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Titel
Lokomotive
[* 2] (lat., »von der Stelle bewegend«),
eine mitsamt ihrem
Dampfkessel
[* 3] auf einem Wagengestell
angebrachte
Dampfmaschine,
[* 4] welche dazu bestimmt ist, sich selbst und einen angehängten Wagenzug auf
Schienen fortzubewegen.
Es sind somit
Kessel,
Wagen und
Dampfmaschine die drei Hauptorgane jeder
Lokomotive. Hierzu kommen noch Vorratsräume für Kesselspeisewasser
und für Brennmaterial, welche jedoch meist nicht auf der eigentlichen
Lokomotive selbst, sondern auf einem
besondern, direkt hinten angehängten
Wagen angeordnet sind.
Dampfkessel (hierzu Tafel »
Lokomotive«).
Die
Dampfkessel der
Lokomotive sind, einige Ausnahmen für spezielle
Zwecke abgerechnet, stets Heizrohrkessel (Röhrenkessel) von einer
Form, welcher man den spezifischen
Namen Lokomotivkessel beigelegt hat. Das
Charakteristische des Lokomotivkessels ist seine
Zweiteilung in den kastenförmigen Stehkessel mit der den
Rost enthaltenden Feuerbuchse und den daran
sich anschließenden liegend-cylindrischen Langkessel, der von einer großen Anzahl enger Heizrohre durchzogen ist, und dessen
Verlängerung
[* 5] die Rauchkammer mit dem
Schornstein bildet.
Vgl. Dampfkessel, S. 450, nach der schematischen Darstellung auf Tafel »Dampfkessel I«, [* 1] Fig. 11, und die beifolgende Tafel.
Auf die Versteifung der ebenen Kesselflächen muß bei den erforderlichen großen Dampfspannungen (8-15 Atmosphären) ganz besondere Sorgfalt verwendet werden. Die Feuerbuchsenwände sind mit den Außenwänden durch Stehbolzen zu verbinden, die Feuerbuchsendecke durch aufgeschraubte Träger, [* 6] die obern Teile der Kesselstirnwand und der Feuerwand durch Eckverbindungen zu stützen. Das Material der Lokomotivkessel ist im allgemeinen Schmiedeeisen oder auch Stahl. Nur die Feuerbuchse wird, wenigstens in Europa, [* 7] der größern Feuerbeständigkeit wegen aus Kupferblech hergestellt.
Die
Feuerung der
Lokomotive wurde zuerst nur mit bestem Brennmaterial
(Koks, Stückkohlen) bedient. Der
Wunsch und das
Bedürfnis, an
Heizkohlen zu sparen, trieben jedoch dazu, einerseits auch Brennmaterial von geringeren bis geringstem Wert
(Mittelkohle, Förderkohle, Staubkohle) zu verwenden, anderseits neben dem gewöhnlichen horizontalen oder schwach geneigten
Planrost (s.
Feuerungsanlagen,
[* 8] S. 214) eine große
Reihe von Feuerungskonstruktionen einzuführen, welche eine möglichst vollkommene
Rauchverzehrung bezwecken.
Hierher gehört die namentlich auf französischen Bahnen übliche Tenbrinksche Feuerung [* 1] (Fig. 1). Zur kontinuierlichen Beschüttung des Rostes dient ein in der Rückwand der Feuerbuchse angebrachter Schlitz a von der Breite [* 9] derselben, welcher außen in einen mit einem Deckel verschlossenen Rumpf b übergeht, dessen Boden die Rückwärtsverlängerung des geneigten Rostes c bildet. Die außerdem noch vorhandene Feuerthür wird beim Anfeuern nicht geöffnet und dient nur dazu, an den Heizrohren etwanige Reparaturen vornehmen zu können, während ein zwischen der Feuerthür und dem Rumpf befindlicher, mit Regulierklappe versehener Schlitz d die Zuführung von Luft oberhalb der Brennmaterialschicht bezweckt.
Von der Heizrohrwand beginnend, zieht sich ein flacher, von einer Seitenwand der Feuerbuchse bis zur andern reichender Wasserkasten l (Sieder) nahezu parallel zur Rostfläche etwa durch zwei Drittel der Feuerbuchsenlänge hin. Er kommuniziert durch die Stützen m mit dem Wasserraum des Stehkessels. Die in den Rumpf geschütteten Kohlen rutschen nach Maßgabe der Verbrennung den geneigten Rost c hinab und werden aus diesem Weg durch die am untern Ende in voller Glut befindlichen Stücke abdestilliert, bis sie gleichfalls nach unten und in Brand geraten, um nun ihrerseits auf das nachkommende Material entgasend zu wirken.
Die Verbrennungsprodukte mischen sich, an der untern Wand des Sieders hinaufziehend, mit den brennbaren Destillationsgasen und der durch d zuströmenden Luft derart, daß eine Verbrennung der Gase [* 10] zu stande kommt. Die gänzlich ausgebrannten Kohlen (Schlacken) gelangen schließlich auf den Schlackenrost e, welcher auf Hebeln f ruht und mit diesen durch den Hebel [* 11] g und die Schraube h zeitweise schräg gestellt wird, um die Schlacken in den Aschenkasten gleiten zu lassen. Die durch dieses System im Vergleich mit den gewöhnlichen Planrostfeuerungen zu erzielende Brennstoffersparnis soll bis 12 Proz. betragen. - Das Feuerungssystem von Nepilly [* 1] (Fig. 2) besteht aus einem wenig geneigten Planrost a mit daranstoßendem, um eine horizontale Achse drehbarem Klapprost (Schlackenrost) b zur Entfernung der ausgebrannten Kohlenschlacken, ferner aus dem Feuerschirm d, einem von
[* 1] ^[Abb.: Fig. 1. Tenbrinksche Feuerung.] ¶
Schnellzug
lokomotive »Rittinger« der Österreichischen Südbahn.
[* 2] Fig. 1. Längenschnitt.
[* 2] Fig. 2. Horizontalschnitt.
Zum Artikel »Lokomotive«. ¶
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der Heizrohrwand unterhalb der Öffnungen der Heizrohre c schräg aufsteigenden Gewölbe [* 14] 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 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 [* 15] 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 [* 16] 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 muß, wie jeder andre Dampfkessel, 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
[* 17] (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 [* 18] aus leicht schmelzbarem Metall eingeschraubt, welcher bei der Entblößung jener schmilzt und so dem Dampf [* 19] gestattet, in den Feuerraum zu treten und das Feuer zu ersticken.
Zur Beobachtung des Dampfdruckes sind bei Lokomotiven nur die Federmanometer (s. Manometer)
[* 20] 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)
[* 21] verschließbaren Rohrs entnommen und den Dampfcylindern zugeführt.
Der Regulator wird vom Lokomotivführerstand aus an einem Hebel (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 [* 22] 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 [* 23] außer den Bereich des Schornsteinzugs gelangen und innerhalb des Schornsteins zu Boden sinken.
Ein unentbehrlicher Armaturteil der ist die Dampfpfeife [* 24] (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 [* 25] 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 [* 26] des Führerstandes senkrecht befestigten Rohr, dessen über die Glocke hinausreichendes Ende durch ein Klappenventil geschlossen ist. An diesem Ventil [* 27] ist der Hammer [* 28] 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.
[* 13] ^[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 Tenderlokomotiven.
Dampfmaschine.
Die Dampfmaschine der Lokomotive hat die Kraft [* 30] des in dem Kessel erzeugten Dampfes auf die Räder zu übertragen. Aus der Tafel »Lokomotive« ist die allgemeine Anordnung der Maschine [* 31] 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 [* 32] 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 [* 33] 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, 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 [* 34] (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 [* 35] 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. ¶