Titel: Verbesserte Locomotivmaschinen oder Dampfwagen für Eisenbahnen.
Autor: Stephenson, Robert
Fundstelle: 1834, Band 54, Nr. LXVIII. (S. 429–436)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj054/ar054068

LXVIII. Verbesserungen an den Locomotivmaschinen oder Dampfwagen für Eisenbahnen, worauf sich Robert Stephenson, Ingenieur von Newcastle-upon-Tyne, in der Grafschaft Northumberland, am 7. October 1833 ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. November 1834, S. 261.

Mit Abbildungen auf Tab. VI.

Meine Verbesserungen an den Locomotiv-Dampfmaschinen oder Dampfwagen, deren man sich gegenwärtig zum schnellen Transporte von Reisenden und Gütern auf den Eisenbahnen mit Kantenschienen (edge rails) bedient, beziehen sich auf jene Art von Locomotivmaschinen, welche man auf der Liverpool-Manchester-Eisenbahn benuzt, und von denen die erste bekanntlich den Namen „der Planet“ erhielt. An diesen Locomotivmaschinen sind die beiden Haupträder, welche von der Maschine getrieben werden, an einer zwei Mal abgebogenen Achse, die durch die Kolbenhube der Dampfcylinder in Bewegung gesezt wird, angebracht, so daß die Locomotivmaschine längs der Kantenschienen, auf denen die erwähnten Haupträder ruhen, fortrollen muß. Nach meinen neuen Verbesserungen lasse ich nun die Reifen der erwähnten Haupträder der Locomotivmaschinen, welche auf die angegebene Weise aufgezogen und in Bewegung gesezt werden, flach und ohne alle hervorragende Seitenränder auf den Kantenschienen laufen; während ich unter dem Hinteren Theile oder Ende der Maschine noch zwei kleine Räder anbringe, deren Reifen mit hervorstehenden Randstüken versehen sind, damit dieses Hintere Ende auf diese Weise beim Fortlaufen auf der Bahn in gerader Richtung auf den Schienen erhalten wird; und damit auch ein Theil des Gewichtes des Ofenendes des Kessels auf denselben ruht, gleichwie jene beiden kleinen Räder, die bisher schon vorhanden waren, einen Theil des Gewichtes des Rauchfang-Endes des Kessels, an welchem sich die Dampfcylinder befinden, tragen.

Meine Verbesserungen bestehen aber ferner auch in der Anwendung kleiner Nebendampfkolben, welche in entsprechende Cylinder eingepaßt sind. Diese Cylinder können nämlich, wenn es erforderlich ist, durch Umdrehen eines Hahnes von dem Kessel aus mit Dampf versehen werden, so daß hiedurch eine doppelte Bremse (brake) oder |430| zwei Klöze an den Umfang der Reifen der Haupträder sowohl, als der kleinen mit hervorstehenden Rändern versehenen Nebenräder angedrükt, und auf diese Weise eine Reibung und ein Widerstand erzeugt werden kann, durch welchen sich die Bewegung der Räder und folglich das Fortrollen der Maschine auf den Schienen, wenn es nöthig seyn sollte, unterbrechen läßt.

Durch meine Verbesserungen bezweke ich einigen Mangeln abzuhelfen, die sich bei der Anwendung der gegenwärtig gebräuchlichen Locomotivmaschinen auf der Liverpool-Manchester, Eisenbahn ergeben haben. Man fand nämlich, daß die winkelförmig abgebogenen Achsen der großen Räder leicht brechen, und die Maschinen dann von der Eisenbahn abweichen, und manchmal umgestürzt oder anderweitig beschädigt werden können; ja ein solches Abgleiten der Räder von den Schienen erfolgte in einigen Fällen selbst schon dann, wann die winkelförmig abgebogene Achse nicht ein Mal brach, sondern bloß eine Ausdehnung oder Verkrümmung erlitt. Auch zeigte sich's, daß die gewöhnlichen, von Menschenhand geführten Bremsen oder Klöze an den Rädern der Dampfwagen nicht mit genug Kraft und Stätigkeit angewendet werden konnten, und daß es daher nicht möglich war, die Bewegung der Räder und folglich das Fortrollen der Maschine so plözlich zu unterbrechen, als es besonders dann wünschenswerth gewesen wäre, wenn die Wagen mit sehr großer Geschwindigkeit fuhren, und wenn sie auf eine gebrochene oder in Unordnung gerathene Stelle der Eisenbahn oder auf irgend ein anderes Hinderniß stießen. Auch brannten die Kessel dieser Maschinen in ihrem Inneren schnell aus, so daß deren Ausbesserung beständig große Unkosten und Arbeit verursachte.

Meine Erfindungen und Verbesserungen werden nun diesen Mängeln steuern oder sie wenigstens vermindern. Denn wenn man an den Haupttreibrädern, was bisher an Kanten schienen noch nie versucht wurde, flache Reifen ohne hervorstehende Ränder anwendet, so wird die winkelförmig abgebogene Achse endwärts nie irgend einer Dehnung ausgesezt seyn, wenn die Maschine an seitwärts abhängige Stellen (sidings), Umkehrstellen (turnings) oder Durchkreuzungsstellen (crossings) der Schienen gelangt, oder wenn sie längs Krümmungen der Bahn fortzulaufen hat. Unter diesen Umständen haben nämlich die winkelig abgebogenen Achsen die größte Gewalt auszuhalten, und unter diesen Umständen werden sie am häufigsten verbogen oder gebrochen, indem die Maschine hier immer eine Neigung bekommt die Schienen zu verlassen, und indem dieser Neigung bloß durch die hervorstehenden Randstüke der Räder entgegengewirkt wird. |431| Da nun aber die Achsen der kleinen Räder an den verbesserten Maschinen gerade, und folglich kürzer, als die winkelig abgebogenen sind; da sie ferner nur eine nach Abwärts wirkende Last zu tragen und keine Drehung auszuhalten haben, und da ihre Räder endlich klein sind, so werden diese geraden Achsen mit einer weit kürzeren Hebelkraft seitwärts gezerrt, so daß sie meistens von hinreichender Stärke befunden wurden und nur selten brachen. Die winkelig abgebogenen Achsen hingegen haben eben wegen dieser Abbiegung eine weit größere Länge; sie haben überdieß von Seite der Kolben, von denen sie in Bewegung gesezt werden, eine auf Biegung und Drehung abzielende Kraft auszuhalten, und daher kommt es denn, daß diese Achsen weit häufiger einem Unfälle ausgesezt sind. Diese Unfälle ereigneten sich wahrscheinlich dann am häufigsten, wenn die Achsen durch die seitliche Wirkung der Randstüke der Treibräder auf die inneren Kanten der Schienen eine noch größere Gewalt auszuhalten hatten. Diese seitliche Wirkung tritt aber, wie schon oben gesagt, dann ein, wenn die Maschine in den oben angeführten Fällen eine Neigung hat, die Schienen zu verlassen; und diese seitliche Wirkung der Randstüke der Treibräder auf die Kanten der Schienen trachtet hier wegen der bedeutenden Größe der Räder und wegen der bedeutenden Länge der winkelig abgebogenen Achse mit weit größerer Hebelkraft diese Achse zu biegen und zu drehen. In dem Augenblike aber, in welchem die Achse aus diesem Grunde ausgedehnt oder so gebogen wurde, daß die Haupträder aus ihrer rechtwinkeligen Stellung gegen die Achse kamen, in demselben Augenblike wird die Neigung zur seitlichen Krümmung der Achse, und die Neigung des Wagens die Bahn in einer nach der Seite gekehrten Stellung zu verlassen noch größer werden. Es erhellt offenbar, daß jede seitliche Bewegung der winkelig abgebogenen Achse, wenn sie auch von einem Bruche noch weit entfernt ist, dadurch, daß sie die Räder aus der rechtwinkeligen Stellung bringt, eine heftige seitwärts ansteigende Bewegung der ganzen Maschine hervorbringen muß; und daß daher bei der fortlaufenden Bewegung der Maschine hiedurch nothwendig eine bedeutende Gefahr des Bruches der Achse oder ein Abgleiten der Maschine von den Schienen erfolgen wird. Diese Neigung zu Verbiegungen oder gar zum Bruche der winkelig abgebogenen Achse wird nun bedeutend vermindert werden, wenn man an den Haupttreibrädern die hervorstehenden Randstüke beseitigt; und wenn man sich dafür ganz auf die Randstüke der beiden kleinen Nebenräder verläßt, die meiner Erfindung gemäß unter jenem Ende des Kessels, an welchem sich die Feuerstelle befindet, angebracht werden sollen. Da die Achse dieser Räder nämlich gerade ist, so läßt |432| sich mit allem Grunde erwarten, daß sie die Gewalt, der sie ausgesezt wird, auszuhalten im Stande und folglich auch fähig seyn wird, ohne Gefahr der Verbiegung oder eines Bruches die Maschine auf den Schienen zu erhalten.

Wenn man meiner zweiten Erfindung gemäß den Druk des Dampfes in hohlen Cylindern auf Kolben, die in diese Cylinder passen, wirken läßt; und wenn durch die diesen Kolben mitgetheilte Bewegung die Bremsen oder Klöze gegen die Ränder der Räder angedrükt werden, so entsteht dadurch eine Reibung und ein Widerstand, und mittelst dieser läßt sich das Anhalten der Maschine schneller, mit weniger Mühe und mit weniger Kraftaufwand bewerkstelligen, als nach der gewöhnlichen Methode, nach welcher diese Vorrichtungen durch die Kraft des Maschinenwärters in Anwendung gebracht werden. Meiner Erfindung gemäß hat nämlich dieser Mann, wenn er eine Gefahr bemerkt, die ein möglichst schnelles Anhalten erfordert, nachdem er, wie gewöhnlich den Dampfzutritt unterbrochen, nichts weiter zu thun, als den Hahn, der sich an einer kleinen Dampfröhre befindet, umzudrehen. Die Röhre führt nämlich dann den Dampf aus dem Kessel in die erwähnten hohlen Cylinder, in denen sich die Kolben befinden; und so wie der Dampf auf diese Kolben wirkt, kommen die Bremsen mit weit größerer Kraft und mit weit mehr Erfolg in Thätigkeit, als dieß bei der bisherigen Methode je möglich war. Ueberdieß hat der Maschinenwärter bei meiner Erfindung nach dem Oeffnen des erwähnten Hahnes, und nachdem er dadurch die Bremsen mit dem Umfange der Räder in Berührung gebracht, auch die Hände frei, so daß er sich während des Anhaltens der Maschine mit anderen Dingen beschäftigen kann. Ich muß jedoch bemerken, daß man denselben Zwek auch erreichen kann, wenn man statt Dampf Wasser aus dem Kessel in den erwähnten hohlen Cylinder treten läßt; der Druk des Wassers wird nämlich auf gleiche Weise wie der Druk des Dampfes auf die Kolben und Bremsen wirken. Um die Räder von den erwähnten Bremsen zu befreien und um diese lezteren außer Thätigkeit zu sezen, muß der vorher geöffnete Hahn wieder geschlossen werden, damit die Communication des Dampfkessels mit den hohlen Cylindern, in denen sich die Kolben bewegen, abgeschlossen wird; dafür muß aber nun ein anderer Hahn geöffnet werden, damit der Dampf oder das Wasser, die in den hohlen Cylindern thätig waren, in die freie Luft entweichen, und sowohl die Kolben, als die Bremsen in ihre frühere Stellung zurükkehren können. Dasselbe läßt sich auch bezweken, wenn man den Hahn, der den Dampf oder das Wasser eintreten läßt, doppelwegig macht, damit der Dampf oder das Wasser eintreten |433| kann oder abgeschlossen wird, je nachdem man den Hahn nach der einen oder nach der entgegengesezten Seite dreht.

Das Ausbrennen der Kessel läßt sich gleichfalls vermindern, wenn man die Locomotivmaschinen meiner Erfindung gemäß baut; denn in Folge der Anwendung von 6 Rädern kann man auch den Kesseln mehr Ausdehnung geben. Die kleinen Räder, die ich unter dem Hinteren Ende des Kessels anbringe, tragen das größere Gewicht, welches die größere Ausdehnung des Kessels mit sich bringt, so daß also keine Beschädigung der Schienen möglich ist. Für die kleinen Nebenräder müssen Tragfedern angebracht werden, gleichwie dieß an den gewöhnlichen Maschinen an den übrigen Rädern der Fall ist. Diese Tragfedern werden bewirken, daß alle 6 Räder sanft auf den Schienen aufruhen und alle Erschütterungen vermieden werden. Die relativen Gewichte oder die einzelnen Theile des Gewichtes der Maschine, die von jedem der 6 Räder getragen werden sollen, werden durch die Stärke und durch die Stellung ihrer respectiven Tragfedern regulirt. Die Haupträder, welche durch die Triebkraft der Maschine in Bewegung gesezt werden, müssen in allen Fällen eine solche Last bekommen, daß dadurch eine Adhäsion der Räder an den Schienen, bei welcher das Glitschen derselben unmöglich wird, entsteht.

Wenn nun in Folge meiner Verbesserungen ein größerer, eine ausgedehntere Heizoberflache darbietender Kessel angewendet wird, so ist eine minder intensive Feuerung nöthig, um die zum Betriebe der Maschine nöthige Quantität Dampf zu erzeugen. Hieraus ergibt sich nicht nur der Vortheil, daß die Kessel nicht so schnell ausbrennen, sondern die Maschine arbeitet auch andererseits unter günstigeren Umständen. Die Geschwindigkeit des verbrauchten Dampfstromes, der zur Erzeugung eines raschen Zuges und folglich auch einer lebhafteren Verbrennung des Brennmateriales in den Rauchfang geleitet wird, kann nämlich bedeutend vermindert werden; und daher kann der verbrauchte Dampf nun leichter aus den Cylindern entweichen, als bisher, wo eine sehr scharfe und plözliche Strömung dieses Dampfes in den Cylinder empor durchaus nöthig war, um jene lebhafte Verbrennung zu erzeugen, bei welcher die gegenwärtig gebräuchlichen Kessel allein die erforderliche Menge Dampf liefern. Diese heftige und plözliche Strömung läßt sich jedoch nur erreichen, wenn man die Austrittsmündung verengert oder drosselt, und wenn man dadurch den freien Austritt des Dampfes aus den arbeitenden Cylindern so hemmt, daß die Kraft der Kolben dadurch Schaden leidet. Es wird also auf diese Weise nicht nur die Kraft des Kolbens zerstört, sondern das Metall des Kessels verbrennt auch in kürzerer Zeit. Das beste und sicherste Mittel hiegegen liegt in der |434| Vergrößerung der Heizoberfläche des Kessels und in dem Betriebe desselben mit einem minder heftigen Feuer; man wird hiedurch nicht nur den erwähnten großen Mängeln steuern, sondern es wird sich auch eine Ersparniß an Brennmaterial ergeben. Die Anwendung größerer Kessel und alle hieraus entspringenden Vortheile sind jedoch durch die Anwendung der beiden kleinen, unter dem Ofenende des Kessels angebrachten Räder bedingt, indem die gegenwärtig gebräuchlichen Maschinen bereits für die jezigen Schienen zu schwer sind, und also nothwendig eher eine Verminderung der Last fordern, als eine Erhöhung derselben zulassen. Ich muß jedoch erklären, daß ich die Anwendung von 6 statt 4 Rädern als bloßes Mittel das Gewicht oder die Last besser zu vertheilen und zu tragen, nicht als meine Erfindung in Anspruch nehme; sondern daß meine Erfindung 1) hauptsächlich auf der Anwendung großer Räder ohne hervorstehende Randstüke an der winkelig abgebogenen Achse der Locomotivmaschine beruht, wobei ich diese Treibräder durch ein drittes, kleines, unter dem Hinteren Ende des Kessels angebrachtes, mit hervorstehenden Rändern ausgestattetes, und gleich den übrigen Rädern mit Tragfedern versehenes Räderpaar unterstüze. Ich erkläre ferner, daß meine Erfindung 2), wie gesagt, in der Anwendung des Drukes des im Kessel enthaltenen Dampfes oder Wassers zum Behufe des Sperrens der Räder mit den beschriebenen Bremsen liegt. Auf die Anwendung von 6 Rädern an Dampfmaschinen, die auf Kantenschienen laufen, gründe ich durchaus keine Ansprüche, so lange die beiden Treibräder Reifen mit hervorstehenden Randstüken haben. Die auf Taf. VI. beigefügten Zeichnungen werden diese meine Erfindungen anschaulich machen.

Fig. 8 ist ein Seitenaufriß, Fig. 9 ein Endeaufriß, und Fig. 10 ein an dem Ende genommener Durchschnitt meiner Locomotivmaschine. K sind hier die Haupt- oder Treibräder, deren Reifen keine hervorstehenden Ränder haben, welche auf den Kantenschienen L laufen, und welche, wie Fig. 11 am deutlichsten zeigt, an der winkelig abgebogenen Welle aufgezogen sind. M ist das dritte kleine Räderpaar, dessen Reifen mit hervorstehenden Rändern versehen sind, und welches sich unter dem hinteren Ende des Ofens befindet. O bezeichnet das gewöhnliche, kleine, gleichfalls mit hervorstehenden Rändern ausgestattete Räderpaar, welches sich unter dem vorderen Ende des Kessels und unter den arbeitenden Cylindern befindet. Die kleinen Räderpaare M und O erhalten die Maschine bei ihrem Fortrollen auf der Eisenbahn gerade auf derselben. Die großen Räder K haben bloß die Maschine vorwärts zu bewegen und einen angemessenen Theil der Last zu tragen; ihre Reifen haben deßhalb keine hervorstehenden |435| Randstüke, und daher ist die winkelig abgebogene Achse dieser Räder auch von aller der Gewalt, die sonst durch die seitliche Wirkung dieser Räder auf die Kanten der Schienen ausgeübt wird, befreit.

Fig. 12 zeigt die Bremse zum Sperren der Räder, die man in Fig. 8 an Ort und Stelle angebracht sieht, einzeln für sich. A ist der hohle Cylinder, in welchen ein Kolben eingepaßt ist, der, wie man sieht, durch den Hebel y und eine gerade Stange f auf die beiden Bremsen oder Klöze D, D wirkt, die mit pendelartigen Gelenken z an dem in dem Gestelle befestigten Mittelstifte oder Bolzen E aufgehängt sind. Die Bremsen oder Klöze D, D werden an den Umfang der Reifen der Räder K und M angedrükt; und dieß geschieht mittelst der Gelenkstüke g, g, welche zwischen den beiden Bremsen D, D angebracht sind, und welche, wenn sie in den aus der Zeichnung ersichtlichen Winkel hinabgedrükt werden, die Reifen der Räder K, M von den Bremsen befreien. Wenn man aber durch Oeffnen des Hahnes c mittelst der Röhre b, b Dampf oder Wasser in den hohlen Cylinder A einströmen läßt, so wird der in demselben befindliche Kolben B emporgedrükt werden; und dadurch wird der Hebel y mittelst der Stange f die Gelenkstüke g, g empor und in eine gerade Linie zu ziehen suchen, so daß demnach die beiden Bremsen oder Klöze mit einer größeren Kraft, als sie dem Kolben eigen ist, aus einander getrieben und an den Umfang der Räder K und M angedrükt werden. Die Vermehrung der Kraft erfolgt nämlich durch den Hebel y, der seinen Stüzpunkt in dem Mittelstifte x hat, und durch die schiefe Richtung der Gelenkstüke g, g. Wird der Hahn c nach entgegengesezter Richtung gedreht, so kann der Dampf durch eine nach Oben gerichtete Mündung austreten, und aus den Cylindern in die freie Luft entweichen.

Meine Erfindung, d.h. die Anwendung von 6 Rädern und die Befreiung der mittleren oder Treibräder von den hervorstehenden Randstüken läßt sich auch an den gewöhnlichen, gegenwärtig gebräuchlichen Dampfwagen anbringen. Die vorderen Räder oder deren Achse wird dann, wie gewöhnlich, mittelst Kniehebeln und Verbindungsstangen, die an der äußeren Seite hinlaufen, mit der abgebogenen Achse der Treibräder in Verbindung gebracht. Die Bremsen oder Klöze können auch weggelassen werden, wenn man sie entbehren zu können glaubt.84)

|435|

Der Patentträger hat mehrere Theile, die in der Beschreibung nicht angegeben sind, in seiner Abbildung nicht mit Buchstaben bezeichnet, sondern gleich mit deren Namen benannt. Da dieß in unserer Abbildung der Deutlichkeit halber nicht thunlich war, so haben wir die Namen durch Zahlen ersezt, deren Bedeutung |436| wir hier in einer Note beifügen wollen. 1 ist der Dampfkessel, mit dem Kopfe 2; 3 der Rauchbehälter; 4 der Rauchfang; 5 der Feuerbehälter; 6 die Steuerung; 7,7,7 die Federn; 8 das hölzerne Gestell; 9 das Ofenthürchen; 10 die gerade Achse der Hinteren Räder; 11 der Drosselhahn; 12 die Griffe der Steuerung; 13 der Rost; 14, 14 die Steinunterlagen für die Schienen. A. d. R.

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