DE642299C - Control device for air heaters, especially for railway vehicles - Google Patents

Description

Für Luftheizungen, bei denen dem zu beheizenden Raum Frischluft zugeführt wird, die um so höher erwärmt wird, je größer der Wärmebedarf ist, ist es bekannt, die angesaugte Frischluft in zwei Zweigströme zu zerlegen, von denen der eine durch einen Erhitzer strömt und die danach zu einem Mischluftstrom wieder vereinigt, dem Raum zugeführt werden. Die das Verhältnis derFor air heating systems in which fresh air is supplied to the room to be heated, which is heated the higher, the greater the heat demand, it is known that the sucked in To split fresh air into two branch streams, one of which through one Heater flows and then reunites to form a mixed air flow, the room are fed. The the ratio of the

ic beiden Zweigströme bestimmende Klappe sowie das Heizenergiezufuhrventil des Lufterhitzers werden hierbei von einem Thermostaten gesteuert, der der Temperatur eines Luftstromes ausgesetzt ist, der aus einem Abzweig der Warmluft und einem Abzweig der Kaltluft gebildet wird. Ist die Temperatur der Kaltluft, d.h. der Außenluft, sehr tief, so wird die das Mischungsverhältnis von KaIt- und Heizluft bestimmende Klappe die KaItluftzweigleitung absperren, so daß die gesamte Frischluft durch den Erhitzer strömt, dem also auch bei sehr hohem Wärmebedarf die gesamte zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur erforderliche Heizenergie zuzuführen ist.ic flap determining both branch flows as well the heating energy supply valve of the air heater are controlled by a thermostat controlled, which is exposed to the temperature of an air stream coming from a branch the warm air and a branch of the cold air is formed. Is the temperature the cold air, i.e. the outside air, is very deep, the mixing ratio of cold air and hot air-determining flap shut off the cold air branch line so that the entire Fresh air flows through the heater, i.e. even when there is a very high heat requirement to supply all of the heating energy required to maintain room temperature is.

Bei solchen und anderen bekannten reinen Frischluftheizungen nimmt die 'erforderliche Heizleistung bei tiefen Außentemperaturen Werte an, die die Wirtschaftlichkeit der Anlage in Frage stellen und in manchen Fällen, beispielsweise bei Fahrzeugheizungen, nicht zur Verfügung stehen. Es ist bereits bekannt, der Frischluft vor dem Eintritt in den Erhitzer aus dem beheizten Raum abgesaugte verbrauchte Luft (Umluft) zuzusetzen und so die Heizleistung um einen Betrag zu verringern, der dem in dieser Luft enthaltenen Wärmeüberschuß gegenüber der Äußenluft entspricht.In such and other known pure fresh air heating systems, the 'required Heating output at low outside temperatures values that make the system economically viable question and in some cases, for example with vehicle heaters, not be available. It is already known of the fresh air before entering the heater add used air (circulating air) extracted from the heated room and thus reduce the heating output by an amount, the excess heat contained in this air compared to the outside air is equivalent to.

Bei den bekannten Einrichtungen hierfür sind zur Bemessung des Umluftanteiles Öffnungen mit Verschluß- oder Drosselklappen o. dgl. vorgesehen, die von Hand oder durch selbsttätigen Antrieb in vorbestimmte Stellungen gebracht werden. Diese Klappen stellen hierbei im Strömungsweg bestimmte Widerstandsgrößen dar, durch deren Zu- und Abschalten die Verteilung der Durchgangsmengen in der gewünschten Weise beeinflußt werden soll. In Anbetracht der bei Luftheizungen ziemlich unübersichtlichen Widerstandsverhältnisse sind Größe und Form dieser zusätzlich einzufügenden Widerstände schwer im voraus zu bestimmen. Die Folge ist, daß das beabsichtigte Mischungsverhältnis trotz richtiger Klappenbetätigung vielfach nicht eintritt und die Heizleistung bei tiefer Außentemperatur nicht ausreicht.In the known devices for this purpose, openings are used to measure the proportion of circulating air with shutter or throttle valve o. The like. Provided by hand or by automatic drive can be brought into predetermined positions. Set these flaps represent certain resistance values in the flow path, through their inflow and Shutdown affects the distribution of the passage quantities in the desired manner shall be. In view of the rather confusing resistance relationships with air heaters It is difficult to determine the size and shape of these additional resistors in advance. The consequence is that the intended mixture ratio is often in spite of correct actuation of the flap does not occur and the heating output is insufficient when the outside temperature is low.

*} Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*} The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Friedrich v. Schütz in Berlin-Lichterfelde.Dipl.-Ing. Friedrich v. Schütz in Berlin-Lichterfelde.

Gemäß der Erfindung ist das bei voller oder nahezu voller Ausnutzung der für den Lufterhitzer zur Verfügung stehenden Energie und dabei nicht genügender Temperaturerhöhung sowie bei der danach eintretendes-, teilweisen Absperrung der Frischluft und Zuführung von Umluft aus dem Wagen das Verhältnis der dem Erhitzer zugeführten Frischluft zur Umluftmenge durch einen ίο Raumthermostaten oder einen vor dem Lufterhitzer angeordneten Thermostaten selbsttätig regelbar. Hierdurch führt der Thermostat selbsttätig stets die Klappenstellungen herbei, bei denen die damit erreichte Mischung von Frisch- und Umluft eine ausreichende Beheizung mittels der verfügbaren Heizleistung ermöglicht, und es wird der Umluftzusatz stets auf das durch die obere Grenze der Heizleistung gegebene Maß beschränkt, so daß die Heizung bei geringem Wärmebedarf ausschließlich mit Frischluft und nur bei erhöhtem Wärmebedarf mit einem entsprechenden Umluftzusatz betrieben wird. In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigenAccording to the invention, this is at full or almost full utilization for the Air heater available energy and insufficient temperature increase as well as the subsequent partial shut-off of the fresh air and Supply of circulating air from the car the ratio of the fresh air supplied to the heater to the amount of circulating air through a ίο Room thermostats or a thermostat arranged in front of the air heater automatically adjustable. As a result, the thermostat always automatically adjusts the flap positions in which the mixture of fresh and circulating air achieved is sufficient Heating by means of the available heating power is made possible, and the additional air circulation is always applied to that through the upper one Limit the heating power given degree limited, so that the heating at low Heat demand exclusively with fresh air and only with an increased heat demand with one corresponding additional air circulation is operated. In the figures is an exemplary embodiment of the invention described. Show it

Abb. ι bis 3 vergleichende kurvenmäßige Darstellungen der wichtigsten Größen bei verschiedenen Heizungen,Fig. 1 to 3 comparative graphical representations of the most important variables different heaters,

Abb. 4 eine Ausführung der Regeleinrichtung. Fig. 4 shows an embodiment of the control device.

In den Abb. 1 bis 3 ist der Verlauf der wichtigsten Größen bei einer reinen Frischluftheizung sowie bei Heizungen, die gemäß der Erfindung betrieben werden, in Abhängigk'eit von der Außentemperatur £4 dargestellt. In den Schaubildern ist α der Anteil der Frischluft in Hundertteilen der Gesamtluft, Q_z die zugeführte Leistung in kcal/h, tu die Temperatur der Heizluft nach Austritt aus dem Erhitzer und t_m die Temperatur des Gemisches aus Frischluft und Umluft vor dessen Eintritt in den Erhitzer. Der Berechnung • ist ein Eisenbahnwagen zugrunde gelegt, dem stündlich eine Menge V=i8oocbm Luft zugeführt wird. Der Verlust durch Abgabe von Warme nach außen ist zu 250kcal/h· Grad und die Raumtemperatur zu tf> = 20⁰ angenommen. FIGS. 1 to 3 show the course of the most important variables in the case of pure fresh air heating and in the case of heaters that are operated according to the invention as a function of the outside temperature £ 4. In the diagrams, α is the proportion of fresh air in hundred parts of the total air, Q _z the supplied power in kcal / h, tu the temperature of the hot air after it leaves the heater and t _m the temperature of the mixture of fresh air and circulating air before it enters the Heater. The calculation • is based on a railroad car to which an hourly quantity of V = 180 ocbm of air is fed. The loss through the release of heat to the outside is assumed to be 250 kcal / h degrees and the room temperature to tf> = 20 ⁰ .

Wie aus Abb. 1 zu ersehen, steigt bei diesen Voraussetzungen bei reinem Frischluft- -betrieb der Bedarf an Heizleistung bei einer Außentemperatur von — 20⁰ bis nahezu 32 000 kcal/h an- Wird nun die Bedingung gestellt, daß die zugeführte Leistung Q_z einen bestimmten Betrag, beispielsweise 19 000 kcal/H, nicht überschreiten soll, so ergibt die Rechnung die Notwendigkeit eines Umluftzusatzes, der den in Abb. 2 gezeigten Verlauf der Ä-Kurve zur Folge hat. Die Temperatur t_m der Mischung aus fl-Vcbm Frischluft mit der Temperatur Ia und von (1 — a) »V cbm Umluft mit der Temperatur t/> ist, solange die Heizung ohne L^Tmluftzusatz betrieben wird, gleich der Außentemperatur und steigt dann ■ mit wachsendem -Zusatz an. Die zugeführte ■:Lqistung. steigt bis zu ihrem Höchstwert und '"•treibt dann konstant.. As can be seen from Figure 1, increases in these conditions for pure fresh OPERATION, the need for heating at an external temperature of - 20 ⁰ to nearly 32,000 kcal / h arrival is now provided the condition that the power supplied to Q _z should not exceed a certain amount, for example 19,000 kcal / H, the calculation shows the necessity of an additional air circulation, which results in the course of the λ-curve shown in Fig. 2. The temperature t _m of the mixture of fl-VCBM fresh air with the temperature Ia and (1 - a) "V cbm recirculating air with the temperature t /> is as long as the heating without L ^T mluftzusatz is operated is equal to the external temperature and then rises ■ with an increasing suffix. The supplied ■: Lqistung. rises to its maximum value and '"• then drives constantly.

-·!■-"' Diese Art der Regelung wird erreicht, wenn in dem zu beheizenden Raum außer einem Thermostaten zur Ein- und Ausschaltung der Heizelemente des Erhitzers ein zweiter Thermostat angeordnet wird, der, wenn die Regeltemperatur um einen bestimmten Betrag unterschritten wird, die Klappen in den Ansaugeleitungen für Frischluft und Umluft so verstellt, daß bei gleichbleibender Gesamtluftmenge der Anteil der Umluft erhöht wird. Die Temperatur, bei der dieser zweite Geber die Verstellung der Klappen vornimmt oder einleitet, muß naturgemäß tiefer liegen als die Temperatur, bei der der erste Geber die Heizelemente schaltet, damit sich die beiden Regelungen gegenseitig nicht stören und die Regelung durch Umluftzusatz erst dann einsetzt, wenn die Regelung des Erhitzers bereits sämtliche Heizelemente eingeschaltet hat, der Höchstwert der Heizleistung also erreicht ist. Diese Art der Regelung des Umluftzusatzes läßt sich jedoch nur dann durchführen, wenn an die Luftheizung nur ein Raum angeschlossen ist, da bei mehreren Räumen mit verschiedenem Wärmebedarf eine für die Regelung maßgeblich zu machende Temperatur sich nicht ermitteln läßt.- ·! ■ - "'This type of regulation is achieved if in the room to be heated apart from a thermostat for switching the Heating elements of the heater a second thermostat is placed, which, when the control temperature is undercut by a certain amount, the flaps in the suction lines for fresh air and circulating air adjusted so that the total air volume remains the same the proportion of circulating air is increased. The temperature at which this second transmitter adjusts the flaps or initiates, must of course be lower than the temperature at which the first transmitter the Heating elements switches so that the two controls do not interfere with each other and the Regulation through the addition of circulating air does not begin until the heater has already been regulated has switched on all heating elements, i.e. the maximum value of the heating power has been reached. However, this type of regulation of the addition of circulating air can only be carried out if only one room is connected to the air heating system, as there are several rooms with different Heat demand a temperature to be made decisive for the regulation cannot be determined.

Die Temperatur des Luftgemisches kann auch vor Eintritt in den Erhitzer für die Regelung des Umluftzusatzes maßgeblich gemacht werden, wobei sie durch entsprechendes Verstellen der Klappen konstant gehalten wird, und zwar auf einem Wert, der auch bei der tiefsten Außentemperatur von — 20⁰ die Heizleistung nicht über ihren Höchstwert ansteigen läßt. Den Verlauf der Heizleistung und des Frischluftanteiles für diese Art der Regelung zeigt Abb. 3. Wie aus diesem Schaubild zu ersehen, ist hier ein Umluftzusjatz schon bei einer höheren Außentemperatur notwendig als bei der Regelung nach Abb. 2. Dafür hat die Regelung nach der Mischtemperatur den Vorteil, daß sie anwendbar ist im bei beliebiger Zahl der zu beheizenden Räume und daß hier ein Übergang zu einer tieferen Regeltemperatur, wie er bei der vorher beschriebenen Regelart oberhalb des Bereiches voller Heizleistung eintritt, nicht erforderlich ist, da der Raumthermostat auch bei Höchstlast lediglich die durch ihn abstellbare Wärmezufuhr an- und abschaltet, während die zusätzliche Beeinflussung der Umluftzufuhr dem Mischtemperaturfühler überlassen bleibt.The temperature of the air mixture can also be made decisive for the regulation of the circulating air supply before it enters the heater, whereby it is kept constant by adjusting the flaps accordingly, at a value that does not provide the heating output ^{even at the lowest outside temperature of -20 0} can rise above its maximum value. The course of the heating output and the fresh air proportion for this type of control is shown in Fig. 3. As can be seen from this diagram, an additional air circulation is necessary here even at a higher outside temperature than with the control according to Fig. 2. For this, the control is based on the mixed temperature The advantage that it can be used in any number of rooms to be heated and that a transition to a lower control temperature, as occurs in the previously described control mode above the full heating range, is not necessary, since the room thermostat is only at maximum load the heat supply that can be switched off by it switches on and off, while the additional influence of the circulating air supply is left to the mixed temperature sensor.

In Abb. 4 ist eine Ausführung einer Regeleinrichtung dargestellt, die nach der in Abb. 3In Fig. 4 an embodiment of a control device is shown, which according to the in Fig. 3

gezeigten Art arbeitet. In die zum Erhitzer ι führende Leitung 2 münden der Frischluftansaugestutzen 3 und der aus dem Wageninnern kommende Umluftkanal 4. An der Stoßstelle dieser beiden Leitungen ist eine Drehklappe 5 angeordnet, die die beiden Zuflußleitungen teilweise absperrt und so das Verhältnis von Frischluft- zu Umluftmenge regelt, ohne daß die Gesamtluftmenge sich hierbei ändert. Die Klappe wird über ein Druckluftrelais von der Temperatur des Gemisches aus Frischluft und Umluft gesteuert. Zu diesem Zweck ist in der Leitung 2 ein in den Luftkanal hineinragendes Rohr 6 austype shown works. The fresh air intake connector opens into the line 2 leading to the heater ι 3 and the circulating air duct 4 coming from inside the car. At the joint of these two lines there is one Rotary flap 5 is arranged, which partially shuts off the two inflow lines and so that The ratio of fresh air to circulating air is regulated without affecting the total amount of air here changes. The flap is controlled by the temperature of the mixture via a compressed air relay Controlled from fresh air and circulating air. For this purpose there is an in in line 2 the pipe 6 protruding into the air duct

einem Metall mit hohem Ausdehnungskoeffizienten angeordnet, das beim Ansteigen der Mischtemperatur t_m sich ausdehnt und den seine Länge nicht ändernden Stab 7 zurückzieht. Infolgedessen schließt der um den Punkt 8 drehbare Hebel 9 unter der Wirkung einer Druckfeder 10 eine. Öffnung 11 in einer Abzweigleitung der Leitung 12, die Druckluft von gleichbleibendem Druck enthält. Ist die Öffnung 11 geschlossen, so herrscht in dem Gehäuse 13 der Verstelleinrichtung für die Klappe 5 der gleiche Druck wie in der Leitung 12, der die Membrandose 14 gegen die Wirkung der Feder 15 zusammendrückt. Hierdurch wird über das Gestänge 16 die Klappe 5 so verstellt, daß der Umluftzusatz gedrosselt wird. Sinkt die Mischtemperatur, so wird umgekehrt durch die Zusammenziehung desa metal with a high expansion coefficient is arranged, which expands when the mixing temperature t _m rises and retracts the rod 7, which does not change its length. As a result, the lever 9 rotatable about point 8 closes under the action of a compression spring 10. Opening 11 in a branch line of the line 12, which contains compressed air of constant pressure. If the opening 11 is closed, the same pressure prevails in the housing 13 of the adjusting device for the flap 5 as in the line 12, which presses the diaphragm box 14 against the action of the spring 15. As a result, the flap 5 is adjusted via the linkage 16 so that the additional air circulation is throttled. If the mixing temperature drops, the reverse occurs through the contraction of the

Rohres 6 die Öffnung 11 geöffnet. Infolgedessen sinkt der Druck im Gehäuse 13, und die Klappe S -wird so verstellt, daß der Um- 35 luftzusatz vergrößert wird. Selbstverständlich können auch getrennte Klappen in den einzelnen Luftleitungen vorgesehen werden, die in beliebiger Weise miteinander gekuppelt sind. Die Betätigung der Klappen kann auch 40 mit anderen Druckmitteln für die Membrandose oder auch unmittelbar von dem temperaturempfindlichen Geber aus erfolgen, der auch als Bimetallthermometer, als flüssigkeitsgefüllter Temperaturfühler o. dgl. ausgebildet sein 45 kann.Tube 6 opens the opening 11. As a result, the pressure in the housing 13, and the flap S is adjusted so that the additional air circulation is increased. Of course separate flaps can also be provided in the individual air ducts are coupled to one another in any way. The actuation of the flaps can also be 40 with other pressure means for the diaphragm box or directly from the temperature-sensitive one Transmitter take place, which can also be designed as a bimetal thermometer, as a liquid-filled temperature sensor or the like 45 can.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Regeleinrichtung für Luftheizungen, insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge, die mit Umluftzusatz betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei voller oder nahezu voller Ausnutzung der für den Lufterhitzer (1) zur Verfügung stehenden Energie und dabei nicht genügender Temperaturerhöhung sowie bei der danach eintretenden teilweisen Absperrung der Frischluft und Zuführung von Umluft aus dem Wagen das Verhältnis der dem Erhitzer (1) zugeführten Frischluft zur Umluftmenge durch einen Raumthermostaten oder einen vor dem Lufterhitzer angeordneten Thermostaten (6) selbsttätig regelbar ist.Control device for air heaters, in particular for railway vehicles with Circulating air supplement are operated, characterized in that at full or almost full utilization of the energy available for the air heater (1) and there is insufficient temperature increase and the subsequent partial shut-off of the fresh air and supply of circulating air from the car the ratio of the heater (1) fresh air supplied to the amount of circulating air through a room thermostat or a thermostat arranged in front of the air heater (6) is automatically adjustable. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings