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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Luftheizungen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen.
Das Patent Nr. 153540 hat eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Luftheizungen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen, mit einem Lufterhitzer, dessen Heizmittelventil von einem thermischen Relais betätigt wird, zum Gegenstand, bei der das temperaturempfindliche Glied des thermischen Relais von einem Luftstrom, beispielsweise einem Zweigstrom der aus dem Lufterhitzer austretenden Warmluft, angeblasen wird. Die Menge der Warmluft wird durch ein Verstellorgan geändert, das von den in den beheizten Räumen angeordneten temperaturempfindlichen Gebern gesteuert ist.
Durch stufenweise Änderung der Luftbeaufschlagung des temperaturempfindlichen Gliedes des thermischen Relais, das ausserdem noch von einem Zweigstrom des Heizmittels angeblasen oder auch durch Wärmeleitung von den das heisse Heizmittel führenden Teilen aus erwärmt wird, wird die dem temperaturempfindlichen Glied in der Zeiteinheit zugeführte Wärmemenge geändert und so die
Stellung des Heizmittelventils des Lufterhitzers fortlaufend dem jeweiligen Wärmebedarf derbeheizten
Räume angepasst.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, das Verstellorgan in der Blasluftleitung und die Betätigung desselben durch die in den Räumen angeordneten Geber so auszubilden, dass bei räumlicher Trennung des Heizmittelventils für den Lufterhitzer und der Gebereinrichtung umständliche und platzraubende Leitungsführungen vermieden werden.
Soll beispielsweise bei dem in Fig. 1 des Patentes Nr. 153540 dargestellten Ausführungsbeispiel der von dem Geber in den Abteilen eines Eisenbahnwagens gesteuerte Drehmagnet innerhalb des Wagens, der Lufterhitzer und dessen Heizmittelventil dagegen ausserhalb des Wagens, beispielsweise unter dem Wagenboden, angeordnet werden, so ist es erforderlich, dass die Bewegung des Drehmagneten auf das ebenfalls ausserhalb des Wagens angeordnete Verstellorgan in der Blasluftleitung über ein sperriges platzraubendes und eine Durchführung durch den Wagenboden erforderndes Gestänge übertragen wird, oder aber, dass das Verstellorgan in der Blasluftleitung ebenfalls im Wageninnern angeordnet wird, wobei eine beispielsweise vom Austrittsstutzen des Lufterhitzers abzweigende,
durch den Wagenboden durchzuführende Blasluftleitung zu diesem Verstellorgan und eine zweite, ebenfalls eine Durchbrechung des Wagenbodens bedingende Leitung von dem Verstellorgan zu dem Mantel des Verdampfungsgefässes des thermischen Relais erforderlich wäre.
Gemäss der Erfindung wird das Verstellorgan in der Blasluftleitung als ein membrangesteuertes Ventil ausgebildet, dessen Membran von dem Druck eines Steuerluftstromes beaufschlagt wird, der sich zwischen zwei Drosselstellen des Steuerluftstromes einstellt, von denen eine von der durch die Geber in den beheizten Räumen gesteuerten Einrichtung verstellt wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, das Verstellorgan in der Blasluftleitung und die von dem Geber gesteuerte, das Verstellorgan betätigende Einrichtung bei Anordnung von nur einer leicht zu verlegenden Steuerluftstromleitung räumlich voneinander zu trennen.
Die Anwendung eines durch den veränderlichen Druck eines Steuerluftstromes betätigten Verstellorgans hat ferner den Vorteil, dass zur Verstellung der veränderlichen Drosselstelle des Steuerluftstromes bedeutend geringere Kräfte erforderlich sind als bei unmittelbarer Betätigung des Verstellorganes selbst, so dass die Regeleinrichtung einen sehr geringen Energieverbrauch aufweist.
Die zweite unverstellbare Drosselstelle des Steuerluftstromes kann durch eine Öffnung in der Membrane bzw. im Membranteller des Verstellorgans gebildet werden. Auch kann der Teller der
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Membrane des Verstellorgans gleichzeitig als Ventilteller dienen, der sich von oben auf den Ventilsitz des Verstellorgans legt.
Um zu erreichen, dass Änderungen des Druckes der dem Verstellorgan in der Blasluftleitung zugeführten Luft ohne Einfluss auf die Stellung dieses Organs sind und diese sich ausschliesslich nach dem jeweiligen Wärmebedarf des Wagens richtet, kann weiterhin die verstellbare Dresselstelle des Steuerluftstromes als einmembrangesteuertes Ventil ausgebildet werden, dessen eisenbewehrte Membran vom Druck der Luft bei Austritt aus dem Ventil in der Blasluftleitung beaufschlagt und von einem Elektromagneten beeinflusst wird, dessen Spule von der Summe der durch die temperaturempfindlichen Kontaktgeber in den Abteilen eingeschalteten Ströme durchflossen wird.
Zweckmässig wird hiebei das membrangesteuerte Ventil in der Steuerluftstromleitung und der dasselbe steuernde Magnet im Gehäuse des Ventils in der Blasluftleitung angeordnet, so dass zwischen dem Verstellorgan in der Blasluftleitung und den temperaturempfindlichen Gebern in den Abteilen lediglich eine durch elektrische Leiter gebildete Verbindung besteht. Hiedurch wird nicht nur der Vorteil erzielt, dass der ver-
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auch erreicht, dass das Verstellorgan als Regler arbeitet, der selbsttätig den Druck in der Blasluftleitung und damit die Blasluftmenge auf einen dem Grad der Erregung der Magnetspule und damit dem Wärmebedarf des Wagens umgekehrt proportionalen Wert regelt, der von Vordruckschwankungen unabhängig ist.
Auch bei dieser Einrichtung lässt sich, wie in Verbindung mit einem Drehmagneten bereits vorgeschlagen, eine Beeinflussung der Regelung durch die Aussentemperatur mittels einer der Aussentemperatur ausgesetzten Bimetallfeder erzielen, die bei tiefer Aussentemperatur eine grössere Rückstellkraft ausübt als bei hoher Aussentemperatur und so bei tieferAussentemperatur eine starke Erwärmung der den beheizten Räumen zugeführten Frischluft bewirkt. Zu diesem Zweck wird die die eine Drosselstelle steuernde Membran von einer Bimetallfeder belastet, die, da sie in dem aussenliegenden Reglergehäuse untergebracht ist, der Aussentemperatur ausgesetzt ist, so dass ihre Spannung um so höher ist, je geringer ihre Temperatur ist.
Um Beschädigungen der Membran des Verstellorgans in der Blasluftleitung durch zu hohen Druck der zuströmenden Luft, der sich bei Abschluss des Verstellorgans unter Umständen einstellen kann, zu vermeiden, wird der Raum unter der Membran des Verstellorgans mit einem Auslass versehen, der von einer federbelasteten Platte verschlossen ist.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Regeleinrichtung mit einem Verstellorgan in der Blasluftleitung, bei dem der Druck des Steuerluftstromes, dessen Drosselstelle durch einen Drehmagneten verstellt wird, öffnend auf die Membran des Verstellorgans einwirkt ; Fig. 2 stellt eine Regeleinrichtung mit einem Verstellorgan, dessen Membran vom Druck des Steuerluftstromes im Sinne des Ventilabschlusses beaufschlagt wird, dar ; Fig. 3 zeigt eine Regeleinrichtung, bei der die veränderliche Drosselstelle im Steuerluftstrom des Verstellorgans als membrangesteuertes Ventil ausgebildet ist, dessen Membran von einer Magnetspule beeinflusst wird.
Dem Lufterhitzer 1 wird das Heizmittel, beispielsweise Dampf, durch die Leitung 2 zugeführt, in der ein Dampfeinlassventil angeordnet ist, dessen Ventilkegel 4 mit dem beweglichen Boden des Federungskörpers 5 verbullden ist. Durch die Rohrleitung 6 ist das Innere des Federungskörpers 5 mit dem Verdampfungsgefäss 7 verbunden, das eine verdampfende Flüssigkeit, beispielsweise Äther, enthält.
In den das Verdampfungsgefäss f umgebenden Mantel 8 mündet die Leitung 9, durch die dem Mantel Luft, beispielsweise ein Zweigstrom der aus dem Lufterhitzer 1 austretenden Warmluft, zugeführt wird. Von der Frischdampfleitung zweigt eine mit einem einstellbaren Ventil 3 versehene Leitung 14 ab, die in die Leitung 9 mündet. In der Luftleitung 9 ist das Verstellorgan 19 angeordnet, durch das die Menge der durch die Leitung 18 eintretenden Luft geändert wird.
Das Verstellorgan 19 ist als Ventil ausgebildet, dessen Kegel 40 sich von unten gegen seinen Sitz legt. Der Kegel 40 ist an den Tellern einer Membran 41 aufgehängt, die zwischen den Flanschen. des Ventilgehäuses 42 und dessen des Deckels 4. 3 eingespannt ist und von oben durch eine sich gegen den Deckel 43 abstützende Druckfeder 44 belastet wird. In den Raum unter der Membran mündet die Luftzuleitung 18. In der Membran 41 und ihren Tellern ist eine enge Drosselöffnung 45 angeordnet, durch die eine geringe Luftmenge in den Raum über der Membran 41 übertritt, von wo sie durch die an den Deckel 43 angeschlossene Leitung 46 entweicht.
In jedem der beheizten Räume sind beispielsweise drei bei verschiedenen Temperaturen kontaktgebende Thermometer 15 angeordnet, von denen mittels des Schalters 16 das der jeweils gewünschten
Raumtemperatur entsprechende Thermometer eingeschaltet werden kann. In Reihe mit diesen Thermo-
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den einzelnen Abteilen sind sämtlich untereinander parallel und mit der Erregerwicklung 12 eines Drehmagneten in Reihe geschaltet. Die Erregerwicklung 12 wird also von der Summe der durch die Thermometer 15 eingeschalteten Ströme durchflossen.
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Auf der Welle des Drehankers 20 des Drehmagneten ist ein Zahnrad 48 befestigt, das mit einem
Zahnrad 49 in Eingriff steht. Die Welle des Zahnrades 49 trägt einen Arm 50, der an seinem freien
Ende mit einer sich vor die Mündung 51 der Leitung 46 legenden Abschlussplatte 52 versehen ist. Die
Platte 52 drosselt je nach ihrer Entfernung von der Mündung 51 den Austritt des Steuerluftstromes aus der Leitung 46.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende :
Steigt die Temperatur in den beheizten Räumen, so geben die Thermometer 15 Kontakt und schliessen den Stromkreis der Erregerwicklung 12 des Drehmagneten über die Widerstände 17. Da diese untereinander parallel geschaltet sind, ist der die Erregerwicklung 12 durchfliessende Strom um so stärker, je grösser die Anzahl der Räume ist, in denen die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist. Bei wachsender Erregung wird der Drehanker 20 entgegen der Wirkung einer nicht dargestellten Rückzugfeder in die Richtung der Verbindungslinie der Magnetpole gezogen und verstellt hiebei über das Zahnradpaar 48, 49 den Arm 50 so, dass die Abschlussplatte 52 von der Mündung 51 der Leitung 46 entfernt wird.
Infolge der geringeren Drosselung, die der durch die Öffnung 45 und die Leitung 46 strömende Steuerluftstrom an der Mündung 51 erfährt, sinkt der Druck über der Membran 41, so dass der von unten auf dieselbe einwirkende Druck in der Lage ist, die Membran 41 gegen die Wirkung der Feder 44 anzuheben und so den Kegel 40 seinem Sitz zu nähern. Infolge der so verringerten Luftzufuhr zum Mantel 8 überwiegt die Beheizung des Verdampfungsgefässes 7 mittels des durch die Leitung14 zugeführten Frischdampfes ; der Inhalt des Verdampfungsgefässes 7 verdampft infolgedessen stärker und durch die so hervorgerufene Drucksteigerung im thermischen Relais wird die Heizmittelzufuhr zum Lufterhitzer gedrosselt.
Sinkt die Temperatur in den beheizten Räumen wieder ab, so wird auch die Erregung des Drehmagneten schwächer, dessen Drehanker durch die Rückzugsfeder in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Hiedurch wird die Abschlussplatte 52 der Mündung 51 wieder genähert und der Austritt des Steuerluftstromes stärker gedrosselt. Der so hervorgerufene Anstieg des Druckes im Raum über der Membran 41 bewirkt ein Absenken des Ventilkegels 40 und ein Anwachsen des durch die Leitung 9 dem Mantel 8 zugeführten Luftstromes, der wiederum eine Öffnungsbewegung des Heizmittelventils 4 herbeiführt.
Zwischen der aus den Thermometergruppen 15 und dem Drehmagneten 12, 20 bestehenden Einrichtung einerseits und dem Heizmittelventil des Lufterhitzers 1 und dem Verstellorgan 19 in der Blasluftleitung anderseits besteht lediglich eine Verbindung durch die Leitung 46, die nur eine geringe Luftmenge führt und daher eng ausgebildet sein kann, so dass sie sich leicht verlegen lässt und bei Anordnung der gesamten Thermometergruppen innerhalb des Wagens und des Verstellorgans 19 ausserhalb des Wagens nur eine Durchbrechung der Wagenwand erforderlich ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Raum unter der Membran 41 des Verstellorgans noch mit einem Auslass 55 versehen, der durch eine Platte 56 verschlossenist, die mittels einer Zugfeder 57 aufgehängt ist. Die Feder 57 ist so bemessen, dass bei Überschreiten einer oberen Grenze des Druckes im Raum unter der Membran 41 die Platte 56 selbsttätig den Auslass 55 freigibt, so dass der zu hohe Druck ins Freie abblasen kann. Auf diese Weise wird ein Beschädigen der Membran 47 durch zu hohen Druck, der nach Abschluss des Ventils 40 unter Umständen eintreten kann, ver- mieden.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung, bei der das Verdampfungsgefäss des thermischen Relais nur von einem Luftstrom beaufschlagt und vom Heizmittel durch Wärmeleitung erwärmt wird, dient die Membran 41 bzw. der Membranteller der Verstelleinrichtung 19 gleichzeitig als Ventilteller, der sich von oben auf seinen Sitz 60 legt. Da bei diesem Ventil eine Erhöhung des Druckes über der Membran 41 eine verstärkte Drosselung des Ventils 19 hervorruft, wird hier die die Mündung 51 der Leitung 46 abdeckende Platte 52 in bezug auf die Mündung 51 in entgegengesetzter Richtung von dem
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die Luftzufuhr zum Mantel 8, so dass die Erwärmung des Verdampfungsgefässes des thermischen Relais durch Wärmeleitung überwiegt und das Heizmittelventil gedrosselt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die den Kegel 40 des Verstellorgans 19 in der Blasluftleitung 18, 9 tragende Membran 41 zwischen den Flanschen des Ventilgehäuses 42 und des Ringes 47 eingespannt und wird von oben durch eine sich gegen den Zwischenboden 53 des Ringes 47 abstützende Druckfeder 44 belastet. In dem Zwischenboden 53 ist ein Ventilsitz 51 angeordnet, der von dem Ventilkörper 52 verschlossen wird. Der Ventilkörper 52 ist an der zwischen den Flanschen des Ringes 47 und des Deckels 43 eingespannten eisenbewehrten Membran 61 aufgehängt. Diese wird von der Bimetallfeder 62 belastet, deren Spannung um so höher ist, je tiefer ihre Temperatur ist und die sich gegen am Deckel 43 angeordnete Auflager 64 abstützt.
Der bei geöffnetem Ventil 52 durchtretende Steuerluftstrom wird durch die an den Ring 47 über dem Zwischenboden 53 angeschlossene Leitung 65 in die sich an das Verstellorgan 19 anschliessende Leitung 9 geführt. An dem Deckel 43 ist ein Magnetkern 63 befestigt, der von der Spule 12 umgeben ist, Diese Spule 12 wird in gleicher Weise wie die Erreger-
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wicklung 12 der Drehmagnete bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 von der Summe der durch die Kontaktthermometer 15 eingeschalteten Ströme durchflossen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende :
Steigt die Temperatur in den beheizten Räumen und wächst infolgedessen die Erregung der Spule 12, so wird die Metallmembran 61 entgegen der Wirkung der Bimetallfeder 62 vom Kern 63 nach oben gezogen und hiebei der Ventilkörper 52 von seinem Sitz 51 entfernt. Infolge der geringeren Drosselung, die der durch die Öffnung 45 zuströmende Steuerluftstrom an dem Ventil 51, 52 erfährt, sinkt der Druck über der Membran 41, so dass der von unten auf dieselbe einwirkende Druck in der Lage ist, die Membran 41 gegen die Wirkung der Feder 44 anzuheben und so den Kegel 40 seinem Sitz zu nähern.
Infolge der so verringerten Luftzufuhr zum Rohr 8 überwiegt die Beheizung des Verdamp- fungsgefässes 7 durch Wärmeleitung in dem Verbindungsrohr 6, so dass der Inhalt des Verdampfungsgefässes 7 stärker verdampft und die Heizmittelzufuhr zum Lufterhitzer gedrosselt wird.
Sinkt die Temperaturin den beheizten Räumen wieder ab, so wird auch die Erregung der Spule 12 schwächer, so dass die Membran 61 sich senkt : und hiebei den Ventilkegel 52 wieder seinem Sitz nähert und so den Austritt des Steuerluftstromes aus dem Raum über der Membran 41 stärker drosselt.
Der so hervorgerufene Anstieg des Druckes im Raum über der Membran 41 bewirkt ein Absinken des Ventil- kegels 4ssund ein Anwachsendes durch die Leitung 9 dem Rohr zugeführtenLuftstromes, der wiederum eine Öffnungsbewegung des Heizmittelventils 4 herbeiführt:
Die Anordnung der die Membran 61 belastenden, der Aussentemperatur ausgesetzten Bimetallfeder 62 hat zur Folge, dass der die Spule 12 durchfliessende Strom, der erforderlich ist, um das Ventil 51, 52 zu öffnen und dadurch eine Drosselung des Dampfventils 4 hervorzurufen, um so stärker sein muss, je tiefer die Aussentemperatur ist, d. h. also, dass bei tiefer Aussentemperatur mehl'Thermometer 15 ansprechen müssen als beihoher Aussentemperatur, um die gleiche Verstellung des Dampfeinlassventils 4 zu erzielen.
Hiedurch wird die sichere Beheizung auch der hinsichtlich der Belieferung mit Warmluft und des Wärmeentzuges benachteiligten Abteile auch bei tiefer Aussentemperatur sichergestellt, ohne dass es erforderlich ist, bei milder Witterung einen ungenügenden Luftwechsel in Kauf zu nehmen.
Ist der Blasluftregler 19 ähnlich dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass ein Anwachsen des zwischen den beiden Drosselstellen des Steuerluftstromes herrschenden Druckes ein Schliessen des Reglerventils 40 bewirkt, so muss der Ventilkörper 52 des die verstellbare Drosselstelle bildenden Ventils im Verhältnis zu seinem Sitz 51 so angeordnet werden, dass er bei wachsender Erregung der Spule 12 abschliesst.
PATENT-ANSPRÜCHE : l. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Luftheizungen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen nach Patent Nr. 153540, bei der das temperaturempfindliche Glied des das Heizmittelventil des Lufterhitzers betätigenden thermischen Relais von einem veränderlichen Luftstrom an-
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