hammers vorsichtig nachgeholfen werden. Dabei ist zu beachten, dass der Deckel nicht beschädigt wird.
Florian Wörle, 06.11.2023, Boilerboden mit Anbauteilen
Bauteile der Komponente Boilerboden mit Anbauteilen
Werkzeuge für die Montage
Alle Werkzeuge müssen für den Einsatz im Lebensmittelumfeld geeignet sein und vor der Benutzung mechanisch und chemisch (mit Isopropanol) gereinigt werden.
In der Serienfertigung werden folgende Werkzeuge und Betriebsmittel für die Montage des Boilerbodens benötigt:
- Gewindebohrerset G1/4"
- 45° Senker
- Eindrehwerkzeug für Kerbkonus (alternativ M5 Schraube mit Mutter)
- Gabel- /Ringschlüssel 17 mm
- Gabel- /Ringschlüssel 19 mm
- Gabel-/Ringschlüssel 12mm
- Gabel-/Ringschlüssel 10mm
- Anti-Seize Montagepaste
Änderungen am Boilerboden für den Prototypenbau
Die Bohrung (3) für die Niveausonde auf 6,1 mm aufbohren, da ein Gewindeeinsatz (M5) angebracht wird.
Die Bohrung (4) für die Boilerentleerung auf 6,1 mm aufbohren, da ein Gewindeeinsatz (M5) angebracht wird.
Die Bohrung (1) für den Temperatursensor auf 11,8 mm aufbohren.
Die Bohrungen 5,6 und 7 mit einem Flachsenker 20mm von unten einsenken (Tiefe 4 mm).
Diese Änderungen werden in die Konstruktion übernommen werden und sind im Wiki dokumentiert.
Bearbeitungsschritte in der Serienfertigung
Anpassungen an der Bodenplatte
In Bohrung 1 wird ein Innengewinde geschnitten (G1/4"), sodass der Temperatursensor direkt in die Bodenplatte geschraubt werden kann. Dieser dichtet mit Hilfe eines O-Rings gegenüber dem Boilerboden ab.
Die Gewindeeinsätze (M5) werden in die Bohrungen 3 und 4 eingedreht. Zuvor müssen die Kanten der beiden Bohrungen angefast werden, um ein einfacheres Ansetzten der Gewindeeinsätze zu ermöglichen.
Problemerfassung:
Die Niveausonde dichtet gegen den Boilerboden ab, da ihr O-Ring über den Kerbkonus reicht. Die Einschraub-Verschraubung M5 in Bohrung 4 hingegen dichtet nur gegenüber den Gerbkonus ab. Diese Risikostelle für Undichtigkeiten ist zu überprüfen. Falls diese Stelle undicht ist, kann der Kerbkonus auch mit Hilfe eines zuvor gekühlten Sekundenklebers eingeklebt werden. Zuvor müsste ein Aktivator in die Bohrung eingebracht werden. Diese Risikostelle ist im Wiki vermerkt.
Die vier Schneidringverschraubungen in Bohrungen 5,6 und 7 wurden bisher durch vier Muffen, die von unten angesetzt wurden, in Position gehalten. Diese Muffen sind zu kurz, um 3-4 Gewindegänge pro Seite greifen zu können.
Löungsansätze:
- In die Schneidringverschraubungen werden Gewinde gebohrt und anschließend ohne Muffen direkt in den Boilerboden geschraubt
- Eine um ca. 3mm längere Muffe ersetzt die Alte
Lösung:
In der Serienfertigung wird eine Gerade Aufschraub-Verschraubung (Edelstahl, Typ: 946X44-6FF-1/4, Bestell-Nr. 385064) verwendet, um die Muffe und zusätzlich die ELSA Winkel-Einschraub-Verschraubung zu ersetzten. So kann direkt in das Bauteil der Schlauch gesteckt werden.
Die benötigten 90-Grad Winkel sollen in der Fertigung durch Biegen der Rohre umgesetzt werden. Somit spielt es keine Rolle, dass die neue Aufschraub-Verschraubung gerade ist. Im Prototypenbau wurden an dieser Stelle die Elsa Winkel-Steckanschlüsse (Teilenummer 58) verwendet, da noch keine Erfahrungen für die Biegung der Rohre vorhanden ist.
Vorbereitungen für Montage der Anbauteile an den Boilerboden
Bevor die Anbauteile an den Boilerboden angebracht werden, sind die mitgelieferten Dichtungen an den Schneidringverschraubungen gegen O-Ringe zu tauschen.
Des Weiteren sind die Zweikantenschneidringe mit Spezialhärtung in die Schneidringverschraubungen einzulegen. In der Serienfertigung sind beide Arbeitsschritte bei der Warenannahme sinnvoll, da so keine Kleinteile verloren gehen.
Nach Anzugsvorschrift müssen die Schneidringverschraubungen vor der Montage leicht geölt werden. Die Überwurfmutter wird handfest, bis zur fühlbaren Anlage an den Schneidring festgedreht. Anschließend ist diese 1 1/4 Umdrehungen anzuziehen.
Der Innenwiderstand der Heizwendel wird mit Hilfe eines Multimeters gemessen und muss zwischen 49,9 Ohm und 58,2 Ohm betragen.
Montage der Anbauteile an den Boilerboden
1. Die Schneidring- und Aufschraubverschraubung in Bohrung 6 anbringen und handfest anziehen, sodass O-Ringe gut anliegen.
2. Das innere Steigrohr, in Bohrung 6, dünn mit Anti-Seize Montagepaste benetzen und die Verschraubung nach Vorschrift anziehen.
3. Die Heizwendel über das Steigrohr in die Bohrungen 2 setzten und die M-10 Flachmuttern handfest anziehen, sodass O-Ringe gut anliegen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen der Heizwendel kann es zu einem Kontakt zum Steigrohr kommen. In diesem Fall vorsichtig die Heizwendel nach aussen biegen.
4. Die Schneidring- und Aufschraubverschraubungen in Bohrungen 5 und 7 anbringen und handfest anziehen, sodass O-Ringe gut anliegen.
5. Die Enden der Wasserwendel dünn mit Anti-Seize Montagepaste benetzten, die Wasserwendel über die Heizwendel setzten und die Verschraubungen nach Vorschrift anziehen. Auch hier auf gleichmäßigen Abstand zur Heizwendel achten.
6. Das Steigrohr in Bohrung 7 dünn mit Anti-Seize Montagepaste benetzen und die Verschraubung nach Vorschrift anziehen.
7. Den O-Ring auf den Temperatursensor stülpen und den Temperatursensor von unten in Bohrung 1 handfest eindrehen, sodass O-Ring gut anliegt.
8. Die Niveausonde 250 von unten in den Gewindeeinsatz, in Bohrungen 3, handfest eindrehen, sodass O-Ring gut anliegt.
9. Die ELSA Gerade Einschraub-Verschraubung von unten in Bohrung 4 handfest eindrehen, sodass O-Ring gut anliegt.
(10. Nur für Prototypenbau: ELSA Winkel-Steckanschlüsse in die Anschlüsse der Wasserwendel und des äußeren Steigrohrs stecken.)
Dichtheitsprüfung der Wasserwendel
Um die Dichtheit der Wasserwendel zu überprüfen, wird ein Prüfdruck von 16 bar (Luft) an die Anschlüsse angelegt. Die Wasserwendel verliert ca. 0,2 bar pro Stunde, ist somit ausreichend dicht. In der Vorserienfertigung muss diese Prüfung noch einige male durchgeführt werden, um eine Wiederholsicherheit, bei gleichem Montagevorgehen garantieren zu können. In der Serienfertigung ist die Dichtheitsprüfung dann nicht mehr notwendig.
Florian Wörle, 25.10.2023, Komponenten
Komponenten des Glasboilers
Die Baugruppe Glasboiler wird in vier Komponenten unterteilt:
- Der Glaszylinder mit Dichtring und Isolierung (Komponenten-ID 1)
- Der Boilerdeckel (Komponenten-ID 2)
- Der Boilerboden mit Anbauteilen (Komponenten-ID 3)
- Die Verspannung (Komponenten-ID 4)
Diese Komponenten werden nacheinander vormontiert und am Ende zur Baugruppe zusammengefügt.
Armin Rohnen, 19.07.2023
Änderungsumfang
Für die Inbetriebnahme der 1-Zylinder-Glasboilermaschine muss der vorhandene Glasboilerprototyp in einigen Bauteilen geändert werden. Der Boiler ist mit überarbeiteten Boilerboden, geändertem Verspanndeckel und neuem Verspannungsmechanismus aufzubauen.
Schneidringverschraubungen
Es müssen an allen Schneidringverschraubungen die Schneidringe ausgetauscht werden.
Prüfumfang
Vor dem Wiederzusammenbau des Boilers ist die Wasserwendel mit 16 Bar Prüfdruck auf Dichtheit zu prüfen.
Nach dem Wiederzusammenbau ist der gesamte Boiler auf Dichtheit zu prüfen und anschließend sind Aufheizversuche durchzuführen.
Dokumentation
Alle erforderlichen Arbeitsschritte des Boilerzusammenbaus sind in einer Montageanleitung zu dokumentieren.