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der Heizrohrwand unterhalb der Öffnungen der Heizrohre c schräg aufsteigenden Gewölbe [* 3] aus Schamottesteinen, sowie aus dem sogen. Stehrost e, einer an den Klapprost anschließenden, von der Heizrohrwand etwa 80 cm abstehenden, rostartig durchbrochenen Gußeisenplatte, welche senkrecht bis zum untern Ende des Feuerschirms d aufsteigt. Der Rost, dessen Spalten je nach der zu verwendenden Kohlensorte eine Breite [* 4] von 4 mm (bei Staubkohlen) bis 30 mm (bei Stückkohlen) erhalten, wird durch eine gewöhnliche Feuerthür f beschüttet.
Der Stehrost e dient zur Zuführung frischer Luft, welche längs des Feuerschirms d über dem auf dem Rost brennenden Material hinstreicht, erhitzt wird, sich mit den ebenfalls erhitzten, noch unverbrannten Gasen mischt und diese dabei zur Verbrennung bringt. Der Feuerschirm ist von Nepilly den englischen Lokomotivfeuerungen entlehnt, bei welchen er geradezu als typisch angesehen werden kann; dagegen ist der Stehrost nur der Nepillyschen Feuerung eigentümlich.
Da er die sonst bei Anlagen mit Feuerschirm notwendigen Öffnungen in den Wänden der Feuerbuchse ersetzt, so gestattet er die Anbringung dieser Feuerung in jeder Feuerbuchse von ganz gewöhnlicher Konstruktion ohne zeitraubende und kostspielige Umgestaltungen. Auch bewirkt die durch den Stehrost eindringende Luft, indem sie dem von unten durch die Rostspalten kommenden Luftzug das Gleichgewicht [* 5] hält, daß selbst Kohlenstaub bis zur vollkommenen Verbrennung ruhig auf dem Rost liegen bleibt, während sonst ein guter Teil mit durch den Schornstein gerissen wird. Die Nepillysche Feuerung hat sich, was Kohlenersparnis und Rauchverbrennung [* 6] betrifft, vielfach sehr gut bewährt (Heizkohlenersparnis bis 20 Proz. und mehr) und beseitigt außerdem durch die Verwendung des Feuerschirms, welcher einen direkten Zutritt kalter Luft zu dem Heizrohr verhindert, den sonst häufig vorkommenden Übelstand des Rohrrinnens.
Der
Kessel der
Lokomotive
[* 7] muß, wie jeder andre
Dampfkessel,
[* 8] mit einer vollständigen
Dampfkesselarmatur (s.
Dampfkessel, S. 454) ausgerüstet
sein, deren einzelne
Stücke jedoch den besondern Anforderungen an einen beweglichen
Kessel angepaßt sind. Als Lokomotivkessel-Speisevorrichtung
hat sich vor andern
Apparaten der
Injektor
[* 9] (s. d.) wegen seiner Einfachheit,
Billigkeit, immerwährenden
Betriebsbereitschaft und Betriebssicherheit und seiner
Eigenschaft, nur heißes
Wasser einzuführen, ganz besonders bewährt,
so daß zur Zeit die
Lokomotiven entweder ausschließlich mit
Injektoren versehen werden, oder wenigstens einen
Injektor neben
einer Kolbenspeisepumpe erhalten.
Die Apparate zur Beobachtung des Wasserstandes entsprechen ganz denjenigen der stationären Dampfkessel. Zur Sicherung gegen die Folgen von Wassermangel (Entblößung und Erglühen der Feuerbuchsendecke und dadurch eventuell herbeigeführte Kesselexplosion) ist in die Feuerbuchsendecke ein Pfropfen [* 10] aus leicht schmelzbarem Metall eingeschraubt, welcher bei der Entblößung jener schmilzt und so dem Dampf [* 11] gestattet, in den Feuerraum zu treten und das Feuer zu ersticken.
Zur
Beobachtung des Dampfdruckes sind bei
Lokomotiven nur die Federmanometer (s.
Manometer)
[* 12] brauchbar. Bei den
Sicherheitsventilen
(s. d.) der
Lokomotiven ist die Federbelastung (s. Tafel »
Lokomotive«,
Längsschnitt) bei weitem gebräuchlicher als die Gewichtsbelastung. Aus dem die Abscheidung mitgerissener Wasserbläschen
bezweckenden
Dampfdom (in der Tafel mitten auf dem Langkessel) wird der
Dampf mittels eines durch einen
Regulierschieber
(Regulator)
[* 13] verschließbaren
Rohrs entnommen und den Dampfcylindern zugeführt.
Der Regulator wird vom Lokomotivführerstand aus an einem Hebel [* 14] (Regulatorhebel) gehandhabt. Zum Anfachen des Feuers würde der niedrige Schornstein allein nicht genügen, deshalb läßt man in ihn von unten her durch ein Rohr mit verstellbarer Öffnung (Blasrohr) den in den Cylindern verbrauchten Dampf einströmen, wodurch die Verbrennungsgase vom Rost her durch die Heizrohre hindurch angesaugt und mit durch den Schornstein gerissen werden. Um das Herausfliegen von Funken aus dem Schornstein zu vermeiden, werden sogen. Funkenfänger [* 15] angebracht, welche entweder über der Schornsteinöffnung angebrachte Siebe sind, oder darauf beruhen, daß der Rauch vor dem Austritt gezwungen wird, sich in gekrümmten Bahnen zu bewegen, wobei die Funken, weil schwerer als der Rauch, infolge der Zentrifugalkraft [* 16] außer den Bereich des Schornsteinzugs gelangen und innerhalb des Schornsteins zu Boden sinken.
Ein unentbehrlicher Armaturteil der ist die Dampfpfeife [* 17] (s. d.) zum Erteilen der nötigen akustischen Signale an das auf dem Zug und auf der Eisenbahnstrecke befindliche Dienstpersonal. Wenn auf einer Bahnstrecke unbewachte Wegübergänge vorkommen, so ist als zweiter akustischer Signalapparat ein Läutwerk hinzuzufügen, welches in der Nähe jener Stellen in Gang [* 18] zu setzen ist. Sehr gut bewährt hat sich dazu durch die Einfachheit der Konstruktion und die Sicherheit des Anlassens das Dampfläutwerk von Latowski.
Die Glocke sitzt hier konaxial auf einem an dem Dach [* 19] des Führerstandes senkrecht befestigten Rohr, dessen über die Glocke hinausreichendes Ende durch ein Klappenventil geschlossen ist. An diesem Ventil [* 20] ist der Hammer [* 21] mittels eines gebogenen federnden Stiels so befestigt, daß er im Ruhezustand einige Millimeter von der Glocke absteht. Läßt man nun durch ein dünnes Röhrchen in jenes Rohr Dampf eintreten, so wird das Ventil mit dem Hammer angehoben, fällt aber sogleich nach dem Entweichen eines Dampfquantums wieder zu, wobei der Hammer kräftig anschlägt. Dies Spiel wiederholt sich so lange, als man Dampf hinzutreten läßt.
[* 1] ^[Abb.: Fig. 2. Nepillysche Feuerung.] ¶
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Das zum mehrstündigen Kesselbetrieb erforderliche Speisewasser und Brennmaterial ist im Tender (Schlepptender) aufgespeichert,
einem hinten angehängten Wagen mit geräumigem Wasserkasten aus Kesselblech (Inhalt bis 8,5 cbm und darüber). Bei der meist
üblichen, im Grundriß hufeisenförmigen Gestalt des Wasserkastens sind die Schenkel der
Lokomotive zugekehrt und lassen zwischen
sich den Raum für das Brennmaterial frei. Wo die Mitführung großer Wasser- und Brennstoffvorräte nicht
unbedingt erforderlich ist, wie z. B. beim Rangieren auf Bahnhöfen oder beim Befahren kurzer Strecken, begnügt man sich unter
Fortlassung des Tenders mit kleinern, direkt auf der
Lokomotive aufgestellten Behältern. Die so ausgerüsteten Lokomotiven heißen
Tender
lokomotiven.
Dampfmaschine.
Die Dampfmaschine der
Lokomotive hat die Kraft
[* 23] des in dem Kessel erzeugten Dampfes auf die Räder zu übertragen. Aus
der Tafel »
Lokomotive« ist die allgemeine Anordnung der Maschine
[* 24] zu ersehen. Dieselbe ist zu bezeichnen als eine Zwillingsmaschine
mit variabler, jedoch im Grad beschränkter Expansion und ohne Kondensation, welch letztere teils wegen des
sehr beschränkten Raums, teils auch deswegen für Lokomotiven unzweckmäßig ist, weil die Geschwindigkeit des verbrauchten
unkondensierten Dampfes zum Anfachen des Feuers gebraucht wird.
In der Nähe der Rauchkammer ist auf jeder Seite der ein horizontaler Treibcylinder angebracht, welchem der Dampf durch je ein Zweigrohr des vom Dampfdom ausgehenden, in der Rauchkammer sich gabelförmig teilenden Dampfrohrs zugeführt wird. Der Dampf gelangt jedoch nicht direkt in die Cylinder, sondern passiert erst je einen Kasten (Schieberkasten), von welchem aus er durch Kanäle (Dampfkanäle) mittels eines diese bald öffnenden, bald schließenden Schiebers abwechselnd an beiden Cylinderenden eingelassen wird, wodurch die Dampfkolben hin und her bewegt werden. Der in den Cylindern wirksam gewesene Dampf wird durch dieselben Schieber nach dem bei der Kesselarmatur erwähnten Blasrohr hin entlassen.
Durch den Deckel der Cylinder gehen Kolbenstangen, die durch Bleuelstangen mit je einer Kurbel [* 25] einer und derselben Radachse verbunden sind. Mit diesen Kurbeln zugleich, welche zur Vermeidung von Totpunktstellungen (d. h. solchen Stellungen, aus welchen eine einzelne Kurbel durch ihre Bleuelstange nicht herausbewegt werden kann) um 90° gegeneinander verstellt sind, werden durch die Kolbenbewegung die auf derselben Achse (Treibachse) befestigten Räder umgedreht, wodurch die auf den Eisenbahnschienen fortbewegt wird.
Die Richtung dieser Bewegung (vorwärts oder rückwärts) ist abhängig von der Dampfzuleitung und diese
wiederum von der Bewegung der Dampfschieber. Diese kann, entsprechend dem Vorwärts-, resp. Rückwärtsfahren
der
Lokomotive, in zwei einander entgegengesetzten Reihenfolgen vor sich gehen. Zu diesem Behuf sind auf der Treibachse
für jeden Cylinder zwei dicht nebeneinander liegende Exzentriks (s. d.) angebracht, welche gegeneinander um 180°
versetzt sind, so daß sie gleichzeitig in den entgegengesetzten extremen Stellungen ankommen.
Sie greifen mit ihren Exzenterstangen an beiden Enden eines schmiedeeisernen Bogens (Kulisse) an, welcher ein am Ende der Schieberstange
befindliches Gleitstück, den sogen. Stein, umfaßt. Beide Kulissen sind an einem mit Gegengewichten versehenen Hebelmechanismus
in der Weise aufgehängt, daß sie vom Lokomotivführer mit einem Hebel (Reversierhebel) gehoben und gesenkt
und mit einem federnden Riegel in der jedesmaligen Lage festgehalten werden können. Je nachdem nun die Kulissen mehr oder weniger
in gehobener oder gesenkter Lage hängen, werden die Steine und somit die Schieber entweder mehr von den oben angreifenden
oder mehr von den unten angreifenden Exzentern ihre Bewegung erhalten und somit ein mehr oder weniger schnelles Vorwärts-,
resp. Rückwärtslaufen der
Lokomotive hervorrufen.
Befinden sich aber die Steine in der Mitte der Kulissen, so werden die Bewegungen der Exzenter in der Weise ausgeglichen, daß
die Steine und die damit zusammenhängenden Schieber in ihrer Mittellage stehen bleiben und kein Dampf in
die Cylinder eintreten kann, mithin auch die
Lokomotive zur Ruhe gelangt. Statt des Reversierhebels wendet man in neuerer Zeit häufig
eine Stellschraube an, welche die Kulissen sicherer in ihrer Stellung erhält als die zuweilen ausspringende Klinke
[* 26] des erstern.
Da der Dampfzutritt und -Austritt bei jedem Cylinder nur durch einen einzigen Schieber geregelt wird, so
kann man den Dampf nur in geringem Grad expandieren lassen und muß ihn noch mit einer beträchtlichen Spannung entweichen lassen,
wodurch ein guter Teil Arbeit, also auch Dampf und Brennmaterial, verloren geht. Die Erklärung dafür, daß
das anderweitig gerade bezüglich des Dampfverbrauchs so vorzügliche bewährte und weitverbreitete System der Compoundreceiver-Maschinen
(s. Dampfmaschine,
[* 27] S. 467) bisher noch keine allgemeinere Verwendung bei den Lokomotiven gefunden hat, ist in dem Umstand zu
suchen, daß sich bei der Übertragung dieses Systems auf die
Lokomotive Schwierigkeiten zeigen, welche namentlich in der Notwendigkeit
großer Einfachheit der Konstruktion und Handhabung, großer Zugkraft beim Anfahren, sehr veränderlicher Kraftleistung während
der Fahrt sowie in der allgemeinen Anordnung und den begrenzten Dimensionen der Lokomotive begründet sind.
Bemerkenswerte Konstruktionen von Compoundlokomotiven sind diejenigen von Mallet und von v. Borries, welche beide im Prinzip übereinstimmen und nur konstruktive Abweichungen voneinander zeigen. Beide haben auf einer Seite des Kessels einen kleinern Hochdruckcylinder, auf der andern Seite einen größern Niederdruckcylinder und zwischen ihnen, in der Rauchkammer, ein Zwischenreservoir (Receiver). Der Dampf wirkt zuerst im Hochdruckcylinder unter geringer Expansion, darauf nach dem Passieren des Receivers zum zweitenmal in dem Niederdruckcylinder unter stärkerer Expansion und gelangt dann erst durch das Blasrohr und den Schornstein ins Freie. Um das Anfahren zu ermöglichen, ist eine Vorrichtung vorhanden, mittels welcher man den großen von dem kleinen Cylinder trennen, dagegen erstern mit dem Dampfkessel, letztern mit dem Blasrohr verbinden kann, so daß beide Cylinder wie bei den gewöhnlichen Lokomotiven unabhängig voneinander arbeiten.
Hierbei würde der große Cylinder wegen seines größern Kolbens bezüglich seiner Leistung über den kleinen ein bedeutendes Übergewicht haben, wenn nicht durch ein eingeschaltetes Reduzierventil [* 28] (s. Druckregulatoren) der Druck des in den großen Cylinder tretenden Dampfes entsprechend verkleinert würde. Die Resultate, welche mit den Compoundlokomotiven, namentlich auch vor einiger Zeit in Preußen [* 29] mit den Borriesschen Lokomotiven, erzielt worden sind, berechtigen zu der Hoffnung, daß das Compoundsystem auch bei den Lokomotiven, wie schon bei den feststehenden und Schiffsdampfmaschinen, allgemeinere Verbreitung finden wird. ¶
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Wagen der Lokomotive.
Der Wagen der ist ein aus schmiedeeisernen Langträgern und Querverbindungen bestehendes rahmenartiges Gestell, welches sich mittels Blattfedern auf die Lager [* 31] der Radachsen stützt. Je nachdem die Langträger des Gestells innerhalb oder außerhalb der Räder angeordnet sind, unterscheidet man Lokomotiven mit Innen- und solche mit Außenrahmen. An den Langträgern sind die Cylinder und die Stützpunkte für die Kulissensteuerung befestigt. Der Kessel ist in seinen Dimensionen, besonders der Länge nach, Veränderungen durch Temperaturunterschiede unterworfen, an welchen das Gestell nicht teilnimmt. Es dürfen daher zur Vermeidung des Krummziehens diese Teile nur so miteinander verbunden sein, daß die Ausdehnung [* 32] des Kessels nicht gehindert wird, was man dadurch erreicht, daß man den Kessel nur vorn an der Rauchkammer mit dem Gestell fest verschraubt, an andern Stellen dagegen mittels Gleitstücke aufruhen läßt.
Außer den hierzu nötigen Querverbindungen ist noch vorn und hinten je ein eisernes Querstück vorhanden, von denen das erstere, die sogen. Pufferbohle, zur Aufnahme der Puffer und der Kuppelungen, [* 33] das letztere zur Stützung des Führerstandes und entweder gleichfalls zur Aufnahme von Puffern und Kuppelungen oder zur Befestigung der Verbindungsteile zwischen der und dem Tender dient. Die Räder der Lokomotive sitzen paarweise fest auf den Achsen, und deren Zapfen [* 34] liegen in Lagern, welche sich, entsprechend den Durchbiegungen der Tragfedern, in senkrechten Schlitzen des Rahmens verschieben können, während andre Relativbewegungen derselben gegen den Rahmen ausgeschlossen sind. Es ist einleuchtend, daß ein solches starr verbundenes Achsensystem nur wenig gekrümmte Bahnen durchfahren kann.
Für stärkere Krümmungen werden sehr verschiedenartige Konstruktionen von Gestellen angewendet, welche mit einer gewissen Beweglichkeit begabt sind. So macht man bei drei Räderpaaren die hinterste und vorderste Achse quer gegen den Rahmen ein wenig verschiebbar. In Amerika [* 35] stützt man allgemein den Vorderteil der auf einen vierräderigen Vorderwagen (Laufgestell, Drehgestell), welcher sich um einen in der Mitte befindlichen starken Bolzen (Reibnagel) drehen kann.
Das Bishelsche Gestell hat nur eine unter der Rauchkammer liegende Achse und läßt sich um einen etwa in der Mitte der Lokomotivlänge befindlichen Bolzen drehen. Als Zubehör der Wagen der Lokomotiven sind auch die Bremsen [* 36] (s. d.) anzusehen, welche entweder als Handbremsen oder neuerdings auch vielfach als mechanische Bremsen ausgeführt werden. Im letztern Fall trägt die auch den zur Bedienung sämtlicher Bremsen des Zugs erforderlichen Bewegungsapparat.
Man unterscheidet bei den Lokomotiven Laufräder, welche, ebenso wie die Räder der Eisenbahnwagen, nur deswegen auf den Schienen fortrollen, weil die Lokomotive sich fortbewegt, und Treibräder, welche dadurch, daß sie von der Maschine der Lokomotive in Umdrehung versetzt werden, die Lokomotive in Bewegung setzen und erhalten. Man kann sich vorstellen, daß die Treibräder sich wie die Beine eines Zugpferdes gegen die Unterlage (Schienen) stemmen und somit, da sie durch ihre Umdrehung zugleich die Angriffspunkte immer weiter vorwärts verlegen, das Fortgehen des Zugs bewirken.
Das ist jedoch nur möglich, wenn die Kraft, mit welcher die Treibruder in jeder Stellung an den Schienen haften, größer als der Bewegungswiderstand des Zugs ist; andernfalls bleibt der ganze Zug trotz der Umdrehung der Treibräder stehen, indem dieselben keinen festen Stützpunkt finden können, sondern einfach auf derselben Stelle der Schienen herumrutschen (das Gleiten oder Trommeln der Räder). Die Kraft nun, welche das Gleiten verhindert, ist einzig die Reibung [* 37] zwischen den Treibradumfängen und den Schienen und in ihrer Größe abhängig von dem Material und der Oberflächenbeschaffenheit der Schienen (rauh oder glatt, trocken oder schlüpfrig) sowie von dem auf den Rädern lastenden Gewicht. Es ist also die Leistungsfähigkeit der Maschine (unter Voraussetzung einer mittlern oder normalen Materialbeschaffenheit der Schienen und Räder) beschränkt durch den auf den Treibrädern ruhenden Gewichtsteil der Lokomotive, dieser jedoch wieder durch die Festigkeit [* 38] des Schienenwegs.
Hieraus ergibt sich ohne weiteres die Notwendigkeit, auf die Treibachsen einen möglichst großen Teil des Lokomotivgewichts zu legen. Man nennt diesen Teil das Adhäsionsgewicht der Lokomotive im Gegensatz zu dem auf die Laufräder kommenden toten Gewicht. Die größte Zugkraft einer Lokomotive beträgt etwa ein Fünftel ihres Adhäsionsgewichts. Es ist klar, daß das Adhäsionsgewicht einer Lokomotive um so größer wird, je größer die Zahl der Treibradachsen im Verhältnis zu derjenigen der Laufradachsen wird, und daß schließlich bei einer Lokomotive, welche nur Treibräder besitzt, das Adhäsionsgewicht gleich dem ganzen Eigengewicht zu setzen ist.
Die Vermehrung der Treibachsen führt zu der Anordnung der Lokomotive mit gekuppelten Treibachsen. Man läßt nämlich immer nur eine Achse direkt durch die Maschine treiben und verbindet (kuppelt) etwanige andre Treibachsen mit der erstern durch Parallelkurbeln und Kuppelstangen, wie das für eine zweite Achse aus der Tafel ersichtlich ist. Da der Bewegungswiderstand der Züge auf ansteigenden Bahnen mit dem Steigungsverhältnis ganz unverhältnismäßig wächst, während zugleich das Adhäsionsgewicht der Lokomotive infolge der schrägen Unterlage abnimmt, so gibt es eine Grenze (1:40 = 1 m Steigung auf 40 m horizontal gemessene Länge), bei welcher die mit Adhäsion arbeitenden Lokomotiven den Dienst versagen.
Zur Überwindung stärkerer Steigungen, wie solche bei Gebirgsbahnen zuweilen vorkommen, vergrößert man entweder die Adhäsion durch künstliche Mittel besondere mit Federkraft seitlich gegen die Schienen gepreßte Reibungsräder), oder man sieht von ihr ganz ab und läßt die Bewegung durch Eingriff eines als Zahnrad ausgeführten Treibrades in eine besondere gezahnte Schiene hervorbringen, oder man zieht den Zug mittels einer auf der Höhe stehenden Maschine, als welche auch unter Umständen eine vorausgefahrene und festgelegte Lokomotive benutzt werden kann, an einem Seil aufwärts.
Die Dimensionen der Treibcylinder und Kurbeln sind durch die erforderliche Leistung und dadurch bedingt, daß die Kolbengeschwindigkeit und die Anzahl bei der größten Geschwindigkeit der eine gewisse Grenze, bei welcher sich starke Stöße allzu störend bemerkbar machen, nicht erreichen. Es wird dann die Zugkraft und die Geschwindigkeit der Lokomotive in den durch die Adhäsionsverhältnisse gegebenen Grenzen [* 39] von dem Hebelverhältnis der Kurbel zum Halbmesser der Treibräder abhängen, derart, daß Lokomotiven mit verhältnismäßig kleinen Rädern große Lasten mit geringer Geschwindigkeit, Lokomotiven mit großen Rädern geringe Lasten mit großer Geschwindigkeit befördern können.
Hiernach haben sich bestimmte Formen der Lokomotive herausgebildet, hauptsächlich die folgenden. Die Schnellzug- oder Eilzuglokomotive [* 30] (Fig. 3) hat die ¶