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Die Zylindersteuerung |
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Ohne Steuerung kann die
Dampfmaschine nicht
betrieben werden. Genau genommen wurde eine Zylindersteuerung benötigt. Da
aber Eisenbahner Abkürzungen lieben, kam es zur Steuerung. Diese dürfen
wir nicht mit den Lösungen anderen Arten des
Antriebes vergleichen.
Die Zylindersteuerung regelte nur den Betrieb der
Maschinen und da konnte man sich mit einer geringen Menge begnügen, denn
es konnten auch mehrere Maschinen geregelt werden.
Genau dieser musste nun auch bei den
Dampfmaschinen vorhanden
sein und dieser Versatz änderte sich wegen der
Achswelle
nie. Daher reichte eine Zylindersteuerung für beide Maschinen ohne
Probleme. Die Steuerung regelt über die Schieber, wie der Dampf in die Zylinder gelangt. Das heisst, sie gibt die entsprech-enden Schieberkanäle frei um den Hohlraum im Zylinder mit Dampf zu füllen oder zu entleeren.
So
leicht, wie sich das nun anhört, war die Sache aber nicht und das zeigt
sich, dass bei den Zylindersteuer-ungen mehrere Lösungen benutzt wurden.
Bevor wir dazu kommen, bleiben wir vorerst noch etwas allgemein.
Es
ist überraschend, aber die Steuerung der
Dampfmaschine wird durch
diese selber geregelt. Das heisst, die Grundfunktion wird mit einer
Bewegung, die vom
Rad,
oder von der
Kolbenstange
abgenommen wird, geregelt. Manuell einstellen kann man jedoch die
Fahrrichtung der
Lokomotive. Dazu wird die Steuerung
entsprechend der gewünschten Fahrrichtung verstellt. Damit haben wir auch
die grundlegenden Aufgaben der Steuerung kennen gelernt.
Bevor wir aber den genauen Aufbau der einzelnen Steuerungen genauer
betrachten, müssen wir erwähnen, dass es aussen liegende und innen
liegende Steuerungen gibt. Diese Ortbezeichnungen beziehen sich auf den
Einbauort. Das heisst, eine innen liegende Steuerung ist innerhalb des
Rahmens eingebaut worden und sie ist von aussen nicht ersichtlich. An der
Funktion der Steuerung ändert das jedoch wenig bis gar nichts.
Die
sofern notwendig, durch eine innen liegende Steuerung ergänzt wurde.
Wichtig ist eigentlich nur, da die Steuerung in unmittelbarer Linie zur
Dampfmaschine steht. Wer bei der Steuerung ein festes ruhendes Teil vermutet liegt falsch, denn die Steuerung wurde immer durch die Triebstange in Bewegung gehalten. Sie war nur an einem Punkt fixiert.
Durch die Bewegung der durch die
Zylinder
angetriebenen Stange, wurde auch die Steuerung bewegt und gab dadurch
immer den richtigen Schieber frei. Dazu bewegte sie die Steuerstange. Nur
fehlt uns noch die Änderung der Fahr-richtung. Die Schwinge: Für die Einstellung der Fahrrichtung, aber bei einigen Steuerungen auch der Füllung, war die Schwinge vorhanden. Diese konnte mit einer Stellstange aus dem Führerhaus verstellt werden.
Je
nach der Position, wurden die
Dampfmaschinen grundsätzlich
anders angesteuert. Das hatte dann zur Folge, dass die
Lokomotive in der anderen
Richtung fuhr. In der Mitte liefen die Maschinen jedoch leer.
Die
Schwinge war nur am Rahmen und an der
Schubstange
aus dem
Führerstand
befestigt worden. Dadurch konnte sie sich zusammen mit der
Zylindersteuerung hin und her bewegen. Es gab dort so lange keine
Veränderung, bis die Schwinge verstellt wurde. Je nach Position der
Schubstange wurde die Fahrrichtung eingestellt und die Füllung verstellt.
Letztere erreichte den höchsten Wert, wenn der Anschlag eingestellt wurde.
Der
Regulator gab vor, wie viel
Dampf verfügbar war und die Steuerung re-gelte, wie viel davon an die
Zylinder
abgegeben wurde. Damit konnte mit den
Lokomotiven auf
unterschiedliche Weise gefahren werden. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Dampfmaschine kam aber ein Problem. Beim Wechsel der Laufrichtung, benötigte der einströmende Dampf eine ge-wisse Zeit, bis er seine volle Kraft aufbringen konnte.
In
der Folge lief die Maschine nicht sehr ruhig, aber das konnte eingestellt
werden, denn der Schieber öffnet einfach etwas eher. Einige Steuerungen
hatten dieses als Voröffnen bezeichnete Programm schlicht nicht zur
Ver-fügung. Damit wird es Zeit, dass wir uns die einzelnen Steuerungen genauer ansehen und dabei werden wir deren Vor- und Nachteile kennen lernen, auch wenn es immer wieder behauptet wurde, die perfekte Lösung gab es nicht.
Man
war wohl nahe dran, aber eben nicht in jedem Punkt. Schliesslich sprechen
wir von der Eisenbahn und dort sollte bekanntlich immer gespart werden.
Zylindersteuerungen waren schlicht teuer in der Anschaffung.
Wenn wir uns nun einige Zylindersteuerungen ansehen, dann wird jede für
sich betrachtet. Auch will ich keine davon bevorzugen. Mit einer Ausnahme
kann ich aber die Steuerungen schön dem Alphabet folgend vorstellen. So
wird keine nachteilig behandelt. Wir müssen einfach wissen, dass einige
Lösungen auch auf Erfahrungen anderer Steuerungen aufbauten. Jede trägt
zudem den Namen der Person, welche die Idee dazu hatte.
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| Die Allansteuerung | |||||
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Alleine wegen der von mir gewählten Reihenfolge, kommt die Allensteuerung
an erster Stelle. Geschichtlich gesehen handelte es sich hier um eine
Weiterentwicklung der Steuerung nach
Stephenson. Wobei eigentlich gar nicht so viel neu war und die
Unterschiede sind selbst für Fachleute nicht immer leicht zur erkennen.
Trotzdem wollen wir auch hier etwas genauer hinsehen und dabei beginne ich
mit der Person, die den Namen gab.
Dort erlangte er grossen politischen Einfluss und war massgeblich am Bau
der Eisenbahnen in Kanada beteiligt. Hugh Allan verstarb am 09. Dezember
1882 in Edinburgh Schottland an den Folgen eines Herzinfarktes. Die Schwinge war bei der Steuerung nach Allan das zentrale Bauteil. Diese hatte der Konstrukteur gegenüber der Lösung nach Stephenson vereinfacht. Damit konnte der Aufwand für die Herstellung verringert werden.
Weniger Aufwand bedeutet automatisch günstigere Kosten. Ein Punkt, der den
Bahnen schon immer gefallen hatte und das führte letztlich zum Erfolg der
Allan-steuerung, die damals einfach billiger in der Anschaffung war. War bei der Steuerung nach Stephenson eine gekrümmte und daher teure Schwinge verbaut worden, war jene nach Allen gerade und somit einfacher zu erstellen. Es ist spannend, dass es zur gleichen Zeit dem deutschen Konstrukteur Josef Trick gelang die gleiche Vereinfachung zu erzielen. Deshalb kann hier oft auch von der Allan-Trick Steuerung gesprochen. Doch sehen wir uns die Funktionsweise dieser Allansteuerung genauer an.
Die
Schwinge war frei schwebend und an keiner Stelle an einem festen Teil der
Lokomotive montiert worden.
Der eigentlich feste und ruhige Punkt der Steuerung war die
Schieberstange, die an der Schwinge verschiebbar montiert wurde und die
sich in ihrer Lage nur in der Längsrichtung veränderte. Dabei fällt die
Schwinge der Allansteuerung durch ihre auffallend grosse Grösse auf. Allan
konnte sie zwar vereinfachen, aber nicht massgeblich verkleinern.
Diese Gegenkurbeln versetzten die Schwinge in Be-wegung und die
Schieberstange konnte sich eben-falls automatisch, durch die
Dampfmaschine gesteu-ert,
bewegen. Damit wurde die Füllung im
Zylinder
eingestellt. Um die Fahrrichtung und die Zugkraft anzupassen, wurde mit der Verstellvorrichtung aus dem Führer-stand die Schwinge gesenkt oder gehoben.
War
die Schieberstange an die tiefste Stelle der Schwinge verschoben worden,
wurde die Gegenkurbel für die Vorwärtsrichtung aktiviert. Die
Schieberstange wurde nun bewegt und die Maschine arbeitete mit der
maximalen Füllung. Je mehr die Schwinge abgesenkt wurde, desto mehr
verschob sich die Schieberstange gegen die Mitte.
Die
Probleme mit der Voröffnung konnten mit der Allansteuerung verbessert und
vereinfacht werden. Trotzdem hatte auch diese Steuerung extrem viele
schwere unbefestigte Bauteile, die in Bewegung standen. Das bedeutet, dass
eine grosse Masse bewegt werden musste. Nur wer die Schwinge ansieht, kann
den Unterschied zur Lösung nach
Stephenson erkennen. Sonst war die Angelegenheit
identisch aufgebaut worden.
VORTEIL:
Nur schon die Tatsache, dass diese Steuerung auf einer bewährten Lösung
aufbaute, zeigt wie gering die Veränderung war. Daher konnte diese
Steuerung auch wegen den geringen Kosten vielfach verkauft werden. Die
Allansteuerung wurde bis zum Aufkommen der nahezu perfekten Lösungen zu
einer guten Alternative zur Lösung nach
Stephenson. Nur eben, sie war zu gleich, dass
sie nicht ohne Nachteil auskommen sollte.
Sorgte andererseits dafür, dass die Steuerung träge
wurde. Insbesondere bei schnellen Änderungen der Fahrrichtung war mit
langen Wartezeiten zu rech-nen, da das Personal die Verstellung nur
schleppend schaffte. Hinzu kam auch, dass die Füllung des Zylinders di-rekt von der Wirkung der Federung der Lokomotive abhängig war. Diese Füllung änderte sich daher während der Fahrt dauerhaft.
Es war
daher mit der Steuerung nach Allan nahezu unmöglich eine gleichbleibende
Zugkraft
zu bekom-men. Im Zug ergaben sich so Längszuckungen, die insbesondere bei
hohen Zugkräften für die Leute unangenehm waren. Der Technik bekam das
auch nicht gut.
Die
Allansteuerung war eine kostengünstige Alternative für die Steuerung, die
von
Stephenson viele Jahre eher entwickelt wurde.
Für sparsame Bahnen war es mit der Lösung Allan möglich viel Geld zu
sparen. Daher hatten viele
Lokomotiven von neu
eröffneten Bahnen diese Zylindersteuerung bekommen. Dazu gehörte
sicherlich auch die grosse
Gotthardbahngesellschaft.
Wer mit leeren Kassen arbeitet, baut die Allansteuerung in den Lokomotiven
ein.
Die
Allansteuerung wurde letztlich einfach durch die viel besseren
Nachfolgemodelle abgelöst. Man kann die Frage stellen, ob die Steuerung
mit den vielen schweren frei schwingenden Teilen und dem direkten Einfluss
der
Federung auch für
sehr hohe Geschwindigkeiten und grosse
Leistungen geeignet
gewesen wäre. Das Problem hatte damit Allan noch nicht gelöst, denn die
erwähnte Verbesserung sollte einzig die Kosten senken. |
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| Die Goochsteuerung | |||||
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Es
soll mir niemand vorwerfen, dass ich nur die beliebten Steuerungen
vorstelle. Die Goochsteuerung war sehr selten im Einsatz. Dazu werden wir
später noch kommen, denn auch hier wurde die Steuerung nach dem Erfinder
benannt und das wird uns dann zeigen, wie alt diese Lösung wirklich war,
denn hier haben keine Optimierung, sondern eine neu entwickelte
Zylindersteuerung, die sich einfach in der Schweiz kaum durchsetzen
konnte.
1843 führte Gooch eine neue Steuerung für die Dampf-maschinen ein. Seine
Karriere beendete Daniel Gooch als Chefingenieur bei der Great Western
Railway. Am 15. Oktober 1889 verstarb Daniel Gooch in Clewer Park. Man kann die Steuerung nach Gooch eigentlich schon als eine exotisch wirkende Steuerung bezeichnen. Die Gooch-steuerung unterschied sich dabei nur in einem wesent-lichen Punkt von den Steuerungen nach Allan oder Ste-phenson.
Bei
der Lösung nach Gooch wurde nicht mehr die Schwinge, sondern die
Schieberstange verändert. Das heisst, die Schwinge lief bei der
Goochsteuerung immer in der gleichen Lage um den Exzenter. Die Veränderung der Füllung und der Fahrrichtung erfolgte bei der Goochsteuerung durch heben und senken der Schieberstange und nicht mehr der Schwinge. Sie eliminierte einen Nachteil der Steuerungen nach Allan und Stephenson. Durch die in der Lage stabile Schwinge wirkte sich die Federung der Lokomotive nicht mehr so sehr auf die Füllung der Zylinder aus. Zudem konnte die Steuerung auch während der Fahrt verstellt werden.
Gooch konnte somit das ändern des Voröffnens durch die Veränderung der
Füllung bei der nach ihm benannten Steuerung verbessern. Im Gegensatz zu
Allan musst aber auch Gooch auf eine gebogene Schwinge setzen, was den
Aufwand für die Herstellung auf gleicher Höhe beliess, wie das bei
Stephenson der Fall gewesen war. Das war auch der Grund, warum sich diese
Lösung in der Schweiz nur sehr schwer durchsetzen konnte. Allan war
billiger.
Eine Veränderung beim Voröffnen berücksichtigte, dass bei geringen Mengen
Dampf der Druck desselben geringer ist und daher benötigt der Dampf etwas
mehr Zeit um in den
Zylinder
zu gelangen. Bei mehr Dampf und hohem Druck ging es schneller. Dadurch liefen die Lokomotiven mit der Goochsteuerung etwas runder und ruhiger. Die Dampfmaschine konnte optimaler ausgenutzt werden und es konnten auch ohne grosse Probleme hohe Geschwindigkeiten erreicht wer-den.
Damit hatte man erstmals eine verhältnismässig gut funk-tionierende
Steuerung für
Dampfmaschinen erhalten.
Trotzdem konnte sich die Steuerung nach Gooch in der Schweiz bei der Reihe
C 2/2 der
NOB
durchsetzen.
Der
Grund lag bei der schweren Bedienbarkeit der
Lokomotive. Das
Lokomotivpersonal
musste ganz genau wissen, wie die Voröffnung bei der
Dampfmaschine optimal
einzustellen ist. Das war aber nur für sehr erfahrenes Personal auf der
Lokomotive leicht zu bewerkstelligen. Die Folge war, dass die Voröffnung
praktisch nie verstellt wurde und der Vorteil der Goochsteuerung wieder
durch einen schlechteren Lauf verloren ging.
VORTEIL:
Der Hauptvorteil der Goochsteuerung war die veränderbare Voröffnung.
Dadurch konnten die damit versehenen
Lokomotiven sehr
ruhig fahren. Das war in den Fällen von Vorteil, wo schnell gefahren
wurde. Zudem war im Gegensatz zu den Lösungen nach Allan und Stephenson
das Problem mit den unterschiedlichen Füllungen während der Fahrt nicht
mehr vorhanden. Es war eine gelungene Lösung, die erfolgreich sein sollte.
In allen anderen Fällen wurde einfach auf die Verstellung verzichtet und
der grosse Vorteil ging verloren. Viele Bahnen hatten einfach das Problem,
dass das erforderliche erfahrene Personal nicht vorhanden war, weil der
Betrieb gerade begann. Als dann das Personal vorhanden war, das mit der Gooch-steuerung umgehen konnte, waren andere Lösungen vorhanden.
Neben dem
Problem mit der Verstellbarkeit, war der Preis höher als bei Allan und so
wurde dessen Steuerung verbaut. Das Nachsehen hatte Gooch, der eine sehr
gute Zylindersteuerung erschaffen hatte, diese aber nicht an den Kunden
brachte. Heute würde man in diesem Fall von einem schlechten Marketing
sprechen.
Gooch
zeigte, dass eine geringere Masse und optimal eingestellte
Dampfmaschinen durchaus von
Vorteil sein kann. Was bringt das, wenn kaum jemand damit umzugehen
wusste. Das Produkt war so nicht für den Markt geeignet und das galt
durchaus auch für andere Länder, denn niemand hatte das Personal, dass mit
dieser Steuerung auf der ganzen Fahrt mit den korrekten Werten arbeiten
konnte, denn dazu musste stets verstellt werden.
Bei den
damals in der Schweiz neu gebauten Strecken fehlte es auch an den Geldern
um so eine aufwendige Lösung zu bezahlen. Neu auf den Modellen
ausgebildetes Personal konnte die Vorteile nicht nutzen. Als es letztlich
die Erfahrung hatte, gab es die einfach zu bedienenden und nahezu
perfekten Lösungen nach Walschaerts und Heusinger. Niemand in der Schweiz
hätte sich damals noch für die Goochsteuerung entschieden. |
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| Die Heusinger- / Walschaertssteuerung | |||||
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Zu Beginn stellt sich nur schon die Frage
nach dem Titel. Es ist wirklich so, es gab zwei Zylindersteuerungen die
gleich waren. Kaum jemand kann den Unterschied bei den beiden Lösungen
erkennen. Bei einer Version wurde das Patent an einem anderen Ort, als das
andere vergeben. Als dann der Abgleich erfolgte kam das Wunder, denn bei
beiden wurde für die gleiche Steuerung der gleiche Zeitpunkt vermerkt.
Gut, wenn Sie in Deutschland wohnen, ist das etwas anders und das sehen
natürlich die Bewohner von Belgien auch so. Allen anderen ist es wirklich
egal. Was in Deutschland mit Heusinger gebaut wurde, hatte in der Schweiz
Walschaerts. Doch nun zu den beiden Pechvögel. Der Anfang macht nun Edige Walschaerts, der sich wirklich mit ae schrieb. Edige wurde am 21. Januar 1820 in Mechelen Belgien geboren.
In
seiner Karriere kam er zu den belgischen
Staatsbahnen
und entwickelt dort eine neue Steuerung. Im Jahre 1878 wurde Walschaerts
in Paris mit einer Goldmedaille geehrt. Im Jahre 1901 verstarb Edige
Walschaerts, der uns ein Rätsel hinterliess. Edmund Heusinger von Waldegg wurde am 12. Mai 1817 im heutigen Bad Schwalbach geboren. Der deutsche Maschinenbauingenieur wurde 1841 Werkmeister der Taunusbahn und begleitet dort eine aus England importierte Lokomotive. Er erfand nur fünf Jahre nach Edige Walschaerts, jedoch unabhängig davon, eine gleiche Steuerung, die nach ihm benannt wurde. Am 2. Februar 1886 verstarb Edmund Heusinger von Waldegg in Hannover.
Im
Verlauf des weiteren Artikels verwende verwendet ich immer einen der
beiden Namen. Die hinweise gelten aber für die Steuerungen von Walschaerts
und Heusinger, die wirklich eine Lösung erfanden, die kaum Unterschiede
hatte, die aber auch so perfekt war, dass danach kaum mehr eine andere
Zylindersteuerung benutzt wurde. Wir sind bei der nahezu perfekten Lösung
angelangt und daher lohnt es sich genau hin zu zusehen.
Bei
den später noch vorgestellten Varianten anderer Konstrukteure wird dann
nur auf das Modell Walschaerts Bezug genommen und die Abweichungen
auf-geführt. Bei der Walschaertssteuerung ist die Schwinge am oberen Ende frei beweg-lich. Sie wurde in der Mitte drehbar am Rahmen befestigt. Es handelt sich dabei um den einzigen festen Punkt der Steuerung.
Die
Schwinge selber ist
leicht gebogen und mit einem durchgehenden Schlitz
versehen worden. Sie war das aufwändigste Bauteil dieser Steuerung und
deshalb auch immer wieder ein Thema für Verbesserungen und Veränder-ungen. Gerade die Herstellung solcher Bauteile machte die Walschaertssteuerung recht teuer, denn zur Zeit der Dampflokomotiven gab es bei der Industrie noch keine modernen Fertigungsmethoden und computergesteuerte Maschi-nen.
Ein
solches Teil stellte deshalb eine grosse Herausforderung an die Fachleute
der damaligen Zeit dar. Durch die mittige Befestigung konnte man die
Schwinge jedoch so einstellen, dass man in unterschiedliche Richtungen
fahren konnte.
An
ihrem unteren Ende war die Schwinge mit einer Stange an einem Exzenter
montiert worden. Dieser Exzenter wurde durch die sich drehende
Triebachse
und somit durch die
Dampfmaschine in Bewegung
versetzt. Diese Bewegung übertrug sich auf die Schwinge und bewegte diese
in Längsrichtung. Die grundlegende Bewegung zur Steuerung wurde über die
Schieberstange auf die Dampfmaschine übertragen. Somit steuerte diese sich
selber in der Grundfunktion.
Somit konnte er in der Höhe verstellt werden. Damit das nicht
unabsichtlich passiert, war die Schieberstange wie bei Gooch mit der
Verstellvorrichtung im
Führerstand verbunden worden. Mit Hilfe der Umsteuerung konnte der Schwingenstein in der Höhe nach Belieben verstellt werden. Es gab keine festgelegten Positionen. Die Verstellung erfolgte am Ende der Schieberstange mit einer Schubstange aus dem Führerstand.
Dabei wurde die Schieberstange aus dem
Führerstand nur gehoben oder gesenkt. So konnte der
Angriffspunkt der Steuerung und somit die Arbeitsweise der Dampf-maschine
und auch die Fahrrichtung verstellt werden.
Befand sich die Schieberstange am unteren Ende der Schwinge, war die
Steuerung so eingestellt, dass die
Lokomotive vorwärts fuhr und
die Füllung in der
Dampfmaschine auf dem
Maximum war. Die Dampfmaschine arbeitete nun mit der vollen
Leistung. Je
mehr man nun die Schieberstange abhob, desto weniger Wasserdampf wurde
über die
Schieber zugeführt.
Die Füllung reduziert sich immer mehr. Die Dampfmaschine hatte dadurch
weniger Kraft.
Wurde die Schieberstange über dem festen Drehpunkt, also in der Mitte der
Schwinge positioniert, befand sich die Steuerung in der neutralen
Position. Schliesslich konnte jetzt keine Bewegung mehr auf den
Schieber übertragen
werden und so gelangte nun auch kein Dampf mehr in die
Dampfmaschine. Diese stellte
in der Folge die Arbeit ein und blieb stehen. Man konnte jetzt mit der
Lokomotive anhalten.
Oberhalb befanden sich dann die Positionen für die andere Fahrrichtung.
Die Dampfmaschine lief jetzt etwas holprig. Es fehlte für einen ruhigen Lauf die dazu benötigte Voröffnung im Schieber-kasten. Deshalb musste die Heusingersteuerung noch optimiert werden. Dabei wurde an den vorgestellten Elementen nicht mehr viel geändert, denn es war ein Zusatz für das Voröffnen vorhanden.
Das Voröffnen:
Als Voröffnen bezeichnet man einen Effekt, der dafür sorgt, dass der
Dampfeinlass wenig früher als auf Grund der effektiven Position der
Steuerung öffnet. Diese Voröffnung war für einen ruhigen Lauf gewünscht
und stellte die grösste Herausforderung an alle Steuerungen dar. Durch das
Voröffnen war die Zeit berücksichtigt, die der Dampf vom
Schieber zum
Zylinder
benötigte. So war gesichert, dass sofort Dampf da war.
Die
Lösung für das Voröffnen lag bei der Walschaertssteuerung darin, dass die
Stange von der Steuerung nicht mehr direkt zur Schieberstange wurde. Die
Schieberstange war mit zwei
Gelenken
am Rahmen der
Lokomotive fixiert. Die
einzelnen Stangen wurden als Voreilhebel und Lenkerstange bezeichnet.
Letztere war am Rahmen mit einem
Kreuzgelenk
befestigt worden. Die
Schubstange
aus dem
Führerstand und von der eigentlichen Steuerung, griff jetzt auf
die Lenkerstange ein.
Dank der
Aufteilung konnte die Zeit für das Voröffnen in der Werkstatt mit der
Länge der Stangen eingestellt werden. Die bei Gooch vorhandene mühsame
Verstellung während dem Betrieb war nicht mehr vorhanden. Mit der
Zylindersteuerung nach der Lösung Heusinger wurde die Bedienung einfacher,
was den Durchbruch brachte. Trotzdem gab es auch bei den Steuerungen nach
Walschaerts und Heusinger Vor- und Nachteile.
Die gute Lösung für das Voröffnen der
Schieber konnte
optimal an die verbaute
Dampfmaschine angepasst
werden. Die Loko-motiven mit einer Heusingersteuerung funktionierten daher
sehr gut. Nur in Deutschland fand die Heusingersteuerung ihre grosse Verbreitung, aber spätestens seit diesem Abschnitt wissen wir, dass es sich um identische Steuerungen handelt.
Daher kann
eine Steuerung, die von zwei Personen unabhängig und identisch entwickelt
wurde, gar keine grossen Nachteile haben. Trotzdem gibt es auch hier
Nachteile, die nun auch noch angesehen werden sollten. Nur so wissen wir,
ob Heusinger und Walschaerts gut gearbeitet haben.
NACHTEIL:
Wenn man einen Nachteil finden will, muss man diesen bei der Schwinge
suchen. Die gebogene Schwinge mit dem in einem Schlitz geführten
Schwingenstein, war sehr aufwändig in der Herstellung. Die notwendigen
Toleranzen konnten nur sehr schwer eingehalten werden. Das konnte dazu
führen, dass die Verstellung etwas harzte oder sonst irgendwie klemmte.
Das konnte für das Fahrzeug fatale Folgen haben.
Deshalb
wurde die Steuerung sehr teuer und aus diesem Grund waren nicht alle
Lokomotiven mit
Walschaertssteuerungen ausgerüstet worden. Wir können uns daher den
anderen Steuerungen, die ebenfalls verwendet wurden, zuwenden. Natürlich
treffen wir nun fast auf die Exoten der Steuerungen, denn keine fand eine
so grosse Verbreitung, wie die Walschaertssteuerung oder, wenn es Ihnen
besser beliebt, wie die Heusingersteuerung. |
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| Die Joysteuerung | |||||
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Lokomotiven
mit einer sichtbaren Joysteuerung waren sehr selten. Dabei waren sie sehr
schnell zu erkennen, denn der Steuerung fehlte ein markantes Bauteil. Die
Steuerung von Joy kam als einzige hier vorgestellte Ausführung ohne eine
Schwinge aus. Das machte die Joysteuerung beim Einsatz von innen liegenden
Dampfmaschinen sehr
nützlich. Wir haben damit eine Lösung, die insbesondere in England, aber
auch bei Modellen mit
Verbund verbaut
wurde.
Er
widmete sich später anderen Aufgaben. Im Jahre 1879 wurde die nach ihm
benannte Zylindersteuerung patentiert. David Joy verstarb am 15. März 1903
in Hampstead an den Folgen eines Lungenödems. Gerade bei den englischen Bahnen waren innen liegende Dampfmaschinen sehr beliebt. Dort war das Problem bei den anderen vorhandenen Lösungen, dass sie schwer eingestellt werden konnten.
Zudem fehlte im inneren des Rahmens sehr oft auch der Platz. Mit der
Lösung nach Joy sollte das Problem mit dem verfügbaren Raum gelöst werden.
Das ist der Grund, dass sie bei
Lokomotiven mit mehreren
Maschinen im
Verbund in die
Schweiz kam. Hatten bisher die Steuerungen die Bewegung für die Schieberstange immer ab einem eigenen Exzenter abgenommen und diese auf eine Schwinge übertragen, änderte Joy diese Praxis. Die auch hier für den Betrieb benötigte Bewegung wurde ab einem Punkt auf der Triebstange abgenommen. Die dazu verwendete Lenkerstange lagerte in einem Ersatzexzenter und sie war gebogen ausgeführt worden, was keine übliche Lösung war.
Eine im Übertragungspunkt gelagerte Pendelstange wurde dann zu einer
Kulisse geführt. Diese konnte mit der Umsteuerung verändert werden, so
dass mit dieser einfachen Kulisse die Fahrrichtung der
Lokomotive und die Füllung
eingestellt werden konnte. Dabei wurde hier keine Schwinge verändert,
sondern die Aufgabe derselben wurde vom Schwingenstein übernommen. Das
führte zu einen geringen Bedarf beim Platz für die Steuerung.
Daher fand die Lösung nach Joy in England eine grosse Verbreitung, das
auch bei den aussen liegenden Maschinen, die gerade wegen dem be-engten
Lichtraumprofil
in Gross Britannien sehr selten benutzt wurden.
Als
Besonderheit der Joysteuerung wird die Bewegung des Ersatzexzenters derart
umgewandelt, dass die gewünschte Bewegung für die
Schieber entstand.
Als Folge davon kann mit der Steuerung auf umfangreiche und grosse
Bauteile verzichtet werden. Die Lösung wird dadurch leicht, benötigt wenig
Platz und ist erst noch billig im Aufbau. Punkte, die einem Direktor der
Bahngesellschaften
in England sehr gut gefallen konnten.
Die
Joysteuerung kam in einer Zeit, als sich die Lösungen nach Walscharts und
Heusinger durchsetzen konnten. Diese waren bei aussen liegenden Maschinen
gut, konnten wegen dem benötigten Platz für die Voröffnung nur schwer in
innen liegenden Maschinen eingebaut werden. Daher hatte die Lösung nach
Joy wirklich eine grosse Berechtigung und sie kam auch in die Schweiz.
Dort jedoch nur bei innen liegenden Maschinen.
Damit
versehen wurde in der Schweiz die
Baureihe
A 3/5
der
Gruppe
700. Bei diesen Modellen mit
Verbund
wurde die Zylindersteuerung den beiden innen liegenden Niederdruckzylinder
von jener der aussen liegenden Hochdruckzylinder getrennt ausgeführt.
Während aussen mit Walschaerts gearbeitet wurde, kam innen im Rahmen die
Joysteuerung zur Anwendung. Die Umsteuerung erfolgte mit der gleichen
Schubstange.
Als Folge davon konnten die Kosten bei diese sehr wenig Platz benötigenden
Steuerung gering gehalten werden und damit stellt sich einfach die Frage,
was denn hier schlecht sein soll? NACHTEIL: Der Nachteil war damit begründet, dass die Zylindersteuerung nach Joy auf dem Kontinent kaum zur grossen Bekanntheit kam. Die Zeiten, wo man sich an den Bahnen in England orientierte waren vorbei.
Zudem kam diese Joysteuerung in einer Zeit, wo sich bei aussen liegenden
Steuerung die Lösungen nach Heusinger und Walschaerts durchsetzen
konn-ten. Die waren wirklich zu gut gelungen und da war es für andere
Erbauer schwer.
Die
Joysteuerung kam in der Schweiz nahezu aus-schliesslich bei
Baureihen
zur Anwendung, die über innen liegende Maschinen verfügten. Der Bedarf von
Platz war bei der Steuerung nach Joy ein gutes Argument. Jedoch konnten
auch im
Verbund die
Maschinen mit einer einzigen Steuerung versehen werden, das war einfach
noch billiger, als wenn davon zwei verbaut werden mussten. Wenn man so
sparen konnte, griff man zu Walschaerts.
Mit den
bisherigen Steuerungen haben wir gute Lösungen erhalten. Das Problem der
Goochsteuerung war deren komplizierte Bedienung. Jedoch haben wir da ganz
zu Beginn bei der Zylindersteuerung nach dem Prinzip Allan erfahren, dass
es sich dabei nur um eine Verbesserung handelte. Da bei Heusinger und
Walschaerts nicht verbessert werden musste, kann das nur bedeuten, dass
uns noch eine Steuerung für
Dampfmaschinen fehlt. |
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| Die Stephensonsteuerung | |||||
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Bei
der Steuerung nach Stephenson handelt es sich um die älteste Ausführung.
Diese Steuerung revolutionierte den Betrieb von Dampflokomotiven und
verhalf schliesslich der Rocket auch zum Sieg beim Rennen von Rainhill.
Musste man bisher immer das Gestänge ändern, entwickelte Stephenson eine
Steuerung, die eine Änderungen der Fahrrichtung direkt ab dem
Führerstand erlaubte. So konnte seine
Lokomotive in zwei
Richtungen fahren.
Beim Rennen siegte Vater und Sohn mit der
Lokomotive Rocket. Sie
konnten folglich weitere Erfolge feiern. Allgemein gilt Robert Stephenson
als Mitbegründer der ersten Eisenbahn überhaupt. Viele von Robert Stephenson entwickelte Bauteile wurden fälsch-licherweise seinem Vater George Stephenson zugeschrieben. Tatsache aber ist, dass beide daran gearbeitet hatten und so auch beide zu den Lösungen beitrugen.
Jedoch wurde der ältere immer vorgeschoben, weil man nicht an den
Erfindergeist des Sohnes glauben wollte. Bereits am 12. Oktober 1859
verstarb Robert Stephenson in London und hinterliess der Welt ein
grossartiges Erbe mit den Eisenbahnen.
Die
Schwinge war bei der Stephensonsteuerung das zentrale Bauteil der
Steuerung. Sie war frei schwebend und an keiner Stelle an einem festen
Teil der
Lokomotive montiert worden.
Der eigentliche feste und ruhige Punkt der Steuerung war die
Schieberstange, die an der Schwinge verschiebbar montiert wurde und die
sich in ihrer Lage nur in Längsrichtung veränderte. Dabei fällt die
Schwinge hauptsächlich durch ihre auffallende Grösse auf.
In
Bewegung gesetzt wurde diese Steuerung durch einen Exzenter, welcher von
einer
Triebachse
angetrieben wurde. Auf diesem Exzenter waren die beiden Gegenkurbeln mit
der Schwinge verbunden worden. Diese Kurbeln versetzten die Schwinge in
Bewegung und die Schieberstange konnte ebenfalls automatisch, durch die
Maschine gesteuert, bewegen. Damit wurde zudem die für die
Zugkraft
wichtige Füllung im
Zylinder
eingestellt.
Die
Schieberstange wurde nun bewegt und die Ma-schine arbeitete mit der
maximalen Füllung. Je mehr nun die Schwinge abgesenkt wurde, desto mehr
verschob sich die Schieberstange gegen die Mitte. Stand die Schieberstange in der Mitte der Schwinge, hatten die beiden Gegenkurbeln den gleichen Win-kel.
Die
Schwinge konnte sich nun nicht mehr bewegen. Die Schieberstange stand
still und die
Dampfmaschine stellte die
Arbeit ein. Je mehr nun die Schwinge abgesenkt wurde, desto mehr hob sich
die Schieberstange und die Dampfmaschine begann so zu arbeiten, dass die
Lokomotive nun rückwärts
fuhr. Auch jetzt mit veränderlicher Füllung.
Die
Einstellung der Voröffnung war nur über die Längenänderung der
Schieberstange möglich, die grosse Schwinge war nicht befestigt worden,
was grosse Kräfte frei setzte. Damit haben wir die grundlegende Funktion
der Steuerung nach Stephenson kennen gelernt. Wegen der Grösse der
Bauteile war sie bei den damit versehenen
Lokomotiven gut zu erkennen.
Jedoch veränderte sich die Füllung mit der
Federung der
Lokomotive.
Mit der
Stephensonsteuerung haben wir eine Lösung erhalten, die in der Schweiz
sehr oft angewendet wurde. Erst als Allan mit einer Vereinfachung kam,
wurde auch diese verbaut. Endgültig das Ende der Lösung nach Stephenson
läuteten aber die sehr guten Zylindersteuerungen nach Walschaerts und
Heusinger ein. Ab dann kam kaum mehr eine Stephensonsteuerung zur
Anwendung, der Grund dafür waren auch die vielen vorhandenen Nachteile.
Dabei hatte diese Steuerung einen einfachen Aufbau, was sie im Unterhalt
und in der Fertigung einfacher machte. Nur, mag das alleine die Nachteile
nicht aufheben. Daher wollen wir uns diese Nachteile ansehen, denn es gab
auch Mängel. NACHTEIL: Der grösste Nachteil der Stephensonsteuerung war das hohe Gewicht der Schwinge. Dieses Gewicht musste über die Steuerstange gehoben oder gesenkt werden.
Das machte einerseits die Verstellung schwer und sorgte ande-rerseits
dafür, dass die Steuerung träge wurde. Hinzu kam auch, dass die Füllung
des
Zylinders
von der
Federung
der
Lokomotive abhängig
war und sich so bei der Fahrt laufend veränderte.
Man konnte
keine gleichbleibende
Zugkraft
aufbauen. Das wirkte sich bei hohen Geschwindigkeiten negativ aus und auch
für die Fahrgäste war es unangenehm. Die immer wieder auftretenden Sprünge
bei der Zugkraft wurden direkt auf den Zug übertragen. Das spürten die
Leute und es konnte vom Personal nicht behoben werden. Erst mit der Lösung
nach Gooch gab es eine Besserung, aber die war kaum korrekt zu bedienen.
Die
Stephensonsteuerung wurde letztlich durch die viel besseren
Nachfolgemodelle abgelöst. Damit beschliessen wir die Steuerungen.
Natürlich gab es noch viele andere Lösungen, die sich an den hier
vorgestellten Zylindersteuerungen orientierten. Mit einigen Exoten kamen
auch diese in die Schweiz. Nur muss kaum eine neue Lösung vorgestellt
werden, die ein paar Hebel neu anordnete und die Bewegung damit an andere
Stelle abnahm.
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