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Druckluftspeicher

Die Erzeuger von Druckluft können nicht immer innert nützlicher Zeit genügend Luft schöpfen um den Verbrauch von Druckluft zu ergänzen. Hinzu kommt, dass wir erfahren haben, dass die Inbetriebnahme einer elektrischen Lokomotive nur mit sehr viel Aufwand möglich ist. Daher musste man eine Möglichkeit schaffen, damit wir diese Druckluft zwischenspeichern können. Dort könnten die Verbraucher die Druckluft beziehen und die Kompressoren die Luft hin pumpen.
Am besten kann man Druckluft in einem grösseren Hohlraum speichern. Kommen wir wieder zum Luftballon von Ihrer Geburtstagsparty. Die Luft, die Sie in den Ballon geblasen haben, vergrössert diesen. Je mehr Luft Sie hinein blasen, desto grösser wird er. Das Reservoir wird dadurch grösser. Der im Zimmer herumfliegende Luftballon, fliegt länger, wenn der grösser ist. Er hat mehr Luft zur Verfügung um sich anzutreiben.
Solche Hohlräume, die zur Speicherung der Druckluft benötigt werden, müssen aber einiges Aushalten, denn bei einem maximalen Endruck von 10 bar drücken rund 10 Kilogramm auf eine Fläche, die knapp so gross ist wie Ihr Daumennagel. Deshalb kommen hier spezielle und kräftig gebaute Behälter zum Einsatz. Diese Behälter sind speziell für diesen Zweck erstellt worden und halten diesen Druck aus. Abgeleitet wurden diese Behälter von den Kesseln der Dampflokomotiven.
Der Hauptluftbehälter: Nachdem die Luft im Lufttrockner getrocknet und im Luftöler mit Öl durchsetzt wurde, gelangt sie in den Hauptluftbehälter. Wie es der Name schon sagt, ist der Hauptluftbehälter das hauptsächliche Reservoir für die Druckluft. Damit wird hier aus der geschöpften Luft, die Druckluft, die schon lange unser Thema ist. Der Behälter verhindert, dass die Luft weiter gelangen kann und es entsteht ein Druck.
Der Hauptluftbehälter hat von allen Zusatzvolumen, die es im Luftsystem einer Lokomotive gibt, das grösste Fassungsvermögen.
Der Hauptluftbehälter ist meistens unter der Lokomotive montiert, da dort das allenfalls darin anfallende Kondensat einfach entleert werden kann.
Daher werden Sie beim genaueren Betrachten einer Lokomotive den Hauptluftbehälter schnell erkennen.
Sie werden aber auch sehen, dass es oft mehrere Behälter sind. Damit kann das Volumen zusätzlich vergrössert werden.
Es handelt sich meistens um aus Stahl gefertigte runde Kessel. Diese sind vorne und hinten mit halbrunden Deckeln verschlossen. Die Deckel werden dabei angeschweisst, so dass eine stabile Bauform entsteht. Der runde Kessel hat zudem den Vorteil, dass die Kraft der Druckluft gleichmässig auf die Oberfläche drückt. Man kann so, mit verhältnismässig dünnem Blech, stabile Behälter bauen. Wobei heute auch Behälter aus glasfaserverstärktem Kunststoff verwendet werden.
Die zylindrische Bauform dieser Kessel blieb jedoch auch bei den modernen Hauptluftbehältern aus glasfaserverstärktem Kunststoff erhalten. Die bei einer Lokomotive eingebauten Hauptluftbehälter können in der Regel 1‘200 Liter Luft bei einem maximalen Enddruck von 10 bar speichern. Damit haben wir durchaus ein umfangreiches Volumen, das bei den weiteren Verbrauchern genutzt werden kann, erhalten.
Ist Ihnen aufgefallen, dass ich von 10 bar Enddruck gesprochen habe? Die Luftpumpe der Dampflokomotive schaffte nur 8 bar, also bestand für den Behälter keine grosse Gefahr. Anders sieht das bei Lokomotiven aus, die ihre Druckluft mit Kompressoren erzeugen. Diese sind durchaus in der Lage Drücke von 12 – 14 bar zu erzeugen. Das ist aber für die Hauptluftbehälter zu hoch, deshalb muss der Druck in den Hauptluftbehältern in einem gewissen Masse geregelt werden. Zudem sollte man sich nicht um die Ergänzung der Druckluft kümmern müssen.
Der Druckschwankungsschalter: Um den Druck im Hauptluftbehälter in einem vernünftigen Rahmen halten zu können, ist der Kompressor an einen Druckschwankungsschalter angeschlossen worden. So kann der Druck im Hauptluftbehälter auf 8 – 10 bar eingestellt werden. Der Hauptluftbehälter steuert daher mit Hilfe dieses Druckschwankungsschalters den Druck für sich selber. Wir haben eine automatische Regelung des Vorrates erhalten.
Dabei funktioniert der Druckschwankungsschalter wie ein Ein- oder Ausschalter. Dieser Schalter schaltet bei 8 bar ein und bei 10 bar wieder aus. Der am Schalter angeschlossene Motor des Kompressors schöpfte je nach Stellung dieses Druckluftschalters Luft in den Hauptluftbehälter, so dass darin der Druck ansteigt, weil wieder Luft ergänzt wird. Ist der Enddruck erreicht, schaltet der Schalter aus und der Vorrat kann wieder bezogen werden.
Verwendet werden für diese Regelung des Luftvorrates Druckluftschalter. Diese Schalter sind durch Druckluft gesteuerte Schaltelemente. Das heisst, sinkt der Druck in einem solchen Schalter auf einen bestimmten Wert, schaltet er den Kontakt zu. Bei einem anderen Druck öffnet sich der Kontakt und der Schalter schaltet wieder aus. Diese Druckluftschalter haben zwischen den beiden Schaltstellungen eine Toleranz, damit es sichere Schaltzustände gibt. In welchem Rahmen diese Schaltungen erfolgen, hängt vom verwendeten Modell ab.
So lässt sich mit Hilfe des Druckschwankungsschalters eine automatische Regelung für die Druckluft im Hauptluftbehälter herstellen. Dadurch ist gesichert, dass es in der Lokomotive immer genug Druckluft hat. Muss der Vorrat manuell ergänzt werden, kann der Druckluftschalter überbrückt werden und der Kompressor läuft dauernd. Die Luftbehälter könnten jetzt überfüllt werden. Es besteht die Gefahr, dass die Behälter bersten könnten. Daher ist ein Überdruckventil zwingend erforderlich.
Der Hauptluftbehälterhahn: Die Druckluft, die vom Kompressor in den Hauptluftbehälter gepumpt wird, ist sehr wichtig. Besonders bei elektrischen Lokomotiven muss man darauf achten, dass diese Druckluft erhalten bleibt. Deshalb kann die in den Hauptluftbehältern gespeicherte Luft, mit den Hauptluftbehälterhahnen eingeschlossen werden. Die Druckluft im Behälter bleibt dadurch erhalten und kann später genutzt werden.
Mit den Hauptluftbehälterhahnen wird der Kessel eingeklammert. Verlieren nun die anderen Leitungen wegen defekten Dichtungen die Druckluft, kann später auf diese gespeicherte Luft zurückgegriffen werden.
Deshalb wird der Luftvorrat in den Hauptluftbehältern vor einem längeren Stilllager manuell ergänzt. Anschliessend werden die Hähne geschlossen und der Druck im Hauptluftbehälter bleibt gefangen.
So ist gesichert, dass sämtliche Leitungen, die irgendwie Luft verlieren könnten vom Behälter abgetrennt wurden. Die Lokomotive kann daher sämtliche Druckluft verlieren und die Luft in den Behältern bleibt längere Zeit erhalten.
Es sind hier daher immer mehrere Hauptluftbehälterhähne vorhanden, denn auch die Leitung zum Kompressor und dem Lufttrockner wird geschlossen. Es bleibt nur noch der Behälter, der die Druckluft verlieren kann.
Die Hauptluftbehälterhahnen sind zum Teil mit einem elektrischen Kontakt versehen. Dieser Kontakt verhindert, dass die Lokomotive in Gang gesetzt werden kann, wenn diese Hahnen geschlossen sind.
Dies ist nötig, weil die Druckluftanlage der Lokomotive vollständig vom Kompressor getrennt ist und man Druckluft für wichtige Bauteile benötigt. So kann eine entsprechend ausgerüstete Lokomotive ohne Druckluft gar nicht in Betrieb genommen werden.
Ausser der hier beschriebenen Möglichkeit, gibt es keine weitere Möglichkeit auf der Lokomotive Druckluft längere Zeit zu speichern. Bekommt deshalb ein Hauptluftbehälter ein Leck und verliert die Luft, ist es um die Lokomotive geschehen, denn es entweicht sämtliche Luft. Darum sind die Drücke in diesen Behältern weit unter dem Druck, den das Material ertragen würde. Man schützt so auch die Lokomotive und die Druckluftanlage. Letztere betrachten wir nun genauer.
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