DD241051A1

DD241051A1 - Elektrische kohlenwagenheizung

Info

Publication number: DD241051A1
Application number: DD28074085A
Authority: DD
Inventors: Hubert Noke; Alfred Hudewenz; Gunter Hannuschka
Original assignee: Bitterfeld Braunkohle
Priority date: 1985-09-18
Filing date: 1985-09-18
Publication date: 1986-11-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kohlewagenheizung zur Sicherung einer zuverlaessigen Entleerung der Kohlewagen bei extremen Winterbedingungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringen Heizenergieeinsatz eine gute Waermeverteilwirkung zu erzielen, so dass grossflaechig kristallisationsfreie Flaechen entstehen. Dies wird durch Anordnung einer Platte hoher Leitfaehigkeit zwischen Heizkoerper und Wagenwand erreicht, wobei deren Randbereiche mit der Wagenwand verbunden sind, die nach aussen und im nahe dem Heizkoerper liegenden Bereich auch gegenueber der Wagenwand waermegedaemmt ist. Der zweifache Waermeuebergang ist dabei nur scheinbar der Zielstellung entgegengerichtet, da der Uebergang vom Heizkoerper zur Platte wegen der im Vergleich zur Wand groesseren Ebenheit der Platte und der sehr guten Waermeableitung guenstig ist und der Waermeuebergang Platte - Stahlwand im Heizkoerperbereich sogar unerwuenscht und in den Randbereichen wegen der grossen Flaeche unproblematisch ist. Die gute Waermeverteilwirkung bei geringem Energieeinsatz resultiert aus der guten Waermeleitwirkung der Platte und der drastischen Reduzierung der Waermeverluste in Richtung Aussenluft und Richtung Kohle. Als Werkstoff der Platte bietet sich wegen der auf die Masse bezogenen hohen Leitfaehigkeit insbesondere Aluminium an. Figur

Description

Außerdem fließt die Wärme in der Platte rasch ab, da der verwendete Werkstoff gegenüber Stahl eine größere Wärmeleitfähigkeit besitzt und/oder der Querschnitt der Platte optimal gewählt werden kann. Die Wärmeabnahme vom Heizkörper wird durch die stets relativ niedrige Temperatur der Platte günstig beeinflußt. Der Wärmeübergang Platte-Stahlwand ist völlig problemlos. In Plattenmitte und vor allem im Heizkörperbereich ist dieser Wärmeübergang sogar unerwünscht und wird durch die Luft- bzw. Dämmschicht bekämpft. In diesem Bereich findet stets eine Wärmeleitung vom Heizkörper in Richtung Kohle statt. Die Kohle in diesem Bereich kann nicht gefrieren. Die Wärmeübertragung wird daher gezielt im Bereich der Ränder der Platte durch Anpressen realisiert. Da die Platte nach außen wärmegedämmt ist und eine relativ große Übertragungsfläche vorhanden ist, bereitet dieser Wärmeübergang ebenfalls keine Probleme.

Im Ergebnis ist mit äußerst einfachen Mitteln eine gewünschte Wärmeverteilung entstanden, die mit sehr geringer Heizleistung große Flächen kristallisationsfrei hält.

Bei extremen Bedingungen können die massereichen, ungedämmten Wagenkastenstützelemente, bestehend aus U- oder Winkelstählen, nicht kristallisationsfrei gehalten werden. Wichtig ist daher, daß die Platten nicht mit diesen Konstruktionselementen verbunden sind, da dies die unnütze Ableitung von Wärme nach sich zieht. Erfindungsgemäß ist daher zwischen den Wagenkastenstützelementen und der Platte ein mindestens 5cm breiter Spalt vorhanden. Der kleine Querschnitt der Stahlwand sichert, daß diese Wärmeverluste gering bleiben.

Mit dem beschriebenen Prinzip können selbst bei Temperaturen von -5O⁰C und starkem Wind große Flächen mit geringer Heizleistung kristallisationsfrei gehalten werden. Das Heizsystem zeichnet sich außerdem durch ein gutes Wärmebeharrungsvermögen infolge der beachtlichen Wärmekapazität des wärmegedämmten Bleches aus. Die Heizung darf bei Stillständen abgeschaltet werden. Eine Wiederanfriergefahr bei Wartezeiten vor dem Bunker besteht über längere Zeit nicht. Das Heizsystem ist aber auch für Transporte über große Zeiträume und nicht elektrifizierte Strecken geeignet, da die Dämmschicht während der Fahrt den Gefrierprozeß entscheidend hemmt und die Wagen anschließend stationär beheizt und aufgetaut werden können.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Der Heizkörper 1 ist nach außen durch eine Isoliermatte 2 und eine Abdeckhaube 3 mit Isolierschicht 4 wärmegedämmt und wird über eine Schraubverbindung 5 auf eine großflächige Aluminiumplatte 6 gepreßt, welche außerhalb der Abdeckhaube 3 nach außen durch eine Schaumstoffschicht? und gegenüber der Stahlwand 8 in dem dem Heizkörper 1 naheliegenden Bereich durch einen Luftspalt 9 wärmegedämmt ist. Nur die Randbereiche der Aluminiumplatte 6 sind an die Stahlwand 8 gepreßt. Die entleerungstechnisch nicht bedeutsamen Wagenkastenversteifungen 10 besitzen zur Aluminiumplatte 5 einen Mindestabstand von 5cm. Entleerungstechnisch bedeutsame Wagenkastenversteifungen 11 besitzen einen derartigen Zwischenraum zur Aluminiumplatte 6 nicht, sind aber zusätzlich mit einer Dämmschicht 12 versehen, oder können, wie hier nicht dargestellt, mit einem zusätzlichen Stabheizkörper versehen sein. Der Randbereich der Aluminiumplatte 6 wird durch einen Schaumstoffstreifen 13 oder, wie hier nicht dargestellt, durch einen Gummiring abgedichtet. Die Aluminiumplatte 6 besitzt wegen der unterschiedlichen elektrochemischen Potentiale von Eisen und Aluminium einen Korrosionsschutzanstrich. Gegenüber der angewendeten elektrischen Kohlewagenheizung werden folgende Vorteile erzielt:

— Wirksamkeit bei extremen Bedingungen

— Wirksamkeit im entleerungstechnisch kritischen Schließkantenbereich

— Die Heizung darf bei Stillständen bzw. vor dem Bunker problemlos längere Zeit abgeschaltet werden, ohne daß Wirksamkeitsverluste eintreten. Dies ist wegen des Dämmeffektes und wegen des Wärmerückflusses aus dem Bunker der aufgeheizten Kohle möglich.

— Brände treten praktisch nicht mehr auf, da die Ursache hierfür eine örtliche Überhitzung war.

— Die Schadensquote an den Heizkörpern wird sich wegen der geringen Temperatur erheblich vermindern.

— Die technische Lösung bietet sich auch für große Transportwege, auf denen nicht geheizt werden kann, an. Hierzu ist eine ausreichend bemessene Dämmschicht anzuwenden. Das Heizverfahren selbst ist weitestgehend unabhängig vom Zeitpunkt des Heizens. Es sind möglich:

• Vorheizung (Wärmespeicherung)

stationäre Heizung bei planmäßigen Zwischenaufenthalten

stationäre Auftauheizung beim Abnehmer

— Ein geringerer Energieeinsatz wird durch die geminderte installierte Leistung und/oder ein auf den Anwendungsfall zugeschnittenes Heizregime ggf. mit automatischer Steuerung erreicht.

— Es ist ein Verzicht auf doppelwandige Wagenbereiche möglich, was sowohl eine Minderung des Leergewichtes des Wagens ermöglicht, als auch dazu beiträgt, daß der Wagen für Instandhaltungsarbeiten zugänglicher wird.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Elektrische Kohlewagenheizung, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen nach außen wärmegedämmten Heizkörpern (1) und der Wagenwand (8) mit dem Heizkörper (1) verbundene, jenseits des Heizkörpers (1) nach außen wärmegedämmte Platten (6) mit einer Fläche größer als 0,2 m² aus einem Material hoher Leitfähigkeit, z. B. Aluminium, angeordnet sind, deren Randbereiche mit der Wagenwand (8) verbunden sind.
2. Elektrische Kohlewagenheizung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Platte (6) in Richtung Wagenwand (8), besonders im nahe dem Heizkörper (1) liegenden Bereich eine Wärmedämmschicht (9) aufweist.
3. Elektrische Kohlewagenheizung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß zwischen der Platte (6) und Profilstäben der Sattelkonstruktion (10) ein Zwischenraum von mindestens 5cm besteht.
4. Elektrische Kohlewagenheizung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß die Platte (6) an zu isolierenden, für die Entleerung wesentlichen, Sattelaussteifungen (11) abschließt oder diese überdeckt.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kohlewagenheizung zur weitgehenden Vermeidung von Anfrierungen beim Kohletransport im Winter.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannte, weit verbreitet genutzte elektrische Kohlewagenheizung besteht aus einer Vielzahl kleinflächiger Heizkörper, die direkt auf der Wagenkastenwand befestigt werden. Trotz der direkten Befestigung der Heizkörper auf der Wand bereitet die Wärmeübertragung auf die Wand Probleme, da diese sehr uneben ist. Infolgedessen steigt die Heizkörpertemperatur stark an, was zu einer Lebensdauerminderung der Heizkörper führt. Noch weitaus problematischer ist die Wirksamkeit dieser Heizung. Infolge der hohen Wärmeverluste im unmittelbaren Heizkörperbereich ist die Wärmeverteilwirkung unzureichend. Bei absoluter Windstille ist die Heizung durchaus in der Lage, sogar bei -2O⁰C eine hinreichende Wirkung zu erzielen. Bei starker Luftbewegung hat sie bereits bei — 10⁰C keine Wirkung mehr. Dies hat bereits mehrfach zu sehr hohen volkswirtschaftlichen Schaden geführt, da die Heizung zu einer trügerischen Sicherheit führt. Dabei ist ein überraschendes, plötzliches Versagen der Heizung typisch.

Bekannt ist weiterhin die Anwendung großflächiger Heizkörper (DD-PS 152313). Diese technische Lösung erfordert einen sehr hohen Aufwand zur Herstellung der Heizkörper und zu deren Installation und hat sich daher nicht durchgesetzt.' Die Abdichtung geheizter doppelwandiger Wagenkastenbereiche hat sich ebenfalls als unzureichend wirksam bzw. als im rauhen Betrieb nicht praktikabel erwiesen. Die hohen Forderungen an die Qualität der Abdichtung werden wegen der erforderlichen Zugänglichkeit bestimmter Bereiche, insbesondere der Sattelböden, nicht erfüllt.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, mit geringem Aufwand eine sehr gute Wirksamkeit des Heizsystems zu erreichen. Die bisher verwendeten und umfassend eingesetzten kleinflächigen Heizkörper sollen hierfür benutzt werden können. Außerdem soll in beträchtlichem Maße Energie eingespart werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Alle bisherigen technischen Lösungen zielten darauf ab, möglichst sehr viel Wärme direkt vom Heizkörper in die Stahlwand einzutragen. Sie sind gekennzeichnet vom Streben nach einem hohen Wärmeübergangswert. Dies ist eine Voraussetzung für die Verteilung der Wärme im Wagenkastenwandungsblech. Trotz hoher Leistung der Heizkörper und sehr hoher Temperaturen im Heizkörperbereich ist jedoch die Wärmeverteilwirkung gering, da das dünne Stahlblech mit seinem kleinen Wärmeleiterquerschnitt in eine größer werdende Fläche Wärme leitet und dabei in hohem Maße Wärme an die Kohle und an die Luft abgibt. Da die Wärmeverluste an die Luft entscheidend von der Luftbewegung abhängen, ergibt sich das schlagartige Versagen der Heizung bereits bei Temperaturen von ca. —10⁰C und Windgeschwindigkeiten von = 5m/s. Während im unmittelbaren Heizkörperbereich das Wasser der Kohle verdampft, gefriert in einer Entfernung von ca. 20cm vom Heizkörper das Kondensat und führt dort zu äußerst festen Anfrierungen. Auch die stark aufgeheizte Fläche wird von Haftmassen überdeckt, so daß der Beobachter den Eindruck gewinnt, daß die Heizung defekt sei. Sie hat bei derartigen Bedingungen keinerlei positiven Effekt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Heizenergieeinsatz, bei kleinflächigen kostengünstigen Heizkörpern eine gute Wärmeverteilwirkung zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Heizkörper und der Stahlwand eine große Platte vorzugsweise aus Aluminium angeordnet ist, die nur an ihren Rändern an das Stahlblech gepreßt wird, während die Restfläche, vor allem der Bereich des Heizkörpers von der Stahlwand, vorteilhaft durch eine Wärmedämmschicht getrennt ist. Die mit dem Heizkörper verbundene Platte ist auch nach außen wärmegedämmt. Der scheinbare Nachteil des Auftretens von zwei Wärmeübergängen statt bisher einem erweist sich als wesentlicher Vorteil. Der Wärmeübergang Heizkörper-Platte ist wegen der wesentlich größeren Ebenheit der Platte wesentlich günstiger als der bisherige Wärmeübergang Heizkörper-Stahlblech.