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Dampferzeugung
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Zentrales Element des Kessels war gar nicht der Kessel selber, sondern die Feuerbüchse. Der Kessel stellte einfach ein mit Wasser gefülltes Gehäuse dar. Um zu einem unter Druck und mit Dampf gefüllten Objekt zu werden, musste das Wasser darin erwärmt werden. Das erfolgte bei den üblichen Dampflokomotiven in der Feuerbüchse, die in der Regel beim Führerhaus eingebaut wurde. Daher beginnen wir auch hier die Beschreibung.
Wegen dem verwendeten Barrenrahmen, wurde die Breite der Feuerbüchse nicht mehr durch den Rahmen beschränkt. Daher konnte sie auf dem Barrenrahmen abgestellt werden und war in der Breite lediglich durch die beiden Triebräder beschränkt worden.
Die Grösse der Feuerbüchse war bei der Gotthardbahn kein so grosses Problem, wie bei anderen Bahnen. Der Grund dafür liegt in den von der Bahngesellschaft in Deutschland beschafften und auch bei der Baureihe A 3/5 verwendeten Briketts aus Ruhrkohle
Diese hatten gegenüber minderwertigen Kohlen, wie sie in anderen Ländern verwendet wurden, eine sehr grosse Brennleistung. So konnte ein heisseres Feuer auf einer kleineren Rostfläche entfacht werden.
Das glich die Grösse der Feuerbüchse wieder aus. Ein weiterer Effekt dieser Briketts war, dass diese bei der Verbrennung weniger Russ und kaum Rauch bildeten. Auf einer Bergbahn mit sehr vielen und zum Teil sehr langen Tunnel, war das natürlich ein grosser Vorteil. Des Weiteren bildete sich aus diesen Briketts wesentlich weniger Schlacke, was den Unterhalt vereinfachte. Sie sehen, dass Briketts nicht unbedingt minderwertig sein müssen.
Das Feuer wurde auf einem üblichen Kipprost ausgebreitet. Dieser hatte eine Länge von 3 120 mm erhalten und er wurde gegen vorne geneigt eingebaut. So konnte das Feuer in der langgezogenen Feuerbüchse nach unten rutschen und bedeckte somit den ganzen Rost, der über eine Rostfläche von 3.34 m2 verfügte. Die dadurch verbrannte Kohle fiel an der tiefsten Stelle durch den Rost in den darunter aufgehängten Aschekasten. Sie hatte damit ihre Arbeit getan.
Um zu verhindern, dass sich glühende Teile, die durch den Rost fielen, sich auf dem Gleis an den Schwellen gütlich tun konnten, wurde ein Funkengitter eingebaut. Dadurch wurde wirksam verhindert, dass die Asche auf den Boden fallen konnte. Zudem konnte durch das Gitter frische Luft angezogen und dem Rost zugeführt werden. So gelangte diese Luft optimal zum Feuer und regte dort die Verbrennung an.
Die Feuerbüchse selber bestand aus den beiden Seitenwänden aus Stahl, der Decke auf Kupfer sowie der Rohrwand und der Rückwand, welche auch aus Stahl aufgebaut wurden. Die Feuerbüchsrückwand war stark geneigt ausgeführt worden, was bei Bahnen in der Schweiz nicht üblich war. Das hatte jedoch auch Auswirkungen auf die direkte Heizfläche der Feuerbüchse. Diese Heizfläche wurde daher mit 15.4 m2 angegeben.
Die heissen durch das Feuer entstehenden Verbrennungsgase wurden nach der Feuerbüchse in die Rauchrohre und somit Richtung Langkessel abgezogen und verliessen diese so relativ schnell. Dabei bewirkten sie in der Feuerbüchse kaum eine merkliche Heizleistung, da hier in erster Linie die grosse Hitze des Feuers genutzt wurde. Die Wärmeabstrahlung bewirkte die gewünschte Erwärmung der Metalle, die um die Feuerbüchse aufgebaut wurden.
Richtig entfalten konnten sich die heissen Gase in den Rauchrohren. Der bei diesem Modell verwendete Langkessel hatte insgesamt 316 Rauchrohre erhalten. Diese verfügten über eine Rohrlänge von 4 800 mm.
Längere Rauchrohre sollte es in der Schweiz nur noch bei der Baureihe C 5/6 geben. Damit hatte die Reihe A 3/5 der GB einen gigantischen Kessel erhalten. Das wirkte sich natürlich auch auf die indirekte Heizfläche aus, die 173.2 m2 betrug.
Nachdem die Rauchgase ihre Arbeit getan haben und die Rauchrohre verlassen hatten, wurden sie in der Rauchkammer beruhigt und von mitgerissenen Schwebeteilen befreit. Diese fielen schliesslich auf Grund der Schwerkraft auf den Boden, wo sie ausglühen konnten und damit ungefährlich wurden.
Durch die 2 100 mm lange Rauchkammer bedingt, stand ein grosser Bereich zur Verfügung, so dass die Intervalle für die Wartung verlängert werden konnten.
Um die Reste vom Boden der Rauchkammer zu entfernen, konnte die Rauchkammer von vorne erreicht werden. Dazu wurde die mit speziellen Riegeln verriegelte Rauchkammertüre geöffnet. War zu diesem Zeitpunkt das Feuer noch aktiv, wurde der Luftzug unterbunden und die Rauchkammer füllte sich mit Rauch. So konnte letztlich der Schmutz entfernt werden. Als Standfläche für das Personal war vor der Rauchkammer eine Plattform vorhanden.
Damit auch die letzten glühenden Teile aus dem Rauch entfernt wurden, musste dieser durch ein Funkengitter um in den Kamin und so zum Ausgang zu gelangen. Der Weg durch den senkrechten Kamin nahmen die Rauchgase im Betrieb mit Hilfe des Abdampfes von den Maschinen. Daher wurde das Feuer zusätzlich angefacht. Beim Vorheizen konnte, sofern im Kessel noch genug Druck vorhanden war, der Hilfsbläser zur Anfachung benutzt werden.
Bei der Gotthardbahn wurden die Kamine mit einem Kamindeckel versehen. Dieser war im Betrieb nach hinten geklappt und wurde auf den Kamin gedreht. Er hatte die Aufgabe zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die Rauchkammer gelangen konnte.
Der Deckel war so ausgelegt worden, dass nur
noch ein leichter Luftzug das Feuer anfachte, so konnte auch bei
geschlossenem Deckel das Reservefeuer erhalten werden. Ein Vorteil
bei im Freien abgestellten
Lokomotiven.
Ein Vorteil bei im Freien abgestellten Lokomotiven.
Um die Entwicklung von Rauch zusätzlich zu verhindern, baute man den Lokomotiven ein Rauchverbrenner ein. Dieser Rauchverzehrer wurde von der Gotthardbahn entwickelt und bewährte sich schon bei den zuvor abgelieferten Maschinen sehr gut.
Durch das Feuer in der Feuerbüchse und durch die heissen Gase in den Rauchrohren und deren Heizfläche wurden die Metalle im Kessel sehr stark erhitzt. Das konnte so weit gehen, dass insbesondere die aus Kupfer aufgebaute Decke der Feuerbüchse schmelzen konnte.
Dieses Wasser verdampfte an den Metallen und entzog diesen so die Wärme. Da der entstehende Dampf leichter als das Wasser war, stieg er im Kessel an die Decke und frisches kühleres Wasser gelangte zu den heissen Metallen. Dadurch wurden die Metalle optimal gekühlt und als Nebenprodukt dieser Kühlung entstand schliesslich der für den Antrieb benötigte Dampf. Man nutzte daher das Kühlmittel als Träger für die Energie.
Der Dampf und wurde schliesslich im Dampfdom gesammelt. Dazu wurde auf den Kessel hinter dem Kessel und somit unmittelbar am vorderen Ende des Kessels ein grosser Dampfdom aufgebaut. Der dort gesammelte Nassdampf wurde jedoch nicht, wie bei den bisher abgelieferten Maschinen, direkt den Dampfmaschinen zugeführt, sondern wurde noch einmal behandelt. Diese Nachbehandlung des Dampfes bringt viel mehr Leistung.
Vom vorderen Dampfdom gelangte der Nassdampf zum Dampftrockner der Bauart Clench. Dieser war im Kessel eingebaut worden und besass eine Heizfläche von 47.4 m2. Dadurch wurde der Dampf noch einmal erhitzt und so von der enthaltenen Feuchtigkeit befreit. Die Temperatur des Dampfes stieg nun auf einen Wert von 270°C an. Die Erwärmung war jedoch nicht so hoch, wie bei den Überhitzern, die durch direkten Kontakt mit den Rauchgasen arbeiteten.
Mit dem Dampftrockner haben wir die letzten Heizflächen erhalten. Daher können wir nun die Heizfläche der Lokomotive bestimmen. Die gesamte rechnerische Heizfläche des Kessels wurde mit total 236 m2 angegeben. Damit hatte die Maschine von allen in der Schweiz eingesetzten Lokomotiven der Baureihe A 3/5 die grösste Heizfläche erhalten. Das zeigt die Dimensionen dieser Maschinen deutlich auf. Dieser Wert wurde zudem nur noch von wenigen Maschinen überboten.
Der getrocknete Dampf gelangte nun zum zweiten Dampfdom, wo er gesammelt wurde. Ab dort erfolgte letztlich die Zuleitung zur Dampfmaschine und somit zum Verbraucher. Dieser Dampfdom war etwas kleiner, da jetzt ja der Dampf dem Kessel entnommen wurde. Jedoch hatte diese Entnahme den Nachteil, dass sich der Wasserspiegel im Kessel senkte. Dadurch geriet die besonders gefährdete Decke der Feuerbüchse in Gefahr.
Die Gefahr war so gross, dass bei einer geschmolzenen Decke die Lokomotive schlicht explodieren konnte. Damit diese Gefahr etwas gebannt wurde, baute man bei den Stehbolzen zusätzliche Sicherheitsbolzen ein. Diese schmolzen und warnten das Personal mit einen pfeifenden Geräusch vor der drohenden Gefahr und verleitete dieses daher den Wasserspiegel wieder zu erhöhen. Die Lokomotive musste jedoch danach in den Unterhalt.
Im Betrieb wollte man jedoch nicht, dass die Sicherheitsbolzen schmolzen, daher musste frisches Wasser in den Kessel gelangen. Bei einem unter Druck stehenden Gebilde ist das nicht einfach. Daher wurde dazu ein Injektor benutzt. Dieser wurde mit dem Dampf des Kessels angeregt und durch den Druckabfall im Injektor wurde Wasser aus dem Tender in den Kessel gezogen. Durch das kalte Wasser sank der Druck im Kessel und der Injektor stellte ab.
Insbesondere im Winter bestand die Gefahr, dass das Wasser im Tender gefrieren konnte. Zwar war es auf der Fahrt immer in Bewegung, was diesen Umstand verhinderte. Um sicher zu sein, wurden entweder Zusatzstoffe beigemengt, oder es wurde Dampf in den Tender geleitet der das Wasser vorwärmte. Diese Einrichtung nannte man auch Speisewasservorwärmer. Er verhinderte zudem, dass der Kessel beim Speisen mit Wasser zu stark abkühlte.
Eine weitere Gefahr bestand darin, dass der Druck im Kessel zu sehr anstieg. Dies war der Fall, wenn die Dampfmaschinen ruhten und kein Dampf aus dem Dom entnommen wurde. Dadurch stieg der Druck im Kessel an und dieser konnte dazu führen, dass der Kessel bersten konnte. Diese Gefahr musste daher ebenfalls verhindert werden und gerade hier legte man sehr grossen Wert auf einen korrekt eingestellten Betriebsdruck.
Deshalb wurden vor dem Führerhaus zwei Sicherheitsventile der Bauart Pop verwendet. Diese waren so eingestellt worden, dass der Druck einen Wert von 15 bar nicht übersteigen konnte. Die Einhaltung dieses Wertes wurde behördlich durch den Kesselinspektor kontrolliert und die Sicherheitsventile mit entsprechenden behördlichen Plomben versehen. Eine falsche Einstellung war daher nur möglich, wenn die Plomben beschädigt wurden.
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