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Die besonderen Bauformen |
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Wir
haben den Aufbau einer Dampflokomotive kennen gelernt. Mit Abstand die
meisten davon arbeiteten mit einer Zylindersteuerung und
Dampfmaschinen. Diese
übertrugen die lineare Bewegung auf den
Stangenantrieb.
Damit könnten wir ganz gut leben, denn die davon abweichenden Ideen
gehören durchaus in die Schublade mit den Exoten. Damit wir eine etwas
spannendere Geschichte bekommen, blicken wir über den grossen Teich.
Wie dieser nun aber genutzt wurde, ist eine ganz andere Geschichte. Das zeigt, dass man sich währ-end der Dampfzeit auch Gedanken gemacht hatte, wie man das System verbessern könnte.
Dabei rückten zwei Punkte in den Vordergrund und das sehen wir kurz an. Eine Schwachstelle war der Antrieb. Die massiven Triebwerke mit den schweren Triebstangen waren nicht optimal. So ergaben sich Unwuchten, die der Technik schwer zusetzen. Alleine durch den Versatz griffen bei zwei Maschi-nen die Kräfte nicht gleichmässig auf die Trieb-werke.
Die
Lokomotive taumelte etwas durch die
Welt. Eine Besserung ergab sich erst, als mit mehr Ma-schinen gearbeitet
wurde und sich so die Kräfte besser verteilten.
Weitaus grösser war das Problem beim Wasser. Der Verbrauch war
ausgesprochen hoch und die
Dampfmaschinen hatten einen
schlechten Wirkungsgrad. Zwar konnte man hier etwas bessere Werte mit dem
Verbund erreichen, aber das
war es schon. Wollte man Dampflokomotiven auch in Zukunft einsetzten,
musste der vorhandene Dampf besser ausgenutzt werden. Was man nicht kochen
musste, benötigte schon keinen
Brennstoff.
Schlimmer war jedoch der Verbrauch des Wassers in Gegenden, wo dieses
nicht vorhanden war. Es musste mehr mitgenommen werden und damit sollte
man auch viel sparsamer umgehen. Viel Wasser führten zum Beispiel die
Modelle der
Bauart
Garatt mit.
Nur war es auch sinnvoll, wenn man dieses sparte und dabei rückte der
Abdampf in den Fokus. Musste dieser wirklich durch den
Kamin nutzlos in die Umwelt
entlassen werden?
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| Die Getriebelokomotive | |||||
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Beginnen wir mit den Lösungen, die auf die schweren
Triebwerke
verzichten wollten. Bei diesen wurden die Kräfte der
Dampfmaschinen mit
Getrieben auf die
Achsen
übertragen. So war das Problem mit dem
Versatz nicht
so gross und die
Lokomotive taumelte auch
nicht so. Der Vorteil ergab sich jedoch nur bei den schlecht verlegten
Anlagen in den Wäldern der Vereinigten Staaten, denn mit dem Triebwerk
konnte die Maschine aus den
Gleis
springen.
Es
sollte in Europa erst eine Bahn geben, die mit den alten Lösungen Probleme
hatte und die auch die notwendigen Gelder für die Expedition über den
grossen Teich hatte. Bei dieser Reise der Mitarbeiter von der Gotthard-bahn, kam die Westinghousebremse auch nach Europa und man hatte auch andere Exoten gesehen. Hinzu kam, dass man sich bei dieser Bahngesell-schaft durchaus vorstellen konnte, dass eine auto-matische Kupplung Vorteile hatte.
Von
den Maschinen in den USA konnte sich letztlich aber nur jene in Europa
durchsetzen, die den Schnee mit einem grossen
Rad zur
Seite warf, die
Rotary
kam. Auch wir sollten nun etwas über den grossen Teich blicken und dabei das ansehen, was es nicht nach Europa schaffte. Zum Teil waren es die komplizierte Technik, aber auch die Situation, dass man in Europa besser verlegte Anlagen hatte und sich so die Triebwerke nicht negativ auswirken konnten. So kam niemand auf die Idee eine Getriebelokomotive zu bauen. Ein Modell, das die Kraft der Dampfmaschine mit teuren Zahnrädern übertrug.
Bauart Shay:
Speziell bei den
Getriebelokomotiven nach der
Bauart Shay war die Geschichte. Ephraim Shay
war Besitzer eines Sägewerkes. Das
Holz wurde mit Waldbahnen angeliefert.
Diese verkehren auf provisorisch verlegten
Geleisen, die nicht in einem
Schotterbett verlegt werden konnten. Bedingt durch die schlechte Gleislage
war der Betrieb mit normalen Dampflokomotiven nicht immer möglich, da
diese entgleisten.
Die auch hier benötigten Dampfmaschinen standen eben-falls senkrecht und wirkten über eine Kurbelwelle auf Gelenkwellen und Kegelräder.
Diese trieben
letztlich die in
Drehgestellen laufenden Ach-sen an. Dabei war der ganze
Antrieb seitlich angeordnet und gut zugänglich. Die Maschine bewährte sich auf der Waldbahn, so dass mehr davon in Dienst gestellt wurden. Als schliesslich ein Nachbar die guten Maschinen sah, wollte er bei Ephraim Shay ebenfalls ein Exemplar erwerben.
Dieser verwiess den
Interessenten jedoch an die Firma Lima Machine Works. Sie sollte
schliesslich die
Bauart weiter verfolgen und dabei immer grösser Exemplare
erschaffen. Gross war der Erfolg hauptsächlich bei den Waldbahnen. Spannend wird, dass später auch liegende Kessel verbaut wurden. Um die Gewichte seitlich auszugleichen, musste der Kessel zur Seite verschoben werden. Sie sehen, dass auch hier Nachbesserungen erfolgen mussten. Die Modelle der Bauart Shay wurden bei ins Jahr 1945 produziert und das bedeutet eine Lieferzeit von über 70 Jahren. Die Shay waren für spezielle Einsätze auf schlecht verlegten Geleisen einfach nicht zu schlagen.
Bauart Climax:
Die Waldbahnen in den USA und
ihre Ideen. So könnte man die Climax umschreiben. Entstanden ist diese
Bauart in Pennsylvania. Der Mitarbeiter Charles D. Scott hatte technisches
Verständnis und bastelte eine
Lokomotive für die Waldbahn zusammen. Auf
einem normalen
Flachwagen wurde ein
Kessel stehend montiert. Davor kamen
die beiden
Dampfmaschinen zur Anordnung. Diese wirkten auf ein
Vorgelegewelle.
Das als Selbstbau angesehene
Muster bewegte sich im Jahre 1875 erstmals auf der Waldbahn. Damit konnten
auch hier die Probleme mit den
Lokomotiven behoben werden. Mit den Plänen ging Charles D. Scott zur nahen Climax Manufacturing Comp. Dort sollte mit dem Bau der entsprechenden Lokomotiven begonnen werden. Da Scott nicht gebildet war, übertrug er die Anmeldung einem Verwandten.
Dieser meldete dieses Gefährt unter seinem eigenen Namen an, ohne dass er
den wahren Erfinder erwähnt hätte. So kam es, dass diese
Bauart unter dem
Namen der Firma Climax geführt werden konnte.
Wir haben
mit diesem beiden
Bauarten erkannt, dass gerade die Waldbahnen in den USA
auf sehr schlecht verlegten
Geleisen verkehrten. Die Probleme mit den
Modellen mit
Triebwerk mussten gross gewesen sein. Zumindest so gross,
dass selbst die Arbeiter sich im Bau von
Lokomotiven bemühten. Von der
Climax wurden bis 1928 über 1000 Lokomotiven gebaut. Dabei wäre Charles D.
Scott als Urheber beinahe vergessen gegangen.
Die
Getriebelokomotiven hatten den Weg nach Europa nicht geschafft. Die
wenigen Waldbahnen in Europa verkehrten auf besser verlegten
Geleisen und
so gab es weniger Probleme mit
Entgleisungen. Der Grund für die besseren
Geleise waren die Distanzen, die sich nicht so gross veränderten. Da
konnte man dem Gleis auch etwas Pflege zukommen lassen. Nur die schlechten
Dampfmaschinen waren hier immer noch vorhanden.
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| Die Dampfturbine | |||||
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Es gab eine
Alternative zur
Dampfmaschine, das war die Dampfturbine. Wir kennen diese
Turbinen vielleicht aus den
Kraftwerken. Die Lösungen mit
Kohle, oder die
mit gespaltenen Atomen, erzeugen ebenfalls Wasserdampf und dieser wird in
Turbinen in eine Rotation umgewandelt. Der
Generator erzeugt dann das, was
man sich von dieser Geschichte erhoffte. Etwas kleiner gebaut und so eine
Turbine findet auch auf einem Fahrzeug platz.
Durch die einfache Ausnutzung des Dampfes,
hatten diese einen relativ schlechten Wirkungsgrad. Die grosse Menge
Wärme, die im
Kessel
investiert wurde, verschwand durch den
Kamin. So gesehen, war es eine richtige Verschwendung von Energie. Alleine beim Verbund konnte der Wirkungsgrad etwas gesteigert werden. Jedoch war dieser auch jetzt noch weit unter den gewünschten Werten.
Die
Dampfmaschine nutzte nur
ein Teil des im Dampf vor-handenen Druckes und durch die stete Umschaltung
in den beiden Maschinen ging auch viel Energie verloren. Einfach gesagt,
der grösste Teil des Dampfes verschwand als Wär-me. Als sich die elektrische Traktion bereits durchgesetzt hatte, kamen die Verfechter der Dampftechnik auf die Idee, dass man diese retten könnte, wenn der Dampf nur besser ausgenutzt wurde. Damit kamen die beiden Exoten, die unterschiedlicher nicht sein konnten. Es geht nicht anders, wir müssen diese ansehen, denn nur dann erkennen wir auch die Idee dahinter. Den Anfang mache ich mit einem Unding, das nicht einmal eine Nummer hatte.
Hochdruck Eb 3/5: Mit Ausnahme der
Achsfolge und damit mit
der Bezeichnung gab es nicht viele gemeinsame Punkte mit der
Baureihe
Eb
3/5 der schweizerischen Bundesbahnen SBB. Die hier vorgestellte Maschine
kam auch nie in deren Bestand und blieb daher während der ganzen Zeit
Eigentum der Schweizerischen Lokomotiv- und Maschinenfabrik SLM in
Winterthur. Dabei wurde hier beim
Kessel
und beim
Antrieb verändert.
Zusammen mit einem
Überhitzer und verbesserter
Isolation konnte
schliesslich der sehr heisse
Heissdampf erreicht wer-den. Allein der Wert
des Dampfdruckes von 60
bar hätte dazu ausgereicht. Mit diesem Dampfdruck wurden drei Dampfmaschinen ver-sorgt. Wegen den Kräften, wurden diese in einem gemein-samen Zylinderblock eingebaut.
Die Maschinen
arbeiteten dabei auf eine
Vorgelegewelle und dann mit einem vereinfachen
Antrieb auf die drei Trieb-achsen. Die
Kurbelwelle hatte eine Drehzahl von
700 Um-drehungen bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h. Der Abdampf
arbeitete auch hier in die
Blasrohre der
Rauchkammer.
Die Idee mit
den Ersparnissen konnte umgesetzt werden. Bei einer vergleichbaren
Leistung konnte der Verbrauch beim Wasser um 50% erreicht werden. Bei den
Kohlen konnte der Verbrauch um 40 % verringert werden. Alleine das zeigte,
dass man auf dem richtigen Weg war und der Wirkungsgrad deutlich
gesteigert worden war. Die
Lokomotive konnte aber den Vorteilen der
elektrischen Maschinen nicht gefährlich werden. Nach drei Jahren war dann
Schluss.
B 3/5 Nr. 1801:
Willkommen in der Welt des Exoten, der so besonders ist, dass man ihn kaum
kennt. Die Geschichte dieser
Lokomotive begann im Jahre 1919 und damit in
einer Zeit, als die elektrische Traktion in der Schweiz gerade die ersten
Gehversuche machte. Für die Versuche mit der neuen Dampfturbine spendeten
die Schweizerischen Bundesbahnen SBB die Lokomotive mit der Nummer 1578
aus der
Baureihe
B 3/4.
An Stelle der bisherigen Dampfmaschinen trat nun eine von Heinrich Zoelly bei Escher-Wyss ent-wickelte doppelte Dampfturbine.
Deren
Wirkungsgrad sollte bei über 60% liegen und so bei gleichem Dampfdruck und
vergleichbarem Verbrauch mehr
Leistung abgeben konnte.
Dank der bei
der Dampfturbine bereits vorhandenen Drehung, konnte der
Antrieb
vereinfacht werden. Eine
Vorgelegewelle trieb ein
Triebwerk aus waagerecht
verlaufenden
Triebstangen an. So konnte die 115 Tonnen schwere
Lokomotive
eine Geschwindigkeit von 75 km/h erreichen. Die
Versuchslokomotive mit
Nummer wurde schliesslich nach einem Einsatz von fünf Jahren im Jahre 1924
ausrangiert und abgebrochen.
Der Vorteil
der Dampfturbine war, wie bei der
Lokomotive mit 60 Bar Dampfdruck, der
geringere Verbrauch bei gleicher
Leistung. Die Werte der beiden
Versuchsträger waren nahezu identisch und so zeigte auch die Dampfturbine,
dass damit der erhoffte geringere Verbrauch möglich würde. Nicht
überliefert ist, wie sich diese Maschine mit der heulenden
Turbine damals
angehört haben muss, denn das konnte vermutlich beängstigend sein.
Ob mit
massiv höherem Druck, oder mit Dampfturbine, gegen die Vorteile der neuen
elektrischen
Lokomotiven waren sie nicht gut genug. Auch wenn man sich in
anderen Ländern nach vergleichbaren Maschinen umsehen würde, ergäbe sich
das gleiche Bild. Das auch daher, dass dort wieder Lokomotiven mit
Dampfmaschinen beschafft wurden. In der Schweiz war die Zeit der
Dampflokomotiven vorbei und das war nun allen Leuten klar.
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| Der Dampfkondensator | |||||
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Ich weiss,
der Kondensator ist ein Bauteil im Bereich der
Elektrizität, das Ladungen speichern kann.
Wenn wir aber den Begriff anders ansehen, dann sind wir schnell bei den
Modellen mit
Dampftechnik. Wenn Wasser aus dem gasförmigen Zustand, wieder
in den flüssigen wechselt, nennt man das allgemein kondensieren. Sie
müssen vielleicht das Kondensat von der Brille wischen, weil Sie sich zu
stark über den Topf mit dem kochenden Wasser beugten.
Dabei hatten diese ein grosses Problem. Beim
Antrieb wurden Unmengen Wasser verbraucht. So reichte der mitgeführte
Vorrat nur wenige Kilometer und dann musste wieder Wasser nachgefüllt
werden. Wenn man nun den Dampfverbrauch genauer ansieht, dann ist zu erkennen, dass der Dampf nach der Arbeit nur noch in die Blasrohre und dann über den Kamin ins Freie gelassen wurde. Damit war er verloren und so stellt sich automatisch die Frage, ob man diesen nicht einfach wieder zu Wasser machen könnte.
Das
geht sogar ganz gut, wenn man damit das Speise-wasser vorwärmen möchte. In
den anderen Fällen war das nicht möglich.
Um das
Problem besser zu verstehen, müssen wir die Schweiz verlassen, denn in
keinem anderen Land gibt es so wenige Probleme wie hier. Die Idee ist,
dass wir eine Eisenbahn bauen, die durch die grösste Wüste der Erde führt.
Diese wollen wir mit Dampflokomotiven befahren. Dabei stellt sich das
Problem mit dem Wasser, denn Oasen mit entsprechendem Vorkommen sind
selten. Daher ist mit dem wertvollen Gut sorgsam umzugehen.
Oasen gab es
auch in Deutschland nicht, aber Wasser. Trotzdem wurden dort ein paar
Lokomotiven der BR 52 ab 1940 für den Kriegseinsatz im Osten mit einem
Tender mit Kondensator versehen. Sonst finden sich solche Lokomotiven nur
noch in Afrika. Trotzdem eine kennen wir sogar. Es ist die Reihe B 3/5 mit
Dampfturbine. Um dort die Wirkung zu verbessern, musste der Dampf
kondensiert werden. Es gab also eine Lokomotive in der Schweiz.
Wir haben also bereits eine lange Dampfleitung, bei der sich der Dampf
weiter abkühlen und so entspan-nen kann. Nur reicht das nicht und so muss
der
Tender dieser
Lokomotiven anders aufgebaut wer-den.
Aus dem
Dampf soll wieder normales Wasser werden. Dazu werden am
Tender
Kühler
angebracht, in diesen wird der Dampf durch den Fahrtwind so weit
abgekühlt, dass er kondensiert. Daher auch der Name für diesen Aufbau. Der
Dampfkondensator ist also nichts anderes als ein grosser Kühler. Um den
optimalen Kühleffekt jedoch zu bekommen, mussten grosse
Ventilatoren
montiert werden. Damit entstand ein sehr grosser Tender.
Hinzu kam,
dass man einen Kondenstender nicht mit
Kohlen beladen konnte. Daher wurde
solche
Lokomotiven mit
Öl geheizt. Ein wirklich grosser Aufwand damit
nicht zu viel Wasser verloren ging. Jedoch muss auch gesagt werden, dass
wirklich sehr viel gewonnen werden konnte und das wirkte sich auf die
Reichweite dieser
Lokomotiven aus. Die Wüste hat ihren Schrecken verloren
und die Strecke konnte gebaut werden.
Das so
gewonnene Wasser fliesst in den
Wasserkasten und kann dort wieder dem
Kreislauf zugeführt werden. So kann beim Kondensator ein sehr grosser Teil
des Dampfes wieder verwendet werden. Jedoch nicht alles, denn Verluste
sind immer vorhanden. So müssen auch hier vor der Fahrt die
Schlemmhähne
geöffnet werden und damit entweicht eine Menge Dampf. Jedoch wird in einer
Wüste auch nicht so oft angehalten.
Nur so kann genug Wärme erzeugt werden und das ist wichtig. Aus diesem Grund muss bei diesen Lokomotiven der Hilfsbläser ständig aktiviert sein.
Nur so kann das Feuer richtig brennen und wir
haben einen weiteren Verlust beim Wasser, das man sparen will. Der Kondensator hat auf die Lokomotive auch akustische Auswirkungen. Bei den üblichen Model-len mit Blasrohr erfolgt der Ausstoss des Dampfes stossweise. Das ist durchaus zu hören. Dabei gibt es sogar Unterschiede, ob im Verbund oder direkt gefahren wurde.
Bei einer
Lokomotive mit
Kondensator gibt es aber kein Blasrohr mehr und so hört man nur das leise
zischen des
Hilfsbläsers. Wir haben eine sehr leise Lokomotive erhalten.
Alleine
wegen dem zusätzlichen
Kühler auf dem
Tender, wird die
Lokomotive dadurch
schwerer. Was diese an Gewicht zulegt, kann nicht mitgenommen werden. Das
alleine reicht, dass sich die Kondensatoren bei den Dampflokomotiven nicht
gross durchsetzen konnten. Über Versuche kam in kaum einem Land diese
Technik, denn es war viel mehr Gewicht und das nur um etwas Wasser zu
gewinnen, das geht auch anders.
Damit sind
wir auch bei den Exoten durch. Gerade in der Schweiz konnten die beiden
Versuche nicht mehr verhindern, dass sich die elektrischen
Lokomotiven
ohne grosse Probleme durchsetzen konnten. Es war der dort vorhandene
Wirkungsgrad, der die Lokomotiven wirtschaftlich machte. In diesem Punkt
waren die
Dampfmaschinen schlecht. Zudem konnten sie auch die
Leistungen
nicht erbringen und wir sollten auch diesen Punkt ansehen.
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