Die Nachspeisung

                       

Wie bringe ich Wasser in einen geschlossenen Behälter? So richtig intelligent wäre wohl die Antwort mit dem Deckel den man öffnet. Beim Kessel gibt es diesen nicht und beim Bau wurde das Teil so ausgelegt, dass nichts raus geht. Wenn nichts raus kann, kann auch nichts rein. Es ist so einfach, löst aber unser Problem auf keine Weise. Langsam denke ich auch mit Büchse auf, Wasser rein und dann wieder Verschliessen sind wir schneller.

So einfach, wie Sie sich das vorstellen war die Sache gar nicht. Es wird uns noch ein paar Kopfschmerzen bereiten. Nach dem Aufbau der Lokomotive wird es nun Zeit, dass wir das Teil in Betrieb nehmen.

Damit das ohne Gefahr beginnen konnte. Musste zuerst Wasser eingefüllt werden. Dazu konnte die Ablass-schraube genutzt werden. Wo Wasser rausläuft, kann auch welches eingefüllt werden und selbst das war nicht leicht.

Es konnte durchaus passieren, dass trotz ange-schlossenem Schlauch kein Wasser in den Kessel fliesst. Zwar haben wir die Leitung geöffnet und in den Kessel will einfach kein Wasser.

Mit etwas Glück fliesst etwas Wasser, aber nicht die Menge, die benötigt wird. Das Problem ist die sich im Bauteil befindliche Luft, denn die muss platz machen und das kann sie nur, wenn sie den Kessel verlassen kann. Viele Wege gibt es nicht.

Erst wenn diese entweichen konnte, war es auch mög-lich Wasser einzufüllen. Diese Luft entwich aber nur, wenn der Regulator geöffnet war und dann bei richtigem Stand der Steuerung in den Dampfmaschinen noch die Schlemmhähne geöffnet wurden. Auch keine sinnvolle Lösung, denn zu viele unbekannte und dann noch der Aufwand. Da die Probleme jedoch klar waren, sah man sogar eine Lösung für das Problem vor.

War alles dicht, stand dem Wasser schlicht der Luftdruck im Weg. Nun aber gab es ein Bauteil, das geöffnet werden konnte. Den entsprechenden Hebel finden wir bei den Sicherheitseinrichtungen. Mit diesem konnten die Ventile geöffnet werden und damit konnte auch Luft mit geringem Druck entweichen. Damit begann das Wasser zu fliessen und der Kessel füllte sich mit Wasser. Zumindest dann, wenn der Druck für die Wassersäule ausreichte.

So floss das Wasser bis der gewünschte Füllstand erreicht worden war. Jetzt musste beim Ablass der Anschluss verschlossen werden. Auch die offenen Sicherheitsventile mussten schliessen, denn sonst kann ja kein Überdruck entstehen.

Der Kessel ist nun wieder abgeschlossen und nun könnte auch kein Wasser ab-gelassen werden, denn das Vakuum würde dies verhindern. Es muss also immer ein Luftausgleich vorhanden sein, wenn Wasser eingefüllt wird.

Angestrebt wurde eine Füllmenge, bei der in den Schaugläsern die halbe Höhe erreicht wurde. Der Zugang wurde nun verschlossen und im Kessel hatte man nun die Luft durch das Wasser ersetzt.

Damit war der Kessel bereit für den Betrieb und daher konnte nun ein Feuer entfacht werden. Dadurch steig der Wasserstand leicht an. Warmes Wasser dehnt sich bekanntlich aus und so war der Wasserstand zu erkennen, wenn es heisser wurde.

Mit grosser Wärme setzte die Verdampfung ein. Diese sorgte dafür, dass der Pegel beim Wasser wieder sank, jetzt aber unter die vorherige Marke. Der Dampfdruck im Kessel stieg an und erreichte irgendwann den Wert der Sicher-heitsventile.

Wenn diese geöffnet wurden, entwich der Dampf und der Pegel sank noch mehr. Wir müssen nun in den heissen unter Überdruck stehenden Kessel Wasser bringen, das in einem Behälter lagert.

Sie haben es richtig gelesen, wir müssen nun Wasser in einen Behälter bringen, der über einen Überdruck verfügt und der dazu nicht geöffnet werden kann. Es mag Sie überraschen, aber die beste Methode ist jene, bei der das Wasser freiwillig in den Kessel fliesst. Bevor Sie mich als Spinner bezeichnen. Es ist wirklich so, das Wasser fliesst ohne Druck in einen Kessel, der einen beliebigen Überdruck haben kann und das ist die Lösung.

Die Speisewasserpumpe
                       

Stellen Sie sich bitte unter der Speisewasserpumpe kein zu kompliziertes Bauteil vor, denn das ist es nicht und wir beginnen bei den ersten Dampflokomotiven, denn die hatten eine ganz spezielle Lösung für das Problem mit dem Wasser. Noch musste man improvisieren und so wurde eine Speisepumpe eingebaut, die direkt am Triebwerk angeschlossen wurde. Mit der dort vorhandenen Bewegung wurde eine einfache Pumpe aktiviert.

Weil die Speisewasserpumpe wieder ein so langes Wort ist, ar-beiten wir mit der Speisepumpe. Etwas kürzer geschrieben, aber immer noch mit der gleichen Bedeutung. Sie sehen, schon damals war man um wenig Aufwand bemüht.

Die Speisepumpe der ersten Lokomotiven funktionierte, hatte aber ein Problem, denn die Nachspeisung funktionierte nur, wenn mit dem Fahrzeug auch gefahren wurde.

Stand die Maschine und es musste Wasser nachgefüllt werden, ging das nur, wenn man auf Spazierfahrt ging. Dabei wurde die Pumpe durch das Triebwerk aktiviert und das Wasser in den Kessel gedrückt.

Mehr war es nicht und dabei funktionierte die Pumpe nach dem Prinzip, wie man es bei den Kohlegruben mit der ersten Maschine gelöst hatte. Das Wasser gelangte damit stossweise in den Kessel, aber es konnte eingefüllt werden.

Die erste Verbesserung war nicht gross. Die Speisepumpe wurde mit Dampf betrieben, arbeitete aber nach den gleichen Prinzip. Nun wurde auf korrekte Weise von der Dampfkolbenpumpe gesprochen. Der Vorteil dieser Lösung bestand darin, das die Spazierfahrt entfallen konnte, denn diese Pumpe funktioniert auch bei stehender Lokomotive. Jedoch sollte auch diese Lösung nicht lange bleiben, denn es kam die gute Lösung.

Der Injektor: Beim Injektor handelt es sich um eine Dampfstrahlpumpe, die ab 1864 zur Verfügung stand und die so gut war, dass hier das Wasser auf sonderbare Weise fast von alleine in den Kessel floss. Damit wir das verstehen, müssen wir etwas ausholen, denn es geht um verschiedene Drücke und Geschwindigkeiten. Diese entstehen in einer Leitung, die ohne grosse mechanischen Teile auskommt und erst noch zuverlässig ist.

Vom Prinzip her benutzen wir zwei Leitungen, die mit einem Engpass verbunden sind. Von der ersten Röhre kommt der Dampf mit hohem Druck, dabei steht er vor der Verengung an. Die Geschwindigkeit sinkt.

Der Dampf fliesst nun durch die Engstelle. Wegen dem Stau vor dem Engpass wird dieser massiv beschleunigt und der Druck sinkt. Jetzt kommt die dritte Leitung und dort fehlt der Dampf. Daher wird in der Engstelle ein Anschluss für das Wasser eingebaut.

Der hier vorherrschende Unterdruck musste wegen den physikalischen Gesetzen ausgeglichen werden. Dabei war das Wasser aus dem Vorrat gerade recht. Es wurde regelrecht in die Leitung nach dem Engpass gezogen.

Über diesen musste nur noch der Weg in den Kessel erfolgen. Wir haben eine simpel einfache Lösung um Wasser in den Kessel zu bringen. Je grösser der Unterschied bei den Drücken ist, desto mehr wird an-gezogen.

Die Funktion beim Injektor entspricht genau, dem Prinzip einer Düse. Dabei entsteht an der verengten Stelle eine Saugwirkung. An der anschliessend verbreiterten Stelle ergab sich sogar eine Druckwirkung. Bei optimaler Wahl, kann so nach der Düse sogar ein höherer Druck vorhanden sein. Genau diese Effekte werden bei der Nachspeisung benutzt und zwar genau genommen der Effekt mit der Sogwirkung, denn diese bringt Wasser in den Kessel.

Bevor wir in die Details gehen, muss erwähnt werden, dass die Druckwirkung auch genutzt wurde. Bei der Arbeit mit Feuer kann sich beim zuführen von Kohlen immer auch etwas Glut in den Führerstand verirren. Das kann zu einem Brand führen. Mit dem Injektor stand nun ein Löschschlauch zur Verfügung mit dem die Bekämpfung erfolgte. Meisten wurde er jedoch benutzt um die Kohlen vor der Verbrennung zu benässen.

Nachspeisen beschreibt den Vorgang, wenn in einem Sy-stem zusätzlich Material zugeführt wird. Das kann zum Beispiel das Feuer sein, bei den wieder Brennstoff zuge-führt werden muss.

Aber auch der Kessel, bei dem verbrauchtes Wasser er-gänzt werden musste. Durch nachspeisen kann ein lang-fristiger Betrieb ermöglich werden. Wir werden diese nun mit dem Injektor einer Lokomotive vornehmen.

Sofern das Wasser aus einem tiefer liegenden Behälter zugeführt werden muss, wird mit einem saugenden In-jektor gearbeitet. Um das Gerät in Gang zu setzen, muss-te zuerst Dampf aus dem Kessel zugeführt werden.

Danach musste der Anlasshebel langsam gezogen werden. Damit gelangte der Dampf zuerst in die Dampfdüse und von dort in die Mischdüse. Schliesslich wurde das Ventil geöffnet und der Dampf gelangte in das Schlabberrohr.

Das Schlabberrohr ist eine senkrecht nach unten laufende Leitung, die der Funktion des saugenden Injektors ge-schuldet war.

Der Name entstammt der Tatsache, dass am Ende des Rohres der Dampf austritt und das kondensierte Wasser  am Ende schlabberte. Wer einen Hund hat, der kennt vielleicht diese Schlabberei. Hier sah das ähnlich aus und daher wurde dieses Rohr, das dem Ausgleich diente so genannt.

Dadurch entsteht in der Mischdüse eine Saugwirkung. So wurde über einen Anschluss Wasser aus dem Vorrat in den Kessel gezogen. Zudem kondensierte auch der Dampf und durch dessen Druckabfall wurde der Effekt noch verstärkt. Das Wasser wollte also freiwillig in den Kessel, denn nach dem Injektor war nur noch eine Leitung in den Kessel vorhanden. Speziell ist, dass der Vorgang ganz gut zu hören war und das wurde genutzt.

Wurde nun der Anlasshebel gang gezogen, verstärkte sich der Effekt. Durch eine dritte Düse wurde der Druck erhöht und so gelange das Wasser über ein zum Schutz vorhandenes Rückschlagventil in den unter Überdruck stehenden Kessel.

Die dabei in den Kessel fliessende Menge Wasser betrug 150 bis 200 Liter in der Minute und damit war das Teil sehr leistungsfähig. Nur ergab sich beim Injektor ein kleines Problem bei der Bedienung.

 

Der Anlasshebel durfte nicht zu schnell gezogen werden. Erfolgt die Bedienung zu schnell, bauten sich die Drücke nicht auf und der Injektor startete nicht. Zwar konnte man erneut beginnen, wenn es aber zeitlich eng wurde, wurde es gefährlich.

Daher waren immer zwei Speisepumpen vorhanden. So konnte bei einer Störung der zweite Injektor gestartet werden. Die Nachspeisung des Kessels war daher jeder-zeit möglich und erfolgte auch so.

Unterbrochen werden konnte die Nachspeisung mit dem schliessen des Anlasshebels. Der Druck fiel zusammen und damit wurde der Zustrom unterbrochen. Da nun aber noch Wasser vorhanden war, lief auch etwas Wasser in das Schlabberrohr und so lief dieses unten aus dem Rohr und verteilte sich in der Umgebung. Man sollte daher die Nachspeisung nicht abbrechen, wenn die adrett gekleidete Dame an der Lokomotive vorbei ging.

Ein Problem war, dass durch das in den Kessel geführte Wasser die Temperatur im Kessel sank. Das hatte zur Folge, dass die Produktion von Dampf kurz nicht so gut war. Daher musste die Nachspeisung während der Fahrt überdacht werden. Dabei konnte es durchaus passieren, dass während der Nachspeisung der Zug verzögerte, weil gerade nicht genug Dampf zur Verfügung stand. Bei langen Bergfahrten, konnte das nicht umgangen werden.

Das Speisewasser
                       

Wasser ist nicht gleich Wasser. Es gibt solches, das mit Salz durchsetzt ist und auch solches ohne. Je nach Art des Wassers wird dieses mit einem Zusatz versehen. Im Beispiel wird auch von Süsswasser gesprochen. Bei den Dampflokomotiven benannte man das Speisewasser und dieses wurde in einem Behälter auf der Lokomotive mitgeführt. Dort wurde es bei entsprechenden Stellen entlang der Strecke bezogen und eingefüllt.

Wir alle wissen, dass Wasser nicht überall gleich beschaffen ist. Aus dem Hahn in Ihrer Küche fliesst Trinkwasser, das eventuell mit Kalk versehen ist. In der Flasche aus dem Handel befindet sich Mineral-wasser, das über mehrere Minerale verfügt.

Bei einer Lokomotive wird in der Regel kein sol-ches eingefüllt, denn es ist schlicht zu teuer und normales Wasser reicht. Es muss dabei nicht einmal Trinkwasser sein. Nur Salz sollte es nicht enthalten.

Damit enthält Wasser Gase und feste gelöste Teile. Durch die Verdampfung im Kessel wurden dieses gelöst und sammelte sich an der tiefsten Stelle im Kessel.

Ein Effekt, den man nicht umgehen konnte und der im Unterhalt viel Arbeit bedeutete, denn gerade der Kalk, der bei Ihnen in der Pfanne für Probleme sorgt, kann sich bei der Lokomotive auswirken. Wir wollen hier jedoch nicht dieses Problem von Wasser besprechen.

Dazu müssen wir aber in die kalte Jahreszeit wech-seln. Sie haben in dieser selber schon festgestellt, das Wasser in den festen Zustand wechseln kann. Als Eis auf der Strasse macht es keine Freude, aber als Schnee an den Hängen der Berge schon. Wie sieht es aber bei einer Dampflokomotive aus. Gab es dort auch Probleme mit dem Eis und wie konnten dieses vermieden werden. Es gibt also viele Fragen, die wir beantworten müssen.

Durch die grossen Öffnungen kann auch Schmutz ins Wasser gelangen. Dieser durfte nicht in die Leitungen gelangen. Verstopfte Leitungen waren wirklich nicht gut, besonders dann nicht, wenn die zur Speisepumpe führende davon betroffen war. Das konnte man mit einem einfachen Filter lösen. So war also das Problem nicht so gross und Schmutz lagerte sich am Boden des Wasserkastens ab. Es konnte so erst ein Problem geben, wenn dieser nahezu leer war.

Auch die tiefe Temperatur war ein Problem. Zwar war das Wasser immer in Bewegung und konnte daher wegen der mechanischen Belastung nicht gefrieren. Das ist der Effekt, der verhindert, dass Bäche gefrieren, während das bei Seen durchaus passieren kann.

Nur verkehren Eisenbahnen auch dort, wo es sehr kalt ist und dann wird es schon schlimmer. Es musste verhindert werden, dass Eis entstehen konn-te, denn das konnte Leitungen sogar sprengen.

Viel schlimmer war kaltes Wasser jedoch bei der Einspeisung. Es gefror zwar nicht, aber es gelangte in den Kessel. Dadurch sank in diesem die Temperatur, denn das Feuer konnte diese schnelle Zuführung nicht sofort ausgleichen.

In der Folge wurde die Produktion von Dampf ver-ringert. Dumm war das, wenn während der Fahrt die Nachspeisung aktiviert wurde. Die Zugkraft konnte nicht mehr erbracht werden und das war ein Problem.

Zwar konnte das eingedämmt werden. Die Nach-speisung wurde im Stillstand aktiviert und so hatte der Kessel genug Zeit um wieder ausreichend Dampf zu produzieren.

Nur war das nicht immer möglich, denn bei langen Bergfahrten, konnte in der Steigung nicht angehalten werden. Daher musste verhindert werden, dass zu viel Kälte in den Kessel gelangte. Eine Lösung die auch wirksam verhindern konnte, dass Wasser gefrieren konnte.

Das Speisewasser musste daher erwärmt werden. Zu einem guten Teil erfolgte das im Injektor. Jedoch nicht immer in einem ausreichenden Masse. Daher musste das Wasser erwärmt werden. Dazu konnte bei Lokomotiven, die mit einer Dampfheizung versehen wurden, diese benutzt werden. Aber nicht jede Lokomotive verfügte über diese Lösung und daher musste man diese Erwärmung auf andere Weise umsetzen können.

Auf den Lokomotiven wur-de der Speisewasservor-wärmer eingebaut. Bei die-sem sollte das Wasser ohne grosse Verluste erwärmt werden.

Auf einer Dampflokomotive gab es diesen Dampf, denn der Abdampf der Maschi-nen war nach der Arbeit immer noch warm und konnte genutzt werden. Dabei wurde beim Ausströmkanal ein Anschluss vorgesehen und so gelangte ein Teil des Dampfes in den Behälter mit dem Vorrat.

Es erfolgte so eine Erwärmung des Speisewassers und das verbesserte die Funktion des Injektors indirekt. Wurde das erwärmte Wasser in den Kessel geleitet, fand dort keine so starke Auskühlung statt. Die Produktion des Dampfes brach nicht so stark ein, da ja nicht so viel Kälte in den Kessel gelangte. Eine Lösung, die sogar bei warmen Wetter einen Vorteil brachte, daher waren Speisewasservorwärmer eine gute Ergänzung.

In Regionen wo es sehr kalt sein konnte, wurde damit auch verhindert, dass das Wasser gefrieren konnte. Trotzdem wurden nicht alle Dampflokomotiven mit diesem Speisewasservorwärmer versehen und dabei war die Leitung das Problem, denn diese hatte ein Gewicht. Dieses nahm man wirklich nur auf sich, wenn es mit der Nachspeisung grosse Probleme geben konnte. Sie sehen, es war immer ein Abwägen von Vor- und Nachteilen.

Damit stellt sich uns nun aber die Frage, wie dieses Speisewasser auf der Lokomotive mitgeführt wurde und dabei musste bekanntlich auch der Vorrat beim Brennstoff mitgeführt werden. Diesen Transport müssen wir uns ansehen. Er war nicht so banal zu lösen, wie das bei den Diesellokomotiven der Fall war, wo dazu einfach ein Tank eingebaut wurde. Bei Dampflokomotiven wurden schlicht grössere Mengen bei den Vorräten benötigt.

 

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