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Druckluft und Bremsen
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Das Thema Druckluft bei Dampflokomotiven kann man schnell abhaken. Es gab sie schlicht nicht. Wenn wir jedoch genauer hinsehen, erkennen wir, dass diese Aussage nicht stimmen kann. Die Lokomotiven der Baureihe A3t wurden mit Druckluft versehen und diese wurde auch benötigt. Dabei wurde aber so viel, wie nur möglich mit Dampf gelöst. Dazu gehörte auch die Herstellung von Druckluft für die pneumatischen Bremsen.
Die zur Erzeugung der Druckluft benötigte Luftpumpe wurde am Kessel auf der Seite des Heizers unmittelbar vor dem Führerhaus montiert. Sie wurde über ein einfaches Ventil vom Kessel aus mit Dampf betrieben.
Dabei sorgte ein Reduzierventil dafür, dass der Druck in den Leitungen nicht zu hoch werden konnte. Man reduzierte daher den Druck des Dampfes auf ca. acht bar, so dass der Luftdruck in den Leitungen etwa gleich hoch war.
Dieser Vorgang dauert nun an, bis der Druck in der Leitung auf jenen des Dampfes angestiegen war. Durch den ausgeglichenen Druck in den beiden Zylindern stellte die Luftpumpe automatisch ab. Blieb das Ventil geöffnet, ergänzte die Luftpumpe automatisch den Luftvorrat.
Man könnte diese Lösung als eine Art Kompressorautomat bezeichnen, wobei die Luftpumpe viel feiner gearbeitet hätte. Der Nachteil dieser Lösung war jedoch, dass sehr viel Dampf für die Erzeugung der Druckluft benötigt wurde.
Dabei kam einer auf der Seite des Lokführers zu liegen und der andere auf der Seite des Heizers. Das Volumen der Behälter reichte aus, dass die Luftpumpe bei langen Zügen nicht immer arbeiten musste. Zudem war der Verbrauch nicht sehr gross.
Bei den Lokomotiven der Serie waren die Hauptluftbehälter optisch nicht mehr zu erkennen. Der Grund war, dass man diese neu positionierte und sie daher quer zur Fahrrichtung im Rahmen eingebaut wurden. Das führte dazu, dass das Umlaufblech dieser Maschinen deutlich aufgeräumter wirkte. Vom Fassungsvermögen her, waren die Behälter der Serie jedoch mit jenen der beiden Prototypen zu vergleichen. Daher musste auch hier nicht ständig gepumpt werden.
Die so erzeugte Druckluft konnte jedoch nicht gespeichert werden. Die Hauptluftbehälter hatten daher keine Absperrventile erhalten. Das war nicht nötig, da man die Dampflokomotiven durchaus ohne Druckluft in Betrieb nehmen konnte. War dann der Druck im Kessel gross genug, konnte die Druckluft mit der Luftpumpe erzeugt werden. So stand die Druckluft auch bereit, wenn die Lokomotive für die Fahrt genug Druck im Kessel hatte.
Als Verbraucher, die an der Druckluft angeschlossen wurde, fand man nur die pneumatischen Bremsen. Andere Funktionen der Lokomotive wurden nicht mit Druckluft betrieben, da man Dampf zur Verfügung hatte und man eigentlich die Druckluft auf den Lokomotiven nur wegen den Druckluftbremsen der Züge eingeführt hatte. Es ist daher ratsam, wenn wir uns die pneumatischen Bremsen der Lokomotiven etwas genauer ansehen.
Dazu gehörte die direkt wirkende Regulierbremse. Diese wurde mit einem Ventil im Führerstand mit Druckluft versorgt und bremste so den Zug auf Talfahrten. Da sie sehr leicht zu regulieren war, bezeichnete man diese direkt wirkende Bremse als Regulierbremse.
Der Aufbau dieser Schläuche war sehr einfach, denn sie wurden lediglich mit einem Rückschlagventil verschlossen. Gekuppelt war die Leitung jedoch offen und die Luft strömte durch. Daher konnten die Leitungen nur bei gelöster Regulierbremse verbunden werden.
Während man sich bei den Prototypen mit einem einzigen Schlauch pro Stossbalken benötige, wurden bei den in Reihe gebauten Lokomotiven zwei Schläuche auf beiden Seiten der Kupplung angebracht. So waren die Luftschläuche leichter zu kuppeln und mussten nicht die Kupplung kreuzen. Geblieben war jedoch, dass diese Schläuche bei einer Zugstrennung verschlossen wurden. Daher musste eine zwei Bremse eingebaut werden, die anders arbeitete.
Das zweite pneumatische Bremssystem der Lokomotive war die indirekt wirkende Westinghousebremse. Diese Druckluftbremse arbeitete mit einer Hauptleitung, die auf einen Druck von fünf bar eingestellt wurde. Die Versorgung der Leitung erfolgte durch ein Bremsventil im Führerstand. So lange diese Hauptleitung den Betriebsdruck hatte, waren die Bremsen gelöst. Eine Bremsung wurde eingeleitet, wenn die Leitung entleert wurde.
Zusammen mit der Leitung der Regu-lierbremse wurden die Schläuche paarweise angeordnet und sie sahen zum Verwechseln ähnlich aus.
Der Zug und die nicht mehr mit der Lokomotive verbundenen Wagen kam-en zum Stillstand. Daher konnte diese indirekt wirkende Westinghousebremse auch zur Wahrung der Sicherheit genutzt werden. Genutzt wurde diese automatische Bremse im Betrieb jedoch nur um mit den Zügen anzuhalten.
Während bei der Regulierbremse die Ansteuerung der Bremszylinder direkt erfolgte, musste bei der automatischen Bremse ein Steuerventil benutzt werden. Dieses Steuerventil stammte ebenfalls aus dem Hause Westinghouse und es reagierte auf die Absenkung des Druckes in der Hauptleitung so, dass im Bremszylinder eine Kraft mit Hilfe von Druckluft erzeugt wurde. Damit haben wir nun den gleichen Effekt, wie bei der Regulierbremse.
Das Bremsventil der Lokomotive und des Tenders waren einlösig. Das heisst, dass sich die Bremse automatisch wieder löste, wenn der Druck in der Hauptleitung leicht erhöht wurde. Zudem arbeitete dieses Ventil von der Geschwindigkeit her so schnell, dass man heute von einer P-Bremse sprechen müsste. Damals gab es aber nur diese Bremse und daher fehlte die Bezeichnung noch und es wurde von einer Westinghousebremse gesprochen.
Wenn wir uns nun den mechanischen Bremsen der Lokomotive zuwenden, dann müssen wir die Lokomotive und den Tender trennen. Zudem gab es bei den Lokomotiven grosse Unterschiede bei der Ausführung der mechanischen Bremsen. Das war jedoch eine direkte Folge der doch überraschend langen Lieferzeit und der rasanten Weiterentwicklung der Bremsen. Daher lohnt es sich, wenn wir die Maschinen etwas aufteilen.
Die beiden Prototypen und die Lokomotiven bis zur Nummer 220 wurden mit einer einfachen Bremse ausgerüstet. Dieser wirkte bei den Triebachsen zwei und drei mit jeweils einem Bremsklotz auf die Lauffläche des Rades.
Daher besassen diese Maschinen lediglich vier Bremsklötze, was man eher als bescheiden bezeichnen könnte, aber bis 1900 so üblich war. Insbesondere, da es hier eine andere Bremse gab, die wir noch kennen lernen werden.
Da aber durch die Reibung ständig Material abgeschliffen wurde, mussten sowohl die Abnützung des Rades, als auch der Bremsklötze ausgeglichen werden. Dafür war ein manueller Gestängesteller vorhanden, der im Unterhalt nachgestellt wurde.
Bei den Lokomotiven ab der Nummer 221 wurde die mechanische Bremse der Lokomotive deutlich ver-bessert. So wurden die Triebachsen zwei und drei neu mit zwei Bremsklötzen pro Rad, die beidseitig angeordnet wurden, abgebremst.
Neu eingeführt wurde jedoch die Abbremsung der Laufachsen im Bisseldrehgestell. Das war eine Folge davon, dass die Gotthardbahn die Drehgestellbremse bei Lokomotiven einführte und diese daher auch hier umgesetzt wurden. Von der Einführung der Bremsen bei Drehgestellen waren jedoch einzelne Laufachsen bei Lokomotiven nicht betroffen. Diese blieben in der Schweiz bis zum Schluss ungebremst.
Dabei wurden bei der Bremse für Drehgestelle zwei zusätzliche Bremszylinder benötigt. Je ein an Drehgestell-rahmen montierter Bremszylinder wirkte ohne zusätz-liches Bremsgestänge auf der inneren Seite auf die beiden Räder.
So wurde jedes Rad mit einem Bremsklotz abgebremst und erhöhte so die Bremsleistung der Lokomotive. Im Laufdrehgestell fehlte schlicht der Platz für eine normale Bremse mit Gestänge, daher musste man zu dieser Lösung greifen.
Wenn wir nun zum Tender kommen, verändert sich die Vorgabe. Alle Tender wurden gleich abgebremst und daher gab es hier keine grossen Unterschiede.
Dabei besass der Tenders einen Bremszylinder, der das Bremsgestänge so bewegte, dass dieses bei jedem Rad mit zwei Bremsklötzen wirkte. Die Tender hatten daher insgesamt zwölf Bremsklötze erhalten und waren im Vergleich zur Lokomotive gut abgebremst worden.
Zusammenfassend kann zu den pneumatischen Bremsen gesagt werden, dass diese für eine schnell fahrende Lokomotive der damaligen Zeit optimal ausgeführt wurden. Man hatte bei den Lokomotiven bis zur Nummer 220 bei zwei Steuerventilen und zwei Bremszylindern insgesamt 16 Bremsklötze erhalten. Dadurch konnte bei einem Gewicht von rund 100 Tonnen eine gute Bremsung verwirklicht werden.
Bei den zuletzt gebauten Lokomotiven ab der Nummer 221 wurden zusätzlich noch zwei Bremszylinder und acht Bremsklötze eingeführt. Damit stieg der Wert bei den Bremsklötzen auf 24 Stück an. So waren eine deutliche Verbesserung erreicht worden. Jedoch blieb auch hier die Tatsache bestehen, dass diese Bremse nicht zum Sichern der stillstehenden Lokomotive genutzt werden konnte, denn ohne Druckluft waren die Bremsen lose.
Aufgebaut wurde diese Gegendruckbremse nach der Bauart Riggenbach. Diese arbeitete mit Hilfe der entgegen der Fahrrichtung ausgelegten Steuerung. Dabei wurden die Auslässe der Zylinder so verschlossen, dass die Kuppelstangen den Luftdruck im Zylinder erhöhten und diese wie ein Kompressor arbeitete. Dadurch wurde die Kolbenstange am freien Lauf gehindert und die Lokomotive abgebremst. Die Regulierung erfolgte stufenlos über ein Drosselventil.
Durch die Belastung wurden die Zylinder der Dampfmaschine jedoch sehr heiss, so dass sie gekühlt werden mussten. Diese Kühlung erfolgte mit Wasser aus dem Kessel, das zum richtigen Zeitpunkt in die Dampfzylinder gespritzt wurde. Durch die Hitze und den Druckabfall verdampfte dieses Wasser und wurde danach auf dem normalen Weg über den Kamin ausgestossen. So kühlte sich die Maschine ab und wurde nicht überlastet.
Die gewünschte optimale Kühlung mit Frischwasser ab dem Tender hätte eine zu grosse Belastung bedeutet. Es wäre zu Spannungen und somit zu schweren Schäden an den Zylindern gekommen. Deshalb musste vorgewärmtes Wasser aus dem Kessel verwendet werden. Zudem konnte der in den Zylindern entstandene Dampf durch die Dampfmaschine einfacher ausgestossen werden, als heisses Wasser, das bei Frischwasser entstanden wäre.
Durch den Aufbau der Dampflokomotive, bestand jedoch die Gefahr, dass die Gegendruckbremse Luft aus der Rauchkammer bezog und so nicht mehr geregelt werden konnte. Um das zu verhindern, musste die Gegendruckbremse die benötigte Frischluft über das Drosselventil und nicht aus der Rauchkammer ansaugen. Im Kamin war deshalb eine Luftklappe eingebaut worden. Diese schloss das Blasrohr ab und verhinderte so, dass die Luft von der Rauchkammer her einströmen konnte.
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