FESTSTELLUNG DES KOHLEN- UND WASSERVERBRAUCHS BEI LOKOMOTIVEN. Von Dipl.-Ing. Züblin. ZUEBLIN: Feststellung des Kohlen- und Wasserverbrauchs bei Lokomotiven. Inhaltsübersicht. An Hand vorhandener Versuche wird eine praktisch leicht ausführbare und dabei doch genaue Meßmethode der Leistung von Lokomotiven erläutert. Diese Rechnungsart bezieht sich hauptsächlich auf die Leistung der Kessel, die im Verhältnis zu den vorhandenen Widerständen steht. ––––– Bei Lokomotiven ist die Bestimmung des Wasser- und Kohlenverbrauchs viel schwieriger als bei anderen Kraftmaschinen. Trotzdem es nicht an Vorschlägen und Versuchen gefehlt hat, einwandfreie Methoden und Regeln aufzustellen, um die Oekonomie der Lokomotive zu messen, so ist bis jetzt noch kein solcher Vorschlag zur allgemeinen Durchführung gelangt. Einestheils sind diese Methoden zu verwickelt oder zu theoretisch, anderntheils sind sie für den praktischen Gebrauch wenig brauchbar. Es mag vielleicht auch daran liegen, daß die Messungen überhaupt nicht so gewürdigt werden, wie es eigentlich sein sollte, da für gewöhnlich bei der Lieferung der Lokomotiven ein garantierter Kohlen- und Wasserverbrauch nicht vorgeschrieben ist. Die Frage, wie ist am einfachsten und mit wenigen Abweichungen ein einwandfreies Resultat über den Kohlenverbrauch zu erhalten, wurde dem Verfasser dann besonders nahegerückt, als es sich darum handelte, zu Vergleichszwecken umfangreiche Zahlenwerte über den Kohlen- und Wasserverbrauch zu besitzen. Leider ist in der Literatur wenig einwandfreies und vollständiges Material hierüber zu finden. Die in den verschiedenen Zeitschriften veröffentlichten Angaben über ausgeführte Lokomotiven enthalten meist nur konstruktives und wenig Versuchsmaterial. Was davon benutzt werden konnte, ist hier zuzusammengestellt und dazu verwendet worden, die nachfolgenden Grundlagen für den Vergleich von Lokomotiven zu schaffen. Als Maßstab für den Kohlen- und Wasserverbrauch wird meistens entweder die Leistung der Lokomotive oder das Zuggewicht und die zurückgelegte Strecke herangezogen, indem man den Gesamtverbrauch an Kohle und Wasser auf eine von diesen drei Angaben bezieht. Für gewöhnlich ist die Leistung der Lokomotive, in Pferdestärken ausgedrückt, nicht leicht festzustellen. Die Messung der Pferdestärken erfordert eine sorgfältige Abnahme von Indikatordiagrammen; es sind hierzu auch noch besonders geschultes Personal, gut angeordnete und sicher arbeitende Meßinstrumente und Vorrichtungen nothwendig. Außerdem müssen zum Indizieren stets Vorbereitungen getroffen werden, die aber gerade im Betrieb nicht immer möglich sind. Die Feststellung der Leistung aus dem Indikatordiagramm ist aber dafür äußerst genau und zuverlässig. Wenn auch nicht streng wissenschaftlich, so ist die andere Meßmethode, die den Kohlen- und Wasserverbrauch auf das Zuggewicht und die Strecke bezieht, nicht völlig zu verwerfen. Jedenfalls hat sie den Vorzug, daß sie ohne besondere Vorrichtungen und ohne besonderes Personal jederzeit angewendet werden kann. Ueber diese Methode ist des öfteren Kritik geübt worden, so daß weitere Ausführungen hierüber unterlassen werden. Die nachfolgende Rechnungsmethode stützt sich nun auf folgende Ueberlegungen. Die Leistung oder Beanspruchung der Lokomotive wird sehr genau durch die Beanspruchung des Kessels gekennzeichnet. Wächst irgend ein Widerstand – sei es der Luftwiderstand oder die Ueberwindung einer Steigung, einer Kurve, oder, wächst das Wagengewicht, so wird mit dem größeren Widerstand auch die Leistungsfähigkeit des Kessels wachsen müssen. Letztere ist weiter abhängig von dem Betriebszustand von Maschine und Kessel. Es darf wohl vorausgesetzt werden, daß bei dem jetzigen ausgebildeten Heizerpersonal der Einfluß, den die Führung des Feuers auf die Dampfentwicklung hat, nicht mehr von großer Bedeutung sein kann. Es wird somit eine Kesselheizfläche von 1 qm nur eine bestimmte Dampfmenge liefern können, um einen gewissen Widerstand damit zu überwinden. Mit der Dampferzeugung f. d. qm Heizfläche wird aber gleichzeitig die Verdampfung f. 1 kg Kohle berücksichtigt Tabelle 1. Wasser- und Kohlenverbrauch der 2/4 gek. Naßdampf-Schnellzuglokomotive Nr. 464. Textabbildung Bd. 326, S. 594 Gewichte; Fahr; Lokomotive; Tender; Wagen; Dienstgewicht des Tenders; Zuggewicht; Verhältnis Lokomotivgewicht zu Zuggewicht; Wasserverbrauch in ganzen; Kohlenverbrauch in ganzen; Wasserverbrauch; Strecke; Tonnenkilometer; Kohlenverbrauch; Verdampfung f. d. kg. Kohle. Aus Dragr. Fig. 1; Wasserverbrauch f. 1000 t/km und f. b. = 40; Wasserverbrauch f. 1000 t/km und; Tabelle 2. Wasser- und Kohlenverbrauch der 2/4 gek. Naßdampf-Verbund-Schnellzuglokomotive Nr. 404.Gewichte; Fahr; Lokomotive; Tender; Wagen; Dienstgewicht des Tenders; Zuggewicht; Verhältnis Lokomotivgewicht zu Zuggewicht; Wasserverbrauch in ganzen; Kohlenverbrauch in ganzen; Wasserverbrauch; Strecke; Tonnenkilometer; Kohlenverbrauch; Verdampfung f. d. kg. Kohle. Aus Dragr. Fig. 1; Wasserverbrauch f. 1000 t/km und f. b. = 40; Wasserverbrauch f. 1000 t/km und. denn diese nimmt mit steigender Dampfentwicklung f. 1 qm Heizfläche ab. Wird noch das Verhältnis zwischen Lokomotiv- und Wagengewicht in Betracht gezogen, so ist bei einem Vergleich zwischen gleichartigen Lokomotiven jeder Faktor berücksichtigt, der etwa den Kohlen- und Wasserverbrauch beeinflussen könnte. Man braucht somit nur folgende Zahlen festzustellen, um die nachfolgenden Rechnungen vornehmen zu können. Vor der Fahrt wird die vorhandene Wasser- und Kohlenmenge festgestellt. Die Gewichte der Lokomotive, Tender und Wagen werden ohnedies jedesmal notiert, ebenso ist die Dauer der Fahrt und die Länge der Strecke bekannt. Am Ende der Fahrt werden die Kohlen und das Wasser nochmals gemessen. Alle diese Messungen können leicht und ohne besondere Einrichtungen jederzeit vorgenommen werden. Es handelt sich nun darum, Grundlagen für den Vergleich zu schaffen, einmal, um die Verdampfung für 1 kg Kohle, und dann, um das Verhältnis von Lokomotivgewicht zu Wagengewicht in Rechnung zu ziehen. Aus den Versuchen und Angaben von Lochner – das sind die einzigen zuverlässigen Angaben, die in der Literatur zu finden waren – wurde nun für verschiedene Kesselbeanspruchungen die dabei festgestellte Verdampfung der Kohle aufgetragen, Die Kurve (s. Fig. 1) wurde alsdann für einen mittleren Heizwert von 7500 Wärmeeinheiten umgerechnet, also mit dem Verhältnis 7500/7250 usw. multipliziert, sie ergibt demnach für Verdampfungen zwischen 30 und 65 kg für 1 qm Heizfläche die zugehörigen Verdampfungen für 1 kg Kohle. Für die Berechnung der Tabellen ist eine Verdampfung von b = 40 kg für 1 qm Heizfläche als Grundwert gewählt worden, da die meisten Kessel eine Beanspruchung zwischen 25–65 erleiden. Die zu b = 40 gehörige Verdampfung für 1 kg Kohle ergibt sich aus dem Diagramm zu 7,9. Textabbildung Bd. 326, S. 595 Fig. 1.Verdampfung für das qm Heizfläche In Tab. 1 u. 2 sind die Angaben von Lochner für die 2/4 gekuppelte Schnellzuglokomotive Nr. 464, Erfurt, Zwillings-Naßdampflokomotive und 2/4 gekuppelte Schnellzuglokomotive Nr. 494, Erfurt, Verbund-Naßdampflokomotive im Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens, Jahrgang 1894, S. 108 u. ff. zusammengestellt und umgerechnet worden. Hierbei ist das Verhältnis von Lokomotivgewicht zu Wagengewicht genommen und das Tendergewicht zu dem Wagengewicht zugerechnet worden. Als Dienstgewicht des Tenders ist angenommen worden: das Gewicht des Tenders weniger der halben während der ganzen Fahrt verbrauchten Wasser- und Kohlenmenge. Der gesamte Wasser- und Kohlenverbrauch ist, um kleinere Zahlenwerte zu erhalten, auf 1000 t/km bezogen, indem man den Wasserverbrauch durch den Quotient \frac{S\,\times\,G}{1000} dividiert. In den nächsten Rubriken ist der Kohlen- und Wasserverbrauch für 1000 t/km noch umgerechnet auf eine Kesselbeanspruchung von b = 40 und eine dieser entsprechende Verdampfung von Vb = 7,9 kg. Bezeichnet V1 den Wasserverbrauch für 1000 t/km und v1 die Verdampfung der Kohle bei der Dampferzeugung von V1 kg, so ist die Dampferzeugung Vb bei b = 40, entsprechend vb = 7,9: Vb • vb = V1 • v1, V_b=\frac{V_1\,.\,v_1}{v_b}. Es ergibt sich z.B. für die Lokomotive 464 Fahrt 37: V_b=\frac{505,7\,.\,7,66}{7,9}=490 kg. Das in Rechnung zu setzende v1 wird aus dem Diagramm Fig. 1 entnommen und gehört zu dem Wert b, Rubrik 14. In ähnlicher Weise wird der Kohlenverbrauch K1 für b = 40 umgerechnet: K_b=\frac{K_1\,.\,v_1}{v_b}=\frac{67,4\,.\,7,66}{7,9}=65,3. Um nun den Einfluß des Verhältnisses Lokomotivgewicht zu Wagengewicht L : Wg zu berücksichtigen, ist noch eine weitere Umrechnung (vergl. die beiden letzten Spalten) vorgenommen worden, indem Vb und Kb mit dem Verhältnis V1 : V1 und K1 : K1 multipliziert wurde. V1 und K1 sind die aus den Versuchen bei einem bestimmten Verhältnis von Lokomotiv- zu Wagengewicht gemessenen Wasser- und Kohlenverbrauch. Diese werden durch die letzte Rechnung auf ein Verhältnis: \frac{\mbox{Lokomotivgewicht}}{\mbox{Wagengewicht}}=1\,:\,5 reduziert. (Schluß folgt.)