Aufbereitung der Druckluft

Druckluft muss nach der Erzeugung aufbereitet werden. Gerade heute weiss man, dass es nicht anders geht. Der Weg dazu war lange und immer wieder mit Rückschlägen verbunden. Die Anlagen wurden daher in zwei Schritten verbessert und führten dazu, dass wir heute Druckluftanlagen haben, die optimal arbeiten und daher kaum mehr zu Problemen führen. Doch sehen wir einmal, wie es zu diesen modernen Anlagen kam.

Grundsätzlich gilt die Regel, dass nichts dagegen spricht, dass man die Druckluft nach dem Kompressor gleich verwendet. Bei der Dampfmaschine mit der Luftpumpe galt das natürlich auch. Wir schöpfen die Luft und drücken sie in ein Reservoir. Dort beziehen die Verbraucher dann die Druckluft. Mehr gibt es nicht und wie gesagt, es spricht wirklich nichts dagegen, eine Anlage für Druckluft so aufzubauen.

Die Druckluft wird jedoch auf den meisten Lokomotiven aufbereitet. Bei älteren Fahrzeugen stellte man fest, dass man besonders bei der kalten Jahreszeit Probleme mit der Druckluft bekommt. Die Funktionen waren schlechter und es kam sogar teilweise zu Ausfällen der Druckluft. Alles in allem eine beunruhigende Tatsache, denn schliesslich benötigte man die Druckluft um die Züge abzubremsen. Züge die nicht mehr bremsen können, sind ein Albtraum für alle.

Je mehr man mit der Druckluft zu arbeiten begann, desto mehr bemerkte man, dass die von Kompressor kommende Luft nicht vollumfänglich genügen konnte. In den Leitungen gab es Wasser, das man sich anfänglich nicht erklären konnte. Dieses Wasser gefriert im Winter. Das Eis wiederum sprengt die Leitungen und Bauteile. Man vermutete anfänglich den Schnee. Jedoch zeigte sich schnell, dass man damit falsch lag und sich ein grösseres Problem abzuzeichnen begann.

Man bemerkte in der Folge, dass durch die Verdichtung der Luft Wasser ausgeschieden wurde. Dieses Wasser verteilte sich in den Leitungen und im Winter gefror es auf Grund der tiefen Temperaturen. Daher musste man sich eine Lösung einfallen lassen, denn die Funktion der mit Druckluft betriebenen Bremsen musste gesichert sein. Daher suchte man nach Lösung. Die Luft in den Leitungen musste trockner werden, denn nur so konnte man die Störungen verringern.

 

Entwässerung

Um das Problem mit dem Wasser in den Leitungen zu bekämpfen, musste schon sehr früh, also noch vor der Zwischenspeicherung, das Wasser irgendwie aus der Druckluft entfernt werden. Es wurden deshalb Methoden zur Entwässerung der Luft erfunden und eingebaut. Wir werden nun die dabei getroffenen Massnahmen nach ihrer zeitlichen Anwendung ansehen. Die Funktion der Teile war ganz klar, die Druckluft musste entwässert werden.

Die Erkenntnis der Abscheidung des enthaltenen Wassers war schnell gefunden. Die Lösung bestand darin, dass man die Feuchtigkeit schon nach der Verdichtung abfangen und entsorgen kann. Dazu verwendete man eine Einrichtung, die sich  Wasserabscheider nannte. Diese wurde dann bei den Lokomotiven und auch bei anderen Anlagen mit Druckluft eingebaut und führte in der Folge zu einer Verbesserung der Probleme.

Der Wasserabscheider: Schon sehr früh bekannt war der Wasserabscheider. Er bestand aus einem in die Luftleitung eingebauten einfachen Bauteil, dass das Wasser in der Druckluft binden und sammeln konnte. In der Folge wird die Druckluft trockner und das Leitungssystem vom Wasser befreit. Die Anlagen begannen besser zu funktionieren und die Probleme mit der Druckluft verringerten sich.

Die Luft, die vom Kompressor kommt, ist durch diesen beschleunigt worden. Im Wasserabscheider wird diese Druckluft verlangsamt und dabei an Schikanen vorbei geführt. Die verlangsamte Luft scheidet nun Wasser aus, das sich an den Schikanen im Wasserabscheider anheftet. Die Luft strömt vom Wasser befreit weiter in die Reservoirs und die Leitungen. Die Luft wurde vom Wasser befreit in das weitere Leitungssystem geführt.

Das durch einen natürlichen Vorgang entstandene Wasser nennt man Kondensat. Sie kennen vielleicht den Effekt bei Ihrem Wagen. Lassen Sie ihn draussen stehen, senkt sich die Feuchtigkeit der Luft am Abend auf die Scheiben des Automobils. Die Luft kondensiert an der kühlen Scheibe. Genau dieses Prinzip erfolgt im Wasserabscheider. In der Folge sammelt sich am Grund des Wasserabscheiders dieses Kondensat.

Beim Kondensat handelt es sich um eine Emulsion, die aus einem grossen Teil Wasser besteht. Zusätzlich enthält diese Emulsion auch Öl. Dieses Öl stammt vom Kompressor, denn dort müssen die beweglichen Teile geschmiert werden. Das Öl wird dabei zum Teil mit der Druckluft mitgerissen und scheidet dann beim Wasserabscheider, zusammen mit dem Wasser, ab. Es entsteht dadurch eine Emulsion aus Wasser und Öl.

Das sich nun Wasserabscheider gesammelte Kondensat muss regelmässig entleert werden. Dazu ist am Grund ein Ventil vorhanden, dass geöffnet werden kann. Die Druckluft drückt in der Folge das Kondensat hinaus und diese kann ausserhalb des Leitungssystems aufgefangen werden. Die Emulsion kann dabei nicht einfach in die Umwelt gelassen werden, sondern muss in einem aufwendigen Verfahren aufbereitet werden. Daher wird das Kondensat entsorgt.

Die Wasserabscheider funktionieren gut, haben aber nicht alles Wasser und Öl entnehmen können. In der Folge sammelt es sich weiterhin noch an anderen Orten an. Diese Stellen mussten dann manuell entleert werden. So erreichte man bei den Problemen mit den Bremsen gute Fortschritte. Der Einbau der Wasserabscheider erfolgte dann bei den eingesetzten Maschinen. Trotzdem versuchte man eine weitere Verbesserung zu erzielen.

Der Lufttrockner: Die Erfolge mit den Wasserabscheidern führten zu einer Verbesserung der Anlagen. In der Folge kamen neuartige Lufttrockner zur Anwendung. Diese zeichneten sich durch eine verbesserte Funktion aus, denn beim Lufttrockner wird die Feuchtigkeit generell aus der Luft entfernt. Gibt es kein Wasser im Leitungssystem, erwartete man auch keine Probleme damit. So war klar, die Lufttrockner eroberten die Lokomotiven.

Solche Lufttrockner kommen zum Beispiel bei Baustellen zum Einsatz. Dort muss das Mauerwerk vor dem Einzug getrocknet werden. Diese Lösungen mit dem dort verwendeten Lufttrockner, wurden einfach auf die Druckluftanlagen der Lokomotiven übertragen und so die Funktion der Wasserabscheider deutlich verbessert. Die Luft war nach dem Lufttrockner gänzlich vom Wasser befreit worden.

Die Lufttrocknung, also die generelle Entfernung des Wassers aus der Druckluft, erfolgt in vielen in die Luftleitung eingebauten Schikanen. Diese Schikanen bestehen zum Teil aus speziellem Material, das die Kondensierung der Luft zusätzlich fördert. Zusätzlichen Erfolg verzeichnet man, durch die massive Verlangsamung, denn so kühlte die Druckluft zusätzlich ab, was noch mehr Wasser frei setzte. Gesammelt wurde das Wasser auch hier am Grund des Gerätes.

Heute sind sowohl Lokomotiven mit Wasserabscheider und Lufttrockner im Einsatz. Die Probleme mit dem Wasser in den Leitungen und den eingefrorenen Bremsen sind nahezu verschwunden. Trotzdem ist es weiterhin möglich, dass die Leitungen einfrieren können. Darum bestehen Vorschriften, dass die Luftbremse bei kalter Witterung regelmässig zu benutzen ist. So wird Wasser aus den Leitungen gezogen und verursacht keine Störungen.

Mit dem vermehrten Einsatz der Lufttrockner verringerte sich zwar das Problem mit dem Wasser in den Leitungen. Jedoch stand man plötzlich vor einem anderen Problem, denn die so getrocknete Luft wollte sich unbedingt mit Feuchtigkeit anreichern. Da sie dazu kein Wasser finden konnte, nahm sich die Luft die Feuchtigkeit dort, wo es sie gab und das waren die Dichtungen, die in der Folge spröde wurden und nicht mehr korrekt funktionierten.

 

Ölzusatz

Damit man das Problem mit der sehr trockenen Druckluft und den spröden Dichtungen lösen konnte, musste man der Druckluft künstlich Öl beimengen. Zwar gab es dieses Öl nach der Beschleunigung im Kompressor in der Druckluft, es wurde aber im Lufttrockner ebenfalls ausgeschieden. Das führte zu den Problemen mit den spröden Dichtungen im Leitungssystem. Mit Zusatz von Öl wäre das Problem jedoch zu lösen.

Der Luftöler: Um die Druckluft zusätzlich mit Öl zu versetzen, baute man Luftöler ein. Diese Luftöler bieten der Druckluft, die vom Lufttrockner kommt, die dringend benötigte Feuchtigkeit in der Form von Öl an. Die extrem trockene Luft nimmt in der Folge die angebotene Feuchtigkeit auf. Sie ist daher statt mit Wasser, mit einem sehr feinen Nebel aus Öl durchsetzt. Dabei nimmt die Luft nur so viel auf, wie sie benötigt.

So bleiben in der Folge die Dichtungen im Leitungssystem geschmeidig und der Verlust von Druckluft innerhalb der Druckluftanlage konnte eingedämmt werden. Die lecken Leitungen, die auf Grund der spröden Dichtungen entstanden, gehörten in der Folge der Vergangenheit an. Man hatte eine verbesserte Anlage für die Druckluft, die den Schrecken mit Eis im System verloren hat. Die Schmierung der Bremsausrüstung verbesserte sogar, deren Funktion durch den Einsatz von Luftölern leicht.

Gerade die Dichtungen und der Einsatz der Luftöler zeigten deutlich auf, dass bei den älteren Lösungen nicht alles falsch war. Der Wasserabscheider entnahm der Druckluft nur so viel Wasser, wie diese abgeben konnte. Damit blieb die Luftfeuchtigkeit der Luft normal. Die Trocknung der Luft führte aber dazu, dass man zu trocken wurde. Es entstanden die Probleme mit den Dichtungen, die aber dank dem Luftöler beseitigt werden konnten.

Blicken wir zurück zu den bisher erfolgten Schritten. Im Kompressor haben wir die Luft beschleunigt und diese in ein Leitungssystem gepumpt. Dort strömte die Luft an Schikanen vorbei und wurde getrocknet. Nun haben wir der Luft wieder etwas Öl zugesetzt. Doch noch immer ist es einfach Luft, die durch die Leitungen strömt. Damit wir Druckluft erhalten, müssen wir einen verschlossenen Behälter haben. Diesen Behälter erreicht man, indem man die Luft in einem Speicher zwischenspeichert.

 

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