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Kessel mit Dampferzeugung
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Der Kessel der Lokomotiven wurde auf dem Rahmen aufgebaut. Dabei wurde er im Bereich des Stehkessels im Rahmen befestigt. Bei der Rauchkammer erfolgte jedoch nur eine Abstützung in einem Sattel. Durch diese Lösung konnte sich der Kessel je nach Wärme ausdehnen, beziehungsweise zurückziehen. Im Rahmen entstanden dabei jedoch keine zusätzlichen Kräfte, die zu einem Problem mit den Achslasten geführt hätten.
Das für die Erzeugung von Dampf benötigte Feuer wurde in der Feuerbüchse entfacht. Diese war über das Feuerloch vom Führerhaus her zugänglich. Zentrales Bauteil war der verbaute Rost und damit die Grösse des möglichen Feuers.
Wenn wir uns nun der Fläche des Rostes zuwenden, dann haben wir die grossen Unterschiede. Dabei hatten die sechs Prototypen eine Rostfläche von 1.4 m2 erhalten. Dieser Wert wurde bei der ersten Serie mit den Nummern 51 bis 66 nur leicht auf 1.5 m2 gesteigert. Die Nummern 67 bis 78 hatten eine Fläche von 1.8 m2. Somit bleiben nur noch die letzten Nummern. Diese fünf Lokomotiven hatten mit 2.1 m2 den grössten Rost erhalten.
Um genau zu sein, dann muss noch erwähnt werden, dass die Aschekasten den Abmessungen des Rostes angepasst werden mussten. Damit haben wir das Feuer auf dem Rost und die Schlacke und Asche, die durch die Stäbe in den Kasten fielen. Die frische Luft für die Verbrennung wurde im Bereich des Aschekasten über seitlich Öffnungen angezogen und dann durch die Glut geleitet, wo der Sauerstoff das Feuer anfachte.
Ergänzt wurden diese Wände mit der Decke, die aus Kupfer bestand. Wir haben somit die Flächen erhalten, die direkt durch das Feuer mit der infraroten Strahlung und der erhitzten Luft erwärmt wurden. Diese direkte Heizfläche war logischerweise auch unterschiedlich.
Mit den Nummern 67 bis 78 wurde eine Steigerung auf 8.7 m2 erreicht. Noch grösser war diese Heizfläche nur noch bei den letzten fünf Maschinen dieser Baureihe, die mit 10.2 m2 eine deutlich grössere Heizfläche aufweisen konn-ten.
Dazu war die Rauchrohrwand und dem dort anschliessenden Langkessel vorgesehen. Über dessen Rohre wurde nun auch Wärme an das Wasser abge-geben. Da nun aber nicht direkt das Feuer genutzt wurde, sprach man von der indirekten Heizfläche.
Sie werden vermutlich nicht mehr gross überrascht sein, wenn ich sage, dass auch beim Langkessel unterschiedliche Werte vorhanden waren. Das war teilweise eine direkte Folge der immer grösser werden Rostfläche. Jedoch nicht nur, denn auch der Aufbau wurde immer wieder verändert. Daher müssen wir die einzelnen Werte der Lokomotiven genauer ansehen und dabei beginne ich mit den sechs Prototypen mit den Nummern 41 bis 46.
Der Langkessel der sechs Prototypen hatte insgesamt 189 Siederohre erhalten. Diese Rauchrohre hatten eine Länge von stolzen 4 300 mm bekommen. Keine weitere Lokomotive dieser Baureihe sollte diese Länge noch erreichen. Mit der Anzahl und der Länge können wir nun die komplette Heizfläche dieser Maschinen bestimmten. Im Kessel der Nummern 41 bis 46 war damit eine Heizfläche von 137.7 m2 vorhanden.
Bei der ersten Serie mit den Nummern 51 bis 66 wurde der Langkessel verändert. Die Länge der Rohre sank dabei auf einen Wert von 3 900 mm Länge. Gleichzeitig konnte nun aber die Anzahl der Siederohre auf 207 Stück gesteigert werden. Das ergab bei diesen Maschinen eine komplette Heizfläche von 135.6 m2. Der gegenüber den Prototypen geringere Wert rührte daher, dass die Länge der Rohre 400 mm kürzer war.
Damit kommen wir zu den von der SLM gelieferten Lokomotiven mit den Nummern 67 bis 78. Diese Maschinen hatten mit 3 900 mm die gleiche Länge bei den Rohren, wie die Modelle, die zuvor ausgeliefert wurden.
Da nun aber die Anzahl bei den Siederohren auf 205 verringert wurde, änderte sich die Heizfläche. Dabei haben wir nun einen Wert von 134.2 m2 erhalten. Die Werte konnten daher mit den Nummern 51 bis 66 verglichen werden.
Somit fehlen nur noch die fünf Lokomotiven mit den Nummern 79 bis 83. Diese hatten eine deutlich grössere Rostfläche. Das führte nun dazu, dass die Rauchrohre verkürzt werden mussten. Die Länge betrug daher noch 3 600 mm. Damit nun aber die Heizfläche nicht zu stark verringert wurde, waren hier 213 Rohre vorhanden. Trotzdem sollten diese Maschinen mit einer Heizfläche von 132.2 m2 den geringsten Wert aufweisen.
Die Rauchgase und die heisse Luft aus der Feuerbüchse gelangten unmittelbar nach dem Langkessel in die Rauchkammer. Dort wurden sie durch das grössere Volumen beruhigt, so dass mitgerissene Glut auf den Boden absinken konnte.
Von dieser als Lösche bezeichneten Mitgift befreit, konnten die Rauchgase schliesslich über den Kamin ins Freie entlassen werden. Zur Unterstützung diese Austritts wurde der Abdampf der Dampfmaschinen genutzt.
Wie bei allen Dampflokomotiven war der Kamin an der Spitze der Lokomo-tive. Das verlangte eine Höhe, die ausreichte, damit der ausgestossene Mix bestehend aus den Rauchgasen und dem Dampf über das Führerhaus abgeleitet wurde.
Damit haben wir den Weg der Rauchgase und der erhitzten Luft abgeschlossen. Die durch diese und das Feuer erzeugte Hitze reichte jedoch aus, dass die Wände und die Decke der Feuerbüchse, sowie die Siederohre schmelzen konnten. Besonders gefährdet war dabei die Decke. Diese bestand aus Kupfer und sie wurde mit der grössten Hitze angestrahlt. Das reichte, dass das Metall seine Festigkeit verlieren konnte.
Um das zu verhindern, wurde das Wasser im Kessel zur Kühlung der Bauteile genutzt. Gerade bei der Decke der Feuerbüchse war der Eintrag so gross, dass das Wasser augenblicklich verdampfte. Durch die geringere Dichte von Dampf gelangte wieder kühleres Wasser zum Metall. Die anderen Bereiche der Heizfläche konnten dafür sorgen, dass das Wasser erwärmt wurde. So wurde noch mehr Dampf erzeugt, was ja gewünscht war.
Da der so entstehende Dampf ein grösseres Volumen hat, als das kühlere Wasser im Kessel stieg der Druck mit zunehmender Dauer der Kühlung an. So lange kein Dampf entnommen wurde, war der Anstieg des Druckes so gross, dass der Kessel leicht bersten konn-te.
Sollten Sie sich fragen, warum bei den sechs Proto-typen die Sicherheitsventile nicht auf dem Dampfdom montiert wurden, dann kann ich Ihnen helfen. Die Lokomotiven mit den Nummern 41 bis 46 hatten Kessel erhalten, die über keinen Dampfdom verfügten.
Der Wert, der bei dem das Sicherheitsventil öffnete, war nicht bei allen Maschinen gleich. So wurden die sechs Prototypen und die Lokomotiven der ersten Serie aus Esslingen mit einem maximalen Dampfdruck von zehn bar betrieben. Bei den bei der SLM gebauten Lokomotiven war aber ein Wert von zwölf bar vorhanden. Das war aber eine direkte Folge der späteren Auslieferung, denn ab 1890 waren höhere Drücke zugelassen.
Mit den Verbrauchern, aber auch mit den Sicherheitsventilen, wurde aus dem Kessel Dampf entnommen. Dieser wurde durch die grosse Hitze an den Metallen augenblicklich wieder ergänzt. Das führte unweigerlich dazu, dass der Spiegel beim Wasser immer mehr sank. In dem Moment, wo die Decke der Feuerbüchse nicht mehr bedeckt war, fiel die Kühlung aus und das Metall schmolz. Der nun in die Feuerbüchse eindringende Dampf führte zur Explosion.
Um diese Gefahr zu mildern, waren die Stehbolzen mit speziellen Sicherheitsbolzen ergänzt worden. Diese besassen eine Bohrung, die mit einem speziellen Mittel verschlossen wurde. Stieg die Temperatur zu stark an, schmolz dieses Mittel und der Dampf strömte in die Feuerbüchse. Das dabei entstehende Geräusch sollte das Personal auf die Gefahr aufmerksam machen. Mit defektem Sicherheitsbolzen konnte der Kessel nicht mehr betrieben werden.
Damit der Betrieb gesichert werden konnte, musste also Wasser in den Kessel geführt werden. Das ist aber nicht so einfach, wie man meinen könnte, denn der Vorrat in den Wasserkästen war nicht unter dem hohen Druck des Kessels. Bei den Modellen bis zur Nummer 66 wurde dazu ein Injektor vorgesehen. Bei den jüngeren Maschinen wurde aber eine andere Lösung vorgesehen. Wobei der Injektor auch dort vorhanden war.
Der Injektor arbeitete mit einem natürlichen Prinzip. Der Dampf aus dem Kessel wurde im Bauteil beschleunigt. Das führte dazu, dass ein Unterdruck entstand. Da dieser ausgeglichen werden musste, wurde aus dem Wasserkasten das Wasser vom Tender in den Kessel gezogen. Das funktionierte so lange, bis der Unterdruck nicht mehr hergestellt werden konnte. Das noch im Rohr befindliche Wasser lief dadurch über, was als Schlabbern bezeichnet wurde.
Auch wenn die Lösung mit dem Injektor gut funktionierte, den Verlust des Wassers wollte man verhindern. Ab der Lokomotive mit der Nummer 67 wurde daher eine zweite Möglichkeit eingebaut. Dazu wurde eine einfache Pumpe verwendet, die genug Druck aufbauen konnte, um das Wasser in den Kessel zu pressen. Der Vorteil dabei war, dass so mehr Wasser eingespiesen werden konnte und es keinen Verlust desselbigen gab.
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