-
Selbstregelung der Abteiltemperatur in Eisenbahnwagen In Patent 735
964 ist eine Selbstregelung der Heizung von Eisenbahnwagen beschrieben, bei der
den Abteilreglern, die die Wärmezufuhr zu jedem Abteil in Abhängigkeit von dessen
Temperatur steuern, ein die Gesamtwärmezufuhr steuernder Hauptregler vorgeschaltet
ist, der von den zur Verstellung der Abteilregler bei Über- oder Unterschreiten
der Grenzen der Raumtemperatur dienenden Geberimpulsen über eine Verzögerungseinrichtung
verstellt wird. In Anspruch 6 dieses Patents ist vorgeschlagen, den Hauptregler
selbst als Verzögerungsrelais in Form eines thermischen Relais auszubilden, das
von den Betätigungsströmen der Abteilregler durchflossen wird.
-
Bei Wagen mit einer großen Anzahl von Abteilen ist diese Ausbildung
des thermischen
Relais verhältnismäßig umständlich, da die Zahl
der in ihm anzuordnenden Heizelemente gleich der Zahl der Abteile ist und jedes
Heizelement mit je einem der Abteilregler durch zwei Leitungen zu verbinden ist.
-
Zwecks Vereinfachung dieser Einrichtung ist vorgeschlagen worden,
den Summenstrom der Abteilregler auf ein Höchststromrelais im Stromkreis des Heizelements
des thermischen Relais einwirken zu lassen. Bei dieser Regelung 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 allmählich ganz ab, falls der Geberimpuls lange
genug andauert, was meistens infolge der '1 acheilung der Raumtemperaturänderung
gegenüber der Regelung der Fall ist. Erstrebenswert ist demgegenüber eine Regelung,
bei der die Heizmittelzufuhr anstatt ganz abgesperrt zu werden, zu einem verschieden
großen Bruchteil gedrosselt wird, je nachdem, in wieviel Abteilen die Raumtemperatur
erreicht ist. Hierdurch wird eine sanftere Regelung erzielt und jegliche übersteuerung
vermieden.
-
Dies wird gemäß der Erfindung bei der Selbstregelung der Abteiltemperatur
in einem Eisenbahnwagen mit Abteilreglern, die die Wärmezufuhr zu jedem Abteil in
Abhängigkeit von seiner Temperatur steuern, und mit einem die Heizmittelzufuhr zum
Lufterhitzer steuernden, den Einzelreglern vorgeschalteten, als-thermisches Relais
ausgebildeten Hauptregler, der von der Summe der durch die Abteilregler eingeschalteten
Ströme gesteuert wird, dadurch erreicht, daß die Änderung der Temperatur des Verdampfungsgefäßes
des thermischen Relais ausschließlich durch Beaufschlagen mit einem Strom, z. B.
mit einem Zweigstrom der Heizluft oder mit einem Zweigstrom des Lufterhitzerheizmittels
bzw. mit einem Mischstrom beider erfolgt. dessen Menge bzw. Mischungsverhältnis
von den Einzelreglern über Verstellglieder gesteuert wird.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einem thermischen Relais.
dessen Yerdampfungsgefäß mit einem elektrischen Heizelement versehen ist, das von
einem Höchststromtelais ein- und ausgeschaltet wird, das Unterschreiten einer unteren
und das Überschreiten einer oberen Grenze für die Heizlufttemperatur dadurch zu
verhindern. daß das Verdampfungsgefäß des thermischen Relais von einem Zweigstrom
der aus dem Lufterhitzer austretenden Luft beaufschlagt wird. Jedoch erfolgt hier
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. Öffnungsbewegung des Ventils
abzubremsen, wenn sie zu schnell erfolgt und einen unerwünschten Anstieg oder Abfall
der Heizlufttemperatur zur Folge hat.
-
Bei der Regelung nach der Erfindung wird dagegen die Temperatur des
Verdampfungsgefäßes ausschließlich durch Beaufschlagen mit einem Heizluft- und/oder
Heizmittelzweigstrom geändert: das thermische Relais enthält also im Gegensatz zu
der bekannten Einrichtung keine elektrischen Heizelemente.
-
Die Beaufschlagung des Verdampfungsgefäßes mit Heizluft bietet dabei
den Vorteil, daß deren sich m-it dem Heizmittelventilhub ändernde Temperatur im
Sinne der Regelung als Rückführung wirkt, die das Bestreben hat, allen Hubänderungen
des Heizmittelventils entgegenzuwirken.
-
Das zur Änderung der Menge oder des Mischungsverhältnisses des dasVerdampfungsgefäß
beaufschlagenden Stromes dienende Glied kann vom Anker eines Drehmagneten verstellt
werden, der vom Summenstrom der Abteilregler verstellt wird. Das Glied kann auch
von einem thermischen Relais verstellt «-erden, dessen Heizwiderstand der Summenstrom
der Abteilregler oder, in Anwendung auf einen Raum, der Strom des diesem Raum zugeordneten
Reglers durchfließt.
-
Als Verstellglied für die Menge eines der beiden Gemischbestandteile
kann bei Anwendung der Selbstregelung auf einen Raum ein Magnetventil dienen, das
durch ein Kontaktthermometer im Raum, gegebenenfalls über ein Relais erregt wird.
In der das --\-lagnetventil enthaltenden Zuleitung des einen Gemischbestandteiles
kann ein' zweites einen abzweigenden, mit einer Drossel versehenen Auslaß steuerndes
Magnetventil angeordnet werden, das durch ein weiteres, bei einer tieferen Temperatur
ansprechendes Kontaktthermometer im Raum über ein Ausschaltrelais erregt wird.
-
Zur Verzögerung der Aufheizung und Abkühlung des Verdampfungsgefäßes
des thermischen Relais kann der das Verdampfungsgefäß umschließende Mantel als Wärmespeicher
ausgebildet werden.
-
Lm bei einem dampfbeheizten Lufterhitzer den Austritt von Dampf aus
der Kondensatablaßleitung des Erhitzers zu verhindern, kann in dieser Leitung eine
Drossel angeordnet werden, vor der eine in den Mantel des Verdampfungsgefäßes führende
Leitung abgezweigt ist.
-
Inder Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. und zwar zeigt
Abb. i die Regeleinrichtung eines dampfbeheizten
Lufterhitzers, bei der das Verstellorgan in der Heizluftleitung angeordnet und durch
einen Drehmagneten betätigt wird, Abb. 2 ein über. ein thermisches Relais betätigtes
Verstellorgan in der Heizluftleitung, Abb.3 ein als Magnetventil ausgebildetes Verstellorgan,
Abb. 4 ein aus zwei Magnetventilen gebildetes Verstellorgan.
-
Dem Lufterhitzer i wird der Heizdampf durch die Leitung 2 zugeführt,
während das Kondensat durch die Leitung 3 und den Abtropftrichter ii abläuft. In
der Frischdampfzuleitung ist ein Dampfeinlaßventil angeordnet, dessen durch eine
Feder :2i belasteter Ventilkegel 4 mit dem beweglichen Boden des Federungskörpers
5 verbunden ist. Durch die enge Rohrleitung 6 ist das Innere des Federungskörpers
5 mit dem Verdampfungsgefäß 7 verbunden. Dieses ist als- unten geschlossene Rohrisohlange
ausgebildet .und enfhält eine verdampfende Flüssiigkeit, beispielsweise Äther.
-
Die Art des benutzten thermischen Reläis ist an sich belanglos. Es
kann also .auch ein auf der Ausdehnung. einer Flüssigkeit oder einesi festen Körpers
beruhendes thermisches Relais angewendet werden.
-
Das Verdampfungsgefäß 7 ist von einem Mantel 8 umgeben.- In diesen
mündet die Zuleitung g für das Gemisch aus Heizluft und Dampf, das das Verdainpfungsgefäß
7. beaufschlagt und durch die Ablaufleitung io zum Abtropftrichter i r -und -ins.
Freie abgeleitet wird. Von der Frischdampfleitung zweigt hinter dem Einlaßventil4
eine mit einem einstellbaren Ventil 13 versehene Leitung 14 ab, die in die Leitung
g mündet. Über die Leitung 18, die von der Heizluftleitung bei Austritt aus dem
Erhitzer i- abgezweigt ist, strömt Heizluft zu .der Gemischleitung g.
-
In der Heizluftleitung 18 ist die verstellbare Drosselklappe i g angeordnet,
deren Betätigungsgestänge mit dem Drehanker 2o eines Magneten gekuppelt ist, so
daß eine wachsende Erregung des Magneten eine stärkere Drosselung der Klappe ig
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 Heizluftzufuhr 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
:2o 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 23 abgezweigt.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende Durch die Leitung 14
wird über die Mischleitung g dem Mantel 8 Dampf und durch die Leitung 18 Heizluft
zugeführt. Das Gemisch beaufschlagt das Verdampfungsgefäß 7 und verläßt den Mantel
durch die Leitung io. 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 Federungskörper 5 längt 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 Verdampfer 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 i2 durchfließende Strom um so höher,
je mehr Abteile ihre Temperatur erreicht haben. Der Drehanker 2o wird entgegen der
Wirkung einer nicht dargestellten Rückzugsfeder in die Richtung der Verbindungslinie
der Magnetpole gezogen und verstellt dabei die Drosselklappe ig, so daß der Heizluftanteil
des das Verdampfungsgefäß 7 beaufschlagenden Gemisches sinkt. Die Temperatur des
Gemisches steigt an(, da jetzt -der heiße Dampfanteül 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 Zo geschwächt und infolgedessen die Drosselklappe ig weiter geöffnet.
Der Heizluftanteil des Gemisches steigt und setzt die Temperatur
des
Gemisches herab, so daß der Druck im Verdampfergefäß wieder sinkt und das Einlaßventil
weiter öffnet.
-
Tritt infolge unvollständiger Ausnutzung des Heizdampfes im Lufterhitzer
i aus der Kondensatablaßleitung 3 Dampf aus, so wird ein Teil davon durch die Drosselung22
gezwungen, durch das Rohr 23 zum Mantel 8 zu strömen, wo er das Verdampfungsgefäß
7 erwärmt und eine Drosselung des Dampfeinlaßventils 4. hervorruft.
-
Bei dem in Abb.2 dargestellten Drosselorgan in der Heizluftleitung,
das bei der Anordnung nach Abb. i an die Stelle der Drosselklappe ig tritt, erfolgt
die Betätigung mittels eines thermischen Relais, dessei2 Heizelement 12, wenn es
sich um die Regelung der Dampfzufuhr zu einem Lufterhitzer handelt, der mehrere
Abteile mit Heizluft zu versehen hat, in gleicher Weise wie die Erregerwicklung
12 des Drehmagneten 2o bei der Anordnung nach Abb. i geschaltet ist. Handelt es
sich dagegen um die Heizung nur eines Raumes, so wird, wie in Abb. 2 dargestellt,
im Stromkreis des Heizelements 12 lediglich ein der Raumtemperatur ausgesetztes
Kontaktthermometer 15 angeordnet.
-
Die bewegliche Wand dieses thermischen Relais wird gebildet durch
den Federungskörper 25, der über den Winkelhebel 26 das Doppelventil -27
betätigt. Dieses schließt in der einen Endstellung die Leitung g ab und öffnet den
Auslaß 28, so daß die durch die Leitung 18 in das den Federungskörper umschließende
Gehäuse 29 eintretende Heizluft ins Freie ausbläst. In der anderen Endstellung dagegen
schließt es den Auslaß 28 und öffnet die Leitung g, so daß die Heizluft durch die
Leitung g, in die auch die Dampfzuleitung 14 mündet, zum Mantel 8 des das Dampfeinlaßventil
steuernden thermischen Relais strömt. Auch hier wird durch einen starken, durch
das Heizelement 12 fließenden Strom der Heizluftanteil des Gemisches verringert
und so das Dampfeinlaßventil gedrosselt, durch einen schwächeren Strom oder bei
Ausbleiben des Stromes dagegen der Heizluftanteil vergrößert und so das Dampfeinlaßventil
geöffnet. Die Anordnung des thermischen Relais in dem Gehäuse 29, also im Heizluftstrom,
der infolge der Anordnung des Auslasses 28 aufrechterhalten wird, auch wenn die
Leitung g abgesperrt ist, verkürzt in bekannter Weise die Ansprechzeit des thermischen
Relais.
-
Gemäß Abb. 3 ist das Verstellorgan in der Heizluftleitung i8 als ein
Magnetventil 30 ausgebildet, in dessen Erregerstromkreis das im beheizten Raum angeordnete
Kontaktthermometer 15 eingeschaltet ist und das bei Erregung den Heizluftstrom absperrt.
Um bei dieser Anordnung einen zu plötzlichen Schluß des Dampfeinlaßventils 4. zu
vermeiden, ist es zweckmäßig, die Aufheizungszeit bzw. die Abkühlzeit des thermischen
Relais 5 bis 7 zu verlängern, was beispielsweise dadurch geschehen kann, daß der
Mantel 8 starkwandig ausgeführt und isoliert wird.
-
Eine sanftere Regelung kann auch in der Weise erzielt werden, daß,
wie in Abb. 4 dargestellt, in der Heizluftleitung 18 außer dem :Magnetventil 3o
noch ein mit einer Drosselung 31 und von einem magnetischen Ventil 32 gesteuerter
Auslaßvorgesehen ist. Die Erregung 33 des Ventils 32 wird über ein Ausschaltrelais
34 ausgeschaltet, wenn das der Raumtemperatur ausgesetzte Thermometer 35 Kontakt
gibt. Die Kontakttemperatur des Thermometers 35 liegt um einen geringen Betrag,
beispielsweise i°, unter der des im Erregerkreis des Magnetventils 3o angeordneten
Thermometers 15.
-
Liegt die Raumtemperatur unter der Kontakttemperatur des Thermometers
35, so ist das Ventil 30 offen und das Ventil 32 geschlossen; es gelangt
also die gesamte durch die Leitung 18 zuströmende Heizluftmenge in die Gemischleitung
g. Steigt die Temperatur im beheizten Raum, so gibt zunächst das Thermometer 35
Kontakt und öffnet so das Ventil 32, durch das ein Teil der Heizluft ins Freie abströmt,
so daß dem Mantel 8 ein Gemisch mit verringertem Heizluftanteil zuströmt und das
Gefäß 7 stärker beheizt wird. Steigt trotzdem die Raumtemperatur weiter an, so gibt
auch das Thermometer 15 Kontakt, und das Ventil 30 sperrt den Heizluftstrom
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.