Funktionsprinzip Dampflokomotive

Dampflokomotiven sind die ältesten Lokomotiven, die es überhaupt gibt. Grundsätzlich ist die Dampflokomotive eine Ableitung der Dampfmaschine, welche früher in Fabriken verwendet wurden. Nur ist diese Dampfmaschine auf einem Fahrzeug installiert und ermöglicht eine Fortbewegung. Da die Eisenbahn anno dazumal eine Neuheit war und die Menschen mit etwas völlig Neuem konfrontiert wurden, hatten viele Leute auch Angst vor den Dampflokomotiven, da diese quasi ihre Häuser anzünden könnten. Eine gewisse Unsicherheit war immer vorhanden, bis sich die Leute an die Eisenbahn wirklich gewöhnt hatten. Die Rhätische Bahn besass zur Dampflok-Blütezeit 57 Dampflokomotiven, wovon heute noch vier Stück bei der RhB existieren. Zwei weitere befinden sich noch in Thailand und eine weitere bei den Appenzeller Bahnen.

Dampflokomotiven waren nie wirtschaftlich (Wirkungsgrad ca. 5%). Sie    brauchten grosse Mengen an Wasser und Kohle. Obwohl der Rauch nicht gerade umweltfreundlich ist, erfreuen sich viele Menschen, ob Klein oder Gross, an den dampfenden Lokomotiven.

Feuerbüchse:

Als Feuerbüchse wird der geschlossene Raum bezeichnet, indem das eigentliche Feuer entsteht. Die Feuerbüchse ist das empfindlichste Teil einer Dampflokomotive. Wird nicht achtsam und sorgfältig damit umgegangen, kann das fatale Folgen haben. Bei falscher und unachtsamer Bedienung könnte die Decke der Feuerbüchse vollkommen von Wasser befreit werden und beim Bremsen ein Überschwappen verursachen. Das Wasser verdampft dann so massiv, dass es die Feuerbüchsdecke nicht aushalten würde. Die Decke reisst auf und der Kessel explodiert. Deshalb entnehmen wir aus der Betriebsvorschrift der Lok „Rhätia“: „Zudem muss das Feuer immer seinen keil- und muldenförmigen Aufbau beibehalten“. Die ganze Büchse besteht aus Stahl, meist Kupfer, weil die Wärme so sehr gut geleitet wird.

Die Feuerbüchse ist genau an einer Stelle mit einer Türe verschlossen, welche vom Führerstand her erreichbar ist. Der Lokführer öffnet diese Türe und der Heizer schaufelt in diesem Moment weitere Kohle ins Feuer. Da wie oben erwähnt, die Feuerbüchse eine empfindliche Stelle ist, muss sie der Heizer stets kontrollieren. Unter anderem, dass genügend Wasser im Kessel ist und die Feuerbüchsdecke stetig mit Wasser überdeckt wird.

Spezialfall „Heidi“:

„Heidi“ ist seit der Aufarbeitung und Wiederinbetriebnahme des Club 1889 auf Ölfeuerung umgebaut. Der grundsätzliche Unterschied besteht darin, dass „Heidi“ Öl statt Kohle benötigt. Die Feuerbüchse unterscheidet sich zu einer Kohlegefeuerten Dampflok dabei, dass grundsätzlich keine Feuerbüchstüre mehr benötigt wird. Das im Öltank angesammelte Öl wird durch einen Verbindungsschlauch in die Feuerbüchse gespritzt. Mit dem Öl kann das Feuer besser reguliert werden, ein grosser Vorteil gegenüber kohlegefeuerten Maschinen.

Rostfläche:

Der Rost stellt den unteren Abschluss der Feuerbüchse dar. Er setzt sich aus einzelnen Roststäben zusammen, die nebeneinander liegen und sich auf den Rostbalken abstützen. Die Roststäbe sind so platziert, dass immer ein freier Zwischenraum bestehen bleibt. Auf der Rostfläche befinden sich die eingeschaufelte Kohle und somit auch das Feuer.

Aschkasten:

Der Aschkasten befindet sich unter dem Rost bzw. der Rostfläche und nimmt Brennstoffrückstände wie z.B. Glutteile auf, welche durch den Rost gefallen sind. Gelingt trotzdem Glut auf das Gleis, kann das Funkenbrände auslösen. Deshalb verkehrt hinter jedem Dampfzug der Rhätischen Bahn ein Löschzug, der bei einem Funkenbrand einen grösseren Waldbrand verhindern kann. Bei hoher Waldbrandgefahr und Feuerverbot dürfen die Dampfloks der RhB nicht verkehren. Das ist auch ein Grund, warum die G 3/4 Nr. 11 „Heidi“ auf Ölfeuerung umgebaut wurde. Als einzige Dampflok der RhB kann sie auch in der beschriebenen Situation verkehren. Bei Nachspeisung von Wasser in den Kessel kann vom Führerstand aus ein Hahn geöffnet werden, der Wasser in den Aschkasten fliessen lässt. Gerade bei Trockenheit ein nützliches Verfahren. Der Aschkasten wird mittels Entleerungsklappen, welche vom Führerstand aus geöffnet werden können, im Dampflokdepot entleert.

Kessel:

Die Dampflokomotive heisst so, weil sie mit Dampf betrieben wird. Im geschlossenen Kessel wird das Wasser erhitzt und Dampf erzeugt. Der Kessel wird unterteilt in Stehkessel und Langkessel. Der Stehkessel ist nichts anderes als die Wasserkühlung für die Feuerbüchse. Der Langkessel stellt den eigentlichen Kessel dar. Im Kessel befinden sich Rohre. In der unteren Hälfte des Kessels befinden sich meist die kleineren Siederohre und in der oberen Hälfte die grösseren Rauchrohre. Es gibt Dampflokomotiven, die nur Siederohre besitzen. Durch diese Rohre zieht heisse Luft, die das umliegende Wasser zum Sieden bringt. Die Rohre werden durch das heisse Abgas erwärmt und erfüllen den gleichen Zweck wie die Siederohre. Diese sind in der oberen Hälfte des Kessels angebracht, weil der Rauch im oberen Teil des Kessels entsteht.

Im Kessel entsteht nun Dampf. Dieser Dampf steigt und möchte dem Raum entweichen, da er mehr Platz braucht als im Wasserzustand. Somit steigt der Druck im Kessel. Wird der Druck zu hoch, könnte auch dies fatale Folgen haben. Es könnte den ganzen Kessel bersten. Der zu hohe Druck wird automatisch mit dem Sicherheitsventil abgelassen. Dieses muss jährlich durch einen Kesselinspektor geprüft werden. Wichtig zu beachten ist auch, dass nicht zu viel Wasser im Kessel ist. Wäre dies der Fall, würde Wasser in die Zylinder mitgerissen werden und im Extremfall die Zylinderdeckel wegfliegen lassen.

Eine optimale Leistung erreicht man erst mit dem Überhitzer. Aus dem Dampfdom strömt Nassdampf zum Überhitzer. Dieser aus dem Kessel stammende Dampf enthält viel Feuchtigkeit, darum auch der Name Nassdampf. Die Rohrleitungen des Überhitzers führen in die Überhitzerrohre, die sich in den Rauchrohren befinden. Daraus entsteht dann Heissdampf.

Nassdampf kann erst in überhitzten Dampf verwandelt werden, wenn er nicht mehr mit der Flüssigkeit in Verbindung steht, aus der er entstanden ist. Die Überhitzereinrichtung muss also so konzipiert sein, dass der Dampf sie erst erreicht, nachdem er den Dampfraum im Kessel verlassen hat. Bei Heissdampflokomotiven besteht die Überhitzereinrichtung aus dem Nassdampfsammelkasten, den Überhitzerrohrschlangen in den Rauchrohren und dem Heissdampfsammelkasten. In dieser Reihenfolge durchströmt der Dampf auch den Überhitzer. Die Verbindung vom Kessel zum Dampfsammelkasten bildet das Reglerrohr. Vom Heißdampfsammelkasten führen die Einströmrohre den überhitzen Dampf zu den Zylindern.

Lokomotiven mit Heissdampf, der mit Hilfe von Überhitzern erzeugt wird, werden speziell gekennzeichnet. Und zwar mit einem Messingring am Kamin.

Rauchkammer:

Der Rauch wurde in der Feuerbüchse erzeugt und durch die Siede- und Rauchrohre, für die Erhitzung von Wasser, geführt. Der Rauch hat nun seine Arbeit erledigt und wird durch die Rauchkammer und den Kamin abgeführt. Der Rauch wird in der Rauchkammer mithilfe eines Funkenfängers von Schwebeteilen erlöst. Diese setzten sich am Boden ab. Deshalb muss die Rauchkammer durch die Rauchkammertüre an der Front der Lok nach Dampffahrten gereinigt werden. Die linke und die rechte Dampfmaschine laufen meist um 90 Grad versetzt. In der Regel eilt die Linke der Rechten voraus. Ist das nicht der Fall, könnte die Dampflok im Totpunkt nicht mehr bewegt werden.

Dampfmaschine:

Im Dampfzylinder befinden sich die Dampfzylinderbuchse und die Schieberbuchse in denen sich der Dampfkolben und der Kolbenschieber bewegen. Der Kolbenschieber bewirkt die abwechselnde Dampfzufuhr auf die beiden Zylinderseiten, wodurch die Bewegung des Dampfkolbens entsteht. Der Kolben ist durch die Kolbenstange mit dem Kreuzkopf verbunden, der mittels der Triebstange die Umwandlung der hin- und hergehenden in eine drehende Bewegung bewirkt.

Zur Lagerung von Vorrat wie Kohle und Wasser wird zwischen zwei grundlegenden Typen unterschieden. Es gibt die Tenderlokomotiven die den Wasserkasten und den Kohlevorrat direkt eingebaut haben. Dann gibt es aber auch noch die Schlepptenderlokomotiven die einen fest-gekoppelten Wagen mit Vorräten angehängt haben. Bei der RhB kommen beide Typen vor.

1:  Kohlevorrat
2: Wasservorrat

(Quellen: Rhätische Bahn, Betriebsvorschrift G 3/4 „Rhätia“, www.lokifahrer.ch, Deutsche Gesellschaft für Eisenbahngeschichte)