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Steigung und Gefälle in gleicher Fahrtrichtung
Wie der Ingenieur Klose das Problem löste
Steigungen und das Problem der Dampferzeugung bei Dampflokomotiven:
Die Dampfmaschine ist im Grundsatz ein grosser Kochtopf. In einem Feuerraum „Feuerbüchse“ genannt (im Bild Rechts ROT eingefärbt), wird Hitze erzeugt, die durch Rauchrohre, „Siederohre“ genannt (im grünen, rechten, Bildteil) in den Kamin geleitet wird. Dabei wird Wasser zum Verdampfen gebracht. Die dabei entstehende Volumenvergrösserung (bei einer Ausgangstemperatur von 250 C auf etwa das Eineinhalbfache) erzeugt (Dampf-)Druck, der in den Zylindern den Kolben bewegt.
Weil rasch viel Dampf erzeugt werden muss, ist viel Wärme notwendig, die in der Feuerbüchse mit Kohlenfeuer erzeugt wird. Der Dampf wird in einer Kuppel über dem Dampfkessel, die man „Dom“ nennt, gesammelt und zu den Zylindern geführt.
Es ist deshalb entscheidend, dass die gesamte Feuerbüchse und alle Siederohre jederzeit vollständig von Wasser umgeben und gekühlt sind. Sonst droht Explosionsgefahr (Grün bzw. Blau in den Darstellungen Rechts). Die Dampflokomotive normaler Bauart kann deshalb nur geringe Steigungen überwinden, weil sonst Siederohre oder Feuerbüchse nicht mehr gekühlt werden (Darstellung Links).
Klose wich diesem Problem aus, dindem er einen relativ schmalen Kessel baute, dafür oberhalb der Feuerbüchse einen überdimensionierten, im unteren Teil stark verbreiterten Dom. Der Wasserstand musste immer bis in diesen Dom hinein reichen. Dennoch blieb genügend Raum für den erzeugten Dampf. Die Feuerbüchse blieb dadurch stets von Wasser umgeben und der Kessel gefüllt, auch bei steiler Aufwärts- bzw. Abwärtsfahrt (Darstellung Rechts).
Dieser Trick war nötig, weil die Lokomotive in gleicher Fahrtrichtung steil aufwärts (Ruckhalde,Strahlholz) und steil Abwärts (Lindenstich, Teufen) fahren musste. Sonst hätte man wie bei anderen Bahnen (Rigi, Pilatus) einen der Steigung angepassten Kessel bauen können.
Äusserlich sichtbar war dies am seltsamen Buckel am Ende des Kessels beim Übergang zum Führerstand (Foto Oben rechts)
Der Zahnradantrieb für enge Kurven
Eine Erfindung nebenbei:
der Zahnrandantrieb über einen eigenen iederdruck-Zylinder Die Kombination von Hoch- und Niederdruckzylinder ist beispielsweise in den Dampfschiffen des Vierwaldstättersees üblich. Dabei wird der Dampf vom Dom zuerst in den Hochdruckzylinder geführt. Als Auspuff fliesst er von dort in einen zweiten Zylinder, den er ebenfalls antreibt, aber mit geringerem Druck und entsprechend verminderter Kraft (daher „Nieder“-Druck).
Klose hat dieses Verbundprinzip bei der Appenzeller Strassenbahn erstmals für den separaten Antrieb des Zahnradtriebwerks weiter entwickelt. Es bietet den eleganten Vorteil, dass das Zahnrad einerseits ohne Kupplung ein- und ausgeschaltet werden konnte.
Auf der anderen Seite garantierte es die zwangsläufige Synchronisation der auf die Adhäsionsräder wie auf die Zahnräder geleiteten Kraft. Hätte nämlich auf steiler Strecke ein Adhäsionsrad durchdrehen, 'schleudern', also wesentlich rascher laufen wollen, wäre dies zwangsläufig durch den Niederdruckzylinder verhindert worden. Der Hochdruckzylinder konnte nämlich nur in dem Rhythmus seinen Abdampf auspuffen, in welchem der Niederdruckzylinder in der Lage war, das Zahnrad zu drehen. Der Dampf blieb quasi im Hochdruckzylinder stecken, bis im