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Lokomotiv-Feuerschirm aus feuerfesten Stoffen Zum Lenken der Flammen
und Feuergase sind Feuerschirme im Feuerraum der Lokomotiven angeordnet. Bisher
hat man sie aus einzelnen Schamottesteinen durch Einmauern mit Mörtel hergestellt.
Das Schamottemauerwerk hat den Nachteil, daß die Fugen nur geringe Haltbarkeit besitzen,
weil einmal der Mörtel infolge der Erschütterungen während der Fahrt dazu neigt,
aus den Fugen zu fallen, und sodann, weil die Fugen zuerst von den Feuergasen angegriffen
werden. Die Feuerschirme fallen daher zumeist zusammen, noch ehe die Schamottesteine
verbraucht sind. Die gemauerten Feuerschirme haben außerdem den Nachteil, daß ein
großes Lager an verschiedenen Steinen sowohl in Reparatur- als auch Betriebswerkstätten
gehalten werden muß, da die Formen und Abmessungen der Formsteine fast für alle
Lokomotivgattungen und innerhalb der Gattung für die verschiedenen Gewölbestellen
verschieden sind. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt; darüber
hinaus werden wesentliche Vorteile erzielt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Feuerschirm aus sinterungsfähiger Stampfmasse besteht, vorzugsweise als
Gewölbe ausgebildet und nach der Auflage hin verstärkt ist.
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Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung schaubildlich und
beispielsweise dargestellt. Es bedeutet Abb. i einen Längsschnitt durch den Feuerraum
einer Lokomotive, Abb. 2 einen Querschnitt und Abb. 3 eine besondere Ausbildung
des Feuerschirmhalters.
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In dem Lokomotivkessel i ist die Feuerbüchse 2 angeordnet. 3 bedeutet
den Wasserraum. Auf dem Rost 5 verbrennt die Kohle, während die sich bildenden Heizgase
durch die Heizrohre 6 abziehen. Auf dem Wege dorthin werden die Flammen und die
Heizgase durch einen Feuerschirm 7 aus sinterungsfähiger Stampfmasse gelenkt. Die
Gestalt ist die
eines Gewölbes, wobei dieses nach den Auflagern
8 hin verstärkt ist und z. B. parabolisch verläuft. In der Verstärkung sind Feuerschirmhalter
9 vorzugsweise aus Eisen eingebettet, deren Köpfe zur Gewölbeseite hin stark abgerundet
sind, damit die Randspannungen in der Stampfmasse verringert werden. Die Gewölbeauflage
ist die mechanisch am höchsten beanspruchte Stelle des Feuerschirms, weil dort die
Masse durch die Einlagerung des Feuerschirmhalters geschwächt ist und weil dort
die stärksten statischen und dynamischen Kräfte auftreten. Daher ist die Verstärkung
zweckmäßig so ausgebildet, daß der Querschnitt der Masse möglichst wenig geschwächt
ist. Die Feuerschirmhalter werden von besonders ausgebildeten Feuerbuchsstehbolzen
io getragen.
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Abb. 3 zeigt eine andere Ausbildung der Feuerschirmhalter, indem an
den -beiden Enden des Gewölbes, zwischen diesen und der Feuerbuchswand entsprechend
geformte, gebrannte Schamottesteine i i angeordnet sind. Durch diese Bauart werden
die hochbeanspruchten Stellen durch die gebrannten Schamottesteine verstärkt: Die
Schwächung durch die Feuerschirmhalter bzw. Stehbolzen wird in die Schamottesteine
verlegt und damit unwirksam. Statt des Überganges Stampfmasse auf Eisen, die verschiedene
Ausdehnungskoeffizienten haben, ist einmal der Übergang Stampfmasse auf Schamottesteine
mit gleichen Ausdehnungskoeffizienten und sodann der Übergang von Schamottesteinen
auf Eisen, der nicht so empfindlich ist, getreten. Die Wände der Schamotteformsteine
i i sind so abgeschrägt, daß der Gewölbedruck senkrecht abgefangen wird. Außerdem
ist die Oberfläche 12 nach der Masse hin aufgerauht; damit eine gute Verbindung
entsteht. Die Schamottesteine zi werden ihrerseits von entsprechend. ausgebildeten
Feuerbuchsstehbolzen 13 getragen. Bei sehr hoch beanspruchten Feuerschirmen können
diese im Innern verstärkende Einlagen 14 erhalten, die vorzugsweise aus hochhitzebeständigen
Eisenlegierungen bestehen.
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Der Feuerschirm gemäß der Erfindung wird im Feuerraum der Lokomotive
mittels einer an sich bekannten Aufstampfvorrichtung aus einem Stück aufgestampft.
Nach dem Aufstampfen muß die Masse getrocknet und bis zur Sinterung erhitzt werden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Masse vor dem Sintern mit einem glasurbildenden
Stoff' nachzubehandeln, damit die erstmalige Sinterungsschicht bei möglichst geringer
Temperatur entsteht und diese Schicht schon in der ersten Betriebszeit durch ihre
Dicke den Schirm verstärkt.
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Die Zusammensetzung der Masse ist von ausschlaggebender Bedeutung.
Sie muß zum Aufstampfen die erforderliche Plastizität und Grünstandsfestigkeit besitzen.
Sie darf bei der Sinterung nicht wachsen; sonst wird ein Druck auf die Feuerbuchswände
ausgeübt. Sie muß vielmehr durch die Hitze etwas schwinden, damit die Gewölbelagerung
sich von der Feuerbuchse löst. Infolgedessen liegt im Betrieb das Gewölbe frei auf
dem Feuerschirmhalter. Es treten keine seitlichen Drücke in Richtung der Sehne auf,
wenn die Feuerbuchswand während des Anheizens oder im Betrieb infolge der Fahrterschütterungen
arbeitet. Die Masse muß ferner beim erstmaligen Erhitzen schon so weit durchsintern,
daß eine ausreichende Festigkeit des Feuerschirms erreicht wird, damit er den Beanspruchungen
und Erschütterungen während der ersten Fahrt gewachsen ist. Besonders vorteilhaft
ist es, die Masse so zusammenzustellen, daß die beim normalen Anheizen der Lokomotive
auftretenden Temperaturen bereits genügen, um eine ausreichende Durchsinterung des
Feuerschirms zu erzielen.
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Im Betrieb wird die Sinterschicht schnell dicker und erhält bald eine
große Festigkeit.
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Die Feuerfestigkeit der Masse muß aber wiederum so hoch liegen, daß
sie während der Betriebsbeanspruchungen, insbesondere bei Überlastungen des Kessels,
nicht zusammenschmilzt. Je nach der Art der Rohstoffe haben sich Mischungen von
15 bis 40 % Ton und 85 bis 6o % gekörnter Schamotte bewährt. Damit der Sinterungspunkt
in den Bereich der beim normalen Anheizen der Lokomotive entstehenden Temperaturen
gebracht wird, dienen z. B. Ca O, Mg O oder Tonerdeschmelzzement als Flußmittel.
Man kann ferner durch ein Skelett von höchstfeuerbeständigen Stoffen, z. B. Sillimanit,
Chromerz, Zirkonerz oder Spinell, die Widerstandsfähigkeit der Masse gegen die hohen
Temperaturen und Schlacken sowie ihre Temperaturwechselbeständigkeit wesentlich
erhöhen. Das Ausdehnungsverhältnis der Masse kann bei Bedarf durch Zugabe von Quarz
beeinflußt werden.
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Der Feuerschirm gemäß der Erfindung hat gegenüber den bisher benutzten
große Vorteile. Einmal kann er in jeder Gattung von Lokomotiven in jeder beliebigen,
also der zweckmäßigsten Gestalt und Stärke hergestellt werden. Das große Lager an
Schamotte-Formsteinen, das bei gemauerten Feuerschirmen in den Bahnbetriebs- und
Reparaturwerkstätten gehalten werden muß, fällt fort. Die Masse ist kurzfristig
lieferbar und kann in ausreichender Menge gelagert werden, ohne an Güte zu verlieren.
Das Gewölbe enthält keine Fugen, die ausbröckeln können. Sollte irgendein Schaden
am Gewölbe entstanden sein, dann können diese Stellen mit der Masse wieder ausgeflickt
werden, und das Gewölbe erhält seinen vollen Wert. Das Gewölbe kann auch nach einer
gewissen betriebsmäßigen Abnutzung durch Aufflicken von Masse wieder auf die alten
Abmessungen gebracht werden, wenn man das Neuaufstampfen vermeiden will.
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Man kann sogar noch weitergehen und einzelne Partien aus der Masse
herausschlagen und diese Stellen mit der Masse wieder zuflicken. Dieser Fall tritt
z. B. ein, wenn einer der Spezial-Feuerbuchsstehbolzen 1o, 13 undicht geworden ist.
Die Masse wird so weit entfernt, daß der Stehbolzen frei liegt und dann abgedichtet
oder erneuert werden kann. Nach Beendigung der Arbeiten wird der Schirm wieder mit
Masse geflickt. Die eingeflickte Stelle sintert im Betrieb mit der übrigen Masse
wieder zu einem Stück zusammen. Es hat sich gezeigt, daß der Feuerschirm gemäß der
Erfindung eine größere Lebensdauer als der gemauerte besitzt.