DE1005250B

DE1005250B - Device for automatic regulation of the heating energy supply in air heating systems

Info

Publication number: DE1005250B
Application number: DEH23812A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Boehm; Dipl-Ing Gerhard Buschmann
Original assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Current assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Priority date: 1955-05-03
Filing date: 1955-05-03
Publication date: 1957-03-28

Description

Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Heizenergiezufuhr bei Luftheizungsanlagen Bei Luftheizungsanlagen, insbesondere solchen in Eisenbahnfahrzeugen, sind selbsttätige Regeleinrichtungen bekannt, durch welche die Heizenergiezufuhr in Abhängigkeit sowohl von der Temperatur des zu beheizenden Raumes als auch von der Außentemperatur geregelt wird. Es ist ferner bekannt, die Temperatur der Heizluft durch auf die Heizenergiezufuhr einwirkende Temperaturfühler derart zu überwachen, daß einerseits bei großer Energiezufuhr die Temperatur der den Räumen zugeführten Heizluft einen gewissen Wert nicht überschreitet, andererseits aber auch im Falle einer Herabsetzung der Heizenergiezufuhr - also bei überheiztem Raum - keine zu kalte Luft eingeblasen wird, da diese sich als kalte Zugluft unangenehm bemerkbar machen würde. Schließlich hat man auch schon durch ein und denselben gleichzeitig die Temperaturen von Außen- und Heizluft abfühlenden Temperaturfühler die selbsttätig eingeregelte Heizlufttemperatur von der Außenlufttemperatur abhängig gemacht.Device for automatic control of the heating energy supply in air heating systems Air heating systems, especially those in railway vehicles, are automatic Known control devices through which the heating energy supply as a function of both controlled by the temperature of the room to be heated and the outside temperature will. It is also known to adjust the temperature of the heating air through the heating energy supply to monitor acting temperature sensors in such a way that on the one hand with large energy supply the temperature of the heating air supplied to the rooms does not exceed a certain value, on the other hand, however, also in the case of a reduction in the heating energy supply - that is if the room is overheated - no air that is too cold is blown in, as this turns out to be cold Would make drafts unpleasant. After all, you've already done it one and the same sense the temperatures of the outside and heating air at the same time Temperature sensor the automatically regulated heating air temperature from the outside air temperature made dependent.

Die Aufgabe der Erfindung war, diese Regelarten so zu vereinigen, daß bei einer zweistufigen Regelung sämtliche Einflußgrößen, nämlich die Raumtemperatur, die Außentemperatur und die Temperatur der Heizluft, gleichzeitig und sich ergänzend die Heizenergiezufuhr beeinflussen.The object of the invention was to combine these types of rules in such a way that that with a two-stage control all influencing variables, namely the room temperature, the outside temperature and the temperature of the heating air, simultaneously and complementary affect the heating energy supply.

Bei der Lösung dieser Aufgabe ist eine Luftheizungsanlage mit zwei durch Temperaturfühler über Schaltschütze elektrisch gesteuerten Heizvorrichtungen, zwei bei verschiedenen Temperaturen ansprechenden Raumtemperaturfühlern, einem in Abhängigkeit von der Heizlufttemperatur und einem in Abhängigkeit von der Summe von Außen- und Heizluftternperatur ansprechenden Temperaturfühler vorausgesetzt. Die Einrichtung zum selbsttätigen Regeln der Heizenergiezufuhr einer solchen Luftheizungsanlage zeichnet sich nach der Erfindung durch die Vereinigung folgender Merkmale aus a) Der bei der niedrigeren Temperatur (beispielsweise bei 18° C) ansprechende Raumtemperaturfühler beeinflußt über eine erste Steuerleitung die erste Heizvorrichtung; b) der bei der höheren Temperatur (beispielsweise 22° C) ansprechende Raumtemperaturfühler und der nur die Heizluft abfühlende Temperaturfühler liegen in Reihe in einer zweiten Steuerleitung, über die die zweite Heizvorrichtung geschaltet wird; c) der nur die Heizluft abfühlende Temperaturfühler spricht schon bei Überschreitung der niedrigsten zulässigen Heizlufttemperatur (beispielsweise 25° C) an, und d) der Heizluft-Außentemperaturfühler spricht bei Überschreitung einer der jeweiligen Außentemperatur zugeordneten Heizlufttemperatur (beispielsweise 30, 40 oder 50° C) an und überbrückt hierbei die beiden Steuerleitungen der Heizvorrichtungen.In solving this problem is an air heating system with two by temperature sensors via contactors electrically controlled heating devices, two room temperature sensors that respond to different temperatures, one in Depending on the heating air temperature and one depending on the total temperature sensors that respond to outside and heating air temperatures. The device for the automatic control of the heating energy supply of such an air heating system is characterized according to the invention by the combination of the following features a) The room temperature sensor that responds at the lower temperature (e.g. at 18 ° C) influences the first heating device via a first control line; b) at the higher temperature (e.g. 22 ° C), appropriate room temperature sensors and the temperature sensors, which only sense the heating air, are in series in a second Control line via which the second heating device is switched; c) the only that Heating air sensing temperature sensors speak when the lowest one is exceeded permissible heating air temperature (e.g. 25 ° C), and d) the heating air outside temperature sensor speaks when a heating air temperature assigned to the respective outside temperature is exceeded (for example 30, 40 or 50 ° C) and bridges the two control lines the heating devices.

Die Abb. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine gemäß der Erfindung geregelte Luftheizungsanlage in einem Eisenbahnfahrzeug. Der von einem Gebläse erzeugte Luftstrom tritt bei 1 in den Lufterhitzungskanal ein, wo er durch die Heizvorrichtungen Hl und H2 aufgeheizt wird und an den Temperaturfühlern T1 und T2 vorbei bei 2 in den zu beheizenden Raum einströmt. Der Temperaturfühler Ti ist der Kaltblasethermostat, d. h., er spricht an, sobald die Temperatur der an ihm vorbeiströmenden Heizluft den Betrag von beispielsweise 25° C übersteigt. Der Temperaturfühler T2 fühlt mit seinem Wärmeausdehnungsstab bei 3 die Temperatur im Luftkanal und bei 4 die Temperatur außerhalb des Luftkanals, d. h. die Temperatur der Außenluft, ab und spricht an, wenn die Summe beider Temperaturen einen vorbestimmten, einstellbaren Wert annimmt. Der Raumtemperaturfühler T3 spricht bei 18° C und der Raumtemperaturfühler T4 bei 22° C an.Fig. 1 shows a schematic circuit diagram of an embodiment for an air heating system in a railway vehicle regulated according to the invention. The air flow generated by a fan enters the air heating duct at 1 a, where it is heated by the heating devices Hl and H2 and at the temperature sensors T1 and T2 flows past at 2 into the room to be heated. The temperature sensor Ti is the cold blow thermostat; i.e. it responds as soon as the temperature of the Heating air flowing past it exceeds the amount of, for example, 25 ° C. The temperature sensor T2 senses the temperature with its thermal expansion rod at 3 in the air duct and at 4 the temperature outside the air duct, d. H. the temperature the outside air, and responds when the sum of both temperatures exceeds a predetermined, assumes an adjustable value. The room temperature sensor T3 speaks at 18 ° C and the Room temperature sensor T4 at 22 ° C.

Die Schaltschütze Si und S2 unterbrechen, sobald ihre Wicklungen Strom führen, die Stromzufuhr zu der Heizvorrichtung Hl oder H2. Der Temperaturfühler T3 arbeitet über die Steuerleitung 5 unmittelbar auf das Schaltschütz S1, der Temperaturfühler T4 liegt in der Steuerleitung 6 in Reihe mit dem Temperaturfühler T1 und beide steuern zusammen das Schaltschütz S2. Der Temperaturfühler T2 überbrückt beim Ansprechen die Steuerleitungen 5 und 6. Die Spannungsquelle für die Steuerströme ist bei St, die Heizstromquelle bei H angeschlossen zu denken. Die Wirkungsweise der Schaltanlage ist folgende: Ist beim Anheizen in dem zu beheizenden Raum die durch T3 bestimmte untere Temperatur nicht erreicht, so wird beiden Heizvorrichtungen Heizstrom zugeführt, da in einem solchen Fall auch T4 noch nicht anspricht. Die Temperaturfühler Ti und T2 bleiben, selbst wenn sie ansprechen, wirkungslos, und die volle Heizstromzufuhr bleibt bestehen. Hat die Raumtemperatur den. Ansprechwert des Temperaturfühlers T3, beispielsweise 18° C, erreicht, so wird über die Steuerleitung 5 und das Schaltschütz S1 die Heizvorrichtung Hl abgeschaltet. Liegt gleichzeitig die Temperatur der Heizluft im Luftkanal über einem (der Außentemperatur zugeordneten) Höchstwert, beispielsweise bei 30, 40 oder 50° C, so wird, da dann T2 die Steuerleitungen 5 und 6 überbrückt, gleichzeitig mit der Heizvorrichtung Hl auch die Heizvorrichtung H2 über das Schaltschütz S2 abgeschaltet; liegt die Heizlufttemperatur dagegen unter diesem Höchstwert, so wird die Heizluft weiterhin, aber nur durch H2, aufgeheizt. Erreicht hierbei nun die Raumtemperatur den durch T4 bestimmten Höchstwert, so schaltet T4 die Heizvorrichtung H2 ab, da der Kaltblasethermostat T1 schon bei Einschaltung auch nur einer der beiden Heizvorrichtungen sehr bald zum Ansprechen gelangt. Die Heizvorrichtungen können jedoch beide zusammen höchstens nur so lange abgeschaltet bleiben, als die Temperatur im Luftkanal die Ansprechtemperatur des Kaltblasethermostaten T1 nicht unterschreitet, ein Fall, in dem T1 öffnet, womit die zum Schaltschütz S2 führende Steuerleitung 6 unterbrochen und die Heizvorrichtung H2 eingeschaltet wird, selbst wenn die Raumtemperatur in diesem Augenblick noch Tiber der Ansprechtemperatur von T4 liegen sollte.The contactors Si and S2 interrupt the power supply to the heating device Hl or H2 as soon as their windings carry current. The temperature sensor T3 works directly on the contactor S1 via the control line 5, the temperature sensor T4 is in the control line 6 in series with the temperature sensor T1 and both control the contactor S2 together. The temperature sensor T2 bridges the control lines 5 and 6 when responding. The voltage source for the control currents is connected to St, the heating current source to H. The operation of the switchgear is as follows: If the lower temperature determined by T3 is not reached when the room to be heated is heated up, heating current is supplied to both heating devices, since in such a case T4 does not yet respond either. The temperature sensors Ti and T2 remain ineffective, even if they respond, and the full heating current supply remains. Does the room temperature have the. The response value of the temperature sensor T3, for example 18 ° C., is reached, the heating device Hl is switched off via the control line 5 and the contactor S1. If at the same time the temperature of the heating air in the air duct is above a maximum value (assigned to the outside temperature), for example at 30, 40 or 50 ° C, then, since T2 then bridges the control lines 5 and 6, the heating device H2 is also overlaid with the heating device Hl at the same time the contactor S2 switched off; If, on the other hand, the hot air temperature is below this maximum value, the hot air continues to be heated, but only by H2. If the room temperature now reaches the maximum value determined by T4, T4 switches off the heating device H2, since the cold-blow thermostat T1 will respond very quickly when only one of the two heating devices is switched on. The heating devices can, however, both remain switched off together at most only as long as the temperature in the air duct does not fall below the response temperature of the cold blow thermostat T1, a case in which T1 opens, whereby the control line 6 leading to the contactor S2 is interrupted and the heating device H2 is switched on, even if the room temperature at that moment should still be above the response temperature of T4.

Das Diagramm in Abb.2 zeigt den Temperaturverlauf bei einer Luftheizungsanlage nach der Erfindung beim Anheizen und nach Erreichen eines ausgeglichenen Betriebszustandes. Die Kurve 7 stellt den Temperaturverlauf der Heizluft und die Kurve 8 den Raumtemperaturverlauf dar. In dem Zeitabschnitt von O bis A steigen beide Temperaturen stark an. Bei A ist die Raumtemperatur von 18° C erreicht, und T3 schaltet über S1 die Heizvorrichtung H1 ab (Abb. 1).The diagram in Fig. 2 shows the temperature curve in an air heating system according to the invention when heating up and after reaching a balanced operating state. Curve 7 represents the temperature profile of the heating air and curve 8 the room temperature profile In the period from O to A, both temperatures rise sharply. At a the room temperature of 18 ° C is reached, and T3 switches the heating device via S1 H1 from (Fig. 1).

Nun gibt es verschiedene Möglichkeiten: Der Temperaturfühler T2 hat bereits angesprochen oder spricht im Laufe der Zeit an und schaltet über das Schaltschütz S2 auch die Heizvorrichtung H2 ab; damit ist die Heizstromzufuhr abgestellt. Die Heizlufttemperatur wird bald den der AuIfentemperatur zugeordneten Wert unterschreiten, und der Temperaturfühler T2 schaltet H2 wieder ein usw. Hierdurch ergibt sich für die Heizlufttemperatur der Kurvenverlauf 7b. Kommt T2 nicht zum Ansprechen, dann )leibt es bei der Abschaltung der Heizvorrichtung H1 .o lange, bis aus irgendwelchen Gründen die Raumtemperatur entweder unter den Ansprechwert von T3 absinkt, wodurch H1 wieder eingeschaltet wird, oder aber - wie in der Abb. 2 an der Stelle B angenomtnen - den Ansprechwert von T4 erreicht, so daß dann - da T1 angeschlossen ist - auch die Heizrorrichtung H2 über die Steuerleitung 6 abgeschaltet wird. Solange die Ansprechtemperatur von T4 im Raume überschritten ist, übernimmt der Kaltblasethermostat T1 die Einregelung der Temperatur der Heizluft nach dem Kurvenzug 7c auf die niedrigstzulässige Heizlufttemperatur. Unterschreitet die Raumtemperatur den Ansprechwert von T4, so geht die Regelung wieder auf den Temperaturfühler T2 über, und die Heizlufttemperatur bewegt sich nach dem Kurvenzug 7d innerhalb derselben Grenzen wie bei Kurvenzug 7b.Now there are different possibilities: The temperature sensor T2 has already addressed or responds over time and switches via the contactor S2 also the heater H2 off; thus the heating current supply is switched off. the The hot air temperature will soon fall below the value assigned to the outside temperature, and the temperature sensor T2 switches H2 on again, etc. This results in the heating air temperature of the curve 7b. If T2 does not respond, then ) it remains when the heating device H1 is switched off .o long until any Reasons, the room temperature either falls below the response value of T3, whereby H1 is switched on again, or - as assumed in Fig. 2 at point B. - reaches the response value of T4, so that then - since T1 is connected - also the heater H2 is switched off via the control line 6. As long as the response temperature is exceeded by T4 in the room, the cold blow thermostat T1 takes over the adjustment the temperature of the hot air according to curve 7c to the lowest permissible hot air temperature. If the room temperature falls below the response value of T4, the control works again to temperature sensor T2, and the heating air temperature moves after curve 7d within the same limits as in curve 7b.

Im Ausführungsbeispiel sind die Heizvorrichtungen H1 und H2 durch elektrische Heizwiderstände dargestellt. Es versteht sich aber, daß an deren Stelle auch andere elektrisch regelbare Wärmetauscher treten können, wie beispielsweise durch 1lagnetventile gesteuerte Dampfschlangen oder elektrisch gesteuerte Ölbrenner. Ebenso können zu den RaumtemperaturfühlernT3 und T4 noch weitere, bei jeweils denselben Temperaturen ansprechende Raurntemperaturfühler parallel geschaltet werden. Schließlich können auch nach Abb. 1 b in an sich bekannter Weise jeweils zwei bei verschiedenen Temperaturen ansprechende Raumtemperaturfühler zu einem Raumtemperaturfühler vereinigt werden, der zwei Steuerleitungen für die Heizvorrichtungen bei verschiedenen Temperaturen schaltet.In the exemplary embodiment, the heating devices H1 and H2 are through electrical heating resistors shown. It goes without saying, however, that in their place also other electrically controllable heat exchangers can occur, such as Steam coils controlled by 1-layer valves or electrically controlled oil burners. In addition to the room temperature sensors T3 and T4, additional sensors can also be used, each with the same Room temperature sensors that respond to temperatures can be connected in parallel. In the end can also be shown in Fig. 1 b in a known manner two at different Temperature-sensitive room temperature sensors combined into one room temperature sensor the two control lines for the heating devices at different temperatures switches.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for automatic control of the heating energy supply in air heating systems, especially in railway vehicles, depending on the hot air, room and outside temperature by means of two room temperature sensors that respond to different temperatures and one depending on the hot air and one depending on temperature sensor responding to the sum of the hot air and outside temperature, whereby two heating devices are used to heat the air, each of which is electrically controlled by the temperature sensor via a control line and a contactor, characterized by the combination of the following features: a) The room temperature sensor responding at the lower temperature (T3 ) influences the first heating device (H1) via a first control line (5); b) the room temperature sensor (T4) which responds to the higher temperature and the temperature sensor (Ti) which only senses the heating air are in series in a second control line (6) via which the second heating device (H2) is switched; c) the temperature sensor (Ti), which only senses the hot air, responds when the lowest permissible hot air temperature is exceeded, and d) the hot air outside temperature sensor (T2) responds when a hot air temperature assigned to the respective outside temperature is exceeded and bridges the two control lines (5, 6) the heating devices (Fig. 1).

2. Control device according to claim 1, characterized in that to one or both room temperature sensors, additional ones that respond at the same temperatures Room temperature sensors are connected in parallel.

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized in that two room temperature sensors responding at different temperatures are combined to form a device (T3, T4) which switches two control lines (5, 6) at different temperatures (Fig. 1 b).