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Dampfmaschine, Steuerung und Antrieb
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Der dem Dampfdom entnommene und im Überhitzer erzeugte Heissdampf wurde anschliessend einem einfachen Dampfrohr zugeführt. Dieses Rohr leitete den Dampf bei den in Serie gebauten Lokomotiven über die beiden Schieberkasten zu den beiden innen liegenden Dampfmaschinen. Bei den Prototypen galt das auch für die aussenliegenden Zylinder. Daher sprach man bei diesen beiden Maschinen auch von einem Vierling.
Der massgebende Durchmesser dieser Zylinder war mit 470 mm angegeben worden. Bei den beiden Prototypen galt dieser Durchmesser von 470 mm auch für die aussen liegenden Maschinen. Hier erfolgte keine Unterteilung der Zylinder, da diese parallel betrieben wurden.
Die innen liegenden Zylinder waren dabei massgebend für die maximale Grösse. Diese konnten daher gegenüber bereits vorhandenen Maschinen nicht mehr gesteigert werden.
Der Grund dafür war simpel, denn innerhalb des Rahmens fehlte schlicht der Platz für eine Erweiterung. Die in einem Zylinderblock montierten Zylinder benötigten um die Kräfte zu beherrschen eine gewisse Wandstärke. So wurde der Platz optimal ausgenutzt.
Bei den beiden Prototypen mit den Nummern 2901 und 2902 haben wir die ganze Angelegenheit mit den Dampfmaschinen eigentlich schon erledigt. Der Abdampf von den vier Maschinen wurde einem Sammelrohr zugeführt, das in die Rauchkammer geleitet wurde und dort im Blasrohr endete. Damit wurde der nur einfach genutzte Dampf über den Kamin ins Freie geblasen. Ein Vorgang, der bei Mehrlingen nicht anders gelöst werden konnte.
Kommen wir zu den Lokomotiven der Serie. Dort wurde die Sache jedoch anders ausgeführt. Der Dampf von den Hochdruckzylindern wurde einem Rohr zugeführt, das Verbinder genannt wurde. Dieses Rohr, das im Schieberkasten der äusseren Dampfmaschinen endete, gab der Bauart Verbund letztlich den Namen. Damit konnte eine weitere Ausnutzung der Kraft erfolgen, was eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Dampfes darstellte.
Diese Niederdruckzylinder mussten, wollte man genügend Kraft aufbauen, deutlich vergrössert ausgeführt werden. Daher bekamen die in Serie gebauten Lokomotiven gegenüber den Prototypen riesige Zylinder. Man konnte so die Lokomotiven gut unterschieden.
Grössere Niederdruckzylinder sollte es in der Schweiz nicht mehr geben. Selbst die weiteren Lokomotiven dieser Baureihe begnügten sich mit 690 mm. Wobei das natürlich auch mächtige Niederdruckzylinder waren, die der Lokomotive ein markantes Gesicht gaben.
Über dieses Ventil konnte nun Frischdampf vom Kessel den beiden Niederdruckzylindern zugeführt werden. Diese Methode war schon bei den A 3/5 der Gotthardbahn verwendet worden. Die Verbundlokomotive wurde zum normalen Vierling und hatte eine etwas höhere Anfahrzugkraft.
Wechselventile waren bei Lokomotiven mit zusätzlichem Zahnradantrieb sehr oft verwendet worden, weil man so Zylinder zu oder abschalten konnte. Als Nachteil dieses Boosters galt bei dieser Maschine jedoch, dass er extrem viel Dampf aus dem Kessel benötigte. Das hatte zur Folge, dass der Druck im Kessel schnell absackte. Daher wurde diese Umschaltung eigentlich nur als Anfahrhilfe bei schweren Anfahrten verwendet.
Mit den Dampfmaschinen haben wir auch den für die Leistung der Lokomotive bestimmenden Teil kennen gelernt. Dabei wurden für die Serie eine Leistung von 1 620 PS aufgeführt. Nach heutiger Lesart wären das 1 190 kW. Die als Vierling ausgeführten Prototypen waren mit 1 460 PS oder 1 074 kW etwas schwächer. Hier zeigte sich zudem auch der etwas geringere Druck des Dampfes. Bei allen Maschinen wurde die massgebende Geschwindigkeit bei 25 km/h festgelegt.
Beim Einbau der Zylinder musste man darauf achten, dass die Kräfte, die auf das Kreuzgelenk und dessen Führungen wirkten, nicht zu gross wurden. Gerade bei der hohen Leistung dieser Lokomotive war das sehr wichtig.
Bei den Inneren Hochdruckzylindern aller Lokomotiven wählte man ein Neigungsverhältnis von 1 : 8. Aussen wurde das Verhältnis bei allen Maschinen mit 1 : 40 angegeben. Die steile innere Montage war wegen der ersten Triebachse wichtig.
Die beiden Seiten waren hingegen um 180 Grad versetzt eingebaut worden. Das war eine bei Lokomotiven mit vier Zylindern übliche Anordnung der Dampfmaschinen und ermöglichte der Lokomotive einen ruhigen Lauf.
Unterschiedlich war die Folge der Auspuffschläge. Pro Radumdrehung kam es bei den beiden Prototypen wegen dem Vierling zu acht Auspuffschlägen.
Bei den in Serie gebauten Verbundmaschinen kam es jedoch nur zu vier Auspuffschlägen. Da sich bei den beiden Prototypen zwei Auspuffschläge überlagerten, hatten alle Lokomotiven im hörbaren Bereich die gleiche Anzahl Auspuffschläge. Es gab daher keinen akustischen Unterschied.
Gesteuert wurden die Dampfmaschinen mit Hilfe einer vom Stangenantrieb beeinflussten Steuerung. Dabei wurden die inneren Zylinder der in Serie gebauten Lokomotiven mit einer Steuerung nach Joy versehen. Bei den beiden Prototypen wurde jedoch auf den Einbau einer eigenen Steuerung für die innen montierten Zylinder verzichtet. Eine Lösung, die bisher bei vielen Lokomotiven mit vier Maschinen so umgesetzt wurde.
Die Lösung nach Walschaerts war eine Entdeckung, die im gleichen Zeitraum auch von Heusinger gemacht wurde. Daher wurde die Lösung mit einer gebogenen Schmiege überall in der Welt verwendet, hatte aber nicht in allen Ländern die Bezeichnung Walschaertssteuerung.
War die Schmiege in der Mitte, lief die Dampfmaschine im Leerlauf und wurde nicht mit Dampf versorgt. Durch die unterschiedlichen Stellungen waren auch unterschiedliche Füllmengen möglich, wodurch die Zugkraft optimal reguliert werden konnte.
Wir beginnen die Betrachtung jedoch mit den inneren nicht zu sehenden Antrieben mit Hochdruckzylinder. So erhalten wir bei den Triebwerken wieder die gleiche Reihenfolge, wie wir sie von den einzelnen Dampfmaschinen her kennen.
Der Zylinder des inneren Triebwerkes arbeitete mit einem Kolbenhub von 640 mm mit der Kolbenstange auf das Kreuzgelenk. Dieses war beidseitig geführt und lenkte die Bewegung auf die Schubstange um. Diese wiederum war mit der zweiten Achse, die gekröpft ausgeführt worden ist verbunden. Da mit den Triebstangen den Weg über die erste Achse genommen werden konnte, erfolgte der Einbau der Zylinder hoch und in einem relativ steilen Winkel.
Die Lager dieses Antriebes wurden als übliche Gleitlager ausgeführt und sie verfügten über Lagerschalen aus Weissmetall, das eine gute Eigenschmierung hatte. Die notwenige Zufuhr des zusätzlich benötigten Schmiermittels erfolgte über eine damals übliche Nadelschmierung, die von der zentralen Schmierpumpe mit Öl versorgt wurde. Diese Lösung war nötig, weil auf der Fahrt keine Nachschmierung dieser Lager möglich war.
Wir haben damit den sehr einfach aufgebauten inneren Teil des Antriebes kennen gelernt. Daher können wir nun zu den äusseren Triebwerken wechseln. Dabei betrachten wir auch hier nur eine Seite der Lokomotive. Mit Ausnahme des Versatzes waren diese identisch ausgeführt worden. So können wir uns eine Seite getrost ersparen, was die Angelegenheit bei diesem sehr aufwendigen Triebwerk deutlich vereinfacht.
Das war eine durchaus übliche Lösung bei Zylindern, deren Kolben zum Abknicken neigten. Für den Antrieb hatte das jedoch nichts zu bedeuten, so dass wir uns der Kolbenstange und dem Kreuzgelenk zuwenden können.
Das Kreuzgelenk des äusseren Triebwerkes war einseitig geführt worden. Es lenkte die Kraft der Dampfmaschine von der Kolbenstange auf die Triebstange um. Damit trotz der einseitigen Führung ein stabiles Kreuzgelenk vorhanden war, wurde eine massive und damit schwere Führung verwendet. So war gesichert, dass die Kraft optimal auf die an der Schubstange angeschlossene dritte Triebachse übertragen wurde.
Diese Bauart war nach De Glehn ausgeführt worden. So wurden bei dieser Bauart zwei Achsen der Lokomotiven direkt angetrieben. Dabei kam hier eigentlich gegenüber den üblichen, so gebauten Lokomotiven einfach eine vorlaufende Triebachse hinzu. Das war eine direkte Folge der Tatsache, dass hier an Stelle des bisher verwendeten Laufdrehgestelles lediglich eine Laufachse vorhanden war. Daher fehlte schlicht der Platz.
Mit einer einfachen Triebstange wurden die beiden Achsen verbunden. Ein abknicken der Kuppelstange war in diesem Bereich jedoch nicht möglich, so dass wir hier zwei fest verbundene Triebachsen erhalten haben. Daher war auch der Knickpunkt der Lokomotive vorgegeben, denn auch diese kippte beim Befahren von Kuppen um diese beiden Achsen. Entsprechend ausgelegt wurde daher die Federung der einzelnen Triebachsen.
Die Triebachsen vier und fünf waren schliesslich mit einfachen Kuppelstangen verbunden worden. Die Ge-lenke bei den Kurbelzapfen der Achsen drei und vier ermöglichen eine freie Federung der beiden Achsen.
Dadurch war aber bei der dritten Achse ein grosses Gewicht angebaut worden. Dieses wurde mit einem massiven Gegengewicht im Rad ausgeglichen. Wegen den kleinen Triebrädern wirkte dieses Gewicht noch wuchtiger, als es war.
Damit haben wir einzig die vorlaufende erste Triebachse nicht mit den beiden Triebachsen verbunden. Hier wurde die Sache bei den meisten Maschinen etwas komplizierter. So musste das Stangenlager eins bei den Lokomotiven mit dem Krauss-Helmholtz-Drehgestell längs verschiebbar ausgeführt werden. Nur so wurde die radiale Einstellung der Triebachse nicht behindert. Bei den anderen Maschinen waren einfachere Lager verwendet worden.
Alle Triebstangen und deren Gelenke waren als Gleitlager mit Lagerschalen aus Weissmetall ausgeführt worden. Diese Lager mussten mit Öl zusätzlich geschmiert werden. Dieses Schmiermittel wurde über eine Nadelschmierung dem Lager zugeführt. Diese Lösung war bei Triebstangen üblich und da hier ein leichter Zugang erfolgen konnte, wurde der Vorrat an Öl unmittelbar beim Lager vorgesehen. Dabei kamen jedoch unterschiedliche Volumen zur Anwendung.
Somit haben wir den Antrieb fertig aufgebaut und können uns nun den Zugkräften zuwenden. Dabei wurde die Kraft der Dampfmaschinen über die Triebstangen und die Kurbelzapfen auf die Triebachse übertragen. Dort wurde wiederum mit Hilfe der Haftreibung zu den Schienen eine Zugkraft erzeugt. Die Zugkraft dieser Lokomotiven war mit 145 kN sehr hoch ausgefallen und führte dazu, dass diese Baureihe die kräftigste Dampflokomotive der Schweiz war.
Um auch bei schlechtem Schienenzustand diese damals gigantischen Zugkräfte auf die Schienen übertragen zu können, mussten bessere Reibungswerte erreicht werden. Daher erhielt die Lokomotive eine Sandstreueinrichtung, die vor den Triebachsen eins und zwei wirkte. Diese Lösung reichte durchaus und mehr Sander waren damals gar nicht nötig. So können wir hier von einer normalen Ausführung der Einrichtung sprechen.
Der Sand wurde über dem Kessel in einem Sandkasten gelagert. Bei diesen Lokomotiven erhielten der Dampfdom und der Sandkasten ein gemeinsames Gehäuse, so dass kein Sandkasten erkennbar war. Durch Rohrleitungen gelangte der Quarzsand vor die Räder der beiden Triebachsen. Die Einrichtung funktionierte dabei lediglich mit der Hilfe der Schwerkraft und war nicht mit Druckluft unterstützt worden.
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