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Kessel mit Dampferzeugung
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Der Kessel für diese Lokomotiven wurde auf die klassische Weise eingebaut. Im Bereich der Feuerbüchse wurde das Bauteil mit der Hilfe von Schrauben am Träger des Plattenrahmens befestigt. Von der Feuerbüchse führten der Langkessel und die Rauchkammer zum vorderen Ende der Lokomotive. Dort erfolgte eine einfache Abstützung auf einem Sattel. Der Kessel war deshalb nur im Bereich der Feuerbüchse wirklich verbunden.
Die hier unterschiedlichen Werte waren eine direkte Folge des im Kessel befindlichen heissen Wassers und damit der Ableitung auf die Metalle, die sich in der Folge stärker ausdehnten, als der Rahmen der Ma-schine.
Bevor wir uns den Details zuwenden, müssen noch ein paar Superlative erwähnt werden. Als die ersten Lokomotiven der Baureihe D im Jahre 1882 aus-geliefert wurden, besassen sie schlicht den grössten auf einem Fahrzeug montierten Kessel.
Das galt in erster Linie für die Schweiz, aber auch im Ausland war das Modell unter den grössten Ausführ-ungen zu finden. Das hat zur Folge, dass wir etwas genauer hinsehen müssen.
Auch diese Anordnung war üblich und wurde bei den Maschinen dieser Baureihe nicht mehr verändert. Schön wäre es, wenn das für alle Punkte seine Gültigkeit hätte. Diesen Gefallen machten uns aber die beiden Hersteller nicht und selbst die Gotthardbahn trug dazu bei.
Da der Kessel bei allen Lokomotiven dieser Baureihe relativ tief eingebaut wurde, konnte man zwischen dem Rahmen und dem Kessel nicht durchblicken. Dadurch hatte die Feuerbüchse aber nicht mehr zwischen den Rädern der letzten Triebachse vollumfänglich Platz gefunden. Sie musste deshalb weiter nach hinten verschoben werden, was sich letztlich auch indirekt auf die Position des Führerhauses ausgewirkt hatte.
Wenn wir nun den Kessel in den Details ansehen wollen, dann beginne ich, wie bei den anderen Bau-reihen mit der Wärmequelle.
Ein wichtiger Punkt bei der Bestimmung des Feuers ist die Fläche des Rostes. Diese gab an, wie viele Kohlen darauf ausgebreitet werden konnte.
Im Vergleich mit den anderen Baureihen, war das der grösste Rost, der in einem Kessel eingebaut wurde. Nur schon das zeigt die Grösse des Kessels.
Unter dem Rost wurde der Aschekasten verbaut. In diesem wurde die verbrannte Kohle aufgefangen. Neben der Asche, gehörten auch kleine glühende Stücke dazu. Entscheidend war, ob das Stück durch den Rost fallen konnte oder nicht. Dank dem Aschekasten gelangten diese Partikel nicht auf das Gleis und konnten so keinen Brand der Schwellen verursachen. Wobei das nicht vollständig ausgeschlossen werden konnte.
Der Grund waren die seitlich vorhandenen Schlitze. Diese wurde benötigt, dass von aussen frische Luft in den Bereich gelangte. Durch die vorhandene Sogwirkung wurde diese Luft durch die Kohlen gezogen. Dabei reagierte der Sauerstoff mit der Glut und das Feuer wurde angefacht. Es entstanden so Rauchgase, die mit heisser Luft durchmengt waren. Zusammen mit der infraroten Strahlung des Feuers wurde so viel Wärme erzeugt.
Um die Feuerbüchse wurde der Stehkessel aufgebaut, dieser bestand aus den vier Wänden mit Rauchrohrwand und Feuerloch, sowie der Decke. Während für die Wände Stahl verwendet wurde, kam bei der Decke Kupfer zur Anwendung.
Dieses Metall war schon damals als sehr guter Leiter der Wärme bekannt. Genau das wollte man, denn die vom Feuer abgestrahlte Wärme sollte ohne grosse Verluste an das Wasser im Kessel ab-gegeben werden.
Für die Bestimmung der Übertragung von Wärme war diese direkte Heizfläche wichtig. Bei den Lokomotiven dieser Baureihe gab es dabei erste Unterschiede. So wurde bei den Modellen mit den Nummern 101 bis 136 eine direkte Heizfläche von 9.5 m2 angegeben.
Bei den als Nachbau vorgesehenen Nummern 141 bis 145 konnte der Wert der Heizfläche auf 11.6 m2 gesteigert werden. Das war durchaus ein stolzer Wert, der nicht so schnell übertroffen wur-de.
Nachdem die Rauchgase mit der erhitzten Luft einen Teil der Wärme an die Wände und die Decke des Stehkessel abgegeben hatten, wurden die Gase über die Rauchrohrwand aus der Feuerbüchse geführt. Das sorgte nun dafür, dass wiederum frische Luft in den Bereich gelangte, die ebenso schnell erwärmt wurde. Der Wärmeeintrag an die Wände und die Decke des Stehkessel blieben daher erhalten und das war das Ziel.
Mit der Rauchrohrwand kommen wir zum Langkessel. Dieser war nun aber nicht mehr so einheitlich aufgebaut worden, wie das beim Stehkessel der Fall war. Der Unterschied fand sich bei der Anzahl der verbauten Siederohren. Bei den Nummern 101 bis 127 waren insgesamt 225 Rohre vorhanden. Diese wurden bei den vier letzten Lokomotiven aus München auf lediglich 223 Rohre verringert. Weniger Rohre sollte es nicht mehr geben.
Die SLM baute beim Kessel der Nummern 132 bis 136 wieder 231 Siederohre ein, das war etwas mehr als bei den Modellen aus München. Doch die grosse Steigerung fand bei den Modellen mit den Nummern 141 bis 145 statt.
Diese hatten nicht weniger als 293 Rauchrohre erhalten. Ein durchaus ansehnlicher Wert für die Anzahl der Siederohre. Jedoch war auch deren Länge für die hier vorhandene Heizfläche wichtig. Bei der Länge der Rohre war man sich bei den Nummern 101 bis 136 zumindest noch einig.
Hier wurden Rauchrohre verbaut, die über eine Länge von 4 200 mm verfügten. Bei den ersten ausge-lieferten Lokomotiven war das die grösste Länge, die in einem Kessel verbaut wurde. Wegen den Unterschieden bei der Anzahl der Siederohre ergaben sich unterschiedliche Heizflächen für diese Mo-delle. Diese müssen wir uns ansehen.
Für die Nummern 101 bis 127 konnte eine totale Heizfläche von 158 m2 erreicht werden. Bei den vier nachfolgenden Modellen aus München verringerte sich diese jedoch auf einen Wert von 156.7 m2. Wiederum eine Steigerung war mit den aus Winterthur stammenden Kesseln möglich. Die totale Heizfläche der Lokomotiven mit den Nummern 132 bis 136 betrug stolze 161.8 m2. Was auf Grund der grössten Anzahl Siederohre zu erwarten war.
Beim Langkessel der nachfolgenden Betriebsnummern 141 bis 145 gab es grössere Unterschiede zu den älteren Modellen. Hier wurde die Länge der Rohre auf einen Wert von 4 000 mm gekürzt. Das war eine deutliche Reduktion, da aber die Anzahl der Siederohre vergrössert wurde, ergab das mit einem Wert von 176.8 m2 die grösste Heizfläche dieser Baureihe. Sie sehen, dass mit der Anzahl Rauchrohre mehr erreicht wurde, als mit deren Länge.
Nachdem die heisse Luft und die Rauchgase ihre Arbeit im Steh- und Langkessel getan haben, gelangten sie in die Rauchkammer. Durch das grös-sere Volumen der Rauchkammer, wurden die Gase massiv abgebremst.
Mitgerissene Schwebeteile konnten sich in der Rauchkammer mit Hilfe der Schwerkraft auf den Boden derselben absenken. Dort verglühten sie endgültig und konnten nach dem Einsatz gefahrlos entnommen werden.
Der so gereinigte Rauch wurde schliesslich mit der Hilfe des Abdampfes von der Dampfmaschine durch den Kamin ins Freie gestossen. Auch hier wurde die Länge so gewählt, dass die giftigen Rauchgase über das Führerhaus abgeleitet wurden.
Während der Fahrt senkten sie sich nach der Lokomotive, da nun auch die Wirbel des Fahrtwindes einen grossen Einfluss hatten. Die Lösung erlaubte aber eine gute Sicht nach vorne.
Im Stillstand der Lokomotive konnte der Kamin, wie bei allen Lokomotiven der neuen Gotthardbahn abgedeckt werden. Dadurch konnte verhindert werden, dass bei fehlendem Abdampf Wasser in die Rauchkammer gelangen konnte. Jedoch war immer noch die natürliche Luftströmung vorhanden, die so verhinderte, dass das Feuer erstickt wäre. In dem Fall wäre sehr viel Kohlenmonoxyd entstanden, was auf das Personal einschläfernd wirkte.
Wir haben das Feuer und den Weg der Rauchgase kennen gelernt. Diese waren so heiss, dass die Metalle durchaus schmelzen konnten, oder ihre Festigkeit verloren. Damit das nicht passierte, wurden die Flächen gekühlt. Als Kühlmittel dafür wurde das sich im Kessel befindliche Wasser benutzt. Dieses Mittel war sehr gut geeignet und das Produkt dieser Kühlung wurde schliesslich für den Antrieb der Lokomotive genutzt.
Durch die geringere Dichte floss augenblicklich Wasser nach, so dass die Kühlung nachhaltig war.
Die dabei notwendige Über-deckung wurde mit speziel-len Sicherheitsbolzen ge-prüft.
Die schmolzen noch vor dem Kupfer und erzeugten ein pfeifendes Signal, das als Warnung vor einer Explosion diente.
Der so erzeugte Dampf sammelte sich an der höchsten Stelle. Bei den Modellen mit den Nummern 101 bis 136 wurde dazu der auf dem Kessel montierte Dampfdom benutzt. Bei den Nummern 141 bis 145 gab es jedoch zwei Dome, die zudem mit einem Rohr, das Domverbinder genannt wurde, verbunden wurden. Eine seltene Lösung, die aber mehr Dampf sammeln konnte und die einen Vorteil im Betrieb ergaben.
Mit der andauernden Produktion von Dampf, stieg wegen dessen grösserem Volumen der Druck im Kessel an. Dieser konnte so gross werden, dass die Nieten und Metalle nicht mehr über eine ausreichende Kraft verfügten. Die Folgen wären fatal gewesen, denn der Kessel wäre explosionsartig geborsten. Um das wirksam zu Verhindern, wurden Sicherheitsventile eingebaut, die den maximalen Druck auf den erlaubten Wert beschränkten.
Bei den Lokomotiven mit den Nummern 101 bis 136 wurden die Sicherheitsventile nicht auf dem Dampfdom, sondern direkt auf dem Kessel unter einer Haube montiert. Diese Lösung musste gewählt werden, da diese Maschinen einen sehr grossen Dampfdom erhalten hatten. Unterschiedlich war jedoch der Wert auf den die Ventile eingestellt wurden. Werte, die von Betreiber jedoch nicht verstellt werden durften.
Für die ersten Modelle mit den Nummern 101 bis 127 wurde ein Dampfdruck von zehn bar zugelassen. Das war damals bei so grossen Kesseln der maximale Wert. Nach der Nummer 127 konnte die Fertigung des Kessels verbessert werden.
Auch der eingestellte Dampfdruck konnte bei diesen Modellen noch einmal gesteigert werden. Mit einem Wert von 15 bar, konnte in diesem Kessel der Dampf stärker erhitzt werden.
Dieser war für de Decke der Feuerbüchse sehr gefähr-lich und so musste im Betrieb neues Wasser eingefüllt werden. Bei einem unter Druck stehenden Behälter geht das nicht so einfach. Dabei wurde hier die Nachspeisung auf unterschiedliche Art gelöst, was aber auch wieder eine Folge der langen Lieferzeit war. Sie sehen, man nahm jede Neuerung an.
Bei allen Maschinen war der Injektor als einfache Lösung vorhanden. Dieser war so aufgebaut worden, dass er bedingt durch den Druckabfall das Wasser regelrecht in den Kessel sog. Da nun aber viel kaltes Wasser in den Behälter geführt wurde, verminderte sich die Produktion von Dampf. Der Injektor stellte somit ab, wenn der Effekt nicht mehr ausreichend hoch war. Da dann auch genug Wasser im Kessel war, reichte das Bauteil.
Als auf dem Markt die neuen Speisepumpen erhältlich waren, wurden diese für die Nachspeisung eingebaut. Die Pumpen sorgten dafür, dass das Wasser mit hohem Druck in den Kessel gedrückt wurde. Der Vorteil war, dass mit diesen Pumpen mehr Wasser in den Behälter kam als mit dem Injektor. Die Pumpe arbeitete immer und so konnte der Kessel auch überfüllt werden. Der Betrieb dieser Speisepumpe erforderte vom Personal etwas mehr Aufmerksamkeit.
Sie fragen sich sicherlich, wo denn das Problem bei zu viel Wasser im Kessel war. Wurde der Wasserpegel zu hoch angesetzt, hatte man den Vorteil, das nicht so oft nachgespiesen werden musste. Jedoch bestand nun auch die Gefahr, dass bei der Entnahme von Dampf Kesselwasser mitgerissen wurde. Dieses Wasser war dort aber nicht gut, da es nicht komprimiert werden konnte. Doch das ist ein neues Kapitel, das wir nun einschlagen werden.
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