【科普】法國巴黎-里昂-地中海鐵路公司高低三壓鍋爐蒸汽機車嘗試——5-241 B 1號蒸汽機車

發布時間：2023-06-13 17:23:54

文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）提示法國東方鐵路公司在本文均簡稱“EST”⑴，法國北

文章作者：Forever Changzhensky（AcFun、Bilibili、百度、微博和知乎昵稱：寧柳跨越）

提示

法國東方鐵路公司在本文均簡稱“EST”⑴，法國北方鐵路公司簡稱“NORD”⑵，法國西部國家鐵路管理局簡稱“ETAT”⑶，巴黎-里昂-地中海鐵路公司簡稱“PLM”⑷，法國國家鐵路公司簡稱“SNCF”⑸，德意志國鐵路簡稱“DRG”，德國國家鐵路簡稱“DR”；法國機械制造公司簡稱“SFCM”⑹，法國奧梅庫爾海洋鋼鐵和鍛造公司簡稱“FAMH”，法國阿爾薩斯機械制造公司簡稱“SACM”，瑞士溫特圖爾機車和機器制造廠簡稱“SLM”。
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參考

241 n° A 1 à 145 du PLM
241 n° B 1 du PLM
241 n° C 1 du PLM
241 n° D 17, 18, 19, 20, 25, 51, 66, 119, 138, 141 du PLM
Développement des 241-P d'après le prototype 241-C-1
MikeMorant with Keywords: 241d18, plm
Présentation & Gallerie Photo de locomotives du P.L.M.
[Doc] La Série 241 P (2)
French High-Pressure Locomotives.

概述

241 B 1號蒸汽機車是PLM于1930年從德國Henschel & Sohn公司采購的1臺4-8-2“山岳”輪式蒸汽機車。這臺機車的特別之處在于配備了超高壓水管鍋爐、高壓煙管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個。

241 B 1號機車及各部件位置圖

研制背景

1900年，NORD從SACM訂購了2臺采用“大西洋”4-4-2輪式的煤水車式蒸汽機車——2.641號和2.642號機車。鑒于其出色的性能，Nord決定訂購另外33臺機車——2.643號~2.675號機車。然而隨著旅客列車編組的增加，這些未來被SNCF定型為2-221 A型的蒸汽機車已難以應對。NORD設計師Gaston Du Bousquet奉命設計采用4-6-4輪式的新型蒸汽機車——3.1101號和3.1102號。

3.1102號機車

不過，這2臺機車的鍋爐有所不同——3.1101號機車采用傳統的煙管鍋爐，在火箱燃燒產生的熱量通過大小煙管，將水加熱并最終產生蒸汽；而3.1102號機車則采用水管鍋爐，煤在火箱燃燒，將水管中的水加熱產生蒸汽，而水和蒸汽在管內流動。

盡管Gaston Du Bousquet在1910年機車研制期間因病去世，但巴黎-拉夏貝爾機務段于1911年制造了這2臺機車，但這些機車的改進工作就此中止。1913年，3.1102號機車的水管鍋爐被傳統的煙管鍋爐取代。

5-231 E 67號機車（原6167號機車→231 A 67號機車）

在NORD研制出3.1101號和3.1102號機車的同時，PLM于1909年在自家的巴黎工場制造了1臺使用飽和式雙汽缸和給水過熱器的6101號機車（未來的5-231 E 1號機車），以及1臺使用復合式四汽缸的6001號機車（未來的5-231 C 1號機車）。此后，PLM開始采購“太平洋”，用于牽引旅客列車。

1913年~1914年間，SFCM向PLM交付12臺2-8-2“天皇”輪式的1001號~1012號機車（未來的5-141 A 1號~5-141 A 12號機車）。這12臺機車實際上直到1922年被PLM用于牽引重型旅客列車。

第一次世界大戰結束后，EST工程師émile Duchatel研究4-8-2“山岳”輪式蒸汽機車，設計出可在115 km/h的速度時牽引700 t旅客列車的241-001號機車。241-001號機車由EST埃佩爾奈車間制造，并于1925年1月17日交付巴黎-拉維萊特機務段。在對241-001號機車運用中發現的缺陷進行消除后，EST和ETAT分別采購40臺和49臺“山岳”。

3-241 A 6號機車（原241-006號機車）

1925年，PLM從法國Schneider et Cie公司采購了第1臺241 A型機車——241 A 1號機車。此后PLM于1926年~1931年從Schneider et Cie和FAMH采購144臺241 A型機車。

5-241 A 4號機車（原241 A 4號機車，攝于1938年9月）

鍋爐設計

241 B 1號機車鍋爐采用Wilhelm Schmidt⑺式設計，即配備了超高壓水管鍋爐、高壓煙管鍋爐和低壓煙管鍋爐各1個。

241 B 1號機車鍋爐工作流程略圖

超高壓水管鍋爐：壓力為110 kgf/cm2，采用“閉合回路”運行，蒸汽發生管與回水管垂直，上接上歧管，下接下歧管。超高壓水管鍋爐利用火箱燃燒產生的熱量，在上歧管產生超高壓蒸汽，傳輸到高壓煙管鍋爐，并將熱量傳到高壓煙管鍋爐里的水，然后由氣態返回液態，返回位于車架的下歧管，并再次開始相同的循環。因此，蒸餾水在超高壓水管鍋爐閉合回路中循環運動。
高壓煙管鍋爐：壓力為60 kgf/cm2，放置在超高壓水管鍋爐上方，接收來自它的超高壓蒸汽，形成的高壓蒸汽在通過放置在低壓煙管鍋爐下邊的高壓過熱器后，送到高壓汽缸。
低壓煙管鍋爐：壓力為14 kgf/cm2，與普通機車相同。在低壓鍋爐中產生的低壓蒸汽，在通過放置在低壓鍋爐上邊的低壓過熱器過熱后，在2個混合器中與高壓蒸汽混合，送到低壓汽缸。

241 B 1號機車超高壓水管鍋爐水循環示意圖

低壓汽缸的排汽和來自煤水車水箱的水，經由給水加熱器加熱后，送至低壓煙管鍋爐；而低壓煙管鍋爐內的部分水，經由高壓進料泵加壓后，送至高壓煙管鍋爐；至于在超高壓水管鍋爐閉合回路中循環的水，為蒸餾水，以避免管路結垢。

鍋爐壓力的增加，使得機車節省了20% 的煤炭，火箱爐排面積從5 m2減少到3.89 m2。

技術數據表

241 A 1號和241 B 1號蒸汽機車技術數據表

測試

241 B 1號機車于1930年6月交付PLM。經過輕微調試后，它于1931年6月與241 A型機車一道擔當拉羅什-米熱訥—第戎區段的快速旅客列車的交路。

不過PLM在機車運行中，發現盡管機車鍋爐布置有安全閥，但超高壓水管鍋爐內部壓力可能超過110 kgf/cm2，與Henschel & Sohn的預測相反；而司機必須始終將注意力集中在壓力表上，并在必要時開啟超高壓水管鍋爐安全閥或高壓煙管鍋爐安全閥，以避免過度鳴響。

1931年7月~8月的測試運行表明，241 B 1號機車至少與241 A型機車一樣強大，并且在以相同速度、相同負載下，前者消耗的燃料少20%。

拉羅什-米熱訥機務段內的241 B 1號機車，攝于1933年

身后

盡管消耗的煤炭比241 A型機車少20%，但鍋爐的復雜性，使得241 B 1號機車最終于1936年退役，旋即被拆毀。然而在同年，PLM于3月9日向Schneider et Cie訂購了1臺蒸汽輪機機車；而NORD或許受241 B 1號機車的啟發，重提水箱鍋爐蒸汽機車，于同一天向SACM、Schneider et Cie公司、Fives-Lille公司以及SLM共計4家機車制造商訂購了1臺高低雙壓鍋爐蒸汽機車。