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Untergestellfreier vier oder mehrachsiger Leichtkesselwagen Die Erfindung
bezieht sich auf einen untergestellfreien vier- oder mehrachsigen Kesselwagen, bei
dem der Kessel ohne besonderen Tragrahmen auf den Dreh- bzw. Laufgestellen abgestützt
ist, so daß er alle senkrechten und waagerechten Kräfte selbst aufzunehmen hat.
Derartige Kesselwagen sind an sich bekannt. Man `hat dabei unterhalb des Kessels
im Blereich seiner Stützpunkte kräftige Tragbalken zur Übertragung der senkrechten
und waagerechten Kräfte angebracht, deren Verbindung mit dem Kesselmantel unter
der Einwirkung der großen Stoß- und Zugkräfte auf Schub beansprucht wurde, so daß,
besonders wenn es sich um Nietverbindungen handelte, leicht Undichtigkeiten und
Beschädigungen ,des Kessels an den Verbindungsstellen entstanden. Außerdem ergab
die Anordnung solcher Tragbalken große Bauhöhen und :eine hohe Lage des Kesselsch"verpunktes.
Infolgedessen konnte auch der bei Eisenbahnwagen innerhalb .des Umgrenzungsprofils
zur Verfügung stehende Raum nicht gut ausgenutzt werden.
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-Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden auch schon Anordnungen vorgeschlagen,
bei denen der Kessel an seinen Enden bzw. im Bereich seiner Stützpunkte ausgeschnitten
oder eingebuchtet und in die Ausschnitte. oder Ein;-buchtungen Tragkörper eingesetzt
wurden, die die senkrechten und waagerechten Kräfte auf den Kesselmantel zu übertragen
hatten. Diese vielfach aus Gußstücken gebildeten Tragkörper sind ebenso wie die
Tragbalken der obengenannten Ausführung schwer im Gewicht. Ihre Anordnung ergibt
keine stetige und organische Überleitung der Kräfte in den Kesselmantel. Sie entspricht
auch in keiner Wise einer zweckmäßigen Werkstoff- und Raumausnutzung, wie sie mit
der heutigen Leichtbauweise angestrebt wird. Ganz abgesehen davon, daß solche Ausführungsformen
auch die Fertigung verteuern, ist ein Ausschneiden oder Einbuchten eines einem Überdruck
ausgesetzten Kessels gerade an den Stellen, an denen die Kräfte aufgenommen werden
sollen, unzweckmäßig und unerwünscht, zumal dadurch bei nicht sorgfältig durchgeführter
Arbeit der Baustoff des Kesselmantels in Mitleidenschaft gezogen und die Ursache
für spätere Einrisse geschaffen werden kann. Schließlich geht eine derartige Einfügung
von Tragkörpern in den ausgeschnittenen oder eingebuchteten Kesselmantel stets auf
Kosten des Kesselraumes.
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Bei anderen bekannten Kesselwagen ist innerhalb des Kessels ein fach-,verkartiges
Tragwerk vorgesehen, welches aus einem ar»
oberen Teil des Kesselmantels
entlang geführten T-förmigen Träger, einer im unteren Teil des Kessels vorgesehenen,
über die ganze Länge des letzteren verlaufenden Tragplatte und aus beide Teile verbindenden
senkrechten Säulen sowie schrägen Zugstangen besteht. Je eine dieser senkrechten
Säulen befindet sich jeweils über den Kesselstützpunkten. Dieses. Tragwerk soll
den Kessel jedoch nur in sc NI-, rechter Richtung versteifen: denn zur .4.tz' nalime
der aus der Zug- und Stoßvorrichtung' kommenden Längskräfte ist unterhalb des Tragwerkes
und unabhängig davon ein besonderer, durch die Kesselböden hindurchgeführter Zug-
und Stoßbalken vorgesehen, der aus zwei durch Lamellen verbundenen U-Eisen gebildet
ist. Bei dieser Ausführungsform werden also nur senkrechte Kräfte durch das Tragwerk
in den oberen Teil des Kessels übertragen, aber keine Stöl.')kräfte. Auch handelt
es sich dabei nicht uni eine stetige L bertragung. Außerdem bringt diese Bauart
einen mantel, sondern um eine örtliche Kräfteübertragung. Außerdem bringt diese
Bauart einen wesentlichen Verlust an nutzbarem Kesselinhalt mit sich und erfordert
einen großen. mit der heutigen Leichtbauweise nicht zu vereinbarenden Aufwand an
Baustoff. Schliel:ilich kann diese Bauart auch nicht als untergestellfreier Kesselwagen
im Sinne der Erfindung angesehen werden, da sie ein in das Innere des K=essels verlegtes
durchgehendes Tragwerk besitzt.
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Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist der Kessel von seinen
Enden her bis über seine beiden Stützpunkte hinaus unten »mit einer längs gerichteten,
im Querschnitt bogenförmigen Einbuchtung versehen. In dieser Einbuchtung ist ein
an seinem sattelartigen Rücken mit dem Kesselmantel vernieteter, im Querschnitt
hutförmiger Trag- und Stoßbalken vorgesehen, in dem die Zug- und Stoßvorrichtung
untergebracht ist und der in der Drehzapfenebene mit einem auf dem Drehgestell abgestützten
Schemelträger zu einem kreuzförmigen Gebilde vereinigt ist, das zur Aufnahme und
L bertragung sowohl der senkrechten als auch der waagerechten Kräfte auf den Kessel
dient. Zur Wahrung der Formsteifigkeit des Kessels sind in seinem Innern aus Zugbändeln
gebildete, quer gerichtete Diagonalverbände vorgesehen, von denen sich je einer
in der Ebene der beiden Drehzapfen und je einer unmittelbar hinter den Einbuchtungen
befindet. Der etwa 400 mm holte Stoßbalken, der außerhalb der Kesselstützpunkte
nur an seinem Rücken mit dem Kesselmantel verbunden ist, ist an seinem über den
Kessel hinausragenden Ende noch durch eine Blechkappe an dem Kesselboden angeschlossen,
die ihn mit ihrem vorderen Ende seitlich umfaßt und, nach hinten auseinanderstrebend,
mit einem umgebogenen Flansch am Kesselboden angreift, offenbar um den Stoßbalken
an dieser Stelle auch gegen die beispielsweise beim Befahren von Gleiskrümmungen
auftretenden seitlichen Kräfte am Kesselboden abzustützen. Für die Aufnahme der
bei einem solchen Wagen auftretenden großen Stoß- und Zugkl:äfte würde diese Blechkappe
aber nicht ge-'iAigen. Bei dieser Kesselwagenbauart kann `zwar dadurch, daß der
Kessel im Bereich der Stützpunkte in seinem unteren Teil ein.Kebuchtet ist, der
Kesselschwerpunkt ziemlich tief gehalten werden, dafür ist aber durch die Einbuchtung
die natürliche äußere Form des Kesselmantels und der Kesselböden gestört, worüber
bereits an ariderer Stelle das Nötige gesagt ist.
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Es ist bei untergestellfreien Kesselwagen ferner bekannt, den unteren
Neil des Kesselmantels aus einer von einem Kesselende bis zum anderen durchgehenden
kräftigen Wanne zu bilden, die, mitunter noch durch besondere Längsträger versteift,
den sonst bei Kesselwagen üblichen Untergestellrahmen ersetzen soll. Man ging dabei
von dem Gedanken aus, die Kräfte eben schlechtweg in den unteren Teil des Kessels
zti leiten, der zu diesem Zweck besonders kräftig ausgebildet wurde, während der
darüber befindliche Teil des Kesselmantels mehr oder weniger unausgenutzt blieb.
Mit solchen Überlegungen konnte jedoch infolge der unvollkommenen Ausnutzung des
Kesselmantelbaustoffes keine baustoff- und gcwichtsparende Konstruktion erzielt
werden.
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Es kann ferner gesagt werden, daß sich die bekannten Bauarten untergeste1lfreier
Kesselwagen gegenüber den Kesselwagen mit Untergestell in der Praxis noch nicht
mit vollem Erfolg durchsetzen konnten, offenbar weil Vorteile besonderer Art nicht
festgestellt -wurden und weil überdies bei den früher üblichen genieteten Bauarten
schwerwiegende Nachteile eingetreten sind, so vor allem die infolge der großen Stoß-
und Zugkräfte entstandene Lokkerung der Niete an der Verbindung der die Kräfte übertragenden
Teile mit dein Kesselmantel. Auf Grund dieser Umstände ist auch von der Deutschen
Reichsbahn bisher noch kein untergestellfreier Kesselwagen zugelassen worden. Ferner
mangelte es bei den bekantnten Bauarten vielfach an einer stetigen organischen Überleitung
der - Kräfte in den Kesselmantel. Auch dieser Mangel kann bekanntlich die Ursache
von Brüchen, Einrissen o. dgl. bilden. Schließlich ergaben die bekannten Konstruktionen
auch keine gute Ausnutzuil# p
von Stoff und Raum, wie sie mit der heutigen
Leichtbauweise angestrebt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde; einen untergestellfreien
Kesselwagen
zu schaffen, bei dem durch eine vorteilhafte Überleitung
und Verteilung sowohl der senkrechten Kräfte als auch der Längskräfte auf den Kesselmantel,
unter möglichst weitgehender Heranziehung des letzteren zur Kräfteauf-@ nahme, eile
bestmögliche Ausnutzung von Stoff und Raum erzielt wird. Trotz der dabei angestrebten
tiefen Lage des. Kesselschwerpunktes soll jedoch die natürliche äußere Kesselform
.erhalten bleiben, was hinsichtlich der Fertigung und der Steifigkeit des.Kessels
sowie hinsichtlich seines Fassungsiverniögens von Vorteil ist.
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Erfindungsgemäß ist unter Bfeibehaltung der natürlichen äußeren Kesselform
innerhalb des Kessels im Bereich der Kesselstützpunkte je eine zugleich als Schwallblech
dienende, vorzugsweise mit dem Kesselmantel verschweißte Tragwand vorgesehen, in
die sich außerhalb des Kesselmantels ein die Basis für den DTehpfannenob,erteil
und die seitlichen Gleitstücke. bildender Sockel anschließt, der aber für sich allein
nicht als Tragbalken zu betrachten ist. Weiterhin sind an die in ihrer äußeren Form
unverändert gebliebenen Kesselböden zur Übertragung der Längskräfte dienende Joche
angeschlossen, deren etwa in der Pufferebene liegenden Längsstreben außerhalb des
Kesselmantels und in Verbindung mit diesem bis in den Bereich - der Tragwand durchgeführt
sind, während sich. innerhalb des Kessels mit der Tragwand und dem Kesselmantel
verbundene, sich über die Kesselböden an die Joche anschließende Längsstreben befinden.
Dabei dient die Tragwand, welche den sonst üblichen, unterhalb des Kessels anzubringenden
Tragbalken ersetzt und dadurch auch eine Tieflegung des Kessels ermöglicht, im wesentlichen
zu teurer stetigen Überleitung der vom Drehstuhl kommenden Kräfte in den Kesselmantel,
während infolge der Verbindung der Joche mit den in ihrer' Form unverändert gebliebenen
Kesselböden durch die Gewölbe-Wirkung der letzteren eine bessere Verteilung der
Längskräfte auch in den oberen Teil des Kesselmantels ermöglicht wird. Infolge der
Verbindung der Joche mit der Tragwand durch die zwischen ersteren und letzterer
innerhalb und außerhalb des Kesselmantels vorgesehenen Längsstreben .entsteht im
Verein mit dem Kesselmantel ein im Grundriß gesehen rahmenartiger, in senkrechter
und waagerechter Richtung steifer Tragverband, durch den eine stetige Überleitung
sowohl der senkrechten als auch der waagerechten, Kräfte nicht nur in den unteren,
sondern auch in den oberen Teil des Kesselmantels -ermöglicht wird. Auf Grund der
hierdurch erzielten günstigen Überleitung und Verteilung der Kräfte auf den Kesselmantel
kann der gesamte Baustoff besser ausgenutzt und die Blechstärke des Kesselmantels
gering gehalten werden. Die Bauart nach der Erfindung ermöglicht es sogar, im unteren
Teil des Kessels ohne eine verstärkte Wanne des Kesselmantels auszukommen. Bei bereits
auf Grund der Erfindung ausgeführten zwei- und vierachsigen Kesselwagen konnte die
Blechstärke des Kesselmantels sogar noch erheblich schwächer gehalten werden als
die der Kesselwagen mit Untergestell, so daß sich gegenüber derartigen Kesselwagen
eine erhebliche Baustoff-und Gewichtsersparnis ergibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
und zeigt Abb. i eine Seitenansicht eines vierachsigen, mit Drehgestellen ausgerüsteten
Kesselwagens mit einem Längsschnitt durch den vorderen Teil des Wagens und Abb.2
einen Grundriß dazu.
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Abb.3 stellt einen Querschnitt des Wagens nach der Linie A-B in Abb.
r dar.
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Abb. 4. zeigt einen Querschnitt durch den unteren Teil des Kessels
mit dem Sockel q. an der gleichen 'Stelle, Abb.S einen Grundriß bzw. einen waagerechten
Schnitt durch den Sockel q. und Abb.6 den unteren Teil einer Stirnansicht des Kessels.
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Die Drehgestelle des Kesselwagens sind zur Abstützung des Kessels
mit der üblichen Drehpfanne i und den seitlichen Gleitstücken z versehen (Abb. q.).
In der senkrechten Querebene der beiden Kesselstützpunkte ist innerhalb des Kesselmantels
je eine zweckmäßig durch Schweißung mit letzterem verbundene Tragwand 3 vorgesehen,
an die sich außerhalb des Kesselmantels ein Sockel q. anschließt, der im wesentlichen
zur Bildungeiner Basis für die Anbringung des Drehpfannlenoberteils 5 und der oberen
Gleitstücke 6 dient. Durch die Tragwand .3 wird ohne Veränderung der äußeren Form
des Kesselmantels ein Queirträger geschaffen, der eine tiefe Lagerung des Kessels
gestattet und der die aus: dem Drehstuhl kommenden Kräfte so auf den Kesselmantel
überträgt, das unter Wahrung der Formsteifigkeit des Kessels auch der obere Kesselteil
oder, besser gesagt, der Kesselmantel in seinem gesamten Umfange zur Kraftübernahme
herangezogen wird. Gleichzeitig wird die Tragwand 3 auch als Schwallwand benutzt.
Sie kann auch mit weni- Raum in Anspruch -nehmenden Mitteln beliebig versteift werden.
So können z. B. aufgeschweißte Rippen 7 oder an deren Stelle in die Tragwand eingepreßte
Sicken vorgesehen und die Wand an dem Mannloch 8 durch einen eingeschweißten Ring
9 versteift werden. Im Bereich der Drehpfanne werden zwischen dem Ring 9 und dem
Kesselmantel zweckmäßig noch besondere Stützen r o eingeschweißt.
Zur
übertragdng der Längskräfte (Stoß-und Zugkräfte) sind an die ?n ihrer üblichen Form
unverändert gebliebenen Kesselböden 12 kastenförmige, mit Streben 13, 1.4, 15 ausgesteifte
Joche 16 angeschweißt, deren obere Stoßbleche i i nach den Kesselböden zu schräg
ansteigen, so daß ein Teil der Längskräfte, insbesondere der großen Stoßkräfte,
über die vollen Kesselböden auch in den oberen Teil des Kessels übertragen wird.
Die äußeren Längsstreben 13 der Joche 16 sind außerhalb des Kesselmantels und in
Verbindung m'_t diesem bis in den Bereich der Tragwand 3 durchgeführt, während die
Streben 14 und 15 an den Kesselboden 12 angeschweißt sind. Innerhalb des Kesselmantels
sind in Fortsetzung der Streben 14 Längsstreben 17 vorgesehen, die mit dem Kesselmantel
und mit der Tragwand 3 durch Schweißung verbunden sind. Die Streben 17 können an
'-hren Enden auch durch je einen Quersteg2i verbunden werden.
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Infolge dieser Verbindung der Tragwand 3 mit den lochen 16 durch die
Streben 13 und 17 bis 14 entsteht im Veren mit dem Kesselmantel ein rahmenartiger
(vgl. Abb. 2), :n senkrechter und waagerechter Richtung steifer Tragverband, durch
den sowohl die senkrechten als auch die waagerechten Kräfte auch in den oberen Teil
des Kesselmantels übertragen werden.
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Die Längsstreben 17 sind über die Tragwand 3 hinaus so weit durchgeführt,
daß sie die Quernaht 18 der Kesselschüsse- 19 überbrücken und in die ohne Quernähte
durchgeführte, im unteren Teil des Kessels vorgesehene Wanne 2o übergreifen. Die
an sich bekannte Wanne 20 wird benutzt, um im unteren, am höchsten beanspruchten
Teil des Kessels Quernähte nach Möglichkeit zu vermeiden. Sie wird daher, sofern
sie in einer solchen Länge herstellbar ist, zweckmäßig b'-s zu den Kesselböden 12
durchgeführt. Ist dies nicht möglich oder wie im vorliegenden Fall infolge der Versteifung
des Kesselmantels durch die Tragwand 3 und die Längsstreben 17, 13 nicht nötig,
dann w?rd so verfahren, daß an den Kesselenden je ein rundherum geführter Kesselschuß
i9 vorgesehen wird, an den sich dann die unterhalb der dazw'schen!-liegenden Kesselschüsse
vorgesehene Wanne 2o anschließt. Um nun dabei Je rundherum geführte Quernaht i g-
zu entlasten, werden die Längsstreben 17 in der angegebenen Weise über diese Naht
hinweggeführt und mit der ,Panne 2o verbunden. Die letztere kann zur Erreichung
einer höheren Festigkeit im unteren Kesselteil auch aus Blech gebildet werden, das
dicker ist oder eine höhere Festigkeit besitzt als die übr'_gen Kesselbleche. Im
übrigen ist die Blechstärke des Kesselmantels sowie die DurchbUdung und Anordnung
der kräfteübertragenden Bauteile den jeweils auftretenden Beanspruchungen angepaßt.
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Insgesamt betrachtet, bildet die vorbeschriebe ne Erfindung die Grundlage
für eine bestmögliche Raum- und Werkstoffausnutzung beim Bau untergestellfreier
Kesselwagen.