Dampflok-Gemeinschaft 41 096 e.V.

Technik

Wat is' 'ne Dampfmaschin'? Da stelle ma uns mal janz dumm, und sagen, en Dampfmaschin' iss ne jroße, runde, schwarze Raum mit zwei Löchern. Durch das eine kommt der Dampf rein, un das andere krieje ma späta ...
(Pysiklehrer Bömmel in Die Feuerzangenbowle)

Im Prinzip ist es auch ganz einfach:

In einem Kessel wird Wasser zum Kochen gebracht, der dabei entstehende Dampf drückt gegen einen Zylinder, der mit den Rädern über Stangen verbunden ist, und schon fährt die Lok los.

Ganz so einfach ist es denn doch nicht, darum wollen wir den vielen Geheimnissen, die der schwarze Koloss in sich birgt, mal etwas genauer auf den Grund gehen.

Schon weit vor James Watt experimentierten Tüftler und Erfinder mit Wasserdampf. So z.B. der Franzose Papin, der als erster die Bedeutung des Wasserdampfes entdeckte. Seine Erfindung wird heute noch im Schnellkochtopf verwendet. Er erkannte unter anderem, dass Wasser unter Druck höhere Temperaturen entwickeln kann als ohne Druck. Die von ihm konstruierte Vorrichtung war jedoch wenig alltagstauglich, da die Umsetzung der mittels Dampf erzeugten Kraft noch nicht möglich war.

Dies gelang erst im Jahre 1796 James Watt, dem fälschlicherweise die Erfindung der Dampfmaschine zugeschrieben wird. Tatsächlich jedoch entwickelte er die Vorgängermodelle weiter, verbesserte sie, und als cleverer Geschäftsmann ließ er sie sich auch patentieren.

Aber seine eigentliche Erfindung war etwas ganz Anderes. Da er die Leistung seiner Dampfmaschine unter Beweis stellen wollte, musste etwas Vergleichbares her, und deshalb erfand er die Pferdestärke als Maßeinheit für die Leistung.

Außerdem galt es, die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung zu übertragen. Hierzu gab es bereits Patente, die Watt aber nicht nutzen wollte, und so entwickelte er das sogenannte Watt-Parallelogramm, den Vorgänger der heutigen Heusinger-Steuerung.

Aber der Reihe nach:

Unsere 41 096 verfügt über einen Kessel, der ein Fassungsvermögen von ca. 10 m³ Wasser hat. Diesem Wasser wird Wärme zugefügt, indem in der Feuerbüchse entweder Kohle oder - wie bei unserer 41 096 - Schweröl verbrannt wird. Die dabei entstehende Wärmeenergie muss nun von den Verbrennungsgasen auf das Wasser übertragen werden.

Dies geschieht im Kessel in mehreren Abschnitten.

Der Bereich des Kessels, der den Feuerraum umschließt, wird Stehkessel genannt. Daran schließt sich der Langkessel an, der von Rauch- und Heizrohren durchzogen ist. Durch diese Rohre werden die Rauchgase in die Rauchkammer geleitet. Der im Kessel erzeugte Nassdampf wird weiter aufgeheizt, indem er durch Überhitzerrohre geleitet wird, die in die Heizrohre eingebaut sind.

Der hierbei entstehende Dampf hat bei einem Druck von ca. 16 bar eine Temperatur von ca. 400 °C und wird im Dampfsammelkasten gesammelt.

Details zum Kessel siehe hier

Eine Regeleinrichtung entnimmt dem Dampfsammelkasten die für die jeweilige Leistung benötigte Dampfmenge. Bei unserer 41 096 wird die Heißdampfmenge geregelt; im Gegensatz dazu stehen Lokomotiven, bei denen die Nassdampfmenge geregelt wird.

Durch zwei Rohrleitungen, die rechts und links außen an der Lokomotive angebracht sind, wird dieser Dampf über ein Kolbenschiebersystem zu der Kolbendampfmaschine geleitet.

Hier expandiert der Dampf. Mit der Expansion des Dampfes ist eine Volumenvergrößerung des Dampfes verbunden. Durch diese Volumenvergrößerung erfolgt der Druck auf den Zylinder und damit der Vortrieb der Lokomotive. Die beiden Zylinder arbeiten gegenläufig, das heißt, wenn der eine Zylinder mit Druck beaufschlagt wird, ist der andere in der Umkehrstellung.

Mit leichtem Überdruck strömt der Dampf aus dem Zylinder aus und tritt über ein Blasrohrsystem in die Rauchkammer ein. Durch die entstehende Sogwirkung werden die Rauchgase durch die Rauch- und Heizrohre in die Rauchkammer gesaugt und durch den Schornstein ins Freie geblasen.

Dieser Vorgang facht gleichzeitig die Feuerung an. Im Boden der Feuerbüchse befinden sich Luftklappen; durch diese wird die eigentliche Verbrennungsluft zugeführt.

Um die Abwärme der Rauchgase ausnutzen zu können, ist ein zusätzlicher Vorwärmer zur Aufheizung des Speisewassers eingebaut.

Da die Ölzerstäubung Fremdenergie benötigt, werden die Brenner mit Dampf beaufschlagt.

Die Kolbendampfmaschine weist keine Kondensatrückführung auf, daher muss die entweichende Dampfmenge durch die Zuführung von Speisewasser aus dem Tender ausgeglichen werden. Dies geschieht mithilfe verschiedener, voneinander unabhängiger Bauarten von Speiseeinrichtungen.

Die sogenannte Fahrpumpe ist eine Kolbenspeisepumpe, die im Stillstand der Lokomotive durch eine Injektorpumpe unterstützt wird.