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Dampfmaschine, Steuerung und Antrieb
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Der im Kessel erzeugte Dampf wurde über einen Regulator dem Dampfdom entnommen und innerhalb des Kessels in die beiden Dampfrohre geleitet. Ab dort gelangte der Dampf zu den Flachschiebern der Dampfmaschinen. Hier wurden insgesamt vier Zylinder im Verbund betrieben. Diese Lösung hatte sich mittlerweile in der Schweiz durchgesetzt und die Erfahrungen bei der Gotthardbahn zeigten den Vorteil des Verbundes.
Bei schweren Anfahrten konnten die Zylinder über ein Wechselventil umgeschaltet werden. Jetzt wurden die vier Zylinder parallel betrieben und wir können jetzt von einem Vierling sprechen. Es konnte so eine gesteigerte Zugkraft erzeugt werden. Wie lange dieser Booster eingeschaltet blieb, war dem Lokomotivpersonal überlassen. Jedoch musste bedacht werden, dass der Betrieb als Vierling sehr viel Dampf benötigte und daher nicht wirtschaftlich war.
Die Anordnung der vier Zylinder erfolgte nach der Bauart De-Glehn. Das bedeutete, dass die Dampfmaschinen geändert angeordnet wurden. In der Folge wurde der frische Dampf aus dem Kessel über die Schieber den äusseren Zylindern zugeführt. Das war eine Lösung, die selten angewendet wurde, weil dazu etwas längere Leitungen benötigt wurden. Jedoch konnten so die Zylinder ohne Problem waagerecht angeordnet werden.
Wobei der Kolbenhub grösser war und so das Volumen, das für die Leistung genutzt werden konnte. Somit waren die Dampfmaschinen grundsätzlich der gleichen Leistungs-klasse zuzuordnen. Jedoch merkte das der Betrachter schlicht nicht.
Weil hier die Hochdruckzylinder aussen montiert wurden veränderte sich das Bild. Daher erschienen sie im Ver-gleich zu den anderen Baureihen sehr klein und äusserst elegant. Das verhalf der Lokomotive zu ihrem eleganten Aussehen.
Diese Zylinder wurden in einem gemeinsamen Zylinderblock, der im Rahmen mit einer Neigung von 1:20 montiert wurde, untergebracht. Den Grund für die starke Neigung dieser Zylinder werden wir später bei der Betrachtung des Antriebes noch genauer kennen lernen.
Die innen montierten Niederdruckzylinder hatten im Vergleich zu den äusseren Modellen einen viel grösseren Durchmesser erhalten. Dabei betrug der Durchmesser bei vergleichbarem Kolbenhub 570 mm. Bei diesem grossen Durchmesser konnte sich der Kolbenschieber bei einseitiger Führung jedoch leicht verkanten. Deshalb wurde die Kolbenstange bei diesen Dampfmaschinen beidseitig aus dem Zylinder geführt, so dass dies vorne zu sehen waren.
Bei der Leistung dieser vier Dampfmaschinen gab es zwischen den Prototypen und der Serie geringe Unterschiede. So wurde bei den beiden Prototypen eine Leistung von 1 260 PS angegeben. Die Maschinen der Serie lagen mit 1 280 PS jedoch nur unwesentlich höher. Auch jetzt lohnt sich ein Vergleich zu den A3t der Gotthardbahn, die für damalige Verhältnisse mit 920 bis 1 200 PS deutlich unter dem Modell der JS lagen.
Damit kommen wir zur Steuerung. Obwohl der angewendete Versatz der einzelnen Dampfmaschinen mit 180° zwischen Hochdruck- und Niederdruckzylinder und 90° zwischen den beiden Seiten der Lokomotive, identisch mit der A3t der Gotthardbahn war, wurde hier eine andere Lösung für die Steuerung verwendet. So wurde für jede Dampfmaschine eine eigene Steuerung eingebaut. Am gleichmässigen und runden Lauf der Dampfmaschinen änderte sich dadurch jedoch nichts.
Bei den aussen montierten Hochdruckzylinder wurde auf die bewährte und sehr gut funktionierende Steuerung nach Walschaerts gesetzt. Diese arbeitete mit einer vom Triebwerk angetriebenen gebogenen Schmiege und hatte gute Eigenschaften bei der Einstellung des Vorlaufes.
Verstellt und so die Fahrrichtung vorgegeben werden, konnte diese Steuerung mit dem Verschieben eines Gleitsteins innerhalb der Schmiege.
Diese Joysteuerung hatte gerade in England, wo innen liegenden Triebwerke oft verwendet wurden, gute Eigenschaften erzielt. Zwar lief die Dampf-maschine nicht ganz rund, aber die Steuerung fand auf sehr kleinem Raum ihren Platz. Das war natürlich innerhalb des Rahmens von Vorteil.
Sowohl die Steuerung nach Walschaerts, als auch jene nach Joy, wurden mit einer einzigen Verstellstange eingestellt. Das machte die Konstruktion etwas aufwendiger, vereinfachte jedoch die Bedienung der Lokomotive.
Die Erfolge dieser Kombination zeigten sich bei anderen Maschinen mit Verbinder. Im Gegensatz zur Gotthardbahn, war diese Lösung aber ein wenig schwerer geworden, was sich aber beim Gewicht nicht gross auswirkte.
Es zeigt sich hier, dass die Steuerungen der Dampfmaschinen immer weiter entwickelt wurden. Die A3t der Gotthardbahn bekam daher die gut funktionierende Steuerung nach Walschaerts. Hier ergänzte man diese jedoch mit der neuen Steuerung nach Joy und verbesserte so die Funktion der Dampfmaschinen, da man jetzt die Zylinder sehr genau einstellen konnte. Ein Punkt, den man bei gleichen Kenndaten zur besseren Ausnutzung der Kraft nutzen konnte.
Der Aufbau des Triebwerkes war, wie bei der Baureihe A3t der Gotthardbahn nach der Bauart De-Glehn ausge-führt worden. Das bedeutete, dass die inneren und äus-seren Zylinder nicht auf die gleiche Achse wirkten und es daher zwei direkt angetriebenen Achsen gab.
Ab dem Kreuzgelenk wurde schliesslich die Schubstange zur ersten Triebachse geführt. Wegen dieser kurzen Di-stanz, mussten die Zylinder geneigt montiert werden, weil nur so der Winkel im Kreuzgelenk auf einem vertretbaren Wert gehalten werden konnte.
Die Lager dieses Antriebes wurden mit Gleitlagern versehen. Deren Lagerschalen wurden mit Weissmetall ausgekleidet. Zur Schmierung verwendete man Öl, das über eine Nadelschmierung zu den Lagern geführt wurde. Hier wurde der Vorrat des Schmiermittels über die Schmierpumpe zu den Wellenlagern geführt. Das erübrigte die komplizierte Nachschmierung in diesem beengten Bereich der Lokomotive und beschränkte sich auf eine einfache Kontrolle.
Da wegen dem Antrieb auf die Achse selber kein Kurbelzapfen vorhanden war, musste die Triebachse gekröpft ausgeführt werden. Diese aufwendig zu erstellende Achse ermöglichte erst den Aufbau von Maschinen mit mehr als zwei Zylindern. Zudem waren die Wellenlager sehr schwer zugänglich. Mit der vorhandenen Schmierpumpe war jedoch gesichert, dass immer genug Schmiermittel vorhanden war. So funktionierte das innere Triebwerk sehr gut.
Bei der Bauart De-Glehn arbeiteten die äusseren Hochdruckzylinder auf die zweite Triebachse. Hier wurde die Kolbenstange mit einem einseitig geführten Kreuzgelenk verbunden. Von dort führte die Schubstange schliesslich in einem vergleichsweise flachen Winkel zum Kurbelzapfen der Triebachse. So wurde schliesslich die lineare Bewegung in einen drehende umgewandelt. Letztlich wurden die beiden Triebachsen und die Kuppelachse mit einfachen Kuppelstangen verbunden.
Zur Schmierung verwendete man Öl, das über eine Nadelschmierung zu den Lagern geführt wurde. Unterschiede gab es nur beim Vorrat an Schmiermittel. Hier wurden die Gefässe an den Stangen montiert und daher musste man dieses Triebwerk regelmässig nachschmieren.
Letztlich wurde mit Hilfe der Haftreibung zwischen Rad und Schiene aus der Bewegung des Rades eine Zugkraft erzeugt. Die hier massgebenden Kräfte waren durch die Physik bestimmt und konnten kaum mit konstruktiven Massnahmen beeinflusst werden.
Mit einer durchschnittlichen Achslast auf den Triebachsen von 15 Tonnen war eine gute Ausnützung der Adhäsion zu erwarten. Wobei man wegen den vor-handenen Gleisanlagen keine höheren Lasten haben durfte.
Bei der hier vorgestellten Maschine lag man bei der Zugkraft vier Kilonewton über der Baureihe A3t der Gotthardbahn. Erst die Maschen der Gotthardbahn, die gleichzeitig oder später geliefert wurden, erreichten diese Werte oder überboten sie sogar.
Das wirkte sich natürlich auf die Normallasten aus. So konnten mit der Maschine der JS auf vergleichbaren Steigungen durchaus die Lasten der Gotthardbahn gezogen werden. Insbesondere im Jura, war das natürlich ein Vorteil. Die Maschine konnte das gleiche Programm fahren, war jedoch wegen den grösseren Rädern mit 100 km/h etwas schneller unterwegs. Die Vorgaben des Pflichtenheftes wurden daher übertroffen und wir haben eine gute Maschine erhalten.
Um die Haftreibung, die bei Dampflokomotiven wegen den Schlemmhähne der Zylinder immer etwas schlecht war, im Betrieb zu verbessern, baute man eine Sandstreueinrichtung ein. Diese bestand aus dem auf dem Kessel montierten Sanddom. Ab diesem führten schliesslich die Leitungen vor die Triebachsen eins und zwei. Damit der Sand durch die langen Leitungen befördert wurde, unterschützte man die Schwerkraft mit Druckluft.
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