Funktionsweise einer Dampflok

Eine Dampflok ist ein Schienenfahrzeug, das mit der Kraft von Wasserdampf angetrieben wird. Die Dampflok besteht aus mehreren Teilen, deren Funktionsweise hier erläutert wird.

Der Harz ist eine der schönsten und vielfältigsten Regionen Deutschlands. Er bietet nicht nur eine beeindruckende Natur mit Bergen, Wäldern, Seen und Tälern, sondern auch eine reiche Kultur und Geschichte, die sich in zahlreichen Burgen, Klöstern, Fachwerkstädten und Bergwerken widerspiegelt. Eine besondere Attraktion im Harz sind die Harzer Schmalspurbahnen (HSB), die mit ihren historischen Dampflokomotiven ein einzigartiges Eisenbahnerlebnis bieten.

Die HSB betreiben heute das längste zusammenhängende Schmalspurnetz Deutschlands mit einer Spurweite von 1000 mm. Das Netz umfasst drei Strecken: die Harzquerbahn von Wernigerode nach Nordhausen, die Brockenbahn von Drei Annen Hohne zum höchsten Gipfel des Harzes, und die Selketalbahn von Quedlinburg nach Eisfelder Talmühle. Die Gesamtlänge des Netzes beträgt 140,4 km, davon sind 25 km mit einer Zahnstange ausgestattet, um die steilen Anstiege zu bewältigen. Die HSB befördern jährlich rund eine Million Fahrgäste, sowohl Touristen als auch Einheimische, die die Schmalspurbahn als Verkehrsmittel nutzen.

Die Geschichte der HSB geht zurück auf das 19. Jahrhundert, als verschiedene Eisenbahngesellschaften Schmalspurstrecken im Harz errichteten, um den Transport von Personen und Gütern zu erleichtern. Die erste Schmalspurstrecke im Harz wurde 1887 von der Gernrode-Harzgeroder Eisenbahn-Gesellschaft (GHE) eröffnet. Sie führte von Gernrode nach Mägdesprung und wurde später bis Harzgerode, Hasselfelde und Eisfelder Talmühle verlängert. Die GHE setzte zunächst Dampflokomotiven der Bauart Mallet ein, die sich durch ihre hohe Zugkraft auszeichneten.

Eine Mallet-Lokomotive ist eine spezielle Bauart von Dampflokomotiven mit zweigeteiltem Triebwerk für kurvenreiche Bergstrecken. Sie wurde 1884 von dem Schweizer Ingenieur Anatole Mallet entwickelt und fand vor allem in den USA, aber auch in Europa, Verwendung.

Der Kessel ist der Teil der Lokomotive, der Wasser erhitzt und in Dampf verwandelt. Der Kessel besteht aus einem zylindrischen Metallbehälter, der mit einem Feuerrohr durchzogen ist. Das Feuerrohr ist ein Rohr, das vom Schornstein bis zum hinteren Ende des Kessels verläuft und in dem das Feuer brennt. Das Feuer wird mit Kohle, Holz oder Öl geschürt, die im Führerhaus oder im Tender gelagert werden. Das Feuer erhitzt das Wasser im Kessel und erzeugt einen hohen Druck von Wasserdampf.

Der Dampfkessel einer Mallet-Lokomotive besteht aus zwei Teilen: dem Hochdruckkessel und dem Niederdruckkessel. Der Hochdruckkessel ist auf dem hinteren Teil der Lokomotive montiert und versorgt das hintere Triebwerk mit Hochdruckdampf. Der Niederdruckkessel ist auf dem vorderen Teil der Lokomotive montiert und versorgt das vordere Triebwerk mit Niederdruckdampf. Der Niederdruckkessel erhält den Dampf vom Hochdruckkessel, nachdem dieser durch das hintere Triebwerk expandiert ist. Dadurch wird die Dampfdehnung in zwei Stufen aufgeteilt und die thermische Effizienz erhöht.

Der Hochdruckkessel ist meist ein Großwasserraumkessel oder ein Wasserrohrkessel, der mit festen oder flüssigen Brennstoffen befeuert wird. Er hat einen hohen Dampfdruck von etwa 15 bis 20 bar und eine hohe Temperatur von etwa 300 bis 350 °C. Der Niederdruckkessel ist meist ein Wasserrohrkessel, der mit dem Abdampf des Hochdruckkessels beheizt wird. Er hat einen niedrigen Dampfdruck von etwa 4 bis 6 bar und eine niedrige Temperatur von etwa 150 bis 200 °C.

Der Vorteil des Dampfkessels einer Mallet-Lokomotive ist, dass er eine hohe Leistung bei geringem Gewicht und geringem Platzbedarf ermöglicht. Außerdem ist er für den Einsatz auf steilen und kurvenreichen Strecken geeignet, da er eine gute Kurvenbeweglichkeit und eine gute Gewichtsverteilung aufweist. Der Nachteil des Dampfkessels einer Mallet-Lokomotive ist, dass er einen hohen Wartungsaufwand und einen hohen Wasserverbrauch hat. Außerdem ist er anfällig für Verschmutzung und Korrosion durch die unterschiedlichen Drücke und Temperaturen in den beiden Kesseln.

Die Dampfmaschine ist der Teil der Lokomotive, der den Dampf in Bewegung umwandelt. Die Dampfmaschine besteht aus einem oder mehreren Zylindern, in denen sich Kolben hin- und herbewegen. Der Dampf aus dem Kessel strömt durch ein Ventil in den Zylinder und drückt den Kolben nach vorne. Dann wird das Ventil umgeschaltet und der Dampf strömt auf die andere Seite des Kolbens und drückt ihn zurück. Dieser Vorgang wiederholt sich und erzeugt eine oszillierende Bewegung des Kolbens.

Das Fahrwerk einer Mallet-Lokomotive besteht aus zwei eigenständigen Fahrwerken, die jeweils eine eigene Kolbendampfmaschine haben. Das hintere Fahrwerk ist auf normale Weise mit dem Rahmen und dem Kessel verbunden. Das vordere Fahrwerk ist dagegen beweglich über einen Drehzapfen mit dem Hauptrahmen der Lokomotive verbunden. Das ermöglicht der Lokomotive, sich besser an die Kurven anzupassen und die Schienenkräfte zu reduzieren.

Die Mallet-Lokomotiven arbeiten nach dem Prinzip der Verbundwirkung, das heißt, der Dampf wird zweimal genutzt. Der Hochdruckdampf aus dem Kessel wird zuerst in die Hochdruckzylinder des hinteren Fahrwerks geleitet, wo er seine Kraft auf die Treibstangen überträgt. Der abgearbeitete Dampf wird dann in die Niederdruckzylinder des vorderen Fahrwerks weitergeleitet, wo er nochmals seine Restenergie abgibt. Damit wird die Effizienz der Dampfmaschine erhöht und der Brennstoffverbrauch gesenkt.

Die Hochdruckzylinder wirken immer auf das hintere Fahrwerk, während die Niederdruckzylinder immer auf das vordere Fahrwerk wirken. Das hat den Vorteil, dass keine beweglichen Hochdruckdampfleitungen zwischen den beiden Fahrwerken nötig sind, die anfällig für Lecks oder Brüche wären. Allerdings hat das auch den Nachteil, dass die beiden Fahrwerke unterschiedliche Drehmomente haben und daher leicht zum Schleudern neigen können.

Die Mallet-Lokomotiven waren vor allem für den schweren Güterzugdienst geeignet, da sie eine hohe Zugkraft hatten. Sie konnten aber auch im Personenverkehr eingesetzt werden, wenn auch nicht für hohe Geschwindigkeiten. Die größten jemals gebauten Dampflokomotiven waren Mallet-Lokomotiven mit der Achsformel 2-8-8-8-2 oder 2-8-8-8-4, die in den USA als Triplex bezeichnet wurden. Diese Loks hatten drei Triebwerke, von denen das mittlere fest mit dem Rahmen verbunden war und das hintere als Schlepptender diente.

In Deutschland waren die bekanntesten Mallet-Lokomotiven die Baureihe 96 der Bayerischen Staatsbahn und später der Deutschen Reichsbahn. Diese Loks hatten die Achsformel Gt 2x4/4 und wurden für den Schiebedienst auf steilen Rampen eingesetzt. Eine dieser Loks ist heute noch betriebsfähig erhalten und fährt als Museumslok auf der Brohltalbahn.

Der Tender ist der Teil der Lokomotive, der den Brennstoff und das Wasser für den Kessel transportiert. Der Tender besteht aus einem Wagen mit einem oder mehreren Behältern für Kohle, Holz oder Öl und einem Wassertank. Der Tender ist mit der Lokomotive durch eine Kupplung verbunden und folgt ihr auf den Gleisen.