Dampmaskinens historie
De første dampmaskinene var stasjonære og arbeidet med lavt trykk. James Watt forbedret Newcomens konstruksjon ved å innføre en separat kondensator og utviklet kraftigere og mer effektive løsninger, blant annet flyttbare dampmaskiner. Etter hvert som kjelkonstruksjonen ble forbedret, særlig etter innføringen av den mobile kjelen, eksperimenterte han med damp under høyere trykk som kunne drive stempelet direkte. Dette banet vei for mer kompakte maskiner som kunne gi trekkraft til lokomotiver. Watt fikk selv patent på et damplokomotiv i 1794.
Allerede før dampkraften ble tatt i bruk, var det kjent at hester kunne trekke tyngre last på solide treskinner enn på ujevne veier. Slike skinner var allerede i bruk enkelte steder, særlig i gruveområder, og hestene ble snart erstattet av de nye dampmaskinene. Jernbanene ble opprinnelig utviklet for å gjøre transporten av råvarer og ferdigvarer enklere, men ble uventet også populære som passasjertransport. I Storbritannia utviklet jernbanelokomotivene seg raskt i første halvdel av 1800-tallet: På 1830-tallet fantes det mindre enn 100 miles med jernbanelinjer, mens det i 1860 var mer enn 10 000.
I samme periode ble det bygget en rekke dampdrevne kjøretøy, blant annet veivalser, lokomobiler og til og med dampbåter. Disse andre dampdrevne kjøretøyene oppnådde imidlertid aldri samme popularitet som damplokomotivet.
Hvordan fungerer kjelen i et damplokomotiv?
Grunnkonstruksjonen til lokomotivkjeler forble stort sett uendret gjennom hele dampmaskinens tidsalder, mens konstruksjonsendringer og tilleggskomponenter økte virkningsgraden og forbedret sikkerheten. Lokomotivkjeler er røykrørskjeler.
Varme røykgasser
Det betyr at ilden danner varme røykgasser som strømmer gjennom et system med horisontale røykrør i kjelen og avgir varme til vannet rundt rørene i kjelmantelen. I lokomotivkjelen dannes det damp som stiger opp til toppen, der en regulatorventil styrer dampstrømmen til sylindrene.
Eksosdamp
Etter å ha utført arbeid på stemplene går den gjenværende eksosdampen inn i røykkammeret og deretter gjennom blåserøret. Blåserøret leder så dampen ut. Dette skaper et delvis undertrykk som trekker luft gjennom fyrkassen og fremmer forbrenningen.
Opprinnelig ble lokomotivets dampkjel fyrt med fast brensel, hovedsakelig kull, som ble måkt manuelt inn i fyrkassen (eller røykkammeret). Senere ble det innført automatiske matesystemer. Vann tilføres lokomotivkjelen ved hjelp av injektorer som fungerer etter prinsippet om tilførsel av eksosdamp. En dampstråle presses inn i vannet og skaper tilstrekkelig kraft til å føre dampen inn i lokomotivkjelen gjennom en enveis reguleringsventil.
Til gulvet i fyrkassen eller røykkammeret kan dere bruke vår varmebestandige avrettingsmasse.
Kjelrør
De første dampmaskinene produserte mettet damp som samlet seg øverst i lokomotivkjelen og ble ført direkte til sylindrene gjennom hoveddampledningen.
Senere ble konstruksjonen endret slik at den mettede dampen ble varmet opp på nytt. Dette fjernet vannet og økte temperaturen. Prosessen kalles overoppheting.
Dampmaskin med overopphetet damp
Overhetere ble innført tidlig på 1900-tallet og innebar en grunnleggende endring av dampmaskinen. En overhetere består av en overhetersamler, en dampdom, overheterelementrør og flere andre røykrør.
Overhetersamleren mottar dampen fra hoveddampledningen, mens tilleggsrørene fører dampen gjennom overheterelementrørene for videre oppvarming. Dette øker effekten til den overopphetede dampen som produseres. Den overopphetede dampen føres deretter tilbake til dampledningen.
De siste damptogene ble tatt ut av ordinær drift i 1967 og erstattet med dieseldrift, men dampkraften har på ingen måte forsvunnet. Tusenvis av entusiaster, mange av dem frivillige, fortsetter å støtte, restaurere og drive museumsjernbaner med damplokomotiver over hele landet. I 2008 fullførte et damplokomotiv ved navn Tornado, som var bygget fra grunnen av med støtte fra A1 Steam Locomotive Trust, testene og fikk tillatelse til å kjøre på Network Rail-nettet. Selv om lokomotivet var basert på en konstruksjon fra 1950-tallet, måtte kjelen oppfylle de moderne sikkerhetskravene i EUs trykkutstyrsdirektiv. Ingen britiske produsenter ble vurdert som egnede, og kjelen ble derfor bygget ved Meiningen Steam Locomotive Works i Tyskland. Verkstedet har blitt et senter for restaurering av damplokomotiver og arrangerer hver september en festival viet til dampmaskiner.
Fordeler med lokomotivkjelen
En av fordelene med lokomotivkjelen er at den er økonomisk og produserer damp svært raskt.
Ulemper med lokomotivkjelen
En av de største ulempene med lokomotivkjelen er behovet for å opprettholde et sikkert driftstrykk, som overvåkes med et manometer, samtidig som man unngår for høyt trykk i kjelen. For høyt trykk vil føre til at sikkerhetsventilen åpnes.
Når lokomotivkjelen arbeider med høy effekt, kan partikler av brent fast brensel slynges ut gjennom blåserøret og skorsteinen. Dette medfører brannfare langs jernbanelinjen.
En annen ulempe med lokomotivkjelen, særlig i områder med hardt vann, er korrosjon og dannelse av kalkavleiringer.
Ildfaste materialer som brukes i kjelen til et damplokomotiv
Ildfaste materialer spiller en viktig rolle ved bygging og vedlikehold av kjelen i et damplokomotiv. Nedenfor finner dere noen av de ildfaste materialene dere kan få behov for.
Ildfast hvelv i fyrkassen
Det ildfaste mursteinshvelvet befinner seg over ilden og hindrer partikler av brent brensel i å komme direkte inn i røykrørene. Hvelvet kan bygges av ildfast stein og ildfast mørtel eller støpes på stedet med ildfast støpemasse. Noen ganger støpes hvelvet i seksjoner med ildfast støpemasse og monteres deretter med ildfast mørtel.
Isolering av lokomotivkjelen
Lokomotivkjelen kan isoleres med en keramisk fibermatte som vikles rundt kjelmantelen og deretter dekkes med kledningsplater.
Lagre
Ved støping av hvitmetallagre kan dere bruke produktet vårt Premium 1P som tetnings- og kittmasse.
Flere ildfaste produkter finner dere under Museumsjernbaner
