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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Luftheizung, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge.
Es sind Regeleinrichtungen für Luftheizungen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen, bekannt, bei denen im Stromkreis des Heizelementes eines die Heizmittelzufiihrung zu dem Lufterhitzer steuernden, auf der Verdampfung einer leicht verdampfenden Flüssigkeit beruhenden thermischen Relais ein Maximalstromkreis angeordnet ist, auf das die Summe der Ströme einwirkt, die durch in den Abteilen angeordnete Geber eingeschaltet werden. Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Regeleinrichtungen zu vervollkommnen. Bei den bekannten Einrichtungen wird eine Drosselung des Heizmittelventils hervorgerufen, sobald in einer bestimmten Anzahl der Abteile, beispielsweise in sechs von neun Abteilen, die Raumtemperatur überschritten ist. Das Heizmittelventil schliesst dann all-
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der Raumtemperaturänderung gegenüber der Regelung der Fall ist.
Erstrebenswert ist demgegenüber eine Regelung, bei der die Heizmittelzufuhr, anstatt gänzlich abgesperrt zu werden, zu einem verschieden grossen Bruchteil gedrosselt wird, je nachdem, in wieviel Abteilen die Raumtemperatur erreicht ist. Hiedurch wird eine sanftere Regelung erreicht und jegliche Übersteuerung vermieden.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem thermischen Relais, dessen Verdampfunggefäss miteinem elektrischen Heizelement versehen ist, das von dem Maximalstromrelais ein-und ausgeschaltet wird, das Unterschreiten einer unteren und das Überschreiten einer oberen Grenze für die Temperatur der aus dem Lufterhitzer austretenden Heizungsinft dadurch zu verhindern, dass das Verdampfungsgefäss des thermischen Relais von einem Zweigstrom der aus dem Lufterhitzer austretenden Luft beaufschlagt wird.
Hier jedoch erfolgt die eigentliche Regelung der Heizmittelzufuhr zum Lufterhitzer durch Ein-und Ausschalten der elektrischen Beheizung des Verdampfungsgefässes, während das Anblasen des Verdampfungsgefässes mit Luft lediglich den Zweck hat, die Abschluss-bzw. Öffnungs- bewegung des Ventils abzubremsen, wenn sie zu schnell erfolgt und einen unerwünschten Anstieg oder Abfall der Temperatur der dem Raum zugeführten Frischluft zur Folge hat.
Gemäss der Erfindung erfolgt die Erwärmung des Verdampfungsgefässes des das Heizmittelventil betätigenden thermischen Relais nicht wie bei der bekannten Einrichtung elektrisch, sondern durch Anblasen mit einem Luftstrom, beispielsweise einem Zweigstrom der aus dem Lufterhitzer austretenden Warmluft oder mit einem Zweigstrom des Heizmittels für den Lufterhitzer, wobei die Menge des beaufschlagenden Stromes durch ein Verstellorgan geändert werden kann, das von den im beheizten Raum angeordneten temperaturempfindlichen Gebern gesteuert wird.
Die Erwärmung des Verdamp- fungsgefässes des thermischen Relais kann auch durch Anblasen mit einem Gemisch aus zwei Strömen
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Die Erwärmung des Verdampfungsgefässes des das Heizmittelventil betätigenden thermischen Relais kann auch, ohne dass eine Beaufschlagung desselben durch einen Heizmittelzweigstrom stattfindet, in der Weise erfolgen, dass das Verdampfungsgefäss in wärmeleitende Verbindung mit einem vom Heizmittel erwärmten Teil, vorzugsweise dem Einlassventil selbst, gebracht wird.
Die Regelung erfolgt hiebei durch Anblasen des Verdampfungsgefässes mit einem Medium, beispielsweise Luft, die kälter ist als das Heizmittel und deren Menge mittels eines Verstellorgans selbsttätig durch temperaturempfindliche Geber geändert wird. Gegenüber der eingangs erwähnten Einrichtung weist diese Art der Beheizung des Verdampfungsgefässes den Vorteil auf, dass der Heizmittelzweigstrom sowie alle Mittel, die erforderlich sind, um die Menge dieses Heizmittelzweigstromes einzustellen und konstant zu halten, wegfallen.
Die stufenweise Drosselung der Verstellorgane der Zweigströme oder des Zweigstromes erfolgt mit Hilfe von Drehmagneten, deren Erregung von der Summe der durch die Abteilgeber eingeschalteten Ströme durchflossen wird.
Die Betätigung des oder der Verstellorgane für die Menge des beaufschlagenden Stromes kann auch über ein thermisches Relais erfolgen, dessen Heizwiderstand oder-widerstände von den durch die Geber in den Abteilen eingeschalteten Strömen einzeln oder gesammelt durchflossen werden. Handelt es sich dabei um die Regelung der Temperatur nur eines beheizten Raumes, so ist nur ein die Beheizung des thermisehen Relais schaltender Geber erforderlich.
In diesem Falle kann auch das Verstellorgan für die Menge eines der beiden Gemischbestandteile als Magnetventil ausgebildet sein, dessen Erregung durch ein in den Abteilen bzw. im beheizten Raum angeordnetes Kontaktthermometer ein-und ausgeschaltet wird. Um hiebei eine zu plötzliche Betätigung des Heizmittelventils zu vermeiden, wird der das Verdampfungsgefäss des thermischen Relais umschliessende Mantel starkwandig ausgeführt und isoliert. Hiedurch wird, da dieser Mantel mit erwärmt und abgekühlt werden muss, die Aufheizung und Abkühlung des Verdampfungsgefässes verzögert.
Darüber hinaus kann man in der das Magnetventil enthaltenden Zuleitung des einen Gemisch-
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des dem im Auslass angeordneten Magnetventil zugeordneten Thermometers um einen geringen Betrag unter der Kontakttemperatur des dem ganz absperrenden Magnetventil zugeordneten Thermometers, so dass bei Anstieg der Raumtemperatur zunächst der das Gefäss des thermischen Relais beaufschlagende Luftstrom um diesen Zweigstrom verringert und erst bei weiterem Anstieg der Raumtemperatur vollständig abgesperrt wird.
Um zu vermeiden, dass einerseits bei hoher Aussentemperatur und dementsprechend geringem Wärmebedarf des Wagens die Heizmittelzufuhr zu den Abteilen durch die Abteilregler zu stark gedrosselt und so der notwendige Luftwechsel unterbunden wird und dass anderseits bei tiefer Aussentemperatur die Belieferung der am weitesten vom Lufterhitzer entfernten Abteile infolge der zu weiten Öffnung der Drosselorgane der in die andern Abteile mündenden Luftzuleitungen beeinträchtigt wird, wird erfindungsgemäss die Temperatur der aus dem Lufterhitzer austretenden Luft in Abhängigkeit von der Aussentemperatur gebracht, u. zw. derart, dass diese Heizlufttemperatur um so höher ist, je tiefer die Aussentemperatur ist.
Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss die Rückstellfeder des das Verstellorgan in der Blasluftleitung steuernden Drehmagneten oder thermischen Relais der Aussentemperatur ausgesetzt und als Bimetallfeder ausgebildet, die bei tiefer Aussentemperatur eine grössere Rückstellkraft ausübt als bei hoher Aussentemperatur.
Bei einem dampfbeheizten Lufterhitzer kann in der Kondensatablassleitung des Lufterhitzers eine Drosselstelle angeordnet sein und vor dieser eine Leitung abzweigen, die in den das Verdampfungsgefäss des thermischen Relais umschliessenden Mantel führt. Tritt aus dem Lufterhitzer Dampf an Stelle von Kondensat aus, so wird ein Teil davon durch die Drosselung gezwungen, das Verdampfungsgefäss des thermischen Relais zu beaufschlagen, wodurch das Dampfeinlassventil gedrosselt wird.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt,
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strom beaufschlagt wird und letzterer durch ein Verstellorgan geändert wird ; Fig. 2 zeigt eine Regeleinrichtung eines dampfbebeizten Lufterhitzers, bei der das Verdampfungsgefäss durch wärmeleitende Verbindung mit dem Dampfventil erwärmt wird. Fig. 3 ein entlastetes Heizmittelventil ; Fig. 4 stellt ein über ein thermisches Relais betätigtes Verstellorgan in der Blasluftleitung dar ; Fig. 5 zeigt ein als Magnetventil ausgebildetes Verstellorgan und Fig. 6 ein aus zwei Magnetventilen gebildetes Verstellorgan.
Dem Lufterhitzer 1 wird der Heizdampf dureh die Leitung 2 zugeführt, während das Kondensat durch die Leitung 3 und den Abtropftrichter 11 abläuft. In der Frischdampfzuleitung ist ein Dampfeinlassventil angeordnet, dessen durch eine Feder 21 ? belasteter Ventilkegel mit dem beweglichen Boden des Federungskörpers 5 verbunden ist. Durch die enge Rohrleitung 6 ist das Innere des
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Federungskörpers 5 mit dem Verdampfungsgefäss 7 verbunden. Dieses ist als unten geschlossene Rohrschlange ausgebildet und enthält eine verdampfende Flüssigkeit, beispielsweise Äther.
Das Verdampfungsgefäss 7 ist von einem Mantel 8 umgeben. In diesen miindet die Zuleitung 9 für das Gemisch aus Luft und Dampf, das das Verdampfungsgefäss 7 beaufschlagt und durch die Ablaufleitung 10 über den Abtropftrichter 11 ins Freie abgeleitet wird. Von der Frischdampfleitung zweigt
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abgezweigt ist, strömt Warmluft zu der Gemischleitung 9.
In der Warmluftleitung 18 ist die verstellbare Drosselklappe 19 angeordnet, deren Betätigungsgestänge mit dem Drehanker 20 eines Magneten gekuppelt ist, so dass eine wachsende Erregung des Magneten eine stärkere Drosselung der Klappe 19 hervorruft, eine schwächere Erregung dagegen die Klappe weiter öffnet.
In jedem der Abteile sind beispielsweise drei, bei verschiedenen Temperaturen kontaktgebende Thermometer 15 angeordnet, von denen mittels des Schalters 16 das der jeweils gewünschten Abteiltemperatur entsprechende eingeschaltet werden kann. In Reihe mit diesen Thermometergruppen ist je ein Widerstand 17 geschaltet. An die Stelle dieses Widerstandes kann auch die Wicklung eines Magnetventils oder das Heizelement eines thermischen Relais treten, das, wenn die gewünschte Raumtemperatur überschritten ist und das eingeschaltete Kontaktthermometer 15 den Stromkreis schliesst, die Warmluftzufuhr aus der gemeinsamen Hauptleitung zu dem betreffenden Abteil abdrosselt.
Die Thermometer 15 und die Widerstände 17 in den einzelnen Abteilen sind sämtlich untereinander parallel und mit der Erregerwicklung 12 des Drehmagneten 20 in Reihe geschaltet. Dieser wird also von der Summe der durch die Thermometer 15 eingeschalteten Ströme durchflossen.
In der Kondensatablassleitung 3 ist eine Drosselstelle 22 angeordnet und vor dieser eine zum Mantel 8 des Verdampfungsgefässes 7 führende Leitung 28 abgezweigt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende : Durch die Leitung 14 wird über die Mischleitung 9 dem Mantel 8 Dampf und durch die Leitung 18 Warmluft zugeführt. Das Gemisch beaufschlagt das Verdampfungsgefäss 7 und verlässt den Mantel durch die Leitung 10. Infolge der Beheizung durch dieses Gemisch verdampft der Inhalt des Verdampfungsgefässes 7 und es bildet sich im Gefässsystem 5 bis 7 des thermischen Relais ein Druck, der den Bederungskörper S längst und so den Ventilkegel 4 entgegen der Wirkung der Feder 21 seinem Sitz nähert. Durch Einstellen des Ventils 13 wird das Mischungsverhältnis des Gemisches und damit dessen Temperatur so eingestellt, dass der im Verdampfungsgefäss 7 entwickelte Druck zur Verstellung des Dampfeinlassventils 4 ausreicht.
Steigt die Temperatur in einzelnen Abteilen über den gewünschten Wert, so geben die Thermometer 15 in diesen Abteilen Kontakt und schliessen den Stromkreis der Erregerwicklung 12 über die Widerstände 17. Da diese untereinander parallel geschaltet sind, ist der die Erregerwicklung 12 durchfliessende Strom um so höher, je mehr Abteile ihre Temperatur erreicht haben. Der Drehanker 20 wird entgegen der Wirkung einer nicht dargestellten Rückzugfeder in die Richtung der Verbindungslinie der Magnetpole gezogen und verstellt dabei die Drosselklappe 19 so, dass der Warmluftanteil des das Verdampfungsgefäss 7 beaufschlagenden Gemisches sinkt. Die Temperatur des Gemisches steigt an, da jetzt der heisse Dampfanteil überwiegt und der Inhalt des Verdampfungsgefässes 7 wird stärker erwärmt.
In diesem entwickelt sich infolgedessen ein höherer Druck, der das Einlassventil 4 stärker abdrosselt. Umgekehrt wird, wenn die Thermometer 15 infolge Sinkens der Raumtemperatur öffnen. die Erregung des Drehmagneten 20 geschwächt und infolgedessen die Drosselklappe 19 weiter geöffnet.
Der Warmluftanteil des Gemisches steigt und setzt die Temperatur des Gemisches herab, so dass der Druck im Verdampfungsgefäss wieder, sinkt und das Einlassventil weiter öffnet.
Tritt infolge unvollständiger Ausnutzung des Heizdampfes im Lufterhitzer 1 aus der Kondensatablassleitung 3 Dampf aus, so wird ein Teil davon durch die Drosselung 22 gezwungen, durch das Rohr 23 zum Mantel 8 zu strömen, wo er das Verdampfungsgefäss 7 erwärmt und eine Drosselung des Dampfeinlassventils 5 hervorruft.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verdampfungsgefäss des das Ventil d betätigenden thermischen Relais als Rohr 7 ausgebildet, das am unteren Ende mit Rippen versehen ist und durch eine Bohrung 27 im Deckel 25 des Ventilgehäuses 26 mit dem Innern des Federungskörpers in Verbindung steht.
Für das Verdampfungsgefäss 7 wird ein gut wärmeleitender Werkstoff verwendet, und durch leitende Verbindung des Verdampfungsgefässes mit dem Deckel 25 wird dafür gesorgt, dass das Verdampfungsgefäss von dem durch das Einlassventil strömenden Dampf erwärmt wird.
In die Leitung 9 ist eine Düse 29 eingesetzt, die auf den mit Kühlrippen versehenen Teil des Verdampfungsgefässes gerichtet ist. Die Rückzugsfeder 30 des Ankers 20 des Drehmagneten, die denselben bei Nachlassen oder Aufhören der Erregung wieder in die Ausgangsstellung zurückbringt, ist als Bimetallfeder ausgebildet und beispielsweise durch Anordnen in einem Luftstrom, der von dem
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Eine sanftere Regelung kann auch in der Weise erzielt werden, dass, wie in Fig. 6 dargestellt, in der Luftleitung 18 ausser dem Magnetventil 40 noch ein mit einer Drosselung 42 versehener und von einem magnetischen Ventil 43 gesteuerter Auslass vorgesehen ist. Die Erregung 44 des Ventils 43 wird über ein Ausschaltrelais 45 ausgeschaltet, wenn das der Raumtemperatur ausgesetzte Thermometer 46 Kontakt gibt. Die Kontakttemperatur des Thermometers 46 liegt um einen geringen Betrag, beispielsweise 10, unter der des im Erregerkreis des Magnetventils 40 angeordneten Thermometers 15.
Liegt die Raumtemperatur unter der Kontakttemperatur des Thermometers 46, so ist das Ventil 40 offen und das Ventil 43 geschlossen ; es gelangt also die gesamte durch die Leitung 18 zuströmende Luftmenge in die Gemischleitung 9. Steigt die Temperatur im beheizten Raum, so gibt zunächst das Thermometer 46 Kontakt und öffnet so das Ventil 43, durch das ein Teil der Luft ins Freie abströmt, so dass dem Mantel 8 ein Gemisch mit verringertem Luftanteil zuströmt und das Gefäss 7 stärker beheizt wird. Steigt trotzdem die Raumtemperatur weiter an, so gibt auch das Thermometer 15 Kontakt, und das Ventil 40 sperrt den Warmluftstrom ganz ab. Das thermische Relais 5 bis 7, dessen Verdampfungsgefäss also nur noch von dem durch die Leitung 14 zuströmenden Dampf beaufschlagt wird, wird infolgedessen noch stärker beheizt und drosselt das Dampfeinlassventil weiter ab.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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