Vor einigen Jahrzehnten zogen nur Dampflokomotiven Züge auf der Schiene. Eine Dampflokomotive ist im Kern eine selbstfahrende Maschine zum Bewegen von Autos und ausgestattet mit einem Dampfkraftwerk. Sie ist der älteste Lokomotivtyp, der im 19. Jahrhundert die Bahnen der Welt dominierte. Wie funktioniert eine Dampflokomotive?
Gesamtanordnung einer Dampflokomotive
Im Laufe der langen Entwicklungsgeschichte von Eisenbahn-Selbstfahrern haben sich Konstruktion und Abmessungen von Dampflokomotiven mehr als einmal geändert. Einzelne Aggregate und Baugruppen wurden verbessert, die Leistung des Dampfkraftwerks erhöht. Aber im Allgemeinen blieb der innere Aufbau der Lokomotive zu allen Zeiten gleich. In Bibliotheken findet man heute detaillierte Beschreibungen der Funktionsweise von dampfbetriebenen Maschinen ("Wie die Dampflokomotive funktioniert und funktioniert", VA Drobinsky, 1955).
Traditionell umfasst eine Dampflokomotive einen Dampfkessel, eine Dampfmaschine, eine Besatzung und manchmal einen Tender. Alle diese Teile sind sehr eng miteinander verbunden und bedeuten einzeln praktisch nichts. Im Kessel wird komprimierter Dampf erzeugt. Die Maschine ist Dampfverbraucher und wandelt seine Wärmeenergie in mechanische Energie um, die wiederum die Räder der Lokomotive antreibt.
Die Besatzung wandelt die Rotation der Räder in eine translatorische Bewegung der gesamten Struktur um und überträgt die Zugkraft auf den Tender und den gesamten Zug.
Was steckt in der Lokomotive?
Der Dampfkessel ist sehr einfach aufgebaut. Es hat einen Feuerraum, in dem Brennstoff verbrannt wird. Dabei entstehen heiße Gase. Das Wasser wird im Tank erhitzt, was zur Produktion von komprimiertem Dampf beiträgt. Es gibt auch eine Kammer mit einem Rohr, durch das die Verbrennungsprodukte aus der Brennkammer entfernt werden.
Die Dampfmaschine ist für einen einzigen Zweck konzipiert: die Energie des im Kessel erzeugten überhitzten Dampfes in eine andere Energieart mit maximalem Nutzen umzuwandeln. Denn nur mechanische Energie ist in der Lage, die Räder einer Dampflokomotive zu drehen. Die Hauptelemente einer Dampfmaschine sind Zylinder. Typischerweise hat jede Dampflokomotive ein Zylinderpaar, das an der Vorderseite des Lokomotivrahmens platziert ist.
Die Dampfmaschine arbeitet nach dem Twin-Action-Prinzip. Während seines Betriebs wird abwechselnd von beiden Seiten des Kolbens Dampf eingelassen.
Dampf tritt nicht sofort in die Zylinder ein. Zuerst passiert es die Spulenkästen. Spulen sind Geräte, die Dampf verteilen. Durch sie tritt Frischdampf in den Zylinder ein und der verbrauchte Dampf wird nach außen abgeführt. Die Spulen bewegen sich exakt mit der Bewegung der Kolben, was durch einen speziellen Dampfverteilungsmechanismus erreicht wird.
Und schließlich die Besatzung. Es hat eine tragende Funktion: Es beherbergt einen Dampfkessel und eine Dampfmaschine. Dieser Teil der inneren Struktur der Lokomotive wandelt bei Interaktion mit dem Gleis die mechanische Energie der Dampfmaschine in die Energie der Translationsbewegung der Lokomotive um. Mit anderen Worten, die Besatzung ist entscheidend für die Bewegung der Lokomotive auf den Schienen.
