Bauart der Dampflokomotive Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Kondensationslokomotiven sind eine spezielle Bauart der Dampflokomotive.
Die Wirtschaftlichkeit von Dampflokomotiven leidet in hohem Maße unter der großen Energiemenge, die benötigt wird, um das Kesselspeisewasser überhaupt erst zu verdampfen. Diese Energie und das Wasser sind für den Betrieb verloren, wenn der Dampf aus dem Schlot ausgestoßen wird. Daraus ergab sich schon früh die Idee zur Wiedergewinnung aus der Abdampf-Kondensation.
Bereits 1854 leitete man bei Lokomotiven nach dem System Kirchweger einen Teil des Zylinderabdampfes in die Wasserkästen, um so das Speisewasser vorzuwärmen. Um 1890 verbesserte man das System, indem man den Abdampf erst durch mit Kühlrippen besetzte Röhren schickte. Dieser Kondensator war auf dem Dach der Lokomotive angebracht. Diese sogenannten Dummylokomotiven wurden besonders in Amerika im innerörtlichen Trambahn-Verkehr eingesetzt, aber auch in Großbritannien, Deutschland und Russland wurden viele Lokomotiven dieses Typs gebaut.
Prinzipiell wurde also der Abdampf durch Röhrensysteme im Fahrzeug geleitet, in denen der Dampf durch Kühlung wieder zu Wasser kondensierte und in die Vorratsbehälter zurückgeleitet wurde. Die Röhrensysteme waren teils mit Kühllamellen ausgestattet und lagen im Fahrtwind, um den Kühleffekt und damit die Kondensation zu erhöhen. Baulich besonders günstig war die reihenweise und parallele Anordnung der Kühlröhren an den langen flachen Wänden der Lokomotiv-Tender, die dazu teilweise besonders lang gebaut wurden.
Nach dem späteren System von Henschel & Sohn konnte bis zu 95 % des Kesselspeisewassers zurückgewonnen werden. Das Destillat war von großer Reinheit und minderte erheblich die Verkalkung des Kessels, die sogenannte Kesselsteinbildung. Außerdem konnten die Maschinen größere Strecken, je nach Lokomotivtyp und Einsatzort bis zu 1200 km, fahren, ohne Speisewasser nachfassen zu müssen. Ein weiterer Vorteil war, dass das Kesselspeisewasser durch die Wärme aus dem Abdampf bis fast auf 100 °C vorgewärmt und dadurch weniger Energie benötigt wurde, um das Wasser im Kessel zum Verdampfen zu bringen.
Bei den einzelnen, versuchsweise gebauten Lokomotiven mit Turbinenantrieb statt der Kolbendampfmaschine wurde durch die mit der Abdampfkondensation verbundene Dampfkühlung am Dampfauslass der Turbine ein Unterdruck erzeugt, der die Leistung der Turbine steigerte.
Bei konventionellen Lokomotiven wird der Zylinderabdampf durch das Blasrohr in die Rauchkammer entlassen, er reißt dabei auf dem Weg zum Schlot die Rauchgase aus der Feuerbüchse mit und erzeugt zugleich den typischen Auspuffschlag der Dampflokomotive. Bei der Kondenslokomotive ersetzte man das Blasrohr durch eine vom Abdampf angetriebene Turbine mit Lüfterflügeln, die die Rauchgase ansaugte und für die Feueranfachung sorgte. Deshalb ist bei der Kondenslok zudem kein Auspuffschlag zu hören. Der Abdampf wird so ohne Aschenteile in die Kondensatoren geführt. Es muss jedoch das im Zylinderabdampf enthaltene Öl mit Ölabscheidern abgefangen werden. Über zwei Stufen kann das Kondensat so gut entölt werden, dass es nur noch 2 bis 5 Promille Öl enthält. Bei entsprechender Wartung der Loks kann dieser Wert über den gesamten Betriebseinsatz aufrechterhalten werden. Das Kesselwasser neigte dennoch zum Aufschäumen, weil sich das Heißdampföl nicht restlos aus dem Wasser abscheiden lässt und in dem weitgehend geschlossenen Kreislauf immer mehr anreichert, wenn die Wartung der Lokomotiven vernachlässigt wird.
Durch die Vorwärmung und Kondensation sinkt der Wasserverbrauch um 90–95 %, und die Brennstoffersparnis beträgt etwa 10 %. Beim Vergleich einer normalen Dampflokomotive mit einer Lok mit Abdampfkondensation ergibt sich kein nennenswerter Leistungsverlust durch zusätzlich angetriebene Aggregate wie Lüfter- und Saugzugturbinen. Die Betriebskosten werden wegen der zu wartenden zusätzlichen Baugruppen jedoch etwa doppelt so hoch, so dass der Einsatz nur auf Strecken mit Wasserversorgungsmangel sinnvoll war.
Insgesamt sind einschließlich Dampfturbinenlokomotive mehr als 50 Lokomotivtypen mit Abdampfkondensation bekannt:
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Unter den Baugrößen- und Gewichtsbeschränkungen sowie belastet durch die spezifischen Vibrationen im Eisenbahnbetrieb überstiegen die Unterhaltskosten erheblich die Ersparnis durch den geminderten Brennstoffeinsatz. Lediglich auf Strecken mit Wasserversorgungsmangel sowie im Kriegseinsatz in Russland u. a. durch die Tarnung von Zügen durch Abdampfvermeidung überwogen die Vorteile.
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