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Die Dampferzeugung |
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Kommen wir zur Erzeugung des Dampfes. Wir wissen bereits, dass dazu viel
Wärme zugeführt werden musste. In der
Feuerbüchse wurde dazu ein
Feuer entfacht und das zur
Kühlung
der Metalle benötigte Wasser erwärmt. Letztlich war das auch der Zweck der
ganzen Aktion gewesen, denn erst mit dem heissen Wasser konnte auch Dampf
erzeugt werden. Sollten Sie es immer noch nicht glauben, lohnt sich ein
Besuch in der Küche.
Wir
haben wieder so ein Wort, das zwar sehr wichtig daher kommt, aber
eigentlich gar nichts genau bezeichnet. Einigen wir uns, dass man die
Dampferzeugung meint. Alleine mit der Erwärmung des Wasser ist es nicht getan. Zwar beginnt dieses zu kochen und verdampft, aber so lange wir diesen nicht fassen können, ist der Aufwand vergebens.
Da
Dampf leichter als Wasser ist, steigt er und an der kühlen Luft löst er
sich nach kurzer Zeit wieder auf. Wir hingegen wollen mit dem Dampf eine
Maschine betreiben. Daher kommen wir nicht darum herum, diesen Wasserdampf
zu sammeln und zu nutzen. Auch jetzt hilft ein Abstecher in die Küche. Vielleich besitzen Sie einen Kochtopf, dessen Deckel durch verdrehen fixiert wird. Das sich auf diesem befindliche Ventil ist wichtig.
Durch die nun zugeführte Wärme, wird das Wasser erhitzt und es entsteht
Dampf, der nicht entweichen kann. In diesem als Dampf-kochtopf
bezeichneten Teil wird also der Dampf gesammelt und das
Ventil
ist nur dazu da, dass der Druck nicht zu hoch ansteigen kann. Bei einer Lokomotive kann man schlicht keinen Dampfkochtopf be-nutzen. Man will eine besser Ausnutzung der zugeführten Energie. Das Bauteil sollte auch mit höheren Drücken funktionieren.
Weil
man sich technisch nicht an den Begriffen der Küche bedienen wollte, wurde
ein anderer Begriff für das Bauteil verwendet. Bei einem Bauteil, das nur
zur Erzeugung von Dampf benötigt wird, spricht der Fachmann von einem
Kessel.
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| Der Kessel | |||||
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Das
Schlagwort der Dampferzeugung ist der Kessel. Bei diesen Bauteil handelt
es sich um einen geschlossenen Behälter. Daher kommt der Zusatz auch bei
entsprechenden
Güterwagen zur Anwendung.
Sie sehen, auch hier sind wir eigentlich zu allgemein geworden, aber mit
den Hinweis, dass wie einen geschlossenen Hohlkörper haben, sind wir schon
recht gut beim Bauteil angelangt, denn viel mehr ist eigentlich gar nicht
vorhanden.
Heizsysteme, die unter den Begriff Zentralheizung fallen, benötigen eine Stelle, wo das Wasser in den Leitungen auf den entsprechenden Wert gebracht werden kann.
Dieses Bauteile wird auch als Kessel bezeichnet. Wer es wirklich genau
nimmt, der meint richtig, dass es sich um einen Heizkessel handeln müsse. Der grösste Unterschied zu den Kesseln der Lokomotiven ist nicht, dass man hier auf einen Zusatz verzichtet. Vielmehr werden die hier verbauten Kessel in zwei mit einander verbundenen Bereiche aufgeteilt.
Das
ist wirklich ein Punkt, der jedoch der guten Aus-nutzung der durch das
Feuer erzeugten Hitze geschuldet ist. Andere Kessel haben durchaus auch
eine solche Aufteilung, die jedoch in den meisten Fällen nicht erwähnt
wird. Beginnen wir die Betrachtung eines auf einer Dampf-lokomotive montierten Kessels mit dem Bereich, der dort aufgebaut wurde, wo wir uns bereits auskennen. Es ist jener Teil, der um die Feuerbüchse aufgebaut wurde. Hier, wo die Belastung so gross ist, dass sogar die Metalle gekühlt werden müssen befindet sich also der erste Teil. Da man ihn um die Feuerbüchse aufgestellt hat, bezeichnete man ihn als Stehkessel und diesen sehen wir uns an.
Der Stehkessel:
Um den Stehkessel zu beschreiben, beginne ich mit einer unterwarteten
Funktion. Es handelt sich um den
Kühler der
Feuerbüchse. Genau
genommen wird dazu das sich in diesem Teil befindliche Wasser dafür
genommen. Dabei ist die Abstrahlung des Feuers so hoch, dass die Metalle
schmelzen können. Damit sie das nicht machen, wird die Wärme vom Wasser
aufgenommen und vom Metall abgeleitet.
Durch die nun aufgenommene Energie, wurde diese ab dem Metall genommen und
dieses so gekühlt. Mit dieser Art berücksichtigen wir, dass ja die
Erwärmung des Wassers gewollt ist. In der ganzen Konstruktion bildet der Stehkessel den tiefsten Punkt. Daher ist hier auch eine Ablassschraube vorhanden. Mit dieser kann das Wasser im Kessel entfernt werden. Sie dient jedoch auch der Befüllung. Viele
Möglichkeiten Wasser in den Hohlkörper zu bringen gibt es schlicht nicht
mehr. Da diese Befüllung in einer Phase erfolgt, wo der Betrieb nicht
aufgenommen wurde, konnte dieser ein-fache Weg gewählt werden.
Damit man wusste, wie viel Wasser sich im Kessel befand, waren im Bereich
des
Führerstandes
Anzeigen am Stehkessel montiert worden. Diese werden später noch wichtiger
und hier soll damit nur verhindert werden, dass zu viel Wasser eingefüllt
wurde. Ein Kessel war nie komplett mit Wasser befüllt, denn es musste ja
noch Platz für den erzeugten Dampf vorhanden sein. Sie sehen, dass man
diese Anzeigen wirklich benötigte.
Das
in der
Feuerbüchse vorhandene Feuer,
wirkte auf zwei Arten auf das Metall. So zu einem grossen Teil mit der
Wärme, aber auch mit der Infrarotstrahlung, die dem Feuer die Farbe gab.
Da sich der Stehkessel unmittelbar hinter den Wänden befand, wurde die
Wärme ohne grosse Verluste ans Wasser übergeben. Wegen der direkten
Einstrahlung des Feuers sprach man in diesem Bereichen auch von der
direkten
Heizfläche.
Im
Gegensatz zu einem Kessel für eine
Heizung hat-te
man auch den Platz dazu. Daher wurde neben diesem Stehkessel auch der
Langkessel verbaut. Der Übergang erfolgte fliessend, da es zwischen den
beiden Bereichen keine Trennwand gab. Brotankessel: Wenn wir nun den Brotankessel an-sehen, dann ist es eine Alternative zum Stehkessel. Auch er kann mit dem Langkessel kombiniert wer-den.
Seinen Namen hatte der spezielle Kessel von seinem Erfinder Johann Brotan
bekommen. Brotan wurde am 24. Juni 1843 in Klattau geboren und meldete das
Patent für den Kessel im Jahre 1902 an. Brotan verstarb am 20. November
1918 in Wien.
Im Zusammenhang mit dem Brotankessel, wird
oft auch von einem Wasserrohrkessel gesprochen. Die Idee kam Johann
Brotan, weil er das in den üb-lichen
Feuerbüchsen verwendete
Kupfer einsparen wollte. Kupfer war ein teures Metall und mit der
aufkommenden Elektrotechnik, wurde der Rohstoff knapp. Das trieb den Preis
noch mehr in die Höhe. Dazu musste aber mit Stahl mehr Wärme aufgenommen
werden.
Das
sich hier in Röhren befindliche Kesselwasser wurde durch das Feuer so
stark erhitzt, dass die Temperatur auf weit über den Punkt für
Heissdampf
anstieg. Da sich in diesem Kessel zudem weniger Wasser befand, konnte auch
die Anheizzeit deutlich verkürzt werden. So sollten sich auch betriebliche
Vorteile mit dem neuen Kessel ergeben. Es waren also wirklich gute
Ansätze, denn weniger lange Standzeit und geringer Kosten sprachen dafür.
Frisches Wasser strömte von unten wieder zu, so dass eine Strömung in den
Rohren entstand. Durch die grossen Flächen hatte der Kessel nach Brotan
eine sehr grosse direkte
Heizfläche bekommen. So
konnte mehr Dampf gewonnen werden. Die bei diesem Kessel entstehenden Hohlräume mussten mit Schamotte-Steinen ausgekleidet wer-den. Dabei handelte es sich bei dieser Schamotte um feuerfeste Steine.
Diese wurden benötigt, damit keine Wärme durch die Hohlräume entweichen
konnte. Schamotte kommt auch bei Ölfeuerungen zur Anwendung, da sie sehr
viel Wärme aufnehmen kann. Das wurde hier genutzt, wenn kein Feuer mehr
vorhanden war.
Bei
den Hohlräumen zwischen den Röhren wurden Schnüre aus Asbest verwendet.
Dabei waren damals die gesundheitlichen Gefahren schlicht noch nicht
bekannt. Es war eine Wärmeabdichtung, die dafür sorgen sollte, dass diese
nur an das Wasser abgegeben wurde. Wegen der sehr geringen Menge Wasser im
Brotankessel wurde dieses mit dem Feuer überhitzt, so dass
Heissdampf
entstehen konnte und das war hier der Vorteil.
Brotankessel konnten auch mit deutlich höheren Drücken betrieben werden,
als das bei den meisten Dampflokomotiven der Fall gewesen war. So war es
eigentlich klar, dass so ein Kessel bei der
Eb 3/5
mit dem hohen Druck von 60
bar verwendet wurde. Mit
einem normalen Stehkessel hätten die Wände der
Feuerbüchse diese Drücke
nicht mehr aufnehmen können. Der grosse Vorteil des Kessels in der
Bauart Brotan,
die selten verbaut wurde.
Mit
Ausnahme der schon erwähnten
Versuchslokomotive
wurden nur die Nummer 128 der Reihe
D 4/4 und
die Nummern 651 bis 652 der Reihe
A 3/5
mit diesem Kessel versehen. Auch sonst blieb dessen Ver-breitung
bescheiden.
Der Langkessel:
Mit dem Langkessel kommen wir nun zu dem Teil, der bei der fertigen
Lokomotive sehr gut zu
erkennen war. Der Aufbau dieses Bereiches erfolgte als ein waagerecht
abgelegtes Rohr. Das zog sich in die Länge und daher auch der Name für
diesen Kessel. Auch wenn man es vermuten könnte, das Rohr war nicht hohl.
Damit war der Aufbau hier deutlich umfangreicher, als das vorher beim
Stehkessel der Fall war.
Wie bei einem Rohr üblich, wird für die
Bestimmung der Abmessungen die mittlere
Achse
genommen. Hier sprach man daher von einer Kesselachse und die war insofern
wichtig, da mit deren Hilfe die Grösse des Kessels bestimmt werden musste.
Auch wenn man das abmessen konnte, für weitere Berechnungen wurde die
Kesselachse berechnet. Im Gegensatz zum Stehkessel waren hier zwischen den
Modellen grosse Abweichungen vorhanden.
Je
nach
Bauart
der
Lokomotive ergab sich ein
grösseres oder kleineres Konstrukt. Während beim Stehkessel die
Abmessungen durch die
Feuerbüchse bestimmt
wurde, war das beim Langkessel einer Lokomotive die Länge des Fahrzeuges
und natürlich der Durchmesser. Klar hätte man diesen Bereich mit einem
rechteckigen Rohr besser ausnutzen können, aber dieses hätte die Kräfte
nicht aufnehmen können, denn die waren hoch.
Daher haben kleinere Kessel eher tiefe Linien, während bei den grossen
Ausführung die ganze Konstruktion an-gehoben werden musste und daher eine
deutlich hö-here Kessellinie vorhanden war.
Egal
mit welchen Abmessungen gearbeitet wurde, der Langkessel wurde nicht mehr
direkt vom Feuer erwärmt. Daher wurde hier auch von einer indirekten
Heizfläche gesprochen.
Ohne Feuer konnte man nur noch die heisse Luft und die
Rauchgase
nutzen. Da diese aus der
Feuerbüchse
abgeführt werden mussten, leitete man sie durch den Langkessel. Damit
möglichst viel Wärme genutzt werden konnte, baute man mehrere Rohre ein.
Letztlich versuchte man so viele Rohre wie möglich in den Langkessel zu
packen. Da hier die infrarote Strahlung fehlte, war die Belastung nicht
mehr so hoch, auch wenn sie immer noch Schäden anrichten konnte. Das
bedeutete, dass die Rohre vollständig von Wasser umgeben waren. Es lohnt
sich, wenn wir diese Rohre ansehen, denn es gab davon zwei Sorten und
nicht jeder Kessel war mit beiden ausgerüstet worden und das macht es
spannend.
Wirklich jeder Langkessel besass Rauchrohre. Diese
hatten den Namen vom Rauch, der durch sie zog. Von diesen haben wir bei
der
Feuerbüchse schon
gehört, denn dort lernten wir die Rauchrohrwand kennen. Um möglichst viel
Rauch aufnehmen zu können, musste eine grosse Fläche vorhanden sein und
daher baute man mehrere Rauchrohre ein. Je kleiner aber jedes Rohr war, je
schlechter zog der Rauch ab.
Da diese Siederohre einen geringeren Durchmesser
haben, strömt hier weniger Rauch durch. Da nun aber nur noch heisse Luft
kommt, wird noch mehr Wärme aufgenommen. Daher werden die Siederohre im
unteren Bereich des Langkessels und zwischen den Rauchrohren eingebaut. So
konnten möglichst viele Rohre in den Langkessel gepackt werden und das war
wichtig, da man so viel Wärme aufnehmen konnte.
Ob
Sie nun von Rauch- oder Siederohren sprechen, ist nicht so wichtig. Diese
Unterscheidung wird erst wichtig, wenn man davon beide einbaut. Kessel,
die nur eine Sorte Rohre hatten, besassen daher je nach ansichtsweise des
Betrachters Siede- oder Rauchrohre. Genaue Vorgaben, welche Durchmesser
als Siede- oder Rauchrohre galten, gab es nicht. Man kann aber annehmen,
dass zwei Sorten bei neueren Kesseln kamen.
Mit
dem Langkessel haben wir nun die Wärme des Feuers so gut es ging auf das
Wasser übertragen. Durch den steten Eintrag von Wärme, wurde das Wasser
immer heisser. Da es keine Rückkühlung gab, stieg diese so weit an, dass
der Siedepunkt erreicht wurde. Dadurch begann sich Dampf zu bilden und
diesen wollen wir bekanntlich. Da Dampf leichter als Wasser ist, stieg er
nach oben und konnte dort für die Nutzung entnommen werden. |
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Isolation und Verluste |
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Einen Punkt
bei der ganzen Dampferzeugung haben wir vergessen, denn wie überall gab es
hier Verluste. Diese dürfen wir nicht ausblenden, denn sie sind wichtig.
Was man verliert, kann man nicht nutzen und daher mussten diese so gering
wie nur möglich gehalten werden. Es gab wirklich an mehreren Stellen
Probleme, die wir ansehen müssen und dabei beginne ich zuerst mit dem
Feuer und den heissen
Rauchgasen.
Daher
war ein Eintrag von Wärme bei einem kalten Kessel höher, da das Wasser
mehr davon aufnahmen konnte. Mit anderen Worten, wenn die Aufgabe erledigt
war, war im-mer noch viel Wärme vorhanden. Diese Verluste konnte man schlicht nicht vermeiden. Der Grund sind thermische Effekte. Wasser das eine Tempe-ratur von 80°C hat, kann nur Wärme aufnehmen, die höher ist.
Liegt diese in den Rauchrohren tiefer, erfolgte
eine Ab-gabe der Wärme an die Luft. Jedoch müssen wir wissen, dass die
Rauchgase auch bei einem nicht optimalen Feuer immer heisser waren, aber
je geringer die Differenzen, desto schlechter die Abgabe. Sie sehen, auch wenn man wirklich viel optimierte, die physikalisch bedingten Verluste konnte man nicht umge-hen. Hilfreich war, dass Wasser bei der Verdampfung an Energie verliert und so wieder mehr Wärme aufnehmen konnte. Das System war gut, aber eben nicht optimal, da man nicht alle Wärme des Feuers für diesen Zweck benutzen konnte. Wir werden später noch erfahren, dass man diese Verluste auch minimieren konnte.
Der Kessel
hatte immer zwei Wände. Das war jene, die dem Rauch und dem Feuer
ausgesetzt war und die äussere Hülle. Das hier vorhandene Metall nahm die
Wärme des Wassers auf und gab diese an die Umwelt ab. Die Luft war
bekanntlich kühler und bei einer fahrenden
Lokomotiven wurde dieser Effekt
durch den Fahrtwind noch verstärkt. Wer sich mit den elektrischen
Lokomotiven befasste, weiss, dass man dort den Effekt nutzte.
Das ging nur
mit einer Iso-lation. Diese konnte zwar viel verhindern, aber sie konnte
nicht so aufgebaut werden, dass keine Wärme abgegeben wurde. Dazu war auf
einer
Lokomotive schlicht der Platz nicht vorhanden. Daher wurde der
Kessel und dabei besonders der grosse Langkessel verschalt.
Wenn wir die
allerersten
Lokomotiven ansehen würden, dann erkennt man dort, dass der
Langkessel mit
Holz verkleidet wurde. Das war eine einfache Lösung, die
gar nicht so schlecht war. Zwar wurde das Holz erwärmt, aber es konnte die
Wärme nicht so gut leiten. Um das etwas besser zu verstehen, müssen wir
einen kurzen Abstecher in die Elektrotechnik machen. Keine Angst, es wird
wirklich nur ein kurzer Hinweis dazu geben.
Stoffe, die
den elektrischen
Strom gut leiten, machen das auch mit der Wärme. Wenn wir
Kupfer nehmen, dann haben wir erfahren, dass dieser ein guter elektrischer
Leiter ist. Jedoch haben wir auch erfahren, dass mit diesem Metall die
Wärme gut an das Wasser übertragen werden konnte. Daher wird der Begriff
Isolation nicht nur bei elektrischen Anlagen verwendet. Eine Ausnahme von
dieser Regel ist nur Glas, denn das leitet Wärme besser als Strom.
Aus diesem
Grund wurde der Kessel anfänglich mit
Holz verkleidet, denn so konnte man
die Wärme bei den Verlusten vermindern. Spätere
Baureihen verzichteten
jedoch darauf, denn das Problem war, dass man für dieses Holz einen sehr
grossen Aufwand betreiben musste. Es musste gepflegt werden, denn bedingt
durch den Regen wurde es zersetzt. Um diese Arbeiten zu verringern wurden
später für diesen Zweck Metalle benutzt.
Dennoch
gab sie genug Wärme an die Umwelt ab. Ir-gendwo musste man einen
Kompromiss eingehen. Insbesondere, da die
Isolation und auch die
Verkleidung ein Gewicht hatte, das auf den
Achsen lastete. Bei den Verkleidungen konnten normale Bleche benutzt werden. Diese mussten, wie die ganze Lokomotive mit Farbe behandelt werden. Dabei gab es jedoch das Problem, dass die Belastung durch die vom Kessel abgegebene Wärme hoch war.
Das belastete die Farben und so entstand hier schneller Rost, als das
an anderen Orten der Fall war. Daher er-höhte sich der Unterhalt. Eine
Lösung mit anderen Me-tallen gab es, aber die war auch etwas teurer.
Für die Verkleidung wurde daher Glanzblech verbaut. Dieses Metall hatte
eine grossen Vorteil, denn durch die Beschaffenheit war es sehr gut vor
Rost geschützt und musste daher nicht mit Farbe behandelt werden. So
konnte man die mit dieser vorhandenen Probleme umgehen. Jedoch gab es auch
hier ein Problem, denn dieses Metall war in der Fertigung aufwendiger, und
daher waren deutlich höhere Kosten dafür vorhanden.
Glanzblech wird oft auch als Russenblech bezeichnet. In diesem Land wurde
damals viel mit diesem Metall gearbeitet. Man nutzte dort aber die
Effekte, denn je nach der Richtung des Lichtes schimmerte das Metall in
unterschiedlichen Farben.
Lokomotiven mit diesem Glanzblech konnten daher
zwischen grau, schwarz und blaugrau schimmern. Damit hatten diese
Lokomotiven unterschiedliche Farben erhalten.
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Die Dampffassung |
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Kommen wir
zum Abschluss der Dampferzeugung. Zur Erinnerung schauen wir noch einmal
auf das Wasser. Durch die Erwärmung begann sehr schnell die Umwandlung in
den gasförmigen Zustand. Da dieser Wasserdampf leichter war, als das
Wasser stieg er nach oben. Das ist der Effekt, den wir schon auf dem
Kochherd beobachten konnten. Im Kessel konnte dieser Dampf jedoch nicht
einweichen und sammelte sich an der höchsten Stelle.
Damit das klappt, muss ein Bereich vorgesehen wer-den, wo der Dampf sich sammelte und man diesen entnehmen konnte.
Dabei ergaben sich aber
Probleme, denn Lokomoti-ven und damit deren Lang-kessel standen nicht immer
waagerecht. So wurden mit den Zügen auch Steigungen und Gefälle befahren.
Das wirkte
sich auf den Wasserstand im Kessel aus. Je nach Neigung verschob sich
dieser zum Steh- oder Langkessel. Im letzteren Fall war das sogar
gefährlich, denn damit sank der Wasserstand über der Decke der
Feuerbüchse. Sie sehen, es war nicht leicht, besonders dann nicht, als
auch steilere Abschnitte befahren wurden. Je steiler es war, je grösser
die Probleme mit den Wasserstand und damit auch mit der Entnahme des
Dampfes. Neigte sich der Langkessel nach vorne, schwappte das Wasser an die tiefere Stelle. Als Folge wurde die nun nach oben verschobene Feuerbüchse nur noch mit wenig, oder keinem Wasser mehr bedeckt. Als Reaktion davon verbrachte man mehr Wasser in den Kessel. Neigte sich die Strecke in die andere Richtung befand sich plötzlich zu viel Wasser im Kessel und die Produktion von Dampf kam ins stocken, was auch nicht gut war.
Aus diesem
Grund wurden bei
Bergbahnen, die mit diesen
Lokomotiven befahren wurden
mit einem geneigt eingebauten Kessel versehen. Auf den steilen Abschnitten
waren so die Auswirkungen nicht so gross. Diese Neigung war aber nicht bei
allen Modellen vorhanden, denn das Problem löste man anfänglich einfach
mit stehend aufgebauten Kesseln. Der Langkessel befand sich dann über der
Feuerbüchse und wurde nicht mehr unterschieden.
Der Grund ist, dass sonst der geneigte Kessel
den Effekt mit dem Wasser verstärkt hätte. Es ist nicht leicht, eine
solche Konstruktion auf eine
Lokomotive zu packen. Diese Lokomotiven fuhren daher immer rückwärts berg-ab. Bei steilen Bergbahnen ergaben sich damit keine Pro-bleme, denn dort befanden sich die Wagen aus Gründen der Sicherheit immer auf Bergseite.
Aber so hatten diese Bahnen das
Problem mit dem Was-serstand im Griff. Nur stellt sich damit auch die
Frage, ob das mit der auch wichtigen Entnahme von Dampf der Fall war, denn
wir wollen diesen bekanntlich für die Fahrt nutzen.
Ich sage es
nur man so, wirklich gelöst war das Problem nie. Aus dem Kessel will man
nur Dampf und nicht heisses Wasser beziehen. Das wäre für die Zubereitung
von Tee sicherlich nützlich, aber nicht für den Betrieb einer
Dampfmaschine. Es ist noch schlimmer, denn in den
Zylindern war Wasser
denkbar schlecht. In der Geschichte gab es zwei Lösungen, die den Dampf
aus dem Kessel nehmen sollten und auch nur diesen.
Das Dampfsammelrohr: Ganz zu Beginn begnügte man sich mit einem Dampfsammelrohr. Dieses im
Kessel eingebaute Rohr wurden unter dessen höchster Stelle eingebaut.
Durch die bei diesem Sammelrohr auf der ganzen Länge vorhandenen Bohrungen
gelangte der Dampf in dieses und konnte dort entnommen werden. Die Lösung
nahm also den Dampf gleich an der Stelle auf, wo er auch entstanden war.
Zwar wäre das mit einem einfachen
Anschluss auch mög-lich gewesen, jedoch hätte so nicht der ganze Dampf
sofort genutzt werden können, weil dieser ja teilweise noch durch den
ganzen Langkessel fliessen musste und dann zu spät war.
Das
Dampfsammelrohr funktionierte gut. Erst als es stei-lere Abschnitte gab
kamen die Probleme. Egal ob Steigung oder Gefälle, an einer Stelle drang
immer Wasser in das Rohr. Wir werden später noch erfahren, warum Wasser
keine gute Angelegenheit war. Daher wurde die Idee mit den
Dampfsammelrohren schnell aufgegeben und nach einer anderen Lösung
gesucht. Dabei war ein Punkt klar, den Dampf wollte man, aber nicht das
Wasser.
Mit der
bestehenden Konstruktion konnte man den Dampf nicht höher entnehmen. Es
musste im Kessel also eine Stelle geschaffen werden, die höher lag als der
Kessel und dabei auch in steileren Abschnitten kein Wasser aufnehmen
konnte. Daher kam die Idee mit einem auf dem Langkessel aufgebauten
Sammelbehälter auf. Diesen nannte man jedoch nicht so und daher entschied
man sich für die Bezeichnung Dampfdom.
Der Dampfdom:
Als Weiterentwicklung kann der
Dampfdom angesehen werden. Dabei ist der Dampf noch nachvollziehbar.
Anders jedoch der Dom, denn in der Regel bringen wir mit dieser
Bezeichnung christliche Sakralbauten in
Verbindung. Was diese auf einer
Lokomotive zu suchen haben, kann kaum nachvollzogen werden. Anders ist es,
wenn man das Bauteil auf dem Kessel stehen sieht, kann man schon die
Kuppel eines Domes erahnen.
Der aus dem Wasser
aufsteigenden Dampf waberte dem Langkessel entlang, bis er im Dampfdom
wei-ter aufsteigen konnte. Das Prinzip war einfach, denn man schaffte im
Kessel einfach eine höhere Stelle.
So sollte
auch auf Steigungen und in Gefällen kein Wasser in die Leitungen gelangen.
Die
Dampfmaschinen solcher
Lokomotiven begannen besser zu funktionieren.
Jedoch zeigen die unterschiedlichen Positionen auf den
Baureihen, dass das
nicht so gelang. Dabei gab durchaus auch innerhalb von Serien
unterschiedliche Lösungen, unterstützen diese Beobachtung. Es scheint,
dass man bemüht war, dass die beste Position bestimmt wurde.
Der sich im
Dampfdom sammelnde Wasserdampf konnte dort mit einem als
Regulator
bezeichneten
Ventil entnommen werden. Auch wenn man diesen auf Bildern
suchen würde, er wäre schlicht nicht zu erkennen. Aussen am Bauteil
erkennbar war nur die mechanische Verstellvorrichtung. Die eigentliche
Entnahme des Dampfes fand im Bauteil statt und dort wurde auch die Leitung
abgeführt. So konnte man die Verluste verringern.
So lange
hier eine Entnahme von Dampf stattfand, strömt der laufend produzierte
Dampf nach. Wir haben damit die Dampferzeugung abgeschlossen und können
uns einem anderen Bereich zuwenden, denn noch sind wir nicht am Ende.
Moment, war da nicht noch was mit grösseren Volumen von Dampf gegenüber
von Wasser? Mehr Volumen bei beschränktem und sich nicht ausdehnendem
Raum, erzeugt doch einen Druck?
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| Das Sicherheitsventil | |||||
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Wasser ist
ein eigenartige Stoff, er dehnt sich aus, wenn er gefriert, aber auch,
wenn der erhitzt wird. Füllt man dieses nun in einen Behälter und erwärmt
das Wasser, dehnt es sich aus. Das ist auch der Grund, warum bei Ihnen das
Wasser überkochte. Eine grössere Pfanne könnte Abhilfe schaffen. Schlimmer
wird es, wenn man das Wasser in einen geschlossenen Behälter füllt und
dann mit einem Höllenfeuer diesen aufheizt.
Als Folge davon waren immer höhere Werte vorhanden. Um das Problem zu beheben, musste das Wasser gekühlt werden, was natürlich nicht im Interesse der Sache ist und daher auch keine Option darstellt. Ohne eine Entnahme von Dampf, stieg also der Druck in diesem Gefäss immer mehr an.
Das ging so lange, bis sich an der schwächsten Stelle eine Öffnung ergab.
Wo diese war, konnte man bei einem Kessel schlicht nicht wissen. Hinzu
kommt, dass diese dazu geführt hätte, dass es den ganzen Kessel zerrissen
hätte. In dem Moment möchte ich nicht in der Nähe sein, denn so heisses
Wasser möchte ich auf keinen Fall im Gesicht. Um das zu verhindern, musste am Kessel ein Instrument angebaut werden. So konnte das Personal den maximal erlaubten Druck überwachen und im richtigen Moment Dampf entnehmen. Eine Lösung, die aber unzuverlässig war und das bei einer so grossen Gefahr. Daher musste man eine technische Lösung finden und das waren die Sicherheitsventile. Diese öffneten sich, wenn der Druck im Kessel zu gross wurde und entliessen diesen in die Umwelt. Wo genau beim Kessel dieses Sicherheitsventil eingebaut wurde, war eigentlich nicht so wichtig.
Bedeutend wichtiger war, dass man eine zuverlässige Lösung
benötigte, die ohne Ausfall arbeiten konnte. Wie wichtig das war, zeigt
sich, dass man eigentlich korrekt von der Mehrzahl sprechen müsste. Hinzu
kommt, dass die Werte zwar eingestellt, aber nicht verstellt werden
konnten. Es lohnt sich wenn wir uns das Teil genauer ansehen.
Steigt der Druck aber über die Kraft der
Feder an,
gab die-se nach und das Sicherheitsventil öffnete. Der Dampf konnte ins
Freie entweichen und so sank der Druck wie-der. Das
Ventil verschloss
automatisch wieder, wenn der Druck der Feder grösser war. Die einzige Gefahr für das Bauteil bestand eigentlich nur darin, dass die Feder brechen konnte. Damit fiel deren Kraft weg und das Ventil wurde bei geringem Druck be-reits geöffnet.
Es konnte so schlicht im Kessel kein
Dampfdruck mehr entstehen. Die
Lokomotive musste also defekt abgestellt
werden. Mit defekter Ventilfeder konnte also nicht mehr gefahren werden.
Nur was passiert, wenn diese
Feder verklemmt? Ausgeschlossen werden kann es nicht, aber es ist auch nicht zur erwarten. Das ist der Grund, warum man beim Sicherheitsventil in der Mehrzahl sprechen muss.
Dass gleich zwei
Federn blockieren, kann nahezu
aus-geschlossen werden. Doch was noch nicht erfolgt ist, ist die
Einstellmöglichkeit. Diese wird einfach mit der Vor-spannung der Feder
verändert. Drückte man die Feder zusammen, musste vom Dampf mehr Druck
aufgebaut werden.
Das bringt
mich nun aber gleich auf eine Idee. Es ist leicht mit einem einfachen
Werkzeug diese
Feder etwas anziehen. Nur ein bisschen, denn dann könnte ja
etwas mehr Druck und damit
Leistung abgerufen werden. So wären wir etwas
schneller als die Kollegen auf der anderen
Lokomotive. Zumindest so lange,
bis diese unseren Trick auch anwenden. Das würde sich dann wiederholen,
bis es beim ersten Team so richtig knallt.
Wer nicht aufpasst, killt den Kessel,
das Personal und im dümmsten Fall auch unbeteiligte Kinder. Diese wollten
ja nur die schöne
Lokomotive bewundern. Das ging so lange gut, bis der
Kessel in die Luft flog und die Presse auf den Platz kam. Mit Kessel spielt man nicht und das war auch einer Organisation klar. Diese lieben und hassen wir alle, denn es ist der Staat. Der meinte, dass er eine Regel im Umgang mit unter Druck stehenden Behältern erlassen müsste.
Ein
wichtiger Punkt dort ist, dass eine staatliche Kon-trolle vorgesehen ist.
Das gilt für jeden Kessel, auch jenen, den Sie zu Hause haben. Sie sollten
diesen mal genauer ansehen, denn die Kontrolle wird vermerkt. Genau genommen wird diese nicht nur vermerkt. Als Abschluss der Kontrolle werden die Sicherheitsventile in der korrekten Stellung mit einer Plombe versehen.
Da der Staat aber nicht so viele Leute einstellen kann, werden
die Kontrollen auch durch Personal der Unternehmen vorgenommen. Dieses
handelt im Auftrag des Staates und sie müssen mit Unterschrift bestätigen,
dass die Kontrolle korrekt erfolgte. Diese Leute bringen eine Plombe an.
Nachdem wir
nun den Dampf erzeugen können und die staatliche Kontrolle den Kessel
dafür frei gab, können wir frisch fröhlich Dampf herstellen. Damit geht
dann die Post ab. Es ist so einfach, nur es stellt sich uns nun die Frage,
ob das wirklich alles war. War es nicht und wir sollten unseren
Wasserdampf vor der Nutzung noch aufbereiten. Zwingend ist das jedoch
nicht. Es gibt viele Modelle, die hier passen müssen, da sie den Dampf vom
Kessel in der
Dampfmaschine nutzen.
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