Titel: | Neuere Fortschritte im Locomotivbau. |
Autor: | A. Birk, Fr. |
Fundstelle: | Band 282, Jahrgang 1890, S. 25 |
Download: | XML |
Neuere Fortschritte im
Locomotivbau.
Mit Abbildungen.
Neuere Fortschritte im Locomotivbau.
Angesichts der sich stetig steigernden Anforderungen, welche an die
Leistungsfähigkeit der Locomotiven gestellt werden, dürfte ein in der Wochenschrift des Oesterreichischen Ingenieur- und
Architektenvereins von A. Birk, Ingenieur der
österreichischen Südbahn, gebrachter Aufsatz, als Grundlage des nachfolgenden
Berichtes dienend, von allgemeinerem Interesse sein. Neben einer Fülle von
Geschichtlichem bringt der Vortrag namentlich die Besprechung der Frage, ab es nicht
möglich ist, die Leistungsfähigkeit der Locomotiven zu steigern, ohne die
Beanspruchung der Fahrbahn zu erhöhen.
Es sind nach dem in Glaser's Annalen, 1890 S. 125,
wiedergegebenen Bericht von Birk besonders in den
letzten Jahren viele Locomotivconstructionen in der angedeuteten Absicht
geschaffen.
Anlässlich des Baues der Eisenbahn über den Semmering war eine Preisconcurrenz für
Locomotiven ausgeschrieben worden, bei welcher vor allem gefordert wurde, dass die
letzteren über die grösste und zugleich mit den ungünstigsten Krümmungsverhältnissen
(r = 190 m) verbundene Steigung von 1 : 40 bei
einem Maximalraddruck von 7 t und bei gewöhnlichen günstigen Witterungsverhältnissen
eine Bruttolast von 140 t, ausschliesslich des etwa vorhandenen Tenders, mit einer
durchschnittlichen Geschwindigkeit von 11,38 km in der Stunde regelmässig
fortzuschaffen im Stande sein müssen. Unter den vier Concurrenz-Locomotiven befanden
sich auch zwei Locomotiven, welche heute noch mehr als nur historisches Interesse
besitzen. Es sind dies die Locomotive „Seraing“, construirt von dem Ingenieur
Lausmann und erbaut in dem Cockerill'schen Werke zu Seraing, und die von dem Locomotivfabrikanten W. Günther in Wiener-Neustadt entworfene und
ausgeführte Maschine „Wiener-Neustadt“.
Die Locomotive „Seraing“ war eigentlich eine Combination zweier vollkommen
gleicher Locomotiven, da ihr Kessel aus zwei gleich langen Abtheilungen mit an
einander stossenden selbständigen Feuerherden bestand; der Wasser- und Dampfraum war
gemeinschaftlich. Die mit vierräderigem Tender versehene Locomotive ruhte auf zwei
beweglichen Untergestellen mit je zwei gekuppelten Achsen und mit je zwei
innenliegenden Dampfcylindern, so dass demnach die eine Achse jedes Untergestelles
eine Kurbelachse bildet. Auf der einen Seite des Kessels hatte der Locomotivführer,
auf der anderen Seite der Heizer seinen Platz einzunehmen. Die Hauptverhältnisse der
Locomotive waren die folgenden:
Rostfläche
2,20 qm
Heizfläche der Feuerkiste
14,00 qm
Feuerröhren
157,20 qm
Gesammtheizfläche
171,20 qm
Verhältniss der Rost- zur Gesammt- heizfläche
1 : 77,8
Verhältniss der Feuerkistenheizfläche zur
Feuerröhrenheizfläche
1 : 11,23
Länge der Feuerröhren
3,192 m
Anzahl „ „
340
Durchmesser der Dampfcylinder
0,408 m
Kolbenhub „ „
0,711 m
Dampfdruck im Kessel
6,8 at
Raddurchmesser
1,042 m
Fester Radstand
2,144 m
Gesammtradstand
8,237 m
Dienstfähiges Adhäsionsgewicht
55,28 t
Raddruck
6,91 t
Es berechnet sich demnach die Zugkraft dieser Locomotive auf Grund der Abmessungen
des Triebwerkes zu
Z=2\,\frac{0,5\,.\,p\,d^2\,.\,l}{1000\,D}=2\,.\,\frac{0,5\,.\,6,8\,.\,40,8^2\,.\,71,1}{1000\,.\,104,2}=7725\
k.
Diese Zugkraft entspricht auch bei der Annahme eines
Adhäsionscoefficienten von 1 : 7 dem Adhäsionsgewichte der Locomotive, welche bei
den Probefahrten die vorgeschriebene Bruttolast von 140 t mit einer Geschwindigkeit
von 15 km in der Stunde beförderte. Der Brennstoffverbrauch stellte sich bei dieser
Maschine nicht besonders günstig, was nach Engerth in
dem System derselben seinen Grund haben soll. Als einen weiteren Mangel bezeichnete
die Prüfungscommission die unzweckmässige Anordnung des Kessels für die Bedienung
selbst. Dagegen sind aber die grossen Vorzüge der Locomotive nicht zu verkennen: ihr
ruhiger Gang und die in Folge des grossen äusseren Radstandes sichere Bewegung
derselben, ihre bedeutende Schmiegsamkeit in den scharfen Bögen der Bahn in Folge
der Lagerung der Achsen in zwei Drehgestellen und der hierdurch ermöglichten
Anwendung eines kurzen festen Radstandes.
Die Locomotive „Seraing“ ist nach kaum 20 Jahren als Fairlie-Locomotive wieder
aufgetaucht. Um hier gleich ein Beispiel anzuführen, waren auf der Gebirgsbahn von
Hainsberg nach Kipsdorf in Sachsen, welche bei einer Spurweite von 75 cm Steigungen
von 1 : 80, 1 : 60 und 1 : 40, sowie eine kurze mit 1 : 33 ansteigende schiefe Ebene
besitzt und in deren Lauf Bögen mit 50 m Halbmesser vorkommen, in den ersten
Betriebsjahren (1882 bis 1885) dreifach gekuppelte Tender-Locomotiven von 16 t
Dienstgewicht in Anwendung, an deren Stelle, um die scharfen Curven möglichst rasch
durchfahren zu können und um dem gesteigerten Verkehr durch kräftigere Locomotiven
ohne grössere Beanspruchung des Oberbaues zu genügen, Fairlie-Locomotiven mit den
folgenden Abmessungen traten:
Rostfläche
1,16 qm
Heizfläche der Feuerkiste
5,96 qm
„ „ Feuerröhren
51,82 qm
Gesammtheizfläche
57,78 qm
Verhältniss der Rost- zur Heizfläche
1 : 49,8
„ „ Feuerkisten-
zur Feuerröhrenheizfläche
1 : 8,7
Länge der Feuerrohren
2,394 m
Anzahl
194
Durchmesser der Dampfcylinder
0,216 m
Kolbenhub „ „
0,355 m
Dampfdruck im Kessel
10 at
Raddurchmesser
0,813 m
Dienstfähiges Adhäsionsgewicht
28,9 t
Leergewicht
22,3 t
Raddruck
3,6125 t
Fester Radstand
1,378 m
Gesammtradstand
5,690 m
Raum für Speisewasser
2,88 cbm
„ „ Brennstoff
0,95 t
Zugkraft, nach den Abmessungen des Triebwerkes
berechnet
2038 k
Die Locomotive ist also unbedingt zu schwer construirt – ein Fehler, welcher ihrem
Constructeur Fairlie selbst zur Last fällt. Dennoch
besitzt dieselbe nach den bisherigen Erfahrungen, über welche Finanzrath Bergk in der Zeitschrift des
Sächsischen Ingenieur- und Architektenvereins: Der Civilingenieur, 1889,
ausführliche Mittheilungen macht, ganz unbestreitbare Vortheile gegenüber den
steifachsigen Tender-Locomotiven. Es sei noch bemerkt, dass die fraglichen
Locomotiven (Fig. 1) zwei drehbare Gestelle mit je
zwei gekuppelten Achsen und mit je zwei ausserhalb der Räder liegenden Cylindern
besitzen, dass die Dampfzuführung durch die beiden Ausströmungsröhren erfolgt, die
in einem spitzen Winkel zu einander gelegen sind und von denen das obere Rohr sich
zusammenschieben und aus einander ziehen lässt, und dass auch das
Dampfabführungsrohr nach dem Schornstein beweglich ist. Durch die Anbringung zweier
Hebel von ungleicher Länge am Regulator ist es ermöglicht, je nach Bedarf an
Zugkraft auch nur eine Motorengruppe in Thätigkeit zu versetzen.
Textabbildung Bd. 282, S. 26Fig. 1.Fairlie-Locomotive. Die Versuche, welche von dem Betriebsingenieur Wiechel durchgeführt wurden, zeigten, dass die seitlichen Ausbiegungen der
beiden Geleisestränge – die Spurerweiterungen – in den Bögen mit Halbmessern von 50
m bei der Fairlie-Locomotive nicht unerheblich geringer waren, als unter sonst
gleichen Verhältnissen bei der dreiachsigen Tender-Locomotive; dass ferner durch die
senkrechten Schwankungen der Fairlie-Locomotive bei der grössten Geschwindigkeit ein
um 27 Proc. vergrösserter Druck gegenüber der ruhenden Schienenbelastung
hervorgerufen wurde, während die dreiachsige Tender-Locomotive eine Zunahme dieses
Druckes um 40 Proc. erzeugte. Die Erhaltungskosten für Oberbau sind seit Anwendung
der um 81 Proc. schwereren Fairlie-Locomotive erheblich gesunken. Die
Anschaffungskosten zweier Tender-Locomotiven gewöhnlicher Construction stellen sich
unter gleichen Verhältnissen höher, als jene einer Fairlie-Locomotive von einer
Zugkraft gleich jener der beiden Tender-Locomotiven zusammen. Die Erfahrungen bei
dem Betriebe der oben erwähnten schmalspurigen Gebirgsbahn haben aber auch die
Nachtheile des Systems deutlich erkennen lassen und in dieser Hinsicht die
seinerzeitigen Ergebnisse der Probefahrten mit der „Seraing“ bestätigt.
Die Reparaturkosten der Fairlie-Locomotive waren höher, als jene der dreiachsigen
Tender-Locomotiven und der Verbrauch an Brennmaterial nicht geringer als bei den
letzteren. Der Platz des Führers und Heizers erwies sich als ungünstig.
Die schon erwähnte Concurrenz-Locomotive „Wiener-Neustadt“ war eine
Tender-Locomotive. Ihr Kessel war auf einem Hauptrahmen gelagert, der auf zwei
drehbaren Gestellen ruhte, von denen jedes mit zwei gekuppelten Achsen und mit zwei
ausserhalb der Räder liegenden Cylindern ausgerüstet war. Die Auflagerung des
Hauptrahmens auf den drehbaren Gestellen erfolgte in drei Punkten: der vordere Theil
stützte sich mittels eines Hohlkörpers auf einen Kugelzapfen, der rückwärtige Theil
ruhte auf zwei seitlichen Stützpunkten. Der hohle Drehzapfen des Vordergestelles
diente zur Abführung des Dampfes aus den Cylindern. Das Abheben des Hauptrahmens von
den drehbaren Gestellen oder das Zurückweichen eines Theiles dieser von dem
Hauptrahmen war durch den Eingriff prismatischer Führungen des letzteren in
schwalbenschwanzförmige Coulissen der Gestelle verhindert. Die wichtigsten Maasse
der Locomotive „Wiener-Neustadt“ waren nachfolgende:
Rostfläche
1,70 qm
Heizfläche der Feuerkiste
8,30 qm
„ „ Feuerröhren
167,00 qm
Gesammtheizfläche
175,30 qm
Verhältniss der Rost- zur Heizfläche
1 : 103,1
„ „ Feuerkisten-
zur Feuerröhrenheizfläche
1 : 20,12
Länge der Feuerröhren
6,383 m
Anzahl „ „
180
Durchmesser der Dampfcylinder
0,329 m
Kolbenhub „ „
0,632 m
Raddurchmesser
1,106 m
Fester Radstand
2,304 m
Gesammter Radstand
8,123 m
Dienstfähiges Adhäsionsgewicht
61,208 t
Dampfdruck im Kessel
8,233 at
Raddruck
7,65 t
Zugkraft auf Grund der Abmessungen des
Triebwerkes
5092 k
Es war also bei Bestimmung des Adhäsionsgewichtes auf eine grosse Veränderlichkeit
des Adhäsionscoefficienten sehr weitgehende Rücksicht genommen. Der Bedarf an
Brennmaterial bei den Probefahrten war etwas geringer als jener der
„Seraing“. Die Bewegung in den scharfen Bögen wurde durch die vorerwähnte, im
senkrechten Sinne wirkende Versteifung des Hauptrahmens mit dem Gestellrahmen
beeinträchtigt. Ghega hat das Wesen der Construction
dieser Locomotive sehr richtig erkannt: indem er eine Verbesserung der einzelnen
Constructionstheile derselben durch die allmählichen Fortschritte im Locomotivbau
voraussetzt, meint er, dass in der „Wiener-Neustadt“ ein Muster für
Gebirgs-Locomotiven zur Beförderung von Personenzügen mit grösserer Geschwindigkeit
gegeben sei.
Die Locomotive „Wiener-Neustadt“ erschien denn auch auf der Weltausstellung in
Wien im J. 1873 als „Tender-Locomotive System Meyer“, Meyer-Locomotive, wie sie kurzweg genannt wird (Fig. 2). Das Princip der Construction beider
Locomotiven ist das gleiche.
Meyer lagert jedoch den Kessel unmittelbar auf die
drehbaren Gestelle und erhöht dadurch die Beweglichkeit der Locomotive in den Bögen;
er vermehrt die Zahl der Achsen in den Gestellen und nützt dadurch die Vortheile des
Systems in besonderem Maasse aus, denn die auf der
Weltausstellung in Wien ausgestellte Meyer-Locomotive hatte ein Gewicht von
71,9 t und dennoch keinen grösseren Raddruck als 6 t. Die Dampfzuführung zu den
Cylindern jedes Gestelles erfolgt unabhängig von einander, so dass man, wie bei der
Fairlie-Locomotive, mit einem Motor oder mit beiden Motoren fahren kann. Die
Locomotive hat auf den normalspurigen Anschlusstrecken der Compagnie Belge in Brüssel Bögen von 80 m Halbmesser auf Steigungen von 1
: 40 anstandslos durchlaufen.
Die Ideen, welche der „Seraing“ und der „Wiener-Neustadt“ bezieh. der
Fairlie- und der Meyer-Locomotive zu Grunde liegen, wurden besonders von dem
Ingenieur Mallet unter Berücksichtigung aller neueren
Fortschritte im Locomotivbau bei der Construction seiner
Doppel-Verbund-Tender-Locomotive (Duplex-Compound-Tender-Locomotive) verwerthet und
es haben die auf der Weltausstellung in Paris 1889 ausgestellt gewesenen Locomotiven
(System Mallet) überraschend günstige Proben ihrer
Verwendbarkeit abgelegt.
Die Vortheile, welche die Anwendung des Verbundsystems bei Locomotiven gewährt, mögen
aus folgenden Mittheilungen ersehen werden, die aus einem Vortrage des Geheimen
Oberbaurathes Stambke (Glaser's
Annaten, Bd. 26 S. 103) über die Verbund-Locomotiven der preussischen
Staatsbahnen geschöpft wurden. Auf diesen Bahnen standen am 1. December 1889
zusammen 118 Verbund-Locomotiven im Betriebe, während 87 Stück sich im Bau befanden.
Die Berichte sämmtlicher Eisenbahndirectionen, in deren Bereich Verbund-Locomotiven
verkehrten, lauten übereinstimmend dahin, dass die Leistungsfähigkeit derselben
nicht unerheblich grösser ist, als diejenige der entsprechenden preussischen
Normal-Locomotive, dass ferner der Kohlenverbrauch durchschnittlich um 12 Proc.
geringer ist, sich aber ein Unterschied in der Höhe der Unterhaltungskosten nicht
nachweisen lässt.
Textabbildung Bd. 282, S. 27Fig. 2.Tender-Locomotive, System Meyer. Aehnliche Resultate ergaben sich bei der französischen Nordbahn zu Gunsten
der Verbund-Locomotive. Pulin erwähnt in dem Bulletin de la Société des ingénieurs civils, 1890 S.
316, die Schnellzug-Locomotiven dieser Verwaltung, welche ursprünglich mit Cylindern
von 432 mm Durchmesser bei 610 mm Kolbenhub und 10 k Kesselspannung ihren Dienst
verrichteten, einer in Aussicht genommenen gleichzeitigen Erhöhung der
Geschwindigkeit und des Traingewichtes indess nicht mehr gewachsen waren; es wurden
deshalb zunächst bei drei derartigen Maschinen die Cylinder weiter ausgebohrt,
danach durch solche von 460 mm Durchmesser ersetzt und auch der Kesseldruck auf 11 k
gesteigert.
Die Niederdruckcylinder der viercylindrigen Compoundmaschine Nr. 701 der
französischen Nordbahn besitzen dieselben Abmessungen, wie die neueren Cylinder der
vorgenannten drei Maschinen, sowie ebenfalls einen Kesseldruck von 11 k.
Nach dem festgestellten durchschnittlichen Kohlenverbrauch innerhalb einiger
Monate hat sich nun bei der Compoundmaschine, welche denselben Dienst wie die drei
umgebauten mit einfacher Expansion arbeitenden Locomotiven zu verrichten hat,
gegenüber dem gesammten Kohlenverbrauch der letzteren eine Ersparniss von 20 Proc.
und gegenüber derjenigen der drei gewöhnlichen Locomotiven, welche am ökonomischsten
arbeitet, noch eine solche von 9,5 Proc. herausgestellt.
Auch die in der letztgenannten französischen Zeitschrift von F. W. Webb, Director der London and North Western
Railway, auf S. 322 gebrachten Mittheilungen über Verbund-Locomotiven
sprechen zu Gunsten dieser Maschinen, obgleich der geringere Brennmaterialverbrauch
derselben nach angestellten Untersuchungen, wie solche in ähnlicher Weise auch auf
preussischen Staatsbahnen angestellt wurden (1890 277
116), weder der verlängerten Expansion des Arbeitsdampfes noch einer Erhöhung der
Kesselspannung, sondern lediglich den verbesserten Auspuffverhältnissen dieser
Maschinen zugeschrieben werden muss.
Jedenfalls bedarf auch die Verbund-Locomotive (System Mallet) nach dem Obigen für die gleiche Leistung, wie jene der
gewöhnlichen Locomotiven weniger Wasser und Brennstoff, sowie eine geringere
Heizfläche.
Mallet's Doppel-Verbund-Tender-Locomotive besitzt nur
ein bewegliches Gestell, welches sich um einen in der Mitte der Locomotive
befestigten senkrechten Kuppelzapfen bewegen kann und an welchem die zwei
Niederdruckcylinder befestigt sind. Auf die Vortheile der drehbaren Gestelle, wie
solche bei der „Seraing“ und der „Wiener-Neustadt“ angewandt wurden,
ist schon aufmerksam gemacht worden. Mallet hat nur das
Vordergestell beweglich gemacht und auf diese Weise die Construction der Locomotive
vereinfacht; es sind nämlich nur die Dampfzuleitungsrohre der Niederdruckcylinder,
also jene Rohre, welche Dampf von geringerer Spannung leiten, beweglich. Dadurch,
dass sich der Drehpunkt des Vordergestelles nicht in dessen Mitte, sondern an dem
rückwärtigen Ende befindet, sowie auch durch die Anordnung einer Spannvorrichtung
wird das Schlingern des Gestelles vermindert und die Locomotive für grössere
Geschwindigkeiten geeignet.
Namentlich in den Fällen, wo es sich darum handelt, die Beanspruchungen des
Eisenbahnoberbaues zu vermindern; dürften sich, wie das nachfolgende Beispiel zeigt,
die nach dem System Mallet gebauten Locomotiven
besonders empfehlen.
Birk vergleicht zunächst in Bezug hierauf eine
Güterzugmaschine neuester Construction nach System Mallet mit zwei Paar gekuppelten Achsen und eine sogen.
Semmering-Locomotive mit vier gekuppelten Achsen.
Die entsprechenden Maasse der beiden Locomotiven sind die folgenden:
System Mallet
Semmering-Locomotive
Rostfläche
1,75 qm
2,16 qm
Heizfläche der Feuerkiste
8 qm
10,7 qm
„ „ Feuerröhren
117,0 qm
159,3 qm
Gesammtheizfläche
125 qm
170 qm
Verhältniss der Rost- zur Heizfläche
1 : 71,4
1 : 78,8
Verhältniss der Feuerkisten- zur
Feuerröhrenheizfläche
1 : 14,6
1 : 14,9
Dampfdruck
12 at
10 at
Kolbendurchmesser
–
0,500 m
Niederdruck
0,520 m
–
Hochdruck
0,355 m
–
System Mallet
Semmering-Locomotive
Kolbenhub
0,630 m
1,610 m
Treibraddurchmesser
1,280 m
1,106 m
Fester Radstand
1,800 m
2,380 m
Gesammtradstand
6,300 m
3,560 m
Dienstgewicht im Maximum
58,00 t
50,50 t
Dienstfähiges Adhäsions- gewicht
50,00 t
50,50 t
Leergewicht
45,00 t
44,00 t
Raddruck im Maximum
7,25 t
6,3125 t
Gewicht des Tenders
–
27,0 t
Raum für Speisewasser
5,8 t
8,5 t
„ „ Kohlen
2,2 t
8,0 t
Es berechnet sich hiernach die gesammte Zugkraft der Mallet-Locomotive zu 7443 k und
der Semmering-Locomotive zu 6895 k, d.h. es ist im ersteren Falle ein
Adhäsionscoefficient von 1 : 6,7, im letzteren Falle ein solcher von 1 : 7,3
vorausgesetzt. Die nutzbar verwendete Zugkraft, d. i. jene Zugkraft, welche zur
Fortbewegung des Wagenzuges benutzt werden kann, ist natürlich bei Mallet's Locomotive gleich der gesammten Zugkraft der
Locomotive überhaupt, während sie bei der Semmering-Locomotive um diejenige Grösse
zu vermindern ist, welche zur Fortschaffung des Tenders dient, d. i. beispielsweise
auf der Steigung von 1 : 40 und in den schärfsten Curven der Semmeringbahn um
mindestens 800 k, also um einen verhältnissmässig bedeutenden Werth.
Textabbildung Bd. 282, S. 28Locomotive, System Mallet. Weiter folgen untenstehend die bezüglichen Abmessungen einer
Personenzug-Locomotive nach System Mallet mit zwei Paar
gekuppelten Achsen (Fig.
3 und 4) und
jene einer Personenzug-Locomotive der Semmeringbahn mit drei gekuppelten Achsen:
System Mallet
Semmering-Locomotive
Rostfläche
2,25 qm
1,59 qm
Heizfläche der Feuerkiste
13,00 qm
8,50 qm
„ „ Feuerröhren
102,00 qm
124,80 qm
Gesammtheizfläche
115,00 qm
133,30 qm
Verhältniss der Rost- zur Heizfläche
1 : 51
1 : 78,5
Verhältniss der Feuerkisten- zur
Feuerröhrenheizfläche
1 : 7,8
1 : 14,7
Dampfdruck
12 at
9 at
Kolbendurchmesser
–
0,46 m
Hochdruckcylinder
0,44 m
–
Niederdruckcylinder
0,70 m
–
Kolbenhub
0,61 m
0,632 m
Dienstgewicht im Maximum
60 t
36 t
Adhäsionsgewicht
50 t
36 t
Leergewicht
46 t
32 t
Raddurchmesser
1,85 m
1,265 m
Raddruck im Maximum
7,50 t
6,00 t
Fester Radstand
2,50 m
2,95 m
Gesammtradstand
8,00 m
2,95 m
Gewicht des Tenders (dienst- fähig)
–
26,5 t
Fassungsraum für Wasser
8 t
8,5 t
„ „ Kohle
2 t
7,5 t
Es berechnet sich die Zugkraft der Mallet-Locomotive zu 7660 k und jene der
Semmering-Locomotive zu 4760 k, von welchem Betrage jedoch ein entsprechend grosser
Theil für die Fortschaffung des Tenders verwendet wird.
Wenn man die oben erwähnten Vortheile, welche das Verbundsystem mit sich bringt,
hinsichtlich der Verdampfungsfähigkeit des Kessels im Auge behält, so zeigt der
obige Vergleich recht deutlich, in welchem Grade die Leistungsfähigkeit der
Locomotiven durch Anwendung des Systems Mallet
gesteigert werden könnte, ohne dass eine kräftigere Construction des Oberbaues
nothwendig sein dürfte; denn ist auch einerseits der Raddruck grösser, so ist doch
andererseits die Schmiegsamkeit der Locomotive bedeutender und ihr Lauf ruhiger.
Auch solche Züge, deren Belastung Vorspann-Locomotiven erfordert, könnten in vielen
Fällen durch eine Locomotive System Mallet allein
fortgeschafft werden; diese würden demnach nur einfache Bemannung erfordern und auch
den Oberbau nicht stärker beanspruchen, als wie dies bei der Beförderungsweise mit
zwei Locomotiven geschieht.
Ein weiteres deutliches Beispiel von vortheilhafter Verwendung der Locomotiven System
Mallet bieten die für den Betrieb der Gotthardbahn
bestimmten Locomotiven, welche die schwersten derzeit in Verwendung stehenden
Achtkuppler dieser Gebirgsbahn ersetzen sollen.
Grosse Vortheile gewährt ferner das System der Doppel-Verbund-Tender-Locomotiven
gleich ihren Vorläuferinnen, der Fairlie- und Meyer-Locomotive, für Nebenbahnen mit
starken Steigungen und scharfen Bögen.
Es ist bezeichnend, dass die Verwaltung der sächsischen Staatsbahnen auch in dieser
Beziehung muthig vorgegangen, und von den vielen Vortheilen des Systems überzeugt,
mehrere derartige Locomotiven für die normalspurige Eisenbahn von Annaberg nach
Sehwarzenberg, welche grösste Steigungen von 1 : 40 und kleinste Bögen von 200 m
aufweist, der Sächsischen Maschinenfabrik zu Chemnitz
in Auftrag gegeben hat.
Auf Eisenbahnen mit günstigen Steigungs- und Richtungsverhältnissen werden
Locomotiven der eben besprochenen Typen nur für besonders schwere Züge in
ökonomischer Weise Verwendung finden können; zur Fortschaffung leichter Schnellzüge
mit sehr grosser Fahrgeschwindigkeit werden sich Compound-Locomotiven mit
Schlepptender und mit geringem Adhäsionsgewichte noch immer am besten eignen. Nun
nimmt aber mit der Geschwindigkeit der Einfluss der störenden Bewegungen der
Locomotive und namentlich des Schlingerns auf das Gefüge des Oberbaues erheblich zu,
weshalb Mallet versuchte, diesen Einfluss durch
eigenthümliche Anordnung der schwingenden Massen, die als Hauptursachen der
störenden Bewegung erschienen, möglichst herabzumindern. Für die von ihm
gemeinschaftlich mit dem Ingenieur A. Brunner in
München ausgeführte Locomotivconstruction (Fig. 5 und 6) lag folgendes Programm
vor: Die Locomotive ist mit zwei Cylindern in Verbundwirkung und mit zwei
Treibachsen zu erbauen. Der Durchmesser der Treibräder wurde auf 2 m, die
grösste Achsenbelastung auf 15 t, also die Gesammtadhäsionsbelastung auf 30 t
festgestellt. Der normale Kesseldruck soll 12 at betragen. Der dreiachsige Tender
hat 12 cbm Wasser, sowie 4 cbm Kohlen zu fassen und soll im Dienste 28 t wiegen. Die
grösste Fahrgeschwindigkeit ist mit 120 km in der Stunde festgesetzt.
Der mit Dampfmantel umgebene Hochdruckcylinder hat einen Durchmesser von 540 mm, der
Niederdruckcylinder einen solchen von 800 mm, der Kolbenhub beträgt 610 mm. Bei
einer Ausnutzung der Dampfspannung im Kessel von 50 Proc. ergibt sich eine Zugkraft
von 5000 k, die allerdings nur bei günstigen Adhäsionsverhältnissen voll ausgenutzt
werden kann. Bei der grössten Fahrgeschwindigkeit der Locomotive machen die
Treibräder 318,5 Umdrehungen in der Minute, während die entsprechende
Kolbengeschwindigkeit 388,5 m beträgt. Die sammt dem umschliessenden Receiver aus
einem einzigen Stück gegossenen Cylinder, deren Dimensionen ganz aussergewöhnlich
grosse sind, liegen unter dem Kessel und hinter einander in der Längsachse der
Locomotive zwischen den Treibachsen; es werden demnach die störenden Bewegungen des
nicht in Federn hängenden Theiles der Locomotive vermindert.
Textabbildung Bd. 282, S. 29Locomotive Mallet-Brunner. Ausser den zwei festen Treibachsen ist an jedem Ende der Locomotive und in
einer Entfernung von 2 m von der zunächst liegenden Treibachse noch eine Laufachse
angebracht. Beide Laufachsen sind radial verstellbar und nach jeder Seite bis zu 30
mm Abstand von der Mittelstellung verschiebbar. Unterhalb der Achse ist ein System
von Spiralfedern angebracht, welches bei der Einfahrt in eine Bahnkrümmung
zusammengepresst wird, bei der Mittelstellung der Achse in einer Geraden jedoch
wieder in die normale Stellung zurückgeht. Der Gesammtradstand der Locomotive
beträgt 7,5 m, der feste Radstand 3,5 m.
Beim Anfahren kann die Locomotive durch einen einzigen Zug vom Führerstande aus in
eine gewöhnliche Zwillingsmaschine umgewandelt werden. Jeder Cylinder wird durch
eine Coulissensteuerung regiert, deren Bewegung von der zugehörigen Treibachse
erfolgt; beide Steuerungen sind jedoch derart verbunden, dass die Umsteuerung der
Locomotive durch eine einzige Steuerschraube am Führerstande bewerkstelligt werden
kann. Die Kraftübertragung von den Kolben auf die Treibachsen kann auf
zweierlei Art erfolgen, je nachdem die Maschine mit gekröpften oder geraden
Treibachsen ausgeführt werden soll. Die erstere Anordnung ist in Fig. 5 und 6 dargestellt; bei der
letzteren Anordnung wird die Entfernung der zwei Treibachsen, also der feste
Radstand der Locomotive auf 2,6 m verkürzt. Die Gesammtheizfläche des Kessels
beträgt 160 qm; es kann demnach bei grossen Fahrgeschwindigkeiten eine Leistung von
rund 1000 entwickelt werden, entsprechend einer Leistung von 6 auf
1 qm Heizfläche.
Als Nachtheile der Construction werden die hohe Kessellage, die ungenügende Tiefe der
Feuerkiste, die Länge der Kuppelstangen und die Verwendung von Kurbelachsen
bezeichnet; als Vortheile gelten: die vermehrte effective Zugkraft bei Anwendung von
nur zwei Cylindern, geringere Maschinenreibung, bequemere Anbringung von
Cylinderdampfmänteln, Receiver und Dampfleitungen, leichter Bau, grössere Stabilität
der Maschine und Verminderung der störenden Bewegungen. Letztere beiden
Eigenschaften sind namentlich dem Eisenbahningenieur von besonders hervorragendem
Werthe.
Auch die Construction einer für Schnellzüge bestimmten Tender-Locomotive mit
Verbundwirkung rührt von dem vorgenannten Ingenieur Brunner in München her.
Wie Moniteur industriel vom 16. October 1890 mittheilt,
besitzt diese Locomotive wegen der an ihrem hinteren Ende angeordneten,
verhältnissmässig grossen Kohlen- und Wasserbehälter von 2 t bezieh. 8200 l
Fassungsraum eine bedeutende Länge und ruht aus diesem Grunde sowohl mit ihrem
vorderen als auch hinteren Ende auf zweiachsigen Drehgestellen, welche sich um 51 mm
seitlich verschieben und damit bequem in Curven von 300 m Radius einstellen können.
Die Feuerbüchse liegt zwischen den beiden gekuppelten Treibachsen, welche 2,6 m von
einander und von den nebenliegenden Drehgestellen gleich weit entfernt sind, während
die Laufachsen der letzteren einen Radstand von 2 m besitzen; der Gesammtradstand
der Maschine beträgt 10,60 m und die totale Länge derselben 13,45 m. Die Treibräder
haben 2 m Durchmesser und die Räder der Laufachsen 1 m.
Die Mitte des im cylindrischen Theil mit 2,4 m Durchmesser ausgeführten Kessels liegt
2,30 m über Schienenoberkante und die Länge der Feuerbüchse beträgt 2,4 m. Der
geneigt liegende Rost erhebt sich, wie es bei den Locomotiven der bayerischen Bahnen
üblich, in einer Curve nach der Rohr wand zu, wodurch eine Vergrösserung der
Rostfläche von ungefähr 20 Proc. erzielt werden soll; letztere beträgt im
vorliegenden Falle 2,6941 qm. Die 225 vorhandenen Rohre haben 48 mm äusseren
Durchmesser und zwischen den Rohrwänden eine Länge von 3,3 m. Die totale Heizfläche
der Maschine beträgt 123,9299 qm; hiervon kommen 11,9842 qm auf die Feuerbüchse und
111,9457 auf die Rohre. Das Verhältniss der Rost- zur Heizfläche stellt sich auf 1 :
46.
Die Kesselspannung beträgt 12,3 k, ist demnach geringer als diejenige der neueren
Compoundmaschinen, welche z.B. die französische Nordbahn vor kurzem in Dienst
gestellt hat (vgl. 1890 275 * 586). Die aussenliegenden
Cylinder von 470 bezieh. 710 mm Durchmesser und 610 mm Kolbenhub entwickeln nach den
obigen Abmessungen eine Zugkraft von 10 t.
Das Leergewicht der Maschine beträgt 52 t, das dienstfähige
Gewicht 66 t; letzteres vertheilt sich mit 16 t auf das vordere Drehgestell,
mit 30 t auf die beiden gekuppelten Achsen und mit 20 t auf das hintere Drehgestell,
dessen Belastung sich jedoch mit der Entleerung des Tenders ändert und schliesslich
geringer als diejenige des die Führung der Maschine übernehmenden vorderen
Drehgestelles wird.
Die einzelnen bezüglichen Belastungen betragen demnach 24,24, 45,45 und 30,30 Proc.
des Totalgewichtes. Diese Lastvertheilung ist eine bedeutend günstigere, als wie sie
bei einer grossen Anzahl von Schnellzug-Locomotiven vorhanden ist, deren
Adhäsionsgewicht, anstatt sich dem Betrage von 50 Proc. des Gewichtes der Maschine
ohne Tender zu nähern, kaum 30 Proc. desselben
beträgt, und kann, namentlich wenn diese Maschine sehr lange Strecken ohne Wasser-
und Kohlenaufnahme zurücklegen soll, noch dadurch verbessert werden, dass man die
entsprechend grösseren Wasserbehälter zu beiden Seiten der Maschine anordnet.
Derartige 5 t Kohlen und 13600 l Wasser fassende Tender-Locomotiven besitzen dann
ein Dienstgewicht von 74 t und da der grösste Theil dieser Gewichtszunahme auf die
Treibachsen kommt, ein noch höheres Adhäsionsgewicht als die erstgenannten
Maschinen.
Das Führerhaus hat eine Länge von 3,50 m und bedeckt einen Theil der Feuerbüchse
sowie ungefähr die Hälfte des Tenders, so dass Führer und Heizer genügend beschützt
sind.
Die Maschine soll auf Steigungen von 1 : 200 bis 1 : 100 Züge von 200 t mit nahezu
gleicher Geschwindigkeit fahren.
Vor kurzem hat auch die Gotthardbahn zur Beförderung ihrer Schnellzüge auf der
Thalstrecke Luzern-Erstfeld drei von der Firma J. A.
Maffei in München erbaute Tender-Locomotiven erhalten, welche nach der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1890 S.
1245, noch insofern besonderes Interesse verdienen, als es, wie die Schweizerische Bauzeitung mittheilt, die ersten
Locomotiven der Schweiz sind, welche für eine Höchstgeschwindigkeit von 85 km
construirt wurden. Diese Maschinen besitzen zwei gekuppelte Achsen, zwischen denen
wieder die 1600 mm lange Feuerbüchse gelagert ist, und ein zugleich drehbares und
seitlich verschiebbares zweiachsiges Untergestell. Die Bauart des vorn liegenden
Drehschemels ist die nämliche, wie bei der von der englischen Südostbahn auf der
letztjährigen Weltausstellung in Paris vorgeführten Schnellzug-Locomotive (Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1889 S.
1186). Die Locomotivrahmen aus 28 mm starkem Stahlblech sind innenliegend, die
Kohlenkasten hinter dem auf drei Seiten eingeschlossenen Führerstand und die
Wasserkasten zu Seiten des Langkessels angeordnet. Cylinder und Steuerung liegen
ausserhalb der Rahmen, der Regulator in einem Dom auf dem vordersten
Kesselstoss.
Die Hauptverhältnisse der Maschine sind folgende:
Cylinderdurchmesser
410 mm
Kolbenhub
610 mm
Dampfdruck
12 at
Triebraddurchmesser
1860 mm
Laufraddurchmesser
1030 mm
Gesammter Radstand
6400 mm
Fester „
2400 mm
Untergestells-„
2000 mm
Heizfläche
107 qm
Rostfläche
1,62 qm
Wasservorrath
5750 l
Kohlenvorrath
2300 k
Leergewicht
41000 k
Dienstgewicht
54000 k
Gesammtlänge
10400 mm
Höhenlänge des Kessels
1925 mm
Fr.