Geschichte der Dampfmaschine
Die ersten Dampfmaschinen waren stationär und arbeiteten mit niedrigem Druck. James Watt verbesserte die Konstruktion von Newcomen durch einen separaten Kondensator und entwickelte leistungsstärkere und effizientere Lösungen, darunter transportable Dampfmaschinen. Mit der Weiterentwicklung des Kesselbaus, vor allem nach der Einführung des mobilen Kessels, experimentierte er mit höherem Dampfdruck, der den Kolben direkt antreiben konnte. Damit ebnete er den Weg für kompaktere Maschinen, die Lokomotiven antreiben konnten. Watt selbst erhielt 1794 ein Patent für eine Dampflokomotive.
Schon vor dem Einsatz der Dampfkraft war bekannt, dass Pferde auf stabilen Holzschienen schwerere Lasten ziehen konnten als auf unebenen Straßen. An einigen Orten waren solche Schienen bereits im Einsatz, vor allem in Bergbaugebieten, und die Pferde wurden bald durch die neuen Dampfmaschinen ersetzt. Eisenbahnen, die zunächst entwickelt wurden, um den Transport von Rohstoffen und Fertigwaren zu erleichtern, wurden unerwartet auch als Verkehrsmittel für Reisende beliebt. Im Vereinigten Königreich entwickelten sich Eisenbahnlokomotiven in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts rasant: In den 1830er-Jahren gab es weniger als 100 Meilen Streckennetz, 1860 waren es bereits über 10.000.
Im gleichen Zeitraum entstanden zahlreiche dampfbetriebene Straßenfahrzeuge wie Dampfwalzen, Lokomobile und sogar Dampfschiffe. Diese anderen dampfbetriebenen Straßenfahrzeuge erreichten jedoch nie die gleiche Popularität wie die Dampflokomotive.
Wie funktioniert der Kessel einer Lokomotive?
Der Grundaufbau von Lokomotivkesseln blieb während der gesamten Dampfmaschinenära weitgehend unverändert, während konstruktive Änderungen und zusätzliche Bauteile die Effizienz erhöhten und die Sicherheit verbesserten. Lokomotivkessel sind Rauchrohrkessel.
Heiße Verbrennungsgase
Das bedeutet, dass das Feuer heiße Verbrennungsgase erzeugt, die durch ein System horizontaler Rauchrohre im Kessel strömen (daher die Bezeichnung horizontalachsiger zylindrischer Kesselkörper) und Wärme an das umgebende Wasser im Kesselmantel abgeben. Im Lokomotivkessel entsteht Dampf, der nach oben steigt, wo ein Regulierventil den Durchfluss zu den Zylindern steuert.
Abdampf
Nachdem der Dampf an den Kolben Arbeit verrichtet hat, gelangt der verbleibende Abdampf in die Rauchkammer und anschließend durch das Blasrohr. Das Blasrohr führt den Dampf dann nach außen ab. Dadurch entsteht ein teilweiser Unterdruck, der Luft durch die Feuerbüchse zieht und die Verbrennung unterstützt.
Ursprünglich wurde der Dampfkessel der Lokomotive mit festem Brennstoff befeuert, hauptsächlich Kohle, die von Hand mit einer Schaufel in die Feuerbüchse (oder in die Rauchkammer) eingebracht wurde. Später wurden automatische Beschickungssysteme eingeführt. Die Wasserversorgung des Lokomotivkessels erfolgt über Injektoren, die nach dem Prinzip der Abdampfeinspeisung arbeiten. Ein Dampfstrahl wird in das Wasser geleitet und erzeugt ausreichend Kraft, um das Wasser durch ein Einweg-Regulierventil in den Lokomotivkessel zu drücken.
Für die Bodenfläche der Feuerbüchse oder Rauchkammer können Sie unseren hitzebeständigen Estrich verwenden.
Kesselrohre
Die ersten Dampfmaschinen arbeiteten mit Sattdampf, der sich im oberen Bereich des Lokomotivkessels sammelte und über die Hauptdampfleitung direkt zu den Zylindern geleitet wurde.
Später wurde die Konstruktion so geändert, dass dieser Sattdampf erneut erhitzt wurde, wodurch Wasser entfernt und die Temperatur erhöht wurde. Dieser Vorgang wird Überhitzung genannt.
Dampfmaschine mit Heißdampf
Überhitzer wurden Anfang des 20. Jahrhunderts eingeführt und stellten eine grundlegende Veränderung für die Dampfmaschine dar. Ein Überhitzer besteht aus einem Überhitzer-Sammler, einem Dampfdom, Überhitzerelementrohren und mehreren weiteren Rauchrohren.
Der Überhitzer-Sammler nimmt den von der Hauptdampfleitung erzeugten Dampf auf, während zusätzliche Rohre den Dampf zur weiteren Erwärmung durch die Überhitzerelementrohre führen und so die Leistung des erzeugten Heißdampfs erhöhen. Der Heißdampf kehrt anschließend in die Dampfleitung zurück.
Die letzten Dampfzüge wurden 1967 aus dem regulären Betrieb genommen und durch Dieseltraktion ersetzt, doch der Dampf ist keineswegs verschwunden. Tausende von Enthusiasten, viele davon ehrenamtlich, unterstützen, restaurieren und betreiben weiterhin historische Dampfeisenbahnen im ganzen Land. 2008 schloss eine Dampflokomotive namens Tornado, die mit Unterstützung des A1 Steam Locomotive Trust von Grund auf neu gebaut wurde, ihre Prüfungen ab und erhielt die Zulassung für den Betrieb auf dem Netz von Network Rail. Obwohl sie auf einer Konstruktion aus den 1950er-Jahren basierte, musste der Lokomotivkessel den modernen Sicherheitsanforderungen der EU-Druckgeräterichtlinie entsprechen. Kein britischer Hersteller wurde als geeignet angesehen, daher wurde der Kessel im Dampflokwerk Meiningen in Deutschland gebaut, das sich zu einem Zentrum für die Restaurierung von Dampflokomotiven entwickelt hat und jedes Jahr im September ein Festival rund um Dampfmaschinen veranstaltet.
Vorteile des Lokomotivkessels
Ein Vorteil des Lokomotivkessels ist seine Wirtschaftlichkeit und die sehr schnelle Dampferzeugung.
Nachteile des Lokomotivkessels
Einer der wichtigsten Nachteile des Lokomotivkessels ist die Notwendigkeit, einen sicheren Betriebsdruck des Dampfes aufrechtzuerhalten, der über ein Manometer kontrolliert wird, und gleichzeitig einen zu hohen Kesseldruck zu vermeiden, der zum Öffnen des Sicherheitsventils führen würde.
Wenn der Lokomotivkessel mit hoher Leistung arbeitet, können Partikel verbrannten Festbrennstoffs durch das Blasrohr und den Schornstein ausgestoßen werden. Dadurch besteht die Gefahr von Bränden entlang der Bahnstrecke.
Ein weiterer Nachteil des Lokomotivkessels, insbesondere in Gebieten mit hartem Wasser, ist das Problem von Korrosion und Kalkbildung.
Feuerfeste Materialien für den Kessel einer Lokomotive
Feuerfeste Materialien spielen beim Bau und bei der Wartung des Kessels einer Lokomotive eine wichtige Rolle. Im Folgenden finden Sie einige feuerfeste Materialien, die Sie möglicherweise benötigen.
Feuerbrücke in der Feuerbüchse
Der Bogen aus Feuersteinen befindet sich über dem Feuer und verhindert, dass Partikel verbrannten Brennstoffs direkt in die Rauchrohre gelangen. Dieser Bogen kann aus Feuersteinen und feuerfestem Mörtel hergestellt oder vor Ort aus Feuerbeton geformt werden. Mitunter wird der Bogen in Abschnitten aus Feuerbeton gegossen und anschließend mit feuerfestem Mörtel zusammengesetzt.
Isolierung des Lokomotivkessels
Zur Isolierung des Lokomotivkessels können Sie eine Keramikfasermatte verwenden, indem Sie sie um den Kesselmantel wickeln und anschließend mit Verkleidungsblechen abdecken.
Lager
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