Schweizer Eisenbahn
Die Geschichte der Schweizer Eisenbahn war bis zur Eröffnung der ersten Strecke (von Strassburg) nach Basel 1844 erst einmal eine Geschichte der Planungen: Seit den 1820er-Jahren arbeiteten die damals noch souveränen Kantone und private Industrielle fortgeschrittene Projekte aus, die jedoch infolge der politischen Instabilität während der Restauration und der gegensätzlichen Interessen der Kantone nicht umgesetzt werden konnten. Die erste, ausschliesslich auf Schweizer Boden gebaute Eisenbahnstrecke wurde 1847 zwischen Zürich und Baden eröffnet. Ein richtiger Eisenbahnbauboom setzte erst mit der Verabschiedung des Eisenbahngesetzes 1852 ein. Es legte fest, dass Eisenbahnen durch Private oder Kantone gebaut und betrieben werden sollten, was zu einem erbitterten Konkurrenzkampf der verschiedenen Privatbahngesellschaften und zu Konkursen der Schweizerischen Ostwestbahn 1861 sowie der Schweizerischen Nationalbahn 1878 führte. Dies war einer der Gründe, die zu einem Meinungsumschwung führten und die Forderung nach einer Verstaatlichung der Bahngesellschaften laut werden liessen. Dies geschah im Zeitraum zwischen 1901 und 1909, als die fünf grossen Privatbahnen in die Schweizerischen Bundesbahnen überführt wurden. Zwar wurden weiterhin Privatbahnen gegründet; diese befanden sich jedoch nicht in den Händen von Privateigentümern, sondern grösstenteils in kommunaler oder staatlicher Hand. Infolge der fehlenden Kohle in der Schweiz wurde schon früh die Dampflokomotive durch Elektrolokomotiven und somit wurden immer mehr Strecken, welche durch die beiden Weltkriege noch gefördert wurde, ersetzt. Nach dem Zweiten Weltkrieg nahm die Konkurrenz durch den Strassenverkehr zu, so dass einige Strecken stillgelegt wurden; allerdings nicht in jenem Ausmass wie im übrigen Europa.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Schweizer_Eisenbahn
Befeuerung
Dampflokomotiven beziehen ihre Primärenergie aus der Verbrennung der mitgeführten Brennstoffe. In den meisten Fällen sind dies Kohle oder Schweröl, aber auch Holz, Kohlenstaub, Torf und Mineralöl. Der damit beheizte Kessel erzeugt aus Wasser den Dampf für die Dampfmaschine. Üblicherweise haben Dampflokomotiven eine Rostfeuerung mit flachem Feuerbett. Kohlenstaub, Schwer- oder Mineralöl benötigen keine Rostanlage, sondern werden in einem speziellen Feuerkasten mit geeigneten Brennern verheizt. Schweröl muss mit Wärmetauschern vorgewärmt werden und wird im Brenner mit einem Heißdampfstrahl zerstäubt und verbrannt. Kohlenstaub wird mit Druckluft eingetragen oder durch den im vollständig geschlossenen Feuerkasten anstehenden Unterdruck eingesaugt. Aus der Schweiz mit ihren vielen elektrifizierten Strecken sind Rangierlokomotiven mit elektrischen Kessel(zusatz)heizungen bekannt. Aschkasten einer Rekonstruktionslokomotive, Bauart Stühren Die Frischluftzufuhr für die Verbrennung erfolgt durch regelbare Luftklappen am Aschkasten, in dem bei Verbrennung fester Brennstoffe auch die Verbrennungsrückstände gesammelt werden. Zur besseren Luftversorgung bei vollem Aschkasten sind an neuzeitlichen Reko-Lokomotiven Aschkästen der Bauart Stühren verbaut, die eine Luftzufuhr unabhängig von dessen Füllungsgrad direkt unter die Rostlage ermöglichen. Bei anderen Feuerungsarten wird die erforderliche Luft durch spezielle Taschen, Schlitze oder durch die Brenner (Kohlenstaubfeuerung) selbst eingetragen. Zur Feueranfachung und vollständigen Verbrennung ist das schon von Trevithick entwickelte, in der Rauchkammer in der Lokomotive angebrachte Blasrohr unentbehrlich. Der Maschinenabdampf wird durch eine Düse, den Blasrohrkopf, in den Schornstein geleitet. Der Abdampfstrahl füllt dabei den Querschnitt der Esse vollständig aus und reißt nach dem Injektorprinzip Rauch- und Pyrolysegase mit. Dadurch entsteht in der Rauchkammer ein Unterdruck, der sich durch die Rauch- und Heizrohre bis in die Feuerbüchse fortpflanzt. Die durch den Aschkasten und die Rostlage nachströmende Frischluft sorgt für die nötige Feueranfachung. Dabei ist vorteilhaft, dass sich dieses System selbst regelt, weil bei höherem Dampfverbrauch mehr Abdampf ausgeblasen wird und damit auch ein höherer Unterdruck entsteht. Weil der Abdampf aus der Dampfmaschine nur während der Fahrt zur Verfügung steht, ist für die Feueranfachung bei Stillstand oder Leerlauffahrten zusätzlich ein Hilfsbläser eingebaut. Dieser besteht aus einem zentrisch um den Blasrohrkopf gelegten Rohrring mit feinen Löchern und wird bei Bedarf mit Nassdampf direkt aus dem Kessel versorgt. Vor Einführung des Hilfsbläsers wurden Dampflokomotiven bei längeren Stillstandszeiten abgekuppelt und hin- und herbewegt, um den erwünschten Kesseldruck aufrechtzuerhalten. Zur optimalen Feueranfachung und vollständigen, wirtschaftlichen Verbrennung sind eine absolut luftdichte Rauchkammer und dichte Rohrdurchführungen erforderlich. Damit bei angestrengter Fahrt keine größeren Glutteile oder Verbrennungsrückstände durch den Schornstein ins Freie gelangen können, wird in die Rauchkammer ein Funkenfänger eingebaut. Dieser besteht aus einem Drahtgeflecht, welches das in die Rauchkammer ragende Schornsteinunterteil und den Blasrohrkopf vollständig umschließt. Ein zur Rohrwand hin pendelnd aufgehängtes Prallblech sorgt für die Selbstreinigung der Vorrichtung. Sonderbauformen der Dampflokomotiven, die nicht mit diesem System ausgerüstet sind (Turbinen- und Kondenslokomotiven), haben zur Feueranfachung besonders regelbare Saugzuggebläse. Zur Erhöhung des thermischen Wirkungsgrades von Dampflokomotiven hat der Österreicher Adolph Giesl-Gieslingen 1951 mit dem nach ihm benannten Giesl-Ejektor die klassische Saugzuganlage erheblich verbessert. Ergebnis waren Brennstoffeinsparungen von acht bis zwölf Prozent.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Dampflokomotive
Dampfkessel
Die Bärner Fasnacht findet seit 1982 jährlich statt. Älteste Belege für die historische Fasnacht in Bern finden sich in der ersten Hälfte des 15. Jahrhunderts. Für die Erzeugung des erforderlichen Wasserdampfes unter den beim Eisenbahnbetrieb ständig wechselnden Betriebsbedingungen eignet sich am besten ein Großraumwasserkessel mit vielen Heizrohren. Ein solcher Kessel hat eine große Verdampfungsoberfläche und ist unempfindlich gegen unregelmäßige Dampfentnahmen und die damit verbundenen Druck- und Wasserstandsschwankungen. Der klassische Dampflokomotivkessel besteht aus dem Stehkessel mit der vollständig von einem Wassermantel umgebenen Feuerbüchse, dem meist aus mehreren Kesselschüssen bestehenden Langkessel und der Rauchkammer mit eingebauter Saugzuganlage und Schornstein zur Feueranfachung. Bei diesem Konstruktionsprinzip handelt es sich um den sogenannten Stephensonschen Röhrenkessel. In der Feuerbüchse wird die bei der Verbrennung erzeugte Wärme direkt an die Feuerbüchswände und das dahinter umlaufende Kesselwasser abgegeben. Man spricht hier von der Strahlungsheizfläche. Die entstehenden heißen Rauchgase durchströmen dann die im Langkessel eingebauten Heizrohre und geben dabei die Wärme an die Rohrwandungen ab. Die Summe der Fläche der Rohrwandungen bildet die Rohrheizfläche. Bei Heißdampflokomotiven sind zusätzlich zu den Heizrohren noch Rauchrohre mit wesentlich größerem Durchmesser eingebaut. In diese Rauchrohre sind die Überhitzerelemente eingeschoben, in denen der im Kessel erzeugte Dampf getrocknet und weiter erhitzt wird. Der nunmehr im Lokomotivbetrieb bis zu 400 Grad Celsius warme Heißdampf sorgt wegen seines besseren Kondensations- und Expansionsverhaltens für einen höheren Wirkungsgrad der Lokomotivdampfmaschinen. Zur Entnahme möglichst trockenen Dampfes und zur Vermeidung des Überreißens von Kesselwasser befinden sich auf dem Scheitel des Langkessels ein oder zwei Dampfdome. In einem Dampfdom ist meist der für die Regulierung der Dampfzufuhr der Maschine zuständige Nassdampfregler eingebaut. Der erzeugte Nassdampf mit einer vom Kesselüberdruck abhängigen Temperatur von 170 bis 210 Grad Celsius ist eine Mischung aus Dampf und feinsten Wassertropfen. Deutsche Dampflokomotiven arbeiten in der Regel mit Kesselüberdrücken von 12 bis 16 bar. Die Herstellung von Mitteldrucklokomotiven mit 20 bis 25 bar und Hochdrucklokomotiven mit bis zu 400 bar Kesseldruck waren wegen seinerzeit nicht beherrschbarer Werkstoffeigenschaften meist auf wenige Exemplare beschränkt. Viele solcher Maschinen wurden später zu Normaldrucklokomotiven umgebaut. Der Kesseldruck wird durch mindestens zwei Kesselsicherheitsventile verschiedener Bauformen begrenzt, die bei Überschreiten des zulässigen Maximaldruckes Dampf in die freie Umgebung kontrolliert abblasen. Moderne Dampflokomotiven haben einen effizienteren Verbrennungskammerkessel. Sonderbauarten wie der Flammrohrkessel, der Brotankessel oder der Wellrohrkessel konnten sich nicht durchsetzen.
Quelle: hhttps://de.wikipedia.org/wiki/Dampflokomotive
Fahrwerk
Eisenbahnfahrzeuge haben nur in den seltensten Fällen lose auf den Achsen laufende Räder. Fast immer sind hier auf einer Radsatzwelle (fälschlicherweise auch Achswelle genannt) die beiden Radkörper verdrehsicher montiert. Im klassischen Dampflokomotivbau wurden die Radkörper vorwiegend als Radsterne (Speichenräder) ausgebildet. Auf die Radsterne werden Radreifen mit dem eigentlichen Laufprofil (Spurkranz, Lauffläche) aufgeschrumpft. Diese komplette Einheit, bei Wagen auch noch mit Achslagern komplettiert, nennt man Radsatz. Bei der Dampflokomotive unterscheidet man zwischen Treib-, Kuppel- und Laufradsätzen. Treib- und Kuppelradsätze sind angetriebene Radsätze. Während der Treibradsatz zur Aufnahme der von den Treibstangen übertragenen Kräfte besonders massiv ausgebildet und fest im Lokomotivrahmen gelagert wird, können Kuppelradsätze leichter und im Rahmen seitenbeweglich ausgeführt werden. Die von der Dampfmaschine erzeugte lineare Bewegung wird am Treibradsatz als Element des Kurbeltriebes in eine Drehbewegung umgewandelt. Dabei erfolgt der Kraftfluss von den Treibstangen auf die Treibzapfen oder die als Kurbelwelle ausgebildete Radsatzwelle und über Kuppelstangen auf die Kuppelzapfen eventuell vorhandener Kuppelradsätze. Als Sonderbauform wurden bei einigen langsamfahrenden mehrachsigen Lokomotivtypen zur Verbesserung der Bogenläufigkeit die seitenbeweglichen äußeren Kuppelradsätze durch Zahnradgetriebe angetrieben. Der sogenannte Luttermöller-Achsantrieb bewährte sich wegen seines komplizierten Aufbaus und der hohen Reparaturanfälligkeit jedoch nur bedingt. Treibradsatz einer Drillingslokomotive mit Zweiachsantrieb, Radsatzwelle als Kurbelwelle für den mittleren Zylinder, umgangssprachlich auch Kropfachse genannt Während die Dampflokomotiven der Anfangszeit noch mit ein oder zwei gekuppelten Radsätzen auskamen, musste der mit der Weiterentwicklung der Maschinen einhergehende Zuwachs an Größe und Masse der Lokomotiven durch Einbau weiterer Kuppel- oder Laufradsätze entgegnet werden. Nur so war eine gleichmäßige Verteilung der Fahrzeugmasse, abhängig von der zulässigen Achslast, auf die Fahrbahn möglich. Die Größe der Treib- und Kuppelradsätze war durch das Lichtraumprofil und den konstruktiven Aufbau der Lokomotive begrenzt. Ein weiteres Kriterium war die theoretisch maximal mögliche Kolbengeschwindigkeit von 7 bis 9 m/s und die dadurch erreichte Drehzahl der Treibradsätze. Bis dahin meinte man, den erforderlichen Massenausgleich des Kurbeltriebes noch zu beherrschen. Erfahrungsgemäß galten maximale Drehzahlen von 400 min−1 für Radsätze in herkömmlichen Triebwerken, bei denen die Kraftübertragung durch Treib- und Kuppelstangen erfolgte. Oberhalb dieser Drehzahlgrenze erwarteten die Ingenieure massive Probleme mit dem Massenausgleich und der Lagerungen der bewegten Teile. Die maximale Obergrenze mit 2300 mm Laufkreisdurchmesser galt an neuzeitlichen Dampflokomotiven in Deutschland mit der Lokomotive der Baureihe 61 als erreicht, der heutigen 18 201. Dampflokomotiven mit zwei Dampfzylindern werden in aller Regel über einen Treibradsatz angetrieben (traditionell als Einachsantrieb benannt). Bei Lokomotiven mit drei (Drilling) oder vier Zylindern (Vierling) ist neben dem Antrieb auf einen Treibradsatz (bei Verbundlokomotiven als Einachsantrieb Bauart von Borries bezeichnet) auch ein Antrieb auf zwei Treibradsätzen (Zweiachsantrieb, bei Verbundmaschinen auch Zweiachsantrieb Bauart de Glehn genannt) verbreitet. Zur Erreichung einer höheren Zugkraft haben leistungsstarke Güterzuglokomotiven viele Kuppelradsätze mit relativ kleinen Rädern. Möglich wurde das durch den österreichischen Konstrukteur Karl Gölsdorf. Er wies nach, dass ein zwangfreier Lauf durch seitenverschiebare Kuppelradsätze möglich ist. Der erste von ihm entwickelte Fünfkuppler war die erfolgreiche kkStB-Reihe 180. Ebenso wie die maximale Achslast ist aber auch die Anzahl der kuppelbaren Radsätze in einem starren Rahmen begrenzt. Praktisch ausgeführt wurden Maschinen mit sechs in einem Rahmen gelagerten Kuppelachsen, beispielsweise in Deutschland die württembergische Reihe K, der späteren Baureihe 59 der Deutschen Reichsbahn. Die Bulgarische Staatsbahn hatte zwei Baureihen mit den Achsfolgen F bzw. 1'F2' im Einsatz, auch auf Java liefen Sechskuppler. Nur einmal wurde mit der SŽD-Baureihe АА 20 ein allerdings erfolgloser Versuch mit einem Siebenkuppler unternommen. Mit mehrgliedrigen Rahmen und anderen Sonderlösungen wurde versucht, so viele Treibradsätze wie möglich einzubauen. Die bekanntesten Lokomotivbauarten mit mehrgliedrigen Fahrwerken sind die Mallet-Lokomotiven, die Bauart Meyer sowie die Bauarten Garratt und Fairlie. Leistungsfähige Kessel erreichen Längen und Massen, die nicht alleine von den Kuppelachsen getragen werden können. Außerdem sind die Laufeigenschaften von Maschinen mit zu großen überhängenden Massen bei höheren Geschwindigkeiten nicht mehr zufriedenstellend. Aufgefallen ist das schon sehr früh bei den Stephensonschen Longboiler-Maschinen. Man begann deshalb damit, die Lokomotiven mit zusätzlichen, nicht angetriebenen Laufradsätzen auszurüsten. Damit ließen sich die überhängenden Massen von Rauchkammer und Zylinderblöcken sowie vom Stehkessel wirkungsvoll reduzieren. Hintere Laufradsätze ermöglichen es außerdem, Feuerbüchse und Aschkasten hinter den Kuppelradsätzen anzuordnen und so größer und leistungsfähiger auszubilden. Zur Verbesserung des Bogenlaufes wurden die Laufradsätze sehr bald seitenverschiebbar und später in verschiedenen Bauformen radial einstellbar. Rückstelleinrichtungen verbessern die Führung des Fahrzeuges im Bogen, besonders, wenn die Führungskräfte auf mehrere Radsätze verteilt werden. Deshalb wurden besonders für schnellfahrende Maschinen ein führendes Laufdrehgestell verwendet, oder man verband einen radial einstellbaren Laufradsatz mit dem ersten, seitenverschiebbaren Kuppelradsatz in einem Krauss-Helmholtz-Lenkgestell. Wegen des nötigen Platzes für den Aschkasten sind die hinteren Laufradsätze von Schlepptenderlokomotiven meist deichsellose „Adamsachsen“ oder außengelagerte Delta-Schleppgestelle. Bei Tenderlokomotiven sind identische Laufeigenschaften in beiden Richtungen in der Regel wichtiger, deshalb verfügen diese häufig über ein symmetrisches Laufwerk. Das Lenkgestell unter dem Aschkasten nimmt man in diesem Fall in Kauf.
Quelle:https://de.wikipedia.org/wiki/Dampflokomotive
Wasserversorgung
Im Fahrbetrieb wird der im Kessel aus dem Speisewasser erzeugte Dampf nach Arbeitsleistung in den Zylindern über das Blasrohr und den Schornstein in die Umgebung ausgestoßen. Ein geringer Teil des Dampfes wird durch den Betrieb der Hilfsmaschinen wie beispielsweise Luftpumpe oder Turbogenerator bzw. durch Dampfverluste infolge geöffneter Zylinderentwässerungsventile oder abblasender Sicherheitsventile verbraucht. Der Wasserstand im Kessel muss daher je nach Belastung in Intervallen oder auch ständig durch Nachspeisen ergänzt werden. Die zum Nachspeisen erforderlichen Wasservorräte werden in Wasserbehältern im Rahmen, seitlich des Kessels oder im Schlepptender mitgeführt, die an Wasserstationen aufgefüllt wurden. Insbesondere bei britischen Tenderlokomotiven gab es auch den Langkessel umschließende »Satteltanks«. Für lange unterbrechungsfreie Fahrten wie etwa die des Flying Scotsman von London nach Edinburgh oder die der New York Central Railroad wurden Schöpfrohre verwendet, welche während der Fahrt in spezielle Tröge in Gleismitte abgesenkt wurden. Der durch die Fahrgeschwindigkeit entstehende Staudruck drückte das Wasser über die Rohre in den Wasserkasten des Tenders. (Kolben-) Verbundmischpumpe VMP 15-20 Für die Fahrt über weite, wasserarme Strecken etwa in Argentinien, in der Sowjetunion und später auch in Südafrika wurden ab den 1930er-Jahren Kondenstender entwickelt, bei denen ein großer Teil des Abdampfes nach Kondensation wieder zur Kesselspeisung genutzt werden konnte. In Deutschland wurden viele Lokomotiven der Kriegs-Baureihe 52 zum Einsatz in wasserarmen Gebieten der besetzten Sowjetunion mit dieser Technik gebaut. Die Kondensationstechnik führte zwar zu einer Wasserersparnis von über 90 %, war wegen des hohen Unterhaltungsaufwands in Gebieten mit ausreichenden Wasserreserven jedoch nicht wirtschaftlich. Weil der Abdampf bei Kondenslokomotiven nicht für die Feueranfachung mittels Blasrohr zur Verfügung stand, war ein besonderes Saugzuggebläse in der Rauchkammer erforderlich. Ein im Krieg positiver Nebeneffekt war, dass Lokomotiven mit Kondensationseinrichtung, insbesondere bei kalter Witterung, wegen der geringeren Abdampffahne von Tieffliegern weniger gut entdeckt werden konnten. In der Frühzeit geschah das Speisen des Kessels mit Wasser meist mit Plungerpumpen oder Fahrpumpen. Diese wurden über eine Exzenterwelle oder eine Kurbelwelle während der Fahrt der Lokomotive betrieben. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sich die Fördermenge annähernd proportional zum zurückgelegten Weg verhält. Die Anpassung der Fördermenge geschah durch einen regelbaren Bypass. Bei längerem Stillstand oder bei längeren Fahrten bei starker Steigung (erhöhter Dampfbedarf) musste die Lokomotive vom Zug abkuppeln und auf einem freien Gleis hin- und herfahren, bis der Wasserstand wieder die gewünschte Höhe erreicht hatte. Moderne Dampfloks müssen zwei unabhängig voneinander arbeitende Speiseeinrichtungen haben, um den aus Sicherheitsgründen erforderlichen minimalen Wasserstand im Kessel zu gewährleisten. Für die Auffüllung des unter Druck stehenden Kessels werden Kolbenspeisepumpen und Injektorpumpen verwendet. Bei Kolbenpumpen treibt ein Dampfkolben einen kleinen Wasserkolben an, der das Wasser in den Kessel drückt. Bei der Injektor- oder Dampfstrahlpumpe reißt ein Dampfstrahl Wasser in der Injektorkammer mit, erwärmt es und drückt es in den Kesselraum. Nachteilig bei allen Arten von Kolbenpumpen ist insbesondere das Speisen des Kessels mit kaltem Wasser ohne jede Vorwärmung. Am Speisewassereintritt in den Kessel kam es durch die Temperaturdifferenz zu großen Wärmespannungen im Material. Ab etwa 1900 wurde das kalte Speisewasser des Tenders durch sogenannte Vorwärmer geleitet und vom Abdampf auf etwa 80 bis 90 Grad Celsius vorgewärmt. Weil das Kaltspeisen auf jeden Fall vermieden werden muss und Vorwärmer wegen ihrer Abhängigkeit vom Abdampf nur während der Fahrt funktionieren, ist es vorgeschrieben, dass eine der beiden Kesselspeisevorrichtungen eine Dampfstrahlpumpe sein muss. In einigen Ländern, beispielsweise in der ehemaligen UdSSR, verzichtete man weitgehend auf Kolbenspeisepumpen und rüstete fast alle Lokomotiven nur mit Strahlpumpen aus. Der korrekte Wasserstand im Dampfkessel wird ebenfalls mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Schaugläsern sowie Probierhähnen vom Heizer der Lokomotive kontrolliert. Ein zu niedriger Wasserstand kann zu einem Kesselzerknall führen, ein zu hoher Wasserstand birgt die Gefahr des Mitreißens von flüssigem Wasser mit anschließenden schweren Schäden am Überhitzer und in den Zylindern. Besonders im Zylinder verursacht schon die kleinste Menge Wasser einen Wasserschlag: Der Freiraum zwischen dem Kolben im Totpunkt und dem Zylinderboden ist so gering, dass der sich bewegende Kolben durch das nicht komprimierbare Wasser im Zylinder den Zylinderdeckel regelrecht absprengt. Um die Betriebssicherheit und die Wirtschaftlichkeit der Dampflokomotive zu gewährleisten, wird das Kesselspeisewasser aufbereitet. Insbesondere wird der Kesselsteinbildung vorgebeugt, indem die Kesselsteinbildner durch chemische Zusätze im Kessel zu Boden sinken (ausfällen) und dort eine schlammartige Schicht bilden (Innere Speisewasseraufbereitung). Durch das Abschlammventil kann dieser Bodensatz regelmäßig, auch während der Fahrt durch den Heizer, ausgeschwemmt werden. Zusätzlich wird der Kessel in größeren Abständen ausgewaschen.
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Dampflokomotive