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Stoomlocomotief
Dampflokomotive in Dieringhausen, Deutschland; Tenderlokomotive 78 468
Wochenschau von 1923. Diverse Dampflokomotiven.

EIN Dampflokomotive ist ein Lokomotive dass wenn Energiequelle ein Dampfmaschine Dampflokomotiven beherrschten die Gleise etwa ein Jahrhundert lang, bis effizientere Lokomotiven wie Diesel- und Elektrozüge aufkamen.

Die Hauptteile der Dampflokomotive sind: die Dampfkessel mit angebauter Feuerbüchse, dem Rahmen mit den darin montierten Achsen und der Dampfmaschine mit dem Dampfverteilung.

Operation

Obwohl verschiedene Typen von Dampflokomotiven entwickelt wurden, ist die Bedienung immer gleich. Ausnahmen sind Hybriddampf- und Diesellokomotiven sowie Lokomotiven mit schnelllaufender Dampfmaschine. Es gibt auch Lokomotiven, die von a . angetrieben werden Dampfturbine.

Dämpfen

Feige. 1: Layout der Dampflokomotive

Die Zahlen in der folgenden Beschreibung beziehen sich auf Abbildung 1. Eine Dampflokomotive hat einen Stahlrahmen mit einer zylindrischen Form oben Dampfkessel. Hinter und unter dem Kessel (3), teilweise im Fahrerhaus (5), befindet sich die Feuerbüchse (1). Dabei ist die Treibstoff verbrannt. Der Rauch strömt durch eine große Anzahl von Feuerrohre zur Rauchkammer (4) und von dort zum Schornstein. Das Kamin ist nicht hoch, aber der verbrauchte Dampf geht auch hier vorbei und zieht den Rauch mit, so dass der Schornstein gut zieht. Die Wärme des Feuers wird direkt und durch die Feuerrohre auf das Wasser im Kessel übertragen. Beim Erhitzen verdampft das Wasser und wird zu Dampf. Dampf braucht 1325 mal so viel Platz wie Wasser, aber da der Kessel geschlossen ist, kann der Dampf nicht erweitern und daher steigt der Druck auf 15 bis 20 Bar.[1] Der Dampf, der eine Temperatur von ca. 200 Grad hat, wird oben im Kessel möglichst hoch gesammelt, damit keine Wassertropfen mitkommen, am besten in einem separaten Dampfdom (7), die eine Erhebung am Kessel ist. Bei den meisten modernen Dampflokomotiven wird dieser Dampf zusätzlich auf über 300 Grad Celsius erhitzt Überhitzer.[Quelle?]

Von dort geht der Dampf zum Zylinder (11), wo die Dampfverteilung (12) die Dampfzufuhr zu den Zylindern (zum richtigen Zeitpunkt und in der richtigen Menge) sicherstellt.

Ausrüstung

Damit eine Dampflokomotive richtig funktioniert, ist eine Vielzahl von Geräten erforderlich. Dazu gehören (unter anderem):

  • Das bei einem bestimmten Druck im Kessel öffnende Sicherheitsventil (8) bläst Dampf ab und begrenzt so den Druck im Kessel. Wenn das Ventil öffnet, ist der Druck maximal und der Heizer weiß, dass er seine Arbeit gut gemacht hat. Das Sicherheitsventil sollte jedoch nicht zu oft öffnen, da der Dampfdruck verloren geht.
  • Die bereits erwähnte Dampfverteilung (13), die den Dampf möglichst effizient in die Zylinder leitet. Es ermöglicht auch, dass die Lokomotive vorwärts oder rückwärts fährt.
  • Der Überhitzer (10), der den gebildeten Dampf trocknet und weiter erhitzt und dadurch einen höheren Expansionsgrad erreicht, der den Wirkungsgrad erhöht.
  • Der Injektor und die Speisepumpe (21), die dafür sorgen, dass Wasser in den Kessel gepumpt wird.
  • Bei einigen Dampflokomotiven wird das Speisewasser zunächst durch einen Vorwärmer vorgewärmt, der seine Wärme aus dem abgeführten Dampf und/oder den Rauchgasen bezieht.
  • Die Luftpumpe zur Aufrechterhaltung des Drucks im Bremssystem des Zuges.
  • Die Bleinägel. In der oberen Wand des Feuerraums befinden sich Löcher, die mit Bleinägeln – Bleipfropfen – verschlossen wurden. Die Bleinägel stehen unter Wasser und können daher nicht heißer als 200 Grad (die Temperatur des Wassers bei einem Druck von 15 bar) werden. Enthält der Boiler zu wenig Wasser, schmelzen die Bleinägel. Der Dampf bläst dann in den Feuerraum und löscht das Feuer. Der Heizer hat vielleicht etwas zu erklären, aber der Schaden ist begrenzt.
  • Das Dampfpfeife (23).

Treibstoff

Als Kraftstoff ist normalerweise Kohle gebraucht, aber manchmal Heizöl, Holz oder Braunkohle. Normalerweise muss der Heizer den Brennstoff auf das Feuer schaufeln, aber bei größeren kohlebefeuerten Dampflokomotiven erfolgt die Brennstoffzufuhr automatisch über eine Archimedes Schraubenschroef, die von einer eigenen kleinen Dampfmaschine angetrieben wird.

Außerdem wird Wasser benötigt. Dies wird mit a Fütterungspumpe geliefert.

Aufgabe des Stokers ist es, stets für ausreichenden Dampfdruck zu sorgen.

Fahrmechanismus

Feige. 2: Schematische Bedienung Walschärts Scherenbewegung

Im Inneren des Zylinders befindet sich ein Kolben mit doppelter Wirkung: Der Kolben wird hin und her geschoben, indem abwechselnd Dampf davor und dahinter geblasen wird Der Dampfschieber (6, Bild 2) sorgt dafür, dass der Frischdampf (rot) abwechselnd vor und hinter dem Zylinder bläst das Kolben während der verbrauchte Dampf (weiß) über den Dampfschieber zum Schornstein auf der anderen Seite geleitet wird.

Der Kolben ist mit a Pleuelstange verbunden mit a Schemel an einem Rad, wobei die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Die anderen Räder sind mit Stäbe verbinden mit dem angetriebenen Rad verbunden.

Eine separate Kurbel (2) am Rad betätigt den Dampfschieber über die Schere (1). Die Schere wird zum Rückwärtsfahren benötigt und findet sich daher nur an einer Lokomotive, nicht an der Dampflok in einer Fabrik. In der Abbildung bewegt sich das Pleuel (3) des Dampfschiebers (6) gegenläufig zur Kurbel, da die Schere (1) die Bewegung umkehrt. Mit Hebel 8 kann der Bediener das Pleuel (3) des Dampfschiebers bis zum Boden der Schere bewegen. Das Pleuel bewegt sich dann in die gleiche Richtung wie die Kurbel und die Lok fährt rückwärts.

Der verbrauchte Dampf geht durch die Rauchkammer (4, Bild 1) (an der Vorderseite der Lokomotive) zum Schornstein. Eine Industriedampfmaschine hat oft einen sehr hohen Schornstein, der für die ziehen. Bei einer Lokomotive ist ein so hoher Schornstein nicht machbar und der Zug entsteht durch den Abdampf, der die Abgase ansaugt (siehe Venturi-Effekt).

Aus dem Stillstand

Auf den ersten Blick erscheint es unnötig, den Kolben im Zylinder hin und her zu schieben. Schließlich läuft die Maschine aufgrund der Geschwindigkeit weiter. Ein Anfahren der Maschine aus dem Stillstand ist dann jedoch nicht möglich. Auch von der Totpunkt (wenn sich der Kolben in der äußersten Position befindet) um sich bewegen zu können, hat eine Lokomotive zwei Zylinder, einen links und einen rechts, mit einer Phasenverschiebung von 90°. Diese Phasendifferenz bleibt erhalten, weil die Kolbenstangen mit den Rädern gekoppelt sind und die angetriebenen Räder auf einer Welle zusammengeklemmt sind. Es gibt auch Lokomotiven mit drei oder vier Zylindern.

Besatzung

Die Besatzung der Dampflok besteht aus zwei Personen, nämlich dem Treiber, die in den Niederlanden (auch mit heutiger Diesel- und Elektrotraktion) als 'meester' und de . adressiert wird Heizer, offiziell 'Ingenieurlehrling'. In einigen Ländern zum Beispiel Russland, werden sie von einem dritten Besatzungsmitglied, dem „Lokführerhelfer“, unterstützt.

Der Fahrer bedient den Regler (mit dem 'Balken') und das Bremsventil. Der Stoker sorgt durch die Zufuhr von Brennstoff und Wasser dafür, dass der Dampfdruck immer ausreichend ist. Der Heizer hat keinen direkten Einfluss auf die Bewegung der Lokomotive, obwohl er die Lokomotive durch schlechte Arbeit anhalten kann. Ist der Heizer noch Anfänger, wird ihn der Ingenieur beaufsichtigen, wenn er schon länger dabei ist, darf er gelegentlich den Meisterplatz einnehmen – schließlich ist er auch Ingenieurslehrling und es ist die Absicht war dass er weitermachen würde, eine Ausbildung, die bis zu sechs Jahre dauern konnte. Der Heizer bietet auch manuelle Dienstleistungen an, wie das Nachfüllen von Kohle und Wasser, das Umleiten Rechnungen und drehen die Drehscheibe. Schließlich sorgt er dafür, dass die Kupferrohre immer gut glänzen.

Typen von Dampflokomotiven

Bei den meisten Dampflokomotiven werden Wasser und Kraftstoff in einer Kupplung hinter der Lokomotive transportiert zärtlich. Lokomotiven, bei denen Wasser und Kraftstoff auf der Lokomotive selbst mitgeführt werden, werden als Tenderlokomotiven bezeichnet. In der Regel sind dies kleinere Lokomotiven, für den Einsatz auf kurzen Strecken oder auf Rangierbahnhöfe. Es wurden aber auch schwere Tenderlokomotiven gebaut, zum Beispiel die NS 6300 des Niederländische Eisenbahnen.

Die meisten Dampflokomotiven haben einen einzelnen Rahmen mit den Antriebswellen darunter und manchmal eine oder mehrere Laufwellen mit kleineren nicht angetriebenen Rädern. Kettenachsen werden verwendet, um das Gewicht auf mehr Achsen zu verteilen oder das Handling bei höheren Geschwindigkeiten zu verbessern. Nachteilig ist, dass dadurch das Haftgewicht einer Lokomotive reduziert wird, was die Zugkraft reduziert. Trolley-Achsen sind normalerweise einachsig oder zweiachsig Drehgestell inbegriffen. Bei einigen Dampflokomotiven wird eine Laufachse mit einer Antriebsachse in einem sogenannten Kreuzdrehgestell, aber in der Regel sind die angetriebenen Achsen in Festlagern gelagert, wobei sich die innere(n) Achse(n) seitlich bewegen können, damit die Lokomotive durch Kurven fahren kann.

Lokomotive 01 519, ehemals der Deutsche Reichsbahn, 2006 der "Eisenbahnfreunde Zollernbahn"

Dampflokomotiven werden hauptsächlich nach den Achsanordnung: die Reihenfolge der Lauf- und Antriebswellen. In Nordeuropa wird die Anzahl der Laufachsen durch Zahlen und die Anzahl der Antriebsachsen durch Buchstaben angegeben; in Frankreich werden immer Zahlen verwendet; in angelsächsischen Ländern wird jedes Rad separat gezählt, in der Reihenfolge Vorderachse – Antriebsachse – Hinterachse. Als Lokomotive nach der ersten Methode wird eine Lokomotive mit nacheinander zwei Laufachsen, drei Treibachsen und einer Laufachse bezeichnet. 2-C-1, nach der französischen Methode als 231 und nach der dritten Methode als a 4-6-2. Im Laufe der Zeit sind für verschiedene Typen eigene Namen in Mode gekommen: So wird dieser Typ beispielsweise als . bezeichnet Pazifik.

Die Achsanordnung ist eng mit dem Einsatzzweck der Lokomotive verbunden. EIN Rangierlokomotive hat die Achsanordnung B oder C (zwei oder drei angetriebene Achsen, keine Laufachsen). Die oben erwähnte Pacific ist eine typische Schnellzuglokomotive. Eine Güterzuglokomotive wird in der Regel kleinere Räder haben, mit denen bei gleichem Kessel eine größere Zugkraft erreicht wird. (Dies ist vergleichbar mit der Funktionsweise des Getriebes eines Autos: In einem niedrigen Gang gibt es eine große Zugkraft, aber eine geringere Geschwindigkeit.) Vier Antriebswellen sind in einer solchen Lokomotive üblich.

Neben diesen üblichen Formen wurden eine Reihe von Sonderbauweisen entwickelt, bei denen die Achsen unterschiedlich angeordnet sind. Man könnte die Mallet-Lokomotive erwähnen, bei der die Achsen (einschließlich der angetriebenen Achsen) in zwei Gruppen unterteilt sind, von denen die hinteren am Rahmen befestigt sind, die vorderen jedoch gegenüber dem Rahmen leicht drehbar sind. Eine stärkere Lokomotive könnte mit dem gleichen minimalen Kurvenradius konstruiert werden. Einerseits wurden diese Lokomotiven in Berggebieten eingesetzt, andererseits wurden in den USA sehr große und schwere Lokomotiven eingesetzt Mallet-Lokomotiven für schwere Güterzüge gebaut. Außerdem ist die Garratt-Lokomotive wobei der Kessel und das Fahrerhaus auf einem zentralen Rahmen platziert sind und die Achsen (mit den Zylindern) in zwei Gruppen mit eigenen Hilfsrahmen unterteilt sind. In den Vereinigten Staaten, insbesondere in den ForstwirtschaftShay Lokomotiven entwickelt, bei dem verschiedene vertikal angeordnete Zylinder auf einer Seite eine horizontal angeordnete Welle antreiben, die wiederum über ein Zahnradgetriebe die in Drehgestellen angeordneten Antriebswellen antreibt.

Geschichte

Das Rakete ab 1829

Die erste Dampflokomotive der Welt wurde gebaut 1804 durch Richard Trevithick im England gebaut. Diese Maschine war auf einige Kinderkrankheiten zurückzuführen, aber hauptsächlich darauf, dass die Maschine zu schwer für die Straßenbahnschienen für Pferde, praktisch nicht anwendbar. Die erste wirklich praktische Dampflok war Die Rakete, gebaut von Eisenbahnpionier George Stephenson und sein Sohn Robert Stephenson. Diese Lokomotive war einer der Teilnehmer an den Rainhill Trials von 1829, ein von der Geschäftsführung der (damals im Bau) organisierter Wettbewerb Liverpool und Manchester Railway. Die Rocket war der klare Sieger der fünf teilnehmenden Lokomotiven. Bemerkenswert ist, inwieweit diese Lokomotive bereits die „klassische Form“ einer Dampflok besitzt.

Zugleich ist bemerkenswert, welche technische Entwicklung die Dampflok in den folgenden 100 Jahren hinsichtlich Geschwindigkeit, Durchzugskraft und Betriebssicherheit durchlaufen hat.

Zur Veranschaulichung folgt eine Tabelle mit den Leistungen von Dampflokomotiven auf immer derselben Strecke, aus Les Laumes zum Tunnel von Blaisy-Bas, mit der Geschwindigkeit des Vorbeifahrens bei Blaisy-Bas, westlich von Dijon:[2]

Nein.JahrZuggewicht (Tonne)Durchschn. GeschwindigkeitGeschwindigkeit bei Blaisy-Bas
220 °C 62189922074,868,2
241-A1192780975,261,0
231H 1411933430109,298,4
241 C 1193258899,290,5
232S 31941710111,299,2
240.P.51941810107,295,2
242A 11948743114,2112,2

Der Zeitraum bis ca die fünfziger bis sechziger Jahre des 19. Jahrhunderts waren die Anfänge der Dampflokomotive. Ab Ende des 19. Jahrhunderts begann das „goldene Zeitalter“ der Dampflokomotive. In den 1930er Jahren erreichte die Dampflokomotive ihren technischen Höhepunkt. Auf 3. Juli1938 der absolute Geschwindigkeitsrekord für die Dampflokomotiven wurde aufgestellt: 203 km/h. Dieser Rekord wurde mit einer Lokomotive der London & North Eastern Railway vom Typ A4, Nr. 4468, aufgestellt. Stockente, in der Nähe von Grantham auf der Hauptstrecke der Ostküste. Dieser Rekord steht noch, ist aber fraglich, da der Zug einen sanften Hang hinunter fuhr. Andere meinen, dass eine Lokomotive des Typs DRG-Baureihe 05 ist Rekordhalter. Am 11. Mai 1936 erreichte die Lokomotive 05 002, ein 197 Tonnen schwerer Zug bestehend aus drei Personenwagen und einem Messwagen, zwischen Hamburg und Berlin eine Geschwindigkeit von 200,4 km/h. Außerdem amerikanische Dampflokomotiven der Baureihe E7 der Pennsylvania Railroad inoffiziell 204,5 km/h erreicht.

Einige "Meilensteine" in der Geschichte der Dampflokomotiven sind:

  • Das Stephenson-Patentinhaber von 1834, die die erste in Serie gebaute Lokomotive war, in verschiedenen Größen. Die erste in den Niederlanden eingesetzte Lokomotive war von diesem Typ.
  • 1835 fuhr die allererste Dampflok auf dem europäischen Kontinent eine 20 km lange Strecke von Brüssel zu Mecheln. (sehen Bahn 25)
  • Die Einführung von Drehgestellen, die einen ruhigen Lauf bei höheren Geschwindigkeiten ermöglichten.
  • Die Entwicklung der Compound- oder Doppelexpansionsmaschine, bei dem Dampf zunächst in einem Hochdruckzylinder entspannt und dann in einem Niederdruckzylinder weiter entspannt wird: Hiermit konnte ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden.
  • Die Erfindung des Überhitzer, dies war so wichtig, dass noch viele ältere Lokomotiven damit ausgestattet waren.
  • Experimente mit Stromlinienlokomotiven im die Dreißiger des 20. Jahrhunderts, die jedoch nur teilweise erfolgreich waren.
  • Die extrem großen Mallet-Lokomotiven in den USA in den vierziger Jahre.
  • Die Bemühungen des französischen Lokomotivkonstrukteurs André Chapelon um die Leistung und Effizienz der Dampflokomotive zu erhöhen.

Nach dem Ende der Zweiter Weltkrieg Dampflokomotiven wurden schnell durch Diesel- und Elektrolokomotiven verdrängt. Dabei spielten folgende Faktoren eine große Rolle:

  • In einigen europäischen Ländern zum Beispiel Italien, war ein Mangel an Kohle.
  • Die Dampflok hat eine sehr niedrige Effizienz; nicht mehr als 5 % der im Kraftstoff enthaltenen Energie werden letztendlich in Bewegung umgesetzt. Das machte den Betrieb teurer als bei Elektro- und Diesellokomotiven;
  • Eine Dampflok musste von zwei Mann bedient werden. Wenn zwei Lokomotiven gekuppelt wurden, um einen schweren Zug zu ziehen, wurden vier Mann benötigt. Diesel- und Elektrolokomotiven brauchen nur einen Fahrer. Darüber hinaus können sie ferngesteuert werden, sodass ein Bediener zwei miteinander gekoppelte Lokomotiven gleichzeitig fahren kann.
  • Das Arbeitsbedingungen der Maschinisten und Heizer waren schlecht.
  • Dampflokomotiven erfordern viel Pflege und Wartung, Rauch- und Feuerraum müssen regelmäßig, meist vom Heizer, von Asche und Schlacke gereinigt werden.
  • Die Vorbereitung einer Dampflok nimmt viel Zeit in Anspruch: Das Feuer muss geschürt und das Wasser im Kessel auf den erforderlichen Druck gebracht werden, was einige Zeit in Anspruch nimmt. Eine Diesellokomotive und eine Elektrolokomotive stehen hingegen auf Knopfdruck bereit.
  • Dampflokomotiven verursachten Luftverschmutzung. Dies kann beim Einsatz dieser Lokomotiven in Tunneln und engen Räumen problematisch sein. In Tunneln wird das Problem teilweise durch die natürlichen Luftströmungen und die durch den Zugverkehr verursachten Luftströmungen gelöst. In dem Londoner U-Bahn der Einsatz von Dampflokomotiven wurde bereits um 1900 eingestellt. (Diese Lokomotiven waren mit Kaltwassertanks ausgestattet, um den Dampf zu kondensieren, und auf den begrenzten Freiluftstrecken wurde zusätzliches Feuern durchgeführt.)

Im Europa und Nordamerika die meisten Dampflokomotiven wurden in den fünfziger und sechziger Jahren außer Dienst gestellt. Die letzte Dampflok fuhr in die Niederlande 1958, in Luxemburg 1963, in Belgien in 1966, 1968 in Großbritannien, 1971 in Dänemark, 1972 in Frankreich, 1977 in Westdeutschland, in Russland Anfang der achtziger Jahre, 1988 in Ostdeutschland. Es gibt jedoch noch einige Regionalgesellschaften im Osten Deutschlands, die täglich Dampfzüge betreiben Schmalspur Wetten, wie die Harzer Schmalspurbahnen. Im Polen Bis April 2014 verkehrten noch Dampfzüge im normalen Fahrplan zwischen Wolsztyn und Posen. Das PKP erhielt zusätzliche finanzielle Unterstützung, um diese Verbindung aufrechtzuerhalten. Der letzte Dampfzug wurde 1996 in Indien gefahren. In China wurde der Einsatz von Dampflokomotiven 2007 beendet. Nur in einigen lateinamerikanischen Ländern (insbesondere Kuba) werden noch Dampflokomotiven eingesetzt.

Es gibt viele in Europa touristische Eisenbahnen, wo betriebsfähige Dampflokomotiven für touristische Fahrten eingesetzt werden. In verschiedenen Museen sind auch viele Dampflokomotiven ausgestellt, wie z Niederländisches Eisenbahnmuseum zu Utrecht.

Kurioses

Trotz ihrer Mängel gegenüber der Diesellokomotive erwies sich die Dampflok in einigen Fällen als effizienter. Zum Beispiel die Dampflok im Anden ersetzt durch eine Diesellokomotive mit nominell gleichen Leistung. Diese Diesellokomotive konnte den Zug jedoch nicht nach oben ziehen. Dies wurde durch den unteren verursacht Luftdruck in großer Höhe, so dass die Leistung der Diesellokomotive, weil die angesaugte Luft viel weniger Sauerstoff enthielt, viel geringer war als die der Dampflokomotive. Letztlich war eine Diesellokomotive mit deutlich höherer Leistung gefragt. Für zusätzlichen Druck, a Turbolader angetrieben durch Dieselmotorauspuff.

Siehe auch

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