Locomotiva de alta pressão

Locomotiva de alta pressão SLM Eb 3/5 com uma pressão de caldeira de 60 bar

As locomotivas de alta pressão , também chamadas de locomotivas a vapor de alta pressão , são locomotivas a vapor operadas com uma pressão de caldeira superior a 25 bar. Deste projeto especial, 24 locomotivas foram construídas entre 1925 e 1954 em todo o mundo para fins de teste. A complicada tecnologia prometia maior eficiência, mas foi desenvolvida lentamente por causa da Grande Depressão e da Segunda Guerra Mundial , até ser ultrapassada pela introdução das locomotivas elétricas e a diesel .

tecnologia

Locomotivas com caldeiras clássicas de locomotivas a vapor de acordo com Stephenson têm limites técnicos e econômicos porque a pressão da caldeira não pode ser aumentada acima de 21 bar sem desvantagens. Porque à medida que a pressão da caldeira aumenta, também aumentam as exigências do material de construção da caldeira, de modo que os custos de fabricação e manutenção aumentam. A eficiência geral de tal locomotiva é de 10%. Era sabido por motores a vapor de navios e sistemas estacionários que pressões de vapor mais altas economizam combustível e água. Além disso, podem ser usados ​​cilindros menores e o vapor pode ser expandido não apenas em dois, mas também em três estágios, como nas locomotivas a vapor compostas usuais . No entanto, essas vantagens tiveram que ser compradas ao custo de um tipo diferente de caldeira, a caldeira de tubo de água , que era mais complicada na construção do que a caldeira Stephenson e ainda não havia se provado em operações ferroviárias. Além disso, normalmente era necessário usar um sistema de tiragem induzida para ventilar a combustão.

Tipos de caldeira

Caldeira Schmidt-Henschel

Seção longitudinal da caldeira Schmidt-Henschel do PLM 241 B 1

A caldeira de duas pressões ou caldeira Schmidt-Hartmann desenvolvida pela Schmidtsche Superheated Steam Company consiste em um circuito fechado de alta pressão que aquece um circuito aberto de baixa pressão por meio de um trocador de calor. A evaporação, portanto, ocorre fora do forno, onde os tubos não são diretamente expostos ao calor radiante. Isso evitou que a água suja formasse incrustações nos tubos. Os únicos depósitos ficavam na parte externa dos tubos do circuito primário no tambor do evaporador, onde eram fáceis de limpar. O circuito primário foi preenchido com água purificada para que nenhum depósito pudesse se formar lá.

A caldeira Schmidt foi adaptada para instalação em locomotivas em colaboração com Henschel. O circuito primário da caldeira Schmidt tinha a pressão máxima de 95 bar, o vapor de alta pressão gerado no circuito secundário tinha uma pressão de 60 bar. Pré-aquecedor e tubos de aquecimento do circuito primário formaram as paredes da caixa de fogo . Seguiu-se uma caldeira longa convencional na qual se gerou vapor superaquecido a uma pressão de 17 bar. O vapor da caldeira Schmidt foi alimentado para o cilindro de alta pressão individual na estrutura. O vapor de exaustão desse cilindro entrou nos dois cilindros externos de baixa pressão junto com o vapor vivo da caldeira longa.

Várias locomotivas foram equipadas de acordo com o sistema Schmidt-Henschel, incluindo a H 17 206 . A locomotiva foi usada em test drives com um carro medidor. Esperava-se uma economia teórica de combustível de 47%. No entanto, os valores reais eram muito mais baixos e não justificavam os altos custos de desenvolvimento. Além disso, havia preocupações com a segurança devido à alta pressão do vapor ao dirigir. Os trabalhos de manutenção necessários e os custos associados não foram esclarecidos.

Caldeira tubo de água tubo de fogo de campo

Caldeira Muhlfeld na locomotiva da Ferrovia Delaware and Hudson No. 1400

O engenheiro alemão John Erhardt Mühlfeld projetou uma caldeira que consistia em um cano de água e uma longa caldeira Stephenson adjacente. Em ambos os lados longos da caixa de fogo, tambores foram fixados acima e abaixo, nos quais as paredes do tubo lateral da caixa de fogo terminavam. Os tambores superiores formavam a sala de vapor da caldeira e se estendiam além da caixa de fogo.

Caldeira Winterthur

A caldeira, também conhecida como caldeira de tubo de água SLM , desenvolvida pela Swiss Locomotive and Machine Works em Winterthur , consistia em uma caixa de fogo com paredes laterais e telhado de tubo de água e paredes duplas cheias de água nas partes dianteira e traseira. No fundo da caixa de fogo, dois tambores foram fixados ao longo do comprimento para segurar os tubos, e no meio acima da caixa de fogo um tambor superior foi disposto como um coletor de vapor. O ar de combustão não era aspirado pela caixa de cinzas como de costume , mas entrava nos dois pré - aquecedores de ar por duas aberturas na frente da câmara de fumaça e era direcionado ao longo da caldeira para a caixa de fogo. A água de alimentação foi pressionada através de um vapor de exaustão e um pré-aquecedor de gases de combustão no tambor superior da caldeira. Quase atingiu a temperatura de evaporação ao entrar na caldeira. Isso evitou que se formasse incrustações na caldeira tubular, que é difícil de limpar, mas se depositasse nos dois pré-aquecedores que foram otimizados para a limpeza. A caldeira SLM tinha uma alta densidade de potência graças à utilização otimizada termicamente dos gases de combustão. O calor dos gases de combustão foi utilizado pela parede dupla frontal da caixa de fogo para evaporar a água na caldeira, no superaquecedor, no pré-aquecedor da água de alimentação e no pré-aquecedor do ar de combustão na câmara de fumaça.

Locomotivas executadas

A tecnologia da locomotiva a vapor de alta pressão foi testada na Alemanha , Grã-Bretanha , França , Suíça , Canadá e EUA .

As locomotivas implementadas podem ser divididas em quatro grupos de acordo com a tecnologia utilizada:

1. Locomotivas com caldeiras de tubo de água pura
2. Locomotivas com caixa de incêndio com tubulação de água e caldeira longa clássica
3. Locomotivas com caldeiras de duas pressões de acordo com Schmidt-Hartmann , onde um circuito de vapor primário fechado gera vapor de processo em um trocador de calor
4. Locomotivas com caldeiras de circulação forçada

Alemanha

Na Alemanha, são conhecidas três tentativas com locomotivas de alta pressão; São eles o H 17 206 (versão segundo o grupo 3), o H 02 1001 (versão segundo o grupo 4 com chaleira Löffler ) e o H 45 024 (versão segundo o grupo 4 com chaleira Velox ). Todas as locomotivas não passaram do status de teste.

Suíça

Na Suíça, a Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik fabricou uma locomotiva com uma caldeira tubular e pressão de caldeira de 60 atm em 1927 . Este tipo de locomotiva tanque Eb 3/5 foi amplamente testado entre 1928 e 1931 e, em comparação com a locomotiva a vapor superaquecida de passageiros SBB B 3/4, economizou até 50 por cento de água e até 40 por cento de carvão. Esta permaneceu como uma locomotiva de teste.

Tabela de todas as locomotivas de alta pressão executadas

país	Comboio	série de modelos	número	caldeira	imprimir	Ano de construção	Fabricante	tipo	execução	grupo	cenário
Reino Unido Reino Unido	LNER	Classe w	10.000	Caldeirão de Yarrow com cinco tambores	31 bar	1929	Darlington Works	2'C11 'h4v	Locomotiva a vapor de pistão	1
Estados Unidos EUA	D&H		1400 Horatio Allen A)	Caldeira Mühlfeld	28 bar	1924	Álcool	1'D h2v	Locomotiva a vapor de pistão	2
Estados Unidos EUA	D&H		1401 John B. Jervis B)	Caldeira Mühlfeld	28 bar	1927	Álcool	1'D h2v	Locomotiva a vapor de pistão	2
Estados Unidos EUA	D&H		1402 James Archibald C)	Caldeira Mühlfeld	34 bar	1930	Álcool	1'D h2v	Locomotiva a vapor de pistão	2
Estados Unidos EUA	D&H		1403 LF Loree D)	Caldeira Mühlfeld	35 bar	1933	Álcool	2'D h4v	Locomotiva a vapor de pistão	2
Estados Unidos EUA	NYC	HS-1a	800	Caldeira Schmidt-Henschel	108 bar	1931	Álcool	2'D2 'h3v	Locomotiva a vapor de pistão	3
Reino Unido Reino Unido	LMS		6399 Fury	Caldeira Schmidt-Henschel	110 bar	1929	Britânica do norte	2'D h3v	Locomotiva a vapor de pistão	3
Canadá Canadá	CPR	T4a	8000	Caldeira Schmidt-Henschel	93 bar	1930	CPR Angus Shop	1'E2 'h3v	Locomotiva a vapor de pistão	3
França França	PLM	241 B	1	Caldeira Schmidt-Henschel	108 bar	1929	Henschel	2'D1 'h4v	Locomotiva a vapor de pistão	3
Alemanha Alemanha	DRG	H 17	206	Caldeira Schmidt-Henschel	90 bar	1925	Henschel	2'C h3v	Locomotiva a vapor de pistão	2
Alemanha Alemanha	DRG	H 02	1001	Chaleira Löffler	120 bar	1945	Schwartzkopff	2'C1 'h3v	Locomotiva a vapor de pistão	4º
Suíça Suíça	SLM	Eb 3/5	não	Caldeira Winterthur	60 bar	1927	SLM	1'C1 'h3t	Locomotiva a vapor	1
França França	SNCF	232 P	1	Caldeira Winterthur	60 bar	1936	SACM Fives-Lille cortador SLM	2'Co2 'h18	Locomotiva a vapor	1
Alemanha Alemanha	LBE	EU.	DM 22	Chaleira dupla	120 bar	1934	Henschel	B.	Shunter	4º
Reino Unido Reino Unido	LMS		7192	Chaleira dupla	desconhecido	1934	Sentinela	B.	Shunter	4º
França França	PLM	230 E.	93	Caldeira velox	20 bar	1937	CEM	2'C h4v + 3	Locomotiva a vapor de pistão	4º
Rússia Rússia	RZD	5	01	Caldeirão Ramsin	80 bar	1937	Kolomna	Bo'2 '	Locomotiva a vapor	4º
Alemanha Alemanha	DR	H 45	024	Caldeirão La Mont	42 bar	1951	VEB Lokomotivbau Karl Marx Babelsberg Construção da caldeira a vapor VEB Meeraner	1'E1 'h3v	Locomotiva a vapor de pistão	4º
Colômbia Colômbia	FCN		(3 pedaços)	Caldeirão woolnough	38,5	1933	Sentinela	Co'Co 'h12v	Locomotiva a vapor	1

Explicação dos nomes das locomotivas D&H:

literatura

• Wolfgang Stoffels: Construção de locomotivas e tecnologia de vapor: Testes e resultados com locomotivas a vapor de alta pressão, locomotivas a vapor, locomotivas de turbina a vapor . Springer-Verlag, 2013, ISBN 978-3-0348-5877-9 ( books.google.com ). 
• Hans-Dieter Häuber, Dierk Lawrenz: Schwartzkopff locomotives 1867-1945 , Steiger-Verlag Moers, ISBN 3-921564-75-1 .

Evidência individual

1. ↑ Wolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Testes e resultados com locomotivas a vapor de alta pressão, locomotivas com motor a vapor, locomotivas com turbina a vapor. Pp. 37-38.
2. ^ P. Ransome-Wallis: Enciclopédia ilustrada de locomotivas ferroviárias do mundo . Courier Corporation, 2013, ISBN 978-0-486-14276-0 , Locomotivas a vapor usando pressão muito alta, pp. 464 (inglês, google.com [acessado em 14 de outubro de 2018]). 
3. ↑ Biblioteca de ensino de ferrovias do Deutsche Bundesbahn Volume 134 Steam Locomotive Knowledge 2ª edição revisada 1959 2ª reimpressão 1983 página 287
4. ↑ Stoffel, p. 25
5. ^ P. Ransome-Wallis: Enciclopédia ilustrada de locomotivas ferroviárias do mundo . Courier Corporation, 2013, ISBN 978-0-486-14276-0 , Locomotivas a vapor usando pressão muito alta, pp. 464 (inglês, google.com [acessado em 14 de outubro de 2018]). 
6. ↑ Wolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Testes e resultados com locomotivas a vapor de alta pressão, locomotivas com motor a vapor, locomotivas com turbina a vapor. Pp. 71-72.
7. ↑ Wolfgang Stoffels: Lokomotivbau und Dampftechnik: Testes e resultados com locomotivas a vapor de alta pressão, locomotivas com motor a vapor, locomotivas com turbina a vapor. Pp. 47-48.
8. ^ P. Ransome-Wallis: Enciclopédia ilustrada de locomotivas ferroviárias do mundo . Courier Corporation, 2013, ISBN 978-0-486-14276-0 , Locomotivas a vapor usando pressão muito alta, pp. 464 (inglês, play.google.com [acessado em 14 de outubro de 2018]). 
9. ^ Alfred Moser The Steam Company of the Swiss Railways 1847–1966 4a edição, pp. 266–267
10. ↑ Schweizerische Bauzeitung Volume 91 (1928), Edição 22, p. 265 e-periodica.ch e Volume 97 (1931), Edição 24, página 297 e-periodica.ch