Elektrische Dampflokomotive

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Bevor ich mit der Vorstellung dieser beiden Lokomotiven beginne, muss ich wohl die elektrische Dampflokomotive kurz erklären. Eine Idee, die wohl zum ersten April niemand glauben würde. Eine herkömmliche Dampflokomotive sollte mit Energie aus der Fahrleitung geheizt werden. Weltweit gibt es davon nicht so viele Modelle, denn auf so eine Idee kommt eigentlich niemand. Es sei denn man ist in der Schweiz und hat im Büro nichts zu tun.

Wenn dann noch die Rechnung für die Kohlen auf den Tisch flattert, dann greift der gelangweilte Techniker zu einem Stück Papier, kritzelt etwas darauf und vergisst es. Dumm wird es nur, wenn diese Schnapsidee auf offene Ohren stösst.

Mit anderen Worten, es sollte die Idee in die Tat umgesetzt werden. Vorerst mit zwei Prototypen sollte die elektrische Dampflokomotive 1942 umge-setzt werden. Doch dazu musste man ein Muster finden.

Ideal erschien die Baureihe E 3/3. Diese sollte her-angezogen werden. Umgebaut werden sollten vor-erst die Nummern 8521 und 8522. Die mit diesen beiden Maschinen gemachten Erfahrungen, sollten letztlich in einer Serie verwirklicht werden.

Eine irrsinnige Idee, die so eigentlich nur in der Schweiz umgesetzt werden konnte. Gerade das Land, bei dem Dampflokomotiven nie Elektrizität beassen. In anderen Ländern konnten solche Ideen bloss ein schmunzeln hervorrufen. Ein Aprilscherz der keiner war.

Bei beiden Maschinen handelte es sich um normale Lokomotiven der Reihe E 3/3. Sie verfügten weiterhin über den Kessel mit Feuerbüchse und hatten eine ganz normale Dampfmaschine. Daran änderte sich bei der elektrischen Dampflokomotive nichts, aber auch gar nichts. Sämtliche bisher vorhandenen Funktionen wurden durch den Umbau nicht angetastet. Das Modell sollte am Schluss wirklich aussehen, als hätte man es als Scherzartikel vorgesehen.

Ein Scherz war die ganze Sache jedoch mitnichten. Wie bisher sollte der Antrieb weiterhin durch Dampf erfolgen. Auch die Erzeugung des Dampfes durch ein Feuer und durch die Siederohre im Kessel sollte weiterhin beibehalten werden. Das bedeute also, dass am Grundaufbau der Lokomotive nichts verändert wurden. Es blieb also trotz dem Umbau eine ganz normale Dampflokomotive. Die elektrische Ausrüstung war daher eigentlich nur eine Ergänzung.

Man war bei der Firma BCC und bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB wirklich zur Überzeugung gelangt, dass man das Wasser im Kessel auch elektrisch erhitzen und so kochen konnte. Man nutzte also einfach elektrisch erzeugten Dampf um die Dampfmaschine zu betreiben. Daher auch die elektrische Dampflokomotive als Begriff für ein Unding, das wirklich der ultimative Antrieb war. Dazu war aber eine neue elektrische Heizung nötig.

Diese Lösungen kennen Sie vermutlich zu Hause auch, sie stecken ihren Wasserkocher in die Steckdose und der elektrische Strom erhitzt dieses so lange, bis es kocht. Sie nutzen dann das Wasser zum aufgiessen eines Tees, oder für andere Zwecke. Unsere Dampflokomotive nutzte nun den entstandenen Dampf für den Antrieb. Selbst der Wasserkocher war eine Nummer grösser, denn er wurde mit 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz aus der Fahrleitung betrieben.

Die beiden für diesen Versuch abkommandierten Maschinen wurden als Prototypen bezeichnet und die Arbeiten wurden durch die Schweizerischen Bundesbahnen SBB ausgeführt. Die Hauptwerkstätte in Yverdon hatte den Auftrag bekommen. Die neu benötigten Teile wurden von der Firma Brown Boveri und Co BBC in Baden geliefert. Uns interessieren eigentlich nur die neuen Teile, die bei den beiden Maschinen verbaut wurden.

Auf dem Dach des Führerhauses wurde ein normaler Stromabnehmer montiert. Es kam dabei ein Scherenstromabnehmer der den damals ausgelieferten elektrischen Triebfahrzeugen entsprach, zur Anwendung. So konnte bei diesem Versuch jedoch auf spezielle Modelle verzichtet werden. Dabei war aber auch in diesem Fall Druckluft erforderlich, welche die Kraft der Senkfeder aufhob. Der Bügel wurde mit der Kraft von Federn gehoben.

Bekannt wurde der Stromabnehmer, der übrigens doppelte Schleifleisten besass, nur wegen der Tatsache, dass er auf einer herkömmlichen Dampf-lokomotive aufgebaut wurde.

Dass er jedoch sowohl bei den Triebwagen CLe 2/4 und bei der Lokomotive Ae 4/6 ebenfalls gute Arbeit leistete, war niemandem so richtig klar. Das Mo-dell auf dem Führerhaus einer Dampflokomotive sah jedoch so komisch aus, dass er in aller Munde war.

Die Spannung der Fahrleitung wurde dem vor dem Führerhaus auf dem Kessel montierten Transformator zugeführt. Dieser wandelte die Hochspannung aus der Fahrleitung auf eine geringere Spannung um.

Anzapfungen waren nicht vorgesehen, da damit nur der Dampferzeuger be-trieben werden sollte. Andere Funktion wurden nicht elektrisch betrieben. Auch eine aktive Kühlung der Bauteile war keine Option, es war wirklich sehr einfach.

Gekühlt wurde der Transformator, der mit Öl befüllt wurde, mit dem Fahrtwind. Dieser strömte am Gehäuse vorbei und nahm dabei die Wärme auf. Diese Lösung beim Bau von Transformatoren und das Kühlmittel entstammte ebenfalls den elektrischen Lokomotiven. Bei der Baureihe E 3/3 war jedoch das Problem, dass vom Kessel ebenfalls etwas Wärme abgegeben wurde. Aus diesem Grund war die Kühlung auch gewährleistet, wenn die Lokomotive stand.

Die Spannung aus dem Transformator wurde den Heizelementen über massive vom Dach zu den Wasserkästen geführten Leitern zugeführt. Diese mussten so massiv sein, denn darin floss bei einer Spannung von lediglich 20 Volt ein Strom von 6 000 Ampère, was für beide Heizelemente einen stolzen Wert von 12 000 Ampére ergab. Die Isolation konnte wegen der sehr geringen Spannung jedoch sehr einfach ausgeführt werden und stellte nur eine geringe Gefahr dar.

Die Heizelemente arbeiteten grundsätzlich auf Kurz-schluss, so dass nur der maximal mögliche Strom be-schränkt werden musste. Die Spannung im Heizelement lag dabei auf lediglich 20 Volt und war somit bei einem ungefährlichen Wert angelangt.

Deshalb enstanden auch keine Probleme mit der Isolation, wenn die Leiter mit dem Wasser in Kontakt kamen. Das ergab für die elektrische Heizung jedoch eine Leistung von gesamthaft 960 kW.

Damit entsprach die Heizleistung der elektrischen Aus-rüstung in etwa dem Wert, der vom Feuer bei optimalem Ausbau erbracht werden konnte. Es wurde deshalb keine Steigerung vorgenommen.

Das war auch nicht vorgesehen, da hier die Leistung durch die Dampfmaschine beschränkt wurde. Ob es zu Anpass-ungen in diesem Bereich bei einer Serie vorgekommen wäre, können wir nur vermuten. Diese gab es nicht und so blieb nur diese Lösung.

Weiteres elektrisches Bauteil der Lokomotive war die Umwälzpumpe, welche von einer unter dem Führerhaus montierten Batterie versorgt wurde. Das bedeutete somit, dass die Umwälzpumpe auch arbeitete, wenn die Anlage nicht aktiviert war.

So konnten die sehr heissen Teile des Wasserkochers durch das Kesselwasser gekühlt werden. Sollten sie sich Fragen, ob Sie es richtig vermuten, das Wasser wurde wirklich im Wasserkasten gekocht und dann mit der Um-wälzpumpe dem Kessel zugeführt.

Da jedoch weiterhin ein Vorrat mitgeführt werden muss-te, baute man vor dem bisherigen Wasserkasten einen neuen, etwas flacher, dafür länger aufgebauten Tank ein. Dieser platzierte man auf dem Umlaufblech. Die Seite der Lokomotive wurde dadurch stark verbaut. Die Sicht auf den Bereich der Maschine wurde jedoch nicht so stark beschränkt. Doch sehen wir uns die Umwälzpumpe etwas genauer an, denn auch die war nicht ohne.

Das Kühlmittel Wasser wur-de dem Kessel an seiner tiefsten Stelle entnommen. Die mit Gleichstrom betrie-bene Umwälzpumpe presste das Wasser aus dem Kessel mit einer Geschwindigkeit von fünf Litern pro Sekunde durch die Rohre des Dampf-erzeugers.

Das war eigentlich die ein-zige wichtige Änderung am Kessel, denn durch diese Pumpe wurde das Kessel-wasser zwangsweise dem Dampferzeuger zugeführt und dort auch erhitzt. Durch den Druck wurde der warme Teil weggedrückt.

Dabei floss der elektrische Strom direkt durch die Rohre. Dadurch entstand in den Leitungen ein beschränkter Kurzschluss, der diese sehr stark erhitzte. Das darin fliessende Wasser aus dem Kessel wurde somit als Kühlmittel genutzt und dabei unverzüglich gekocht. Da eigentlich das vorhandene Kühlmittel zu schwach war. Das war jedoch den Effekt, den man erreichen wollte. Man musste also berechnen, wie hoch der Kurzschlussstrom sein kann.

Das erhitzte Wasser wurde anschliessend oben wieder in den Kessel geleitet. Durch die Überlastung des Kühlmittels verdampfte dieses teilweise und im Kessel stieg der Druck ständig an. Der so im Dampferzeuger entstandene Dampf wurde also wieder in den Kessel geführt und dort mit dem Dampf, der eventuell parallel dazu noch von der Feuerbüchse erzeugt wurde, vermischt. Danach wurde dieses Dampfgemisch im Dampfdom gesammelt.

Mehr gab es nicht mehr. Man erhitzte das Wasser daher nicht mehr mit dem Feuer, sondern mit den Heizelementen. Dabei konnten die beiden Heizungen parallel betrieben werden. Im Betrieb sollten diese beiden Prototypen eine sensationell kurze Vorheizzeit aufweisen. Zumindest dann, wenn dazu die Energie aus der Fahrleitung und das Feuer genutzt werden konnte. Doch es gab noch die Batterie, und die dürfen wir nicht vergessen.

Bei der verbauten Batterie handelte es sich um ein übliches Modell. Er wurden zwei Behälter mit einer Spannung von 18 Volt und einer Kapazität von 100 Ah verwendet. Diese Bleibatterien waren in Reihe geschaltet worden, so dass die Spannung verdoppelt wurde.

Es gab auf diesen Maschinen also ein Bordnetz mit der damals üblichen Spannung und das ergab Mög-lichkeiten, die bei Dampflokomotiven bisher nicht umgesetzt wurden.

Die beiden Maschinen wurden nicht mehr mit den alten Laternen beleuchtet, sondern es kamen in den alten Lampen montierte Glühbirnen zur Anwend-ung. Dadurch konnte die Helligkeit verbessert wer-den.

Ein Punkt, der zwar im Rangierdienst nicht so wichtig war, der aber deutlich aufzeigte, dass man auch in diesem Bereich neue Wege gehen sollte. Bei der Ladung der Batterien orientierte man sich an den elektrischen Modellen.

Soweit dazu, jedoch war bei Dampflokomotiven die Akustik immer ein Thema. Wie passen die Auspuff-schläge zur tatsächlichen Geschwindigkeit. Doch war von so einer Lokomotive im Stillstand zu hören. Nahezu nichts und allenfalls nur das zischen des Hilfsbläsers. Das änderte sich jedoch mit dem Umbau und die beiden Prototypen bekamen einen ganz eigenen Sound. Der war jedoch nur beim Stillstand und bei gehobenem Bügel zu hören.

Erinnern Sie sich an die alten Heizschlangen, die benutzt wurden, bevor es die Wasserkocher gab? Bei diesen war deutlich hörbar, wie das Wasser an der heissen Heizschlange verdampft wurde. Bei der hier vorgestellten Lokomotive war das nicht anders nur war in etwa die 500-fache Leistung vorhanden. Zumindest während dem Stillstand, waren daher ungewöhnliche Geräusche aus dem Innern der Maschine zu vernehmen.

Die elektrische Heizung funktioniert so lange mit der vollen Leistung, wie der Strom eingeschaltet war. War der Druck von zwölf bar im Kessel erreicht, öffnete sich wie bisher das Sicherheitsventil und liess den Druck ab.

Die Anlage musste nun durch das Lokomotivpersonal ausgeschaltet werden, denn eine Regulierung der Heizleistung war, im Gegensatz zum Betrieb mit einem Feuer, elektrisch nicht möglich. Dazu wurde einfach der Bügel gesenkt.

Das in Form von Dampf entnommene Wasser wurde wie bisher mit Hilfe des Injektors im Kessel ergänzt. Die Arbeit des Personals unterschied sich daher kaum von einer anderen Dampflokomotive.

Einzig der neue Schalter für den Wasserkocher war etwas speziell. Dieser wurde betätigt, der Bügel hob sich und der Kocher legte los. Dabei ging aber wirk-lich die Post ab. Ein Beispiel soll das verdeutlichen und dazu nehmen wir den kalten Kessel.

Bevor uns das ansehen, musste Druckluft vorhanden sein. Da die Luftpumpe nicht arbeiten konnte, waren beim Luftkessel Abschlusshähne vorhanden.

Die Leistung war so gross, dass die elektrische Heizung die kalte Lokomotive innerhalb einer Stunde auf Betriebsbereitschaft heizen konnte. Bei einem Feuer dauerte diese Zeit viel länger, da zuerst das Feuer erzeugt und ausgebaut werden musste. Erst mit etwas Druck im Kessel konnte die volle Leistung des Feuers erreicht werden. In dieser Zeit holte die elektrische Einrichtung viel Zeit heraus, da sie ja sofort die volle Leistung erzeugte.

Mit dem so erzeugten Dampf konnte die Lokomotive etwa 20 Minuten betrieben werden. Der Stromabnehmer konnte sogar gesenkt werden und die Maschine auch in Abschnitten ohne Fahrleitung verkehren. Musste diese Zeit im Rangierdienst jedoch verlängert werden, musste die Rangierlokomotive zuerst wieder eine Fahrleitung aufsuchen und Wasser kochen. Das war jedoch für den Betrieb hinderlich. Jedoch haben wir immer noch die normale Dampflokomotive.

Deshalb unterhielt man bei den Lokomotiven in der Feuerbüchse zusätzlich noch ein normales Feuer. Das lief, wie man so schön sagt, auf Sparflamme und verbrauchte so weniger Kohle. Es musste nur gelegentlich kontrolliert werden.

Wurde das Feuer benötigt, konnte der Brennstoff ergänzt werden und das Wasser im Kessel wurde wieder auf die gewohnte Weise erwärmt. Die Vor-heizzeit war dabei recht kurz, da ja das Kessel-wasser schon heiss war.

Die Anlage auf den beiden Lokomotiven funktion-ierte recht gut, auch wenn es sich um eine rabiate Lösung handelte. Jedoch ergab sich bei der Kenn-zeichnung ein Problem.

Die Kombination zwischen den Baureihen E 3/3 und Ee 3/3 passte zu keiner Serie. Daher wurden diese beiden Prototypen mit der recht komisch anmut-enden Bezeichnung E(e) 3/3 versehen. Die elek-trische Dampflokomotive war Tatsache geworden.

Mit den zusätzlichen Baugruppen haben die beiden Lokomotiven auch beim Gewicht etwas zugelegt. Insbesondere der Transformator wog eine Menge.

Aber auch die anderen Teile waren nicht so leicht. Beim Besuch der Waage konnte festgestellt werden, dass die beiden Prototypen rund sieben Tonnen schwerer wurden. Mit 42 Tonnen lag ihr Gewicht aber immer noch unter den elektrischen Maschinen, die deutlich schwerer waren.

Die Kosten für den Umbau einer Lokomotive beliefen sich auf 100 000 Franken. Dabei konnte man im Tag rund 700 bis 1 200 Kg Kohle einsparen. In einem Jahr bedeutete das eine Kosteneinsparung von rund 36 000 Franken. Die Anlage war somit nach drei Jahren bezahlt. Wobei natürlich während den Versuchen nicht immer auf optimale Werte geachtet wurde. Trotzdem waren drei Jahre für eine alte Dampflokomotive recht lange.

Die beiden Rangierlokomotiven mit den Nummern 8521 und 8522 wurden einer Erprobung zugeführt. Die Technik sollte zeigen, dass so ein Umbau durchaus erfolgreich sein könnte.

Nach heutigen Gesichtspunkten, war die elektrische Dampflokomotive gar nicht so schlecht unterwegs. Sie konnte auf Abschnitten ohne Fahrleitung fahren und ausser verdampftem Wasser gab es kaum einen Ausstoss. Dumm dabei war nur, dass Wasserdampf auch nicht gut ist.

Nach den Versuchen wurden die beiden Maschinen durch die Werkstätte wieder zu gewöhnlichen Dampflokomotiven umgebaut. Die zeitliche Abfolge dieses Einsatzes wird dann im Betriebseinsatz noch genauer erwähnt werden.

Hier sollte eigentlich nur eine ganz spezielle Loko-motive vorgestellt werden, denn wie Sie jetzt ja wissen, es waren zwei elektrische Dampfloko-motiven, die man bei den Schweizerischen Bundes-bahnen SBB im Einsatz hatte.

Was man aber nicht vergessen darf, ist die Tat-sache, dass die beiden Prototypen grundsätzlich wie eine normale elektrische Rangierlokomotive die Leistung aus der Fahrleitung bezog, aber danach auch auf Abschnitten ohne Fahrleitung verkehren konnte. Man hatte so eine Zweikraftlokomotive geschaffen, die erst später mit Dieselmotoren gebaut wurden. Wobei, dies wirklich nur ein Nebeneffekt war, denn man wollte Kohlen sparen.

Zum Schluss stellt sich nur noch die Frage, warum die Einrichtung nicht in Serie ging. Der Grund waren die guten Erfahrungen mit den neuen Diesellokomotiven. Diese waren nun bereit, so dass sich ein Umbau nicht mehr aufdrängte. Die noch vorhandenen E 3/3 sollten in den nächsten Jahren von der neuen Baureihe Em 3/3 abgelöst werden. Doch eines wissen wir sicher, die elektrische Dampflokomotive war kein Aprilscherz.

 

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