Dampfmaschine, Steuerung und Antrieb |
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Über einen aus dem
Führerstand
bedienten
Regulator
wurde der im kleineren
Dampfdom
gesammelte trockene Dampf entnommen und den beiden Leitungen zu den
Dampfmaschinen zugeführt. Dabei wurden diese beiden Leitungen durch den
Kessel
geführt, so dass der Verlust der Wärme sehr gering war. Bei der Länge
entsprachen die Leitungen zudem einander, so dass der Dampf immer
gleichzeitig die
Dampfmaschinen
erreichte. Bei der Dampfmaschineder Baureihe A 3/5 handelte es sich um eine Verbundmaschine mit vier Zylindern in einem gemeinsamen Zylinderblock. Dieser Zylinderblock wurde auch zur Bestimmung des Abstandes der beiden Holme beim Barren-rahmen genutzt.
Daher erfüllte dieses Gehäuse viele Anforderungen und die
Dampfmaschinen
waren in einem massiven Gehäuse untergebracht. Ein Punkt, der gerade bei
dieser grossen
Leistung
wichtig war. Den Zylindern zugeführt wurde der Dampf aus dem Kessel über die beiden sich ebenfalls im Zylinder-block befindlichen Schieber.
Verwendete man bei den bisherigen
Lokomotiven
der
Gotthardbahn
eher Flachschieber, wurde bei dieser Maschine ein Kolbenschieber
verwendet. Die-ser ist ähnlich aufgebaut wie ein
Zylinder
und besitzt die entsprechenden Öffnungen für den Durchfluss des Dampfes.
Bei der Funktion gab es zu den anderen Modellen nicht so grosse
Unterschiede. Jeweils ein
Schieber
wurde für eine Antriebsseite verwendet, so dass zwei
Dampfmaschinen
über einen gemeinsamen Schieber versorgt wurden. So konnte man zwar
Gewicht sparen, konnte aber nicht alle Möglichkeiten des Verbinders
nutzen. Wobei es bei der Versorgung der Dampfmaschinen einen wichtigen
Punkt zu beachten gab.
Durch den
Schieber
geregelt, wurde der Dampf nun den innen montierten
Zylindern
zugeführt. Wobei natürlich jede Seite für sich getrennt war. Diese
Zylinder wurden als
Hochdruckzylinder
bezeichnet. Sie hatten einen Durchmesser von 395 mm erhalten und der
maximal zulässige Kolbenhub betrug 640 mm. Damit waren es recht kräftige
Zylinder und begründeten daher auch den grossen
Kessel.
Ein Umstand, der bei der Baureihe D6
schon zu Problemen geführt hatte.
Nach dieser ersten
Dampfmaschine
wurde der entspannte Dampf nicht ins Freie entlassen. Die im
Hochdruckzylinder
erfolgte Entspannung war einfach zu gering, dass man den Dampf nutzlos
verpuffen lies. Daher wurde der Dampf nun wieder dem Kolbenschieber
zugeführt. Diese Leitung nannte man Verbinder, so dass man von einem
Verbund
sprach. Ein Wechselventil um die
Zylinder
auf Vierling umzuschalten gab es jedoch nicht mehr. Damit kommen wir zur zweiten Dampfmaschine jeder Seite. Diese bestand nun aus den äusseren Zylindern, die als Niederdruckzylinder bezeichnet wurden.
Sie wurden mit dem entspannten Dampf versorgt und hat-ten deswegen
einen grösseren Durchmesser erhalten. Hier betrug der Wert daher 635 mm.
Gleich blieb jedoch der Kolbenhub. Das hatte jedoch indirekt zu Folge,
dass nun mehr Volumen eine geringere Kraft ergab. Zudem wurden die Niederdruckzylindern mit den erforder-lichen Schlemmhähnen versehen. Dabei ging man davon aus, dass sich durch den Aufbau das kühle Wasser im Niederdruckzylinder sammelte.
Beim
Hochdruckzylinder
wurde mit jedem Hub das Wasser herausgepresst. Bedient wurden die
Schlemmhähne
ma-nuell durch das
Lokomotivpersonal
bei der ersten Anfahrt nach einem längeren Halt. Nur jetzt konnte der
Dampf genug auskühlen. Der Abdampf aus den Niederdruckzylindern wurde nun zum in der Rauchkammer montierten Blasrohr entlassen. Der Dampf hatte nun seine Arbeit fast getan.
Durch den schubartigen Ausstoss der
Dampfmaschinen,
wurde der Dampf ins
Kamin
geblasen. Dadurch entstand in der
Rauchkammer
ein Unterdruck, der die Feuerung in der
Feuerbüchse
anfachte und so die Verbrennung förderte. So bildeten die Dampfmaschine
und der Kessel eine Symbiose.
Durch die vier Maschinen wurde eine
Leistung
von 1 550 PS erzeugt. Dieser Wert war sehr hoch, was für die
Lokomotive
sprach. Diese Leistung wurde nun auf die
Triebachse
übertragen. Dazu wurde bei dieser Maschine die erste angetriebene
Achse
ausgewählt. Wegen dem kurzen Weg zur Achse und der Höhe der
Dampfmaschinen
mussten diese in einem Neigewinkel von 18 Grad montiert werden. Die maximale Drehzahl der
Dampfmaschinen
bestimmte zusammen mit dem Durchmesser der
Triebräder
die
Höchstgeschwindigkeit.
Nachdem die
Jura-Simplon-Bahn
JS
diese bereits auf 100 km/h angehoben hatte, wurde bei der
Gotthardbahn
auch diese
Lokomotive
eher auf
Zugkraft
ausgelegt. So sank jedoch die zugelassene Geschwindigekit auf 90 km/h.
Dies obwohl auch die
Mit einem gleichwertigen Versatz der
Dampfmaschinen
erreichte man einen schönen runden Lauf der
Lokomotive.
Damit dabei auch die Anzahl der
Schieber
reduziert werden konnte. Wurden die beiden Dampfmaschinen einer Seite um
180 Grad verschoben. Damit jedoch immer eine definierte Fahrrichtung
vorhanden war, wurde der Versatz zwischen den beiden Seiten auf 90 Grad
festgelegt. Damit haben wir eine gleichmässige Verteilung der
Zylinder.
Insbesondere der Versatz der beiden Maschinen einer Seite,
erlaubte eine weitere Vereinfachung. Dank den 180 Grad konnte man die
beiden
Dampfmaschinen
einer Seite mit einer einzigen Steuerung versehen. Die sonst in der
Schweiz üblichen Innensteuerungen nach
Joy
wurden daher hier nicht mehr verwendet. Wir haben so eine simple Lösung
für das Problem mit den Steuerungen der
Zylinder
erhalten. Bei der Bezeichnung der Steuerung gab es bei dieser Baureihe eine ganz be-sondere Situation. Die Nummern 931 bis 934 wurden in München gebaut und erhielten daher, wie das in Deutschland üblich war, eine Heusingersteuerung.
Die in Winterthur gebauten Modelle wurden jedoch mit Steuerung der
in der Schweiz üblichen
Bauart
Walschaerts
ausgerüstet. Ausser der Bezeichnung gab es jedoch zwischen diesen beiden
Steuerung keinen Unterschied. Diese Steuerung regelte die Schieber der Dampfmaschinen mit Hilfe der Bewegung des Triebwerkes. Für die Einstellung der Füllzeiten und für die Wahl der Fahrrichtung wurde die Steuerung mit einer mechanischen Verstellein-richtung ergänzt.
Diese konnte über eine einfache Stange aus dem
Führerhaus
erfolgen und die Stellstange wurde für beide Seiten der
Lokomotive
verwendet. Daher wurde hier eine übliche Lösung verwendet. Aus der Kraft des Dampfes wurde in den Zylindern eine lineare Bewegung erzeugt. Diese lineare Bewegung wurde bei den Hochdruckzylindern mit Hilfe einer einseitig montierten Kolbenstange mit dem Kreuzgelenk verbunden.
Bei den äusseren
Niederdruckzylindern
unterschied sich der
Antrieb
in diesem Bereich eigentlich nur durch die zweiseitige
Kolbenstange.
Hier war das eine Folge des grossen Durchmessers.
Mit Hilfe der
Kreuzgelenk
wurde die lineare Bewegung in eine rotierende Bewegung umgewandelt. Dabei
wurden die
Kreuzköpfe
in einseitigen Führungen geführt. Gegenüber den bisher oft verwendeten
doppelten Führungen konnte so Gewicht eingespart werden. Ein Punkt, der
bei dieser Baureihe besonders wichtig war, da es eine sehr schwere
Lokomotive
wurde und man die
Achslasten
einhalten sollte.
Nun unterschieden sich die
Triebwerke
innen und aussen leicht. Bei den innen montierten
Hochdruckzylindern
wurden die
Schubstangen
vom
Kreuzgelenk
mit der ersten
Achse
verbunden. Damit eine Kurbel entstehen konnte, wurde diese Achse als
gekröpfte Achse ausgeführt. Diese Lösung musste man bei allen
Dampfmaschinen
mit mehr als zwei
Zylindern
anwenden. Der Versatz der Kurbeln betrug dabei 90 Grad. Die Schubstange ab dem Kreuzgelenk der äusseren Niederdruckzylinder wurde mit dem Kurbelzapfen der ersten Triebachse verbunden. Hier gab es den grössten Unterschied zu den älteren Maschinen, die noch nach dem Muster de Glehn aufge-baut wurden.
Durch die kurze Distanz mussten aber die
Zylinder
der
Lokomotive
geneigt montiert werden, denn nur so konnte man der Weg zur Kurbel gering
halten. Damit auch die Triebachsen zwei und drei angetrieben wurden, verband man aussen die drei Achsen mit einer waagerecht eingebauten Kuppelstange.
Diese
Kuppelstange
war bei der
Triebachse
zwei wegen der
Federung
unmittelbar beim
Kurbelzapfen
der ent-sprechenden
Achse
mit einem
Gelenk
versehen. Trotz-dem war diese Kuppelstange 3 650 mm lang geworden und
stellte daher eine grosse Masse dar. Sämtliche Lager der Triebwerke wurden als Gleitlager ausgeführt. Diese Lager wurden mit Lagerschalen aus Weissmetall versehen.
Dieses Metall hatte eine hervorragende Eigenschmierung und war
daher für die Form der
Lager
bestens geeignet. Um die grosse Belastung und die schnellen Bewegungen zu
berücksichtigen, mussten diese Lager jedoch mit einer zusätzlichen
Schmierung
versehen werden.
Es wurde eine Nadelschmierung eingebaut. Bei dieser Art der
Schmierung
wurde das
Schmiermittel
über dem
Lager
in speziellen Gefässen gelagert. Mit der Bewegung wurde rein durch die
Fliehkraft die Nadel angehoben und so der Weg für das
Öl
zum Lager frei gegeben. Diese gut funktionierende Art der Schmierung hatte
jedoch den Nachteil, dass diese Lager bei jedem Halt nachgeschmiert werden
mussten. Wobei der Bedarf an Öl sehr gering war.
Damit war der
Stangenantrieb
soweit fertig aufgebaut worden, dass durch die Kurbelzapfen die lineare
Bewegung der
Dampfmaschine
in eine drehende Bewegung der
Triebachsen
umgewandelt wurde. Diese Drehbewegung wurde in den jeweiligen
Laufflächen
durch die
Haftreibung
in die gewünschte
Zugkraft
umgewandelt. Die so erzeugte Zugkraft war für eine
Schnellzugslokomotive
sehr hoch. Dabei wurde die Anfahrzugkraft bei dieser Maschine mit 96 kN
angegeben.
Trotz der hohen
Achslast
der
Triebachsen,
war die erzeugte
Zugkraft
hoch genug, dass die
Räder
der drei Triebachsen leicht durchdrehen konnten. Gerade durch die
Schlemmhähne
kam es bei den schweren Anfahrten dazu, dass die
Schienen
im Bereich des
Drehgestells mit Dampf benetzt wurden. Die
Lokomotive
verschlechterte sich daher die
Adhäsion
gleich selber. Daher musste man Gegenmassnahmen zur Verbesserung der
Haftreibung
in der Lokomotive einbauen.
Die Verbesserung der
Adhäsion
bestand aus dem auf dem
Kessel
montierten Sanddom. In ihm wurde Quarzsand mitgeführt, der über eine
einfache Leitung mit Hilfe von
Druckluft
vor die erste
Triebachse
geblasen wurde. Die weiteren
Achsen
erhielten jedoch keine vergleichbare Ausrüstung, da diese
Räder
meistens trockenere
Schienen,
die mit einem feinen Staub bedeckt waren, hatten und so leicht bessere
Werte erreicht wurden. Die bei den Lokomotiven A3t noch eingebaute Gegendruckbremse nach der Bauart Riggenbach wurde jedoch nicht mehr eingebaut. Die Bremse, die bei den ersten Maschinen der Gotthardbahn noch für gute Ergebnisse erzielte, hatte mit den neuen Masschinen mit Nieder- und Hochdruckzylinder jedoch zunehmend Probleme bei der Funktion bekommen. Da diese Gegendruckbremse jedoch nur auf der Bergstrecke und da auch nur bei den Fahrten ohne Anhängelast benötigt wurde, entschloss sich die Gotthardbahn auch zur Verkürzung der Lieferung auf diese Bremse zu verzichten. Man nahm Nachteile in Kauf, denn die Auslieferung durfte keine Verspätung erhalten, denn mit der auslaufenden Konzession wäre der Auftrag gestoppt worden.
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