DE10163012B4

DE10163012B4 - Heizung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug

Info

Publication number: DE10163012B4
Application number: DE2001163012
Authority: DE
Inventors: Frank Müller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2006-01-26
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: DE10163012A1

Abstract

Heizung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem von Luft durchströmbaren Heizelement (1), das aus mehreren nacheinander durchströmbaren Modulen (2 bis 5) besteht, die eine Vielzahl von parallel verlaufenden, aneinander grenzenden, beheizbaren Kanälen (6) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (2 bis 5) durchgehende Kanäle bildend hintereinander positionierbar sind und dass die Module (2 bis 5) getrennt beheizbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem von Luft durchströmbaren Heizelement, das aus mehreren nacheinander durchströmbaren Modulen besteht, die eine Vielzahl von parallel verlaufenden, aneinander grenzenden, beheizbaren Kanälen aufweisen.
Die Kanäle müssen in den Modulen in gleicher Weise angeordnet sein, so dass durch Hintereinanderstellen von einzelnen Modulen eine unterschiedlich lange Heizung mit durchgehenden Kanälen aufgebaut werden kann.

Bei bisher bekannten Heizungen dieser Art wird als Heizelement eine rohrförmige Heizwendel eingesetzt. Damit sich die Luft, die durch den von der Wendel umschlossenen Raum strömt, ausreichend erwärmen kann, ist wegen des relativ großen Querschnittes dieses Raumes eine relativ hohe Heizleistung erforderlich. Die dafür benötigte sehr hohe Temperatur der Heizwendel selbst stellt eine Gefahr für ihre unmittelbare Umgebung dar. Falls brennbare Stoffe in die Nähe der Heizwendel gelangen, können diese in Brand geraten. Diese Gefahr ist besonders groß, falls durch einen Defekt der Luftstrom durch den von der Wendel umschlossenen Raum unterbrochen wird, ohne dass auch die Heizwendel abgeschaltet wird. Diese Situation kann eintreten, wenn beispielsweise das Gebläse, das den Luftstrom erzeugt, ausfällt, die Ansaugstelle für die Luft durch Schmutz blockiert ist oder die Vorrichtung zum Abschalten der Heizwendel versagt.

Es sind auch schon Luftkanäle mit wabenförmigem, also sechseckigem Querschnitt bekannt, denen bereits erhitzte Luft zur Weiterleitung zugeführt wird.

Aus der EP 0 502 727 A1 ist eine Heizung bekannt, die aus mehreren Elementen besteht, die von dem zu heizenden Gas durchströmt werden. Zwischen den Elementen bleibt ein Spalt frei. Leitende Platten verbinden die Elemente miteinander und gewährleisten, dass alle Elemente gleichzeitig geheizt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizung der oben genannten Art anzugeben, bei der von den verwendeten Heizelementen weitgehend keine Gefahr infolge einer Überhitzung ausgehen kann. Selbst bei einem Ausfall eines Gebläses soll eine Brandgefahr ausgeschlossen sein. Darüber hinaus sollen störende Verwirbelungen im Gasstrom vermieden werden.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Module durchgehende Kanäle bildend hintereinander positionierbar sind und dass die Module getrennt beheizbar sind.

Dadurch, dass keine Spalte vorhanden sind, wird der Vorteil erzielt, dass keine Verwirbelungen im Gasstrom entstehen können und somit die Heizleistung deutlich verbessert wird. Dadurch, dass die Module getrennt beheizbar sind, wird der Vorteil erzielt, dass eine gleichmäßige Erwärmung der strömenden Luft möglich wird.

Dadurch, dass das Heizelement eine Vielzahl von parallel verlaufenden, aneinander grenzenden, beheizbaren Kanälen aufweist, wird der Vorteil erzielt, dass das Verhältnis der von der Luft berührten Flächen des Heizelementes zum Luftvolumen, das sich in einem solchen Heizelement befinden kann, sehr viel größer ist, als bei einem bekannten Heizelement.

Folglich braucht für die gewünschte Erwärmung der Luft die Temperatur des Heizelementes nicht so hoch gewählt zu werden, wie bei bekannten Heizungen. Das hat wiederum zur Folge, dass die Brandgefahr deutlich reduziert wird.

Selbst dann, wenn die Kühlung des Heizelementes unterbrochen werden sollte, weil infolge eines Defektes keine Luft mehr durch das Heizelement hindurchgeleitet wird, kann es nicht zu thermischen Beschädigungen am Heizelement selbst oder sogar an in der Nähe angeordneten Bauteilen kommen.

Kanäle des Heizelementes haben beispielsweise jeweils einen sechseckigen Querschnitt, so dass der Querschnitt des Heizelementes wabenartig ist. Eine derartige Struktur ermöglicht das Aneinanderfügen von Kanälen ohne Zwischenräume und sorgt darüber hinaus für eine weitgehend wirbelfreie ungestörte Strömung.

Falls das Heizelement einen rechteckigen Querschnitt hat, können an seinem Rand auch Kanäle angeordnet sein, deren Querschnitt einem Teil eines Sechsecks entspricht.

Beispielsweise besteht das Heizelement aus Aluminium. Damit wird der Vorteil erzielt, dass das Heizelement, obwohl es zahlreiche Kanäle enthält, ein relativ niedriges Gewicht hat, was in einem Fahrzeug von großer Bedeutung ist.

Dem Heizelement ist zur Erzeugung eines Luftstromes beispielsweise ein Gebläse zugeordnet. Ein solches als Lüfter bezeichnetes Gebläse ist wie ein üblicher Lüfter aufgebaut und kann in seinem Querschnitt dem Querschnitt des Heizelementes angepasst sein.

Das Heizelement ist beispielsweise elektrisch beheizbar. Es gibt also direkt Wärme an die strömende Luft ab.

Zur Steuerung des Heizelementes ist diesem mindestens ein Thermostat zugeordnet, so dass stets die gewünschte Temperatur eingehalten werden kann.

Es kann auch beispielsweise jedem Modul ein Thermostat zugeordnet sein, um die erbrachte Heizleistung für jedes einzelne Modul getrennt einstellen zu können.

Mit der Heizung nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, dass ein Luftstrom gleichmäßig und ohne Ver wirbelung erwärmt werden kann, ohne dass von einem heißen Heizelement eine Brandgefahr ausgeht, weil nicht alle Elemente gleichzeitig beheizt werden müssen. Selbst dann, wenn der Luftstrom durch einen Defekt abreisen sollte, kann es nicht zu einer Überhitzung des Heizelementes kommen, die eine Brandgefahr nach sich ziehen könnte.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Heizung nach der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert:
Die Zeichnung zeigt ein Heizelement 1, das aus vier Modulen 2 bis 5 besteht. In jedem Modul 2 bis 5 ist eine Vielzahl von parallel verlaufenden, aneinander angrenzenden Kanälen 6 angeordnet. Diese Kanäle 6 erstrecken sich in Strömungsrichtung. Sie sind so positioniert, dass beim Aneinanderfügen mehrerer Module 2 bis 5 durch alle Module 2 bis 5 hindurchgehende Kanäle 6 entstehen. Der Querschnitt eines solchen Kanals 6 ist meistens ein Sechseck. Nur am Rand des Heizelements 1 können Kanäle 6 vorhanden sein, deren Querschnitte Teile von Sechsecken sind. Der Querschnitt des gesamten Heizelements 1 hat die Form einer Wabe.
Die Module 2 bis 5 bestehen aus Aluminium. Sie sind getrennt oder zusammen elektrisch beheizbar. Dabei werden die Wände aller Kanäle 6 erwärmt, so dass die Luft in den Kanälen 6 schnell und gleichmäßig erwärmt wird. Man benötigt wegen der großen Wandfläche im Vergleich zum Luftvolumen in einem Modul 2 bis 5 nur eine relativ kleine Heizleistung, um die Luft auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen.
Zur Steuerung der Heizleistung des gesamten Heizelementes 1 oder auch einzelner Module 2 bis 5 ist mindestens ein Thermostat vorhanden. Beim Ausführungsbeispiel ist jedem Modul 2 bis 5 ein Thermostat 7 bis 10 zugeordnet.
Zur Erzeugung einer Luftströmung durch die Kanäle 6 hindurch ist ein Gebläse 11 vorhanden, das in einem Gehäuse ein von einem Motor antreibbares Lüfterrad 12 aufweist. In der Zeichnung ist das Gebläse 11 zur besseren Darstellung der wabenförmigen Querschnittsstruktur der Kanäle 6 im ersten Modul 2 von diesem ersten Modul 2 entfernt angeordnet. Wenn die Heizung in Betrieb ist, steht das Gehäuse des Gebläses 11 direkt mit dem Gehäuse des ersten Moduls 2 in Verbindung, so dass die vom Lüfterrad 12 beförderte Luft sofort in die Kanäle 6 einströmt und dort zuverlässig erwärmt wird.
Selbst bei relativ geringer Leistung und damit ungefährlicher Oberflächentemperatur der Gehäuse der Module 2 bis 5 kann die Luft auf bis zu 60 °C erwärmt werden, was für die Beheizung eines Schienenfahrzeuges ausreichend ist.

Claims

Heizung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einem von Luft durchströmbaren Heizelement (1), das aus mehreren nacheinander durchströmbaren Modulen (2 bis 5) besteht, die eine Vielzahl von parallel verlaufenden, aneinander grenzenden, beheizbaren Kanälen (6) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Module (2 bis 5) durchgehende Kanäle bildend hintereinander positionierbar sind und dass die Module (2 bis 5) getrennt beheizbar sind.
Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (6) jeweils einen sechseckigen Querschnitt haben, so dass der Querschnitt des Heizelements (1) wabenartig ist.
Heizung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) aus Aluminium besteht.
Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizelement (1) zur Erzeugung eines Luftstromes ein Gebläse (11) zugeordnet ist.
Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) elektrisch beheizbar ist.
Heizung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Steuerung des Heizelementes (1) diesem mindestens ein Thermostat (7 bis 10) zugeordnet ist.
Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Modul (2 bis 5) ein Thermostat (7 bis 10) zugeordnet ist.