Hochdrucklokomotive

mini|Hochdrucklokomotive SLM Eb 3/5 mit einem Kesseldruck von 60 bar Hochdrucklokomotiven, auch Hochdruck-Dampflokomotiven genannt, sind Dampflokomotiven, die mit einem Kesseldruck über 25 barWolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Versuche und Resultate mit Hochdruckdampflokomotiven, Dampfmotorlokomotiven, Dampfturbinenlokomotiven. S. 37–38. betrieben wurden. Von dieser Sonderbauart wurden zwischen 1925 und 1954 weltweit zu Versuchszwecken 24 Lokomotiven gebaut. Die komplizierte Technik versprach einen besseren Wirkungsgrad, wurde aber wegen der Weltwirtschaftskrise und dem Zweiten Weltkrieg nur langsam entwickelt, bis sie durch die Einführung von elektrischen und Diesellokomotiven überholt war.

Technik Lokomotiven mit klassischem Dampflokomotivkessel nach Stephenson sind technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt, weil sich der Kesseldruck nicht ohne Nachteile über 21 bar erhöhen lässt. Denn mit steigendem Kesseldruck steigen auch die Anforderungen an den Kesselbaustoff so, dass Herstellungs- und Unterhaltskosten steigen.Eisenbahn-Lehrbücherei der Deutschen Bundesbahn Band 134 Dampflokomotivkunde 2. neubearbeitet Auflage 1959 2. Reprint 1983 Seite 287 Der Gesamtwirkungsgrad einer solchen Lokomotive liegt bei 10 %.Stoffel, S. 25 Von Schiffsdampfmaschinen und stationären Anlagen war bekannt, dass sich durch höhere Dampfdrücke sowohl Brennstoff wie Wasser einsparen lässt. Weiter können kleinere Zylinder verwendet werden und der Dampf kann nicht nur wie bei den üblichen Verbunddampflokomotiven in zwei, sondern auch in drei Stufen expandiert werden. Allerdings mussten diese Vorteile durch eine andere Kesselbauart, den Wasserrohrkessel erkauft werden, der im Aufbau im Vergleich zum Stephenson-Kessel komplizierter war und sich im Bahnbetrieb noch nicht bewährt hatte. Weiter musste meist eine Saugzuganlage für die Anfachung der Verbrennung verwendet werden.

Kesselbauarten

Schmidt-Henschel-Kessel mini|Längsschnitt des Schmidt-Henschel-Kessel der PLM 241 B 1 Der von der Schmidtschen Heißdampfgesellschaft entwickelten Zweidruckkessel oder Schmidt-Hartmann-Kessel besteht aus einem geschlossenen Hochdruckkreislauf, der über einen Wärmetauscher einen offenen Niederdruckkreislauf beheizt. Die Verdampfung findet somit außerhalb der Feuerung statt, wo die Rohre nicht direkt der Strahlungswärme ausgesetzt sind. Dadurch konnte verhindert werden, dass sich durch unreines Wasser Kesselstein in den Rohren bildete. Die einzigen Ablagerungen entstanden an der Außenseite der Rohre des Primärkreislaufs in der Verdampfertrommel, wo sie leicht zu reinigen waren. Der Primärkreislauf war mit gereinigtem Wasser gefüllt, so dass dort keine Ablagerungen entstehen konnten.

Der Schmidt-Kessel wurde in Zusammenarbeit mit Henschel an den Einbau in Lokomotiven angepasst. Der primäre Kreislauf des Schmidt-Kessels hatte mit 95 bar den höchsten Druck, der im Sekundärkreislauf erzeugte Hochdruckdampf hatte einen Druck von 60 bar. Vorwärmer- und Heizrohre des Primärkreislaufs bildeten die Wandungen der Feuerbüchse. An diese schloss sich ein konventioneller Langkessel an, in dem überhitzter Dampf mit einem Druck von 17 bar erzeugt wurde. Der Dampf des Schmidt-Kessels wurde dem im Rahmen liegenden einzelnen Hochdruckzylinder zugeführt. Der Abdampf dieses Zylinders gelangte zusammen mit Frischdampf aus dem Langkessel in die zwei äußeren Niederdruckzylinder.

Es wurden mehreren Lokomotiven nach dem System Schmidt-Henschel ausgerüstet, unter anderem die H 17 206. Die Lokomotive wurde mit einem Messwagen auf Versuchsfahrten eingesetzt. Es wurde eine theoretische Brennstoffersparnis von 47 Prozent erhofft. Die tatsächlichen Werte waren aber wesentlich geringer und rechtfertigten die hohen Entwicklungskosten nicht. Zusätzlich bestanden Sicherheitsbedenken wegen des hohen Dampfdruckes im Fahrbetrieb. Nicht geklärt waren die notwendigen Instandhaltungsarbeiten und die damit verbundenen Kosten.

Mühlfeld-Wasserrohr-Feuerrohr-Kessel mini|Muhlfeld-Kessel der Delaware-and-Hudson-Railway-Lokomotive Nr. 1400 Der deutschstämmige Ingenieur John Erhardt Mühlfeld entwarf einen Kessel, der aus einer Wasserrohrfeuerbüchse und einem daran anschließenden Stephenson-Langkessel bestand. An beiden Längsseiten der Feuerbüchse waren unten und oben Trommeln angebracht, in denen die seitlichen Rohrwände der Feuerbüchse endeten. Die oberen Trommeln bildeten den Dampfraum des Kessels und waren nach vorne über die Feuerbüchse hinaus verlängert.Wolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Versuche und Resultate mit Hochdruckdampflokomotiven, Dampfmotorlokomotiven, Dampfturbinenlokomotiven. S. 71–72.

Winterthur-Kessel Der von der Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik in Winterthur entwickelte Kessel, auch SLM-Wasserrohrkessel genannt, bestand aus einer Feuerbüchse mit Wasserrohrseitenwänden und -decke und wassergefüllten Doppelwänden auf der Vorder- und der Rückseite. Unten an der Feuerbüchse waren längsseitig zwei Trommeln zum Fassen der Rohre angebracht, mittig über der Feuerbüchse war eine Obertrommel als Dampfsammler angeordnet. Die Verbrennungsluft wurde nicht wie üblich durch den Aschkasten angesaugt, sondern gelangte durch zwei Öffnungen in der Stirnseite der Rauchkammer in die beiden Luftvorwärmer und wurde entlang dem Kessel zur Feuerbüchse geleitet. Das Speisewasser wurde durch einen Abdampf- und einen Rauchgasvorwärmer in die Obertrommel des Kessels gedrückt. Dabei erreichte es beim Eintritt in den Kessel beinahe Verdampfungstemperatur. Dadurch konnte verhindert werden, dass sich der Kesselstein im schwer zu reinigenden Röhrenkessel bildete, sondern sich bereits in den beiden für die Reinigung optimierten Vorwärmern ablagerte. Der SLM-Kessel hatte durch eine thermisch optimierte Ausnutzung der Rauchgase eine hohe Leistungsdichte. Die Wärme der Rauchgase wurde von der vorderen Doppelwand der Feuerbüchse zum Verdampfen des Wassers im Kessel, vom Überhitzer, vom Speisewasservorwärmer und vom Verbrennungsluftvorwärmer in der Rauchkammer genutzt.Wolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Versuche und Resultate mit Hochdruckdampflokomotiven, Dampfmotorlokomotiven, Dampfturbinenlokomotiven. S. 47–48.

Ausgeführte Lokomotiven Die Technik der Hochdruckdampflokomotive wurde in Deutschland, Großbritannien, Frankreich, der Schweiz, Kanada und in den USA erprobt.

Die ausgeführten Lokomotiven können von der angewandten Technik in vier Gruppen eingeteilt werden:

Lokomotiven mit reinem Wasserrohrkessel Lokomotiven mit einer Wasserrohr-Feuerbüchse und einem klassischen Langkessel Lokomotiven mit Zweidruckkessel nach Schmidt-Hartmann, wo ein geschlossener primärer Dampfkreislauf in einem Wärmetauscher Prozessdampf erzeugt Lokomotiven mit Zwangsumlaufkessel

Deutschland In Deutschland sind drei Versuche mit Hochdrucklokomotiven bekannt; es handelt sich um die H 17 206 (Ausführung nach Gruppe 3), die H 02 1001 (Ausführung nach Gruppe 4 mit Löffler-Kessel) und die H 45 024 (Ausführung nach Gruppe 4 mit Velox-Kessel). Alle Lokomotiven kamen über den Versuchsstatus nicht hinaus.

Schweiz In der Schweiz stellte die Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik 1927 eine Lokomotive mit Röhrenkessel und 60 atm Kesseldruck her. Diese Tenderlokomotive der Bauart Eb 3/5 wurde zwischen 1928 und 1931 ausführlich getestet und erbrachte gegenüber der Heissdampf-Personenzuglokomotive SBB B 3/4 bis 50 Prozent Wasser- sowie bis zu 40 Prozent Kohleersparnis.Alfred Moser Der Dampfbetrieb der Schweizerischen Eisenbahnen 1847–1966 4. Ausgabe S. 266–267Jakob Buchli: Hochdruck-Lokomotive «Winterthur» für 60 at Kesseldruck.Schweizerische Bauzeitung, Band 91 (1928), Heft 22 (Teil 1) (E-Periodica der ETH-Bibliothek, PDF 3,0 MB)Schweizerische Bauzeitung, Band 91 (1928), Heft 23 (Teil 2) (E-Periodica, PDF 3,2 MB)H. Nyffenegger: Die 60 at Hochdruck-Lokomotive Winterthur. In: Schweizerische Bauzeitung. Band 97 (1931), Heft 24. (E-Periodica, PDF 3,1 MB) Dies blieb eine Versuchslokomotive.

Tabelle aller ausgeführten Hochdruck-Lokomotiven

LandBahnBaureiheNummerKesselDruckBaujahrHerstellerBauartAusführungGruppeBildLNERKlasse W10000Yarrow-Kessel mit fünf Trommeln31 bar1929Darlington Works2’C11’ h4vKolbendampflok1rahmenlosD&H1400 Horatio AllenMühlfeld-Kessel28 bar1924Alco1’D h2vKolbendampflok2rahmenlosD&H1401 John B. JervisMühlfeld-Kessel28 bar1927Alco1’D h2vKolbendampflok2rahmenlosD&H1402 James ArchibaldMühlfeld-Kessel34 bar1930Alco1’D h2vKolbendampflok2rahmenlosD&H1403 L.F. LoreeMühlfeld-Kessel35 bar1933Alco2’D h4vKolbendampflok2rahmenlosNYCHS-1a800Schmidt-Henschel-Kessel108 bar1931Alco2’D2’ h3vKolbendampflok3rahmenlosLMS6399 FurySchmidt-Henschel-Kessel110 bar1929North British2’D h3vKolbendampflok3rahmenlosCPRT4a8000Schmidt-Henschel-Kessel93 bar1930CPR Angus Shop1’E2’ h3vKolbendampflok3rahmenlosPLM241 B1Schmidt-Henschel-Kessel108 bar1929Henschel2’D1’ h4vKolbendampflok3rahmenlosDRGH 17206Schmidt-Henschel-Kessel90 bar1925Henschel2’C h3vKolbendampflok2rahmenlosDRGH 021001Löffler-Kessel120 bar1930Schwartzkopff2’C1’ h3vKolbendampflok4rahmenlosSLMEb 3/5keineWinterthur-Kessel60 bar1927SLM1’C1’ h3tDampfmotorlok1rahmenlosSNCF232 P1Winterthur-Kessel60 bar1936SACM

Fives-Lille

Schneider

SLM2’Co2’ h18Dampfmotorlok1rahmenlosLBEIDM 22Doble-Kessel120 bar1934HenschelBRangierlok4rahmenlosLMS7192Doble-Kesselunbekannt1934SentinelBRangierlok4rahmenlosPLM230 E93Velox-Kessel20 bar1937CEM2’C h4v + 3Kolbendampflok4rahmenlosSŽDВ501Ramsin-Kessel80 bar1937KolomnaBo’2’Dampfmotorlok4rahmenlosDRH 45024La Mont-Kessel42 bar1951VEB Lokomotivbau Karl Marx Babelsberg VEB Meeraner Dampfkesselbau1’E1’ h3vKolbendampflok4rahmenlosFCN(3 Stück)Woolnough-Kessel38,51933SentinelCo’Co’ h12vDampfmotorlok1rahmenlos Erklärung zu den Namen der D&H-Lokomotiven:

Literatur

Hans-Dieter Häuber, Dierk Lawrenz: Schwartzkopff-Lokomotiven 1867–1945, Steiger-Verlag Moers, ISBN 3-921564-75-1.

Einzelnachweise

Kategorie:Dampflokomotivtechnik Kategorie:Dampflokomotive nach Bauart