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Jul 11, 2023

Boiler Up: Restaurierung einer originalen Purdue-Dampfmaschine von 1915

Bill wuchs auf einer Farm außerhalb von Logansport, Indiana, auf und verwandelte sich

Bill wuchs auf einer Farm außerhalb von Logansport, Indiana, auf und drehte schon in jungen Jahren Schraubenschlüssel. „Ich war immer der Junge, der Dinge auseinandernahm, um zu sehen, wie sie funktionierten“, sagt er. „Ich interessierte mich auch für Antiquitäten, da meine Eltern antike Traktoren und Motoren sammelten.“

Die Entscheidung, die nahe gelegene Purdue University zu besuchen, fiel mir leicht – auch wenn die Kurse dies nicht taten. „Es war eine große Herausforderung“, gibt er zu. „Viele Studenten kommen nach Purdue, ohne genau zu wissen, was sie machen wollen, und mir ging es nicht anders. Ich habe mich für Maschinenbau entschieden, weil ich mechanisch interessiert war. Aber ich musste viele Nächte bis spät in die Nacht arbeiten, um diese Vorlesungen zu bestehen!“

Er bevorzugte den Kinematikunterricht, insbesondere den von Farshid Sadeghi und Chuck Krousgrill. Und er trat dem Grand-Prix-Team von ASME bei, was ihn an den Wochenenden dazu brachte, Schraubenschlüssel zu drehen.

Er verfolgte auch weiterhin seine Liebe zu Antiquitäten und besuchte Ausstellungen und Verkäufe in ganz Indiana. Bei einem Immobilienverkauf durchsuchte er eine Scheune voller verrosteter Traktoren und Geräte, als er auf etwas Interessantes stieß. „Es wurde nicht als Dampfmaschine beworben, aber ich habe sie sofort erkannt“, sagt er. „Es war seit Jahrzehnten nicht berührt worden. Der Besitzer erwähnte, dass er dachte, es käme aus Purdue. Ich sagte: ‚Das muss ich unbedingt besitzen!‘“

Als die Dampfmaschine versteigert wurde, gab Bill den Zuschlag ab. „Ich war noch ein Junior bei Purdue, als ich es kaufte“, erinnert sich Bill. „Es war nicht sehr teuer, aber ich musste in diesem Jahr einen etwas größeren Studienkredit aufnehmen!“

Der Motor hatte keine Dokumentation oder Herkunft. Er identifizierte es als Baker Uniflow-Modell, das 1915 patentiert und in Swanton, Ohio, hergestellt wurde. Um die Purdue-Verbindung zu bestätigen, suchte er in Purdue-Kurskatalogen aus dem Jahr 1920, in denen ein Baker Uniflow im Inventar des Dampfmaschinenlabors aufgeführt war. Zwei weitere Hinweise ließen Bill glauben, dass er den Originalartikel besaß. „Ich habe eine Seriennummer, PU21970, gefunden, die auf dem Schwungrad eingestanzt ist“, sagt er. „Es gab auch Halterungen für bestimmte wissenschaftliche Instrumente, die nicht vorhanden wären, wenn der Motor in einer Fabrik oder auf einem Bauernhof stünde.“

Bill musste schließlich bei seiner Steam-Recherche die Pause-Taste drücken. Nach seinem Abschluss an der Purdue University im Jahr 1990 begann er für ein Unternehmen in Elkhart, Indiana, zu arbeiten, das Autositze entwarf. Seine Fähigkeiten im Design von Mechanismen führten ihn in die Gegend von Detroit, wo er in den letzten zwei Jahrzehnten Autositze, Sicherheitsgurte, Airbags und Strukturkomponenten entwarf. Derzeit ist er leitender Ingenieur für STRATTEC und entwickelt automatische Türschließantriebe.

Aber in seiner Freizeit dachte er ständig über den Baker Uniflow und seine Rolle in der Geschichte von Purdue nach.

Die Geschichte der Purdue University ist untrennbar mit der Dampfkraft verbunden. Im September 1891 ging Purdue das Risiko ein, 8.000 Dollar für eine Dampflokomotive, Schenectady Nr. 1, für seine Ingenieurschule auszugeben. Sie war die erste Lokomotive, die jemals unter Laborbedingungen untersucht wurde, und prägte die junge Universität.

Dampfkraft war damals der Höhepunkt der Technologie und Purdue war zu seinem Silicon Valley geworden. Eisenbahnbeamte aus der ganzen Welt waren verblüfft, als sie sahen, wie der Schenectady auf einem Dynamometer mit bis zu 80 Meilen pro Stunde gewaltig auf der Stelle tuckerte. Demonstrationsmotoren füllten die ursprüngliche Heavilon-Halle (Vorgänger des Maschinenbaugebäudes), in der Forscher jeden Aspekt ihres Betriebs maßen. Sogar Fußballspielern wurde vorgeworfen, „stämmige Kesselbauer“ für ihr Team rekrutiert zu haben – eine Symbolik, die Purdue bis heute annimmt.

Allerdings überholten Verbrennungsmotoren bald die Dampfmaschinen hinsichtlich Effizienz und Leistung. In den 1930er Jahren befand sich die Dampftechnikforschung völlig im Niedergang. Purdue verkaufte seine letzte Dampflokomotive als Schrott, um die Kriegsanstrengungen zu unterstützen. Die meisten anderen Geräte wurden Museen gespendet oder ganz weggeworfen.

Das bringt uns zurück zu Bill Champs Garage und dem Baker Uniflow. Es ist ungefähr so ​​groß wie ein Kleinwagen und wiegt genauso viel. Jahrzehntelanges Stehen in einer Scheune hat jedem Bauteil eine dicke Rostpatina verliehen. Bill zieht am massiven Schwungrad, wodurch sich der einzelne Kolben mit 6 Zoll Bohrung langsam hin und her bewegt. „Dies ist wahrscheinlich das erste Mal seit hundert Jahren, dass es operiert wird!“ er lacht.

Bill beschreibt, wie diese riesige Maschine funktioniert hätte. Von einem Kraftwerk eingespeister Dampf strömte zunächst durch einen Regler, der aus rotierenden Eisenkugeln auf Federstahl bestand. Wenn es sich zu irgendeinem Zeitpunkt zu schnell drehte, schloss der Regler das Hauptventil, um den Durchfluss zu stoppen.

Dann trat der Dampf in ein Ventil neben dem Hauptkolben ein, wodurch Dampf in einen Teil des Zylinders eindringen konnte, um den Kolben zu bewegen, und dann abwechselnd auf die andere Seite, um den Kolben zurückzuschicken. Eine mechanische Ölpumpe sorgte für die Schmierung des Zylinders. Der Kolben pumpte 200 Mal pro Minute und erzeugte dabei bis zu 20 PS. Über ein System aus Riemen und Riemenscheiben, die mit einem Schwungrad verbunden sind, könnte dies ein ganzes Labor mit Strom versorgen. In Bills Aufbau verbindet ein dicker Baumwollriemen den Motor mit einem alten elektrischen Dynamo, der 3000 Watt Strom bei 125 Volt erzeugt.

Das ist zumindest die Theorie. Während Bill davon träumt, den Motor wieder in einen funktionsfähigen Zustand zu versetzen, gibt er zu, dass noch Jahre Arbeit vor ihm liegen, um dieses Ziel zu erreichen. „Der erste Schritt besteht darin, alles auseinanderzunehmen und sandzustrahlen“, sagt er. „Viele Teile müssen nachbearbeitet oder ersetzt werden. Und natürlich brauche ich immer noch einen Kessel, um eine Dampfquelle zu liefern. Ich würde ihn gerne eines Tages auf einen Anhänger stellen und ihn zu Schulen bringen, um den Schülern unsere Welt zu zeigen.“ wurde vor 100 Jahren mit Strom versorgt.“

Zu diesem Zweck hat Bill auch eine riesige Sammlung wissenschaftlicher Instrumente und anderer Utensilien zusammengetragen, die von Purdue-Forschern zur Untersuchung des Motorbetriebs verwendet wurden. Beispielsweise zeichnet ein Instrument den Dampfdruck mit Papier und Bleistift auf. Der Dampfdruck drückt den Bleistift auf und ab, während eine mit der Kurbelwelle verbundene Schnur die Papiertrommel dreht. Das resultierende Diagramm kann mit einem anderen analogen Instrument, einem Planimeter, analysiert werden, um Messungen des Motorbetriebs über die Zeit abzuleiten.

Das ist nur eines von Dutzenden Messgeräten, Instrumenten und Kalibriergeräten, die Tische und Regale in Bills Garage füllen. Er hat sogar einen kompletten Satz Dampfpfeifen angehäuft, von einer winzigen Pfeife mit einem Durchmesser von einem Zoll bis hin zu einem Giganten mit einem Durchmesser von 8 Zoll von einem Dampfschiff, den man meilenweit hören kann. „Ich bin immer auf der Suche nach Dampfkomponenten und Artefakten“, sagt er, „insbesondere nach Lehrbüchern, die ihre Funktionsweise beschreiben, denn niemand auf der Welt hat diese Dinger jemals bedient!“

Warum also dieses gewaltige Projekt in Angriff nehmen? „Es ist Teil unserer Geschichte“, sagt Bill. „Purdue ist dafür bekannt, neue Technologien zu erforschen und zu entwickeln. Aber mit Motoren wie dieser hat alles angefangen. Wir können das nicht alles verschwinden lassen. Die Lokomotiven sind alle verschwunden, und dies ist wahrscheinlich die einzige Purdue-Dampfmaschine, die noch existiert. Das können wir.“ „Vergesst diese Dinge nicht, denn sie haben uns dorthin gebracht, wo wir heute sind.“

Ebenso leiten ihn die Prinzipien, die Bill erstmals bei Purdue gelernt hat, noch immer in seiner Karriere. „Meine Aufgabe ist es, neue Mechanismen mit Motoren, Sensoren und Aktoren zu entwerfen“, sagt er. „Als Purdue-Student habe ich zum ersten Mal gelernt, wie all diese Mechanismen funktionieren. Ich habe auch gelernt, wie man denkt und wie man das Gelernte auf reale Anwendungen anwendet. Praktisches Lernen, kombiniert mit Lernen im Klassenzimmer, macht einen zu einem guten Ingenieur.“ ."

Autor: Jared Pike, [email protected], 765-496-0374