Die Dampferzeugung

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.

Die ganze Angelegenheit mit der Verbrennung und der Erhitzung des Wasser wird oft auch als Dampftechnik bezeichnet. Bei diesem Begriff werden alle Bereiche der Dampfmaschinen, aber auch von Heizungen, die mit Wasserdampf betrieben werden, umschrieben.

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.

 

Der Kessel

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.

Vielleicht kam letzthin Ihr Vermieter und erklärte, dass die Miete erhöht werden müsse, weil der alte Kessel ersetzt wurde.

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.

Damit hätten wir eigentlich den Stehkessel schon beschrieben. Nur geben wir uns mit so banalen Sachen nicht zufrieden. Also ein anderer Ansatz. Durch die von den heissen Metallen abgegebene Wärme wurde das Wasser sehr stark erwärmt.

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.

Alleine mit dem Stehkessel war es nicht getan. Auch wenn bei vielen Heizungen nur mit diesem gearbeitet wird. Bei einer Lokomotive sollte die zu-geführte Energie so gut, wie es nur ging ausgenutzt werden.

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.

Die Wasserröhren wurden an Stelle des Stehkessel beidseitig um die Feuerbüchse angeordnet. Mit einer Dampfsammeltrommel wurde der in diesen seitlichen Röhren entstandene Dampf gesammelt.

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.

Zu mehr als ein paar Versuchslokomotiven sollte es aber nicht reichen. Die Ideen waren zwar gut und der Kessel funktionierte auch. Das Pro-blem war, dass diese Röhren schwer waren um dicht zu bekommen.

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.

Mit der Kesselachse, wird auch die Kessellinie defi-niert. Diese wiederum ist für den Aufbau des Fahr-zeuges wichtig, denn je tiefer die Kessellinie über den Schienen war, desto tiefer musste die Feuer-büchse angeordnet werden.

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.

Durch den doch recht grossen Durchmesser der Rauchrohre gab im Langkessel noch Lücken. In diese könnte man dünnere Rohre ziehen, denn eines ist klar, je grösser die Fläche in diesem Langkessel war, desto mehr von der vorhandenen Wärme konnte man ausnutzen. Da wir nun aber Rohre mit unter-schiedlichem Durchmesser haben, müssen wir sie unterscheiden können und daher werden diese Rohre auch als Siederohre bezeichnet.

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.

Isolation und Verluste

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.

Auch wenn wir noch so viele Rauchrohre im Langkessel einbauen, bedingt durch die beschränkte Länge konnte nicht alle vorhandene Wärme aufgenommen werden. Je heisser das Wasser war, desto schlechter konnte man diese nutzen.

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.

Bei einer Dampflokomotive war das jedoch nicht ge-wünscht. So musste verhin-dert werden, dass zu viel Wärme an die Umwelt ab-gegeben wurde.

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.

Damit sind wir bei den Kesselverkleidungen angelangt, denn diese machte man nicht nur aus optischen Grün-den. Zwischen dem Blech der Verkleidung und dem Kessel war eine Isolation vorhanden, die zwar die Verluste vermindern konnte.

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.

Die Dampffassung

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.

In der Geschichte der Bau-weise, ergaben sich Unter-schiede, die wir ansehen müssen, denn der Dampf sollte entnommen werden, aber nicht das Wasser.

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.

Bei den Bahnen, die neben steilen Abschnitten, auch star-ke Gefälle hatten, mussten diese Lokomotiven auf der Passhöhe abgedreht werden. Sie haben es richtig gelesen, die Maschinen mussten abgedreht werden, wenn es auf der anderen Seite wieder runter ging.

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.

Es war eine einfache Lösung, die den Dampf sammeln konnte, denn das war wichtig, wenn man diesen nutzen wollte. Je besser er in dieses Rohr gelangte, desto schnel-ler konnte man den Dampf nutzen.

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.

Das Gebilde war innen nahezu hohl und so konnte sich an dieser höchsten Stelle der Dampf aus dem Kessel sammeln. Das war besser, als mit dem Dampfsammelrohr, denn der Dampfdom stand ja über dem Kessel.

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?

Das Sicherheitsventil

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.

Durch das sich ausdehnende Wasser wird die sich im Kessel befindliche Luft in einer ersten Phase verdichtet. Wie bei der Erzeugung von Druckluft stieg dadurch der Luftdruck an. Mit der einsetzenden Dampfproduktion stieg dieser immer mehr an.

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.

Die Funktion war einfach. In dem Bauteil drückte der Dampf im Kessel in das Ventil. Die dortige Öffnung wurde mit der Kraft einer Feder so verschlossen, dass kein Dampf entweichen konnte.

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.

Ich weiss, die Idee war wohl doch nicht so gut, aber irgendjemand würde sich leicht finden lassen, der diese sogar umsetzen würde. In dem Fall brauchen wir auch keine Sicherheitsventile mehr.

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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