DE102012100545B4 - Wärmeübertrager für Weichen, Weichenheizeinrichtung und Gleitstuhl - Google Patents

Abstract

Wärmeübertrager (1) für Weichen (110), aufweisend ein Hauptbauteil (10) und einen Deckel (20), die einen hohlen Kondensationsraum (30) umgeben, wobei eine Anschlussöffnung (40) zur Verbindung mit einem Erdwärmerohr (120) in den Kondensationsraum (30) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsraum (30) eine Kondensationstasche (11) innerhalb des Hauptbauteils (10) umfasst, die zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen (12, 13), einem Taschenboden (14) und einer dem Taschenboden (14) gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung (15) ausgebildet ist, wobei der Deckel (20) die Taschenöffnung (15) abdeckt, und wobei die zwei Taschenwandungen (12, 13) über wenigstens einen Zugsteg (50, 51) miteinander verbunden sind.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager für Weichen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Weichenheizeinrichtung mit einem solchen Wärmeübertrager nach Anspruch 17, sowie einen Gleitstuhl mit einem solchen Wärmeübertrager nach Anspruch 18.
• Es ist bekannt, Weichen im Eisenbahnbau im Winter zu beheizen, um ein Einfrieren oder Einschneien der beweglichen Teile, insbesondere der quer zum Gleisverlauf schwenkbaren Weichenzunge, zu verhindern. Das Stellen der Weichenzunge erfolgt mittels wenigstens eines Antriebs in wenigstens einem Verschlussfach. Dabei ist die Weichenzunge auf sogenannten Gleitstühlen gelagert, welche auf den Schwellen angeordnet sind und eine Gleitfläche ausbilden. Zusätzlich oder alternativ kommen Gleitstühle mit Rollen zum Einsatz. Sowohl auf dem Verschlussfach, den Gleitstühlen als auch in den Schwellenzwischenräumen kann sich Schnee und Eis ansammeln. Kritisch sind weiterhin enge Gleisstegabstände an Schienenkreuzungen. Auch diese werden daher beheizt.
• Zur Beheizung von Weichen oder Schienenkreuzungen existieren elektrisch betriebene Heizungen, so z. B. in DE 43 25 002 A1 beschrieben, oder seltener Heizungen mit Gas- oder Ölbrennern. Weichenheizeinrichtungen dieser Techniken haben einen hohen Energieverbrauch einhergehend mit hohen Energiekosten. Zur Energieeinsparung werden daher teilweise Steuerungen eingesetzt, sodass die Anlagen nicht permanent unterhalb einer bestimmten Temperatur beheizt werden. Diese berücksichtigen auch Parameter wie die Luftfeuchtigkeit, um die Weichenheizung ein- oder auszuschalten. Dies funktioniert jedoch nicht bei allen Wetterlagen korrekt. Ein anderer Nachteil dieser Techniken ist ein hoher Energieverlust durch Wärmeabstrahlung an die Umgebung. Nur ein Bruchteil der erzeugten Wärme erreicht das zu schmelzende Eis.
• Ökologisch initiierte Ansätze sehen Weichenheizeinrichtungen mit regenerativen Brennstoffen wie Rapsöl vor. Öl, Rapsöl und Gas haben jedoch jeweils den Nachteil, dass sie dem Ort der Verbrennung zugeführt werden müssen. Entweder werden hierfür wartungsintensive lokale Tanks oder ein Verteilernetz benötigt. Dies ist aufwendig und teuer.
• Ein weiterer bekannter Ansatz ist die Beheizung von Weichen mit Erdwärme. Dies wird beispielsweise von L. L. Vasil'ev in einer Veröffentlichung vom 07. Juli 1987 mit dem Titel „Heat Pipes for Ground Heating and Cooling” beschrieben. Ein Rohrsystem enthält hier ein Wärmeträgermedium und unterteilt sich in einen im Erdreich liegenden Verdampferbereich, einen an der Weiche entlanggeführten sowie rohrförmigen Kondensationsbereich und einen dazwischen liegenden Transportbereich. Das Wärmeträgermedium wird im Verdampferbereich erwärmt und verdampft. Anschließend steigt es aufgrund der geringeren Dichte nach oben, insbesondere durch den Transportbereich hindurch zum Kondensationsbereich. Bei geringen Umgebungstemperaturen kondensiert das Wärmeträgermedium schließlich im rohrförmigen Kondensationsbereich und gibt Wärme an die Rohrwandung ab. Letztere ist thermisch mit der Weiche, insbesondere einem Schienensteg oder einem Schienenfuß gekoppelt. An die Schiene und/oder den rohrförmigen Kondensationsbereich angrenzender Schnee oder Eis werden dabei geschmolzen. Problematisch ist der geringe Schmelzradius um die geheizten Teile. So kommt es trotz der Beheizung zu einem Ansammeln von Schnee oder Eis zwischen dem Schienensteg und der Weichenzunge, wobei letztere blockiert werden kann.
• Dieses Problem besteht auch dann, wenn der Kondensationsbereich unter Verwendung von Wärmeleitpaste an den Schienensteg geschraubt wird sowie die Schienenstege auf der Außenseite gegen Wärmeabstrahlung isoliert sind, wie es beispielsweise WO 2008/131732 A1 vorschlägt.
• Die gattungsgemäße WO 2008/131732 A1 sieht weiterhin vor, dass ein gasdichter Wärmeübertrager eine Vielzahl an benachbarten Minikanälen in flächenhafter Anordnung aufweist. Hierdurch kann eine größere Fläche beheizt werden und der hierfür benötigte Bauraum ist an einer Weiche vorhanden. Nachteilig sind jedoch hohe Fertigungskosten für die Einbringung der Minikanäle von 0,3 mm bis 6 mm in den Wärmeübertrager. Dies ist bei der Verwendung von umweltverträglichem Kohlendioxid als Wärmeträgermedium eigentlich nur durch Tiefbohrungen umsetzbar, welche aufgrund des geringen Abstands zueinander nur einzeln eingebracht werden können. Bohrungen sind zudem nur linear ausführbar, was die Gestaltungsfreiheit einschränkt. Teilweise sind Bohrlöcher mit Stopfen (d. h. Deckeln) zu verschließen. Dies ist teuer in der Fertigung und anfällig für Undichtigkeiten, welche zu einem Ausfall der Weichenheizeinrichtung führen können.
• Skizzierte Ausbildungen des Wärmeübertragers mit einem Sickenblech zwischen einer Ober- und einer Unterschale zur Ausbildung der Minikanäle halten dem notwendigen Betriebsdruck des Kohlendioxids von circa 45 bar nur bei sehr großen Wandstärken stand. Druckbedingte Verformungen des Wärmeübertragers können zu einer Blockade der Weichenzunge führen und sind unbedingt zu vermeiden. Nachteile der großen Wandstärke sind außerdem eine langsame Wärmeleitung durch die Wandung und hohe Materialkosten. Eine alternativ angebotene Ausbildung der Minikanäle durch Strangpressen schränkt hingegen die Gestaltungsfreiheit des Wärmeübertragers erheblich ein.
• Eine weitere Ausbildung eines Wärmeübertragers findet sich in EP 1 529 880 A1 . Als Wärmeübertrager ist hier lediglich eine Platte vorgesehen, unter die bis zu drei Wärmerohre längs zum Schienenkörper wärmeleitend befestigt, jedoch nicht in die Platte integriert sind. Dies führt zu einer schlechten Wärmeübertragung an die Platte, wodurch Schnee und Eis nur langsam geschmolzen werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Wärmeübertrager bereitzustellen, der mit wenig Wärmeenergie viel Schnee- und Eis schmelzen kann, kostengünstig in großen Stückzahlen fertigbar ist, hohen Betriebsdrücken eines in ihm befindlichen Wärmeträgermediums möglichst ohne Verformungen standhält und hinsichtlich seines Bauraums geeignet ist, im Bereich einer Weiche eingesetzt zu werden. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Weichenheizeinrichtung mit einem solchen Wärmeübertrager zu schaffen.
• Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1, Anspruch 17 sowie in Anspruch 18 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 16.
• Bei einem Wärmeübertrager für Weichen, aufweisend ein Hauptbauteil und einen Deckel, die einen hohlen Kondensationsraum umgeben, wobei eine Anschlussöffnung zur Verbindung mit einem Erdwärmerohr in den Kondensationsraum mündet, sieht die Erfindung vor, dass der Kondensationsraum eine Kondensationstasche innerhalb des Hauptbauteils umfasst, die zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen, einem Taschenboden und einer dem Taschenboden gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung ausgebildet ist, wobei der Deckel die Taschenöffnung abdeckt, wobei die zwei Taschenwandungen über wenigstens einen Zugsteg miteinander verbunden sind.
• Die Ausbildung einer Kondensationstasche ist kostengünstig und einfach mittels Fräßen oder gießtechnisch herstellbar. Mittels der länglichen Taschenöffnung ermöglicht die Beheizung einer großen Oberfläche. Zur Ausbildung der Kondensationstasche sollten die Taschenwandungen endseitig in Längsrichtung der Taschenöffnungen miteinander verbunden sein. Durch das Verschließen der Taschenöffnung mittels des Deckels wird der Kondensationsraum abgeschlossen. Die Verbindung der zwei Taschenwandungen über den Zugsteg ermöglicht auch die Verwendung eines unter hohem Druck stehenden Wärmeträgermediums. Ein Aufblähen des Wärmeübertragers durch hohen Innendruck wird vermieden. Zusätzlich erhöhen die Zugstege die Steifigkeit des Wärmeübertragers bei einer äußeren Belastung, wie sie zum Beispiel bei einer Überfahrt eines Zuges auftreten kann. Zusätzlich kann das Wärmeträgermedium an den Zugstegen kondensieren und anschließend wird die Wärme von den Zugstegen auf die Taschenwandungen übertragen. Das bedeutet, dass mittels der Zugstege die Oberfläche zur Kondensation des Wärmeträgermediums vergrößert wird.
• Ein anderer großer Mehrwert ergibt sich bei homogener Wandstärke der Taschenwandungen. Diese ist folglich gleichmäßig erwärmt, so dass auf dem Wärmeübertrager liegender Schnee gleichmäßig geschmolzen wird. Entsprechend ist die Wärmeübertragung vom Wärmeträgermedium durch die Taschenwandungen an jeder Stelle gleichmäßig hoch. Die notwendige und durch Erdwärme bereitzustellende Wärmeenergie kann so gering ausgelegt werden. Aufgrund des geringen Temperaturniveaus von Erdwärme entstehen auch nur geringe Wärmeabstrahlungsverluste. Dadurch wird mit wenig Wärmeenergie viel Schnee und Eis geschmolzen. Die längliche und damit flache Ausbildung der Kondensationstasche ermöglicht auch einen Einsatz im Bereich eines Gleisbetts oder einer Weiche. Der Wärmeübertrager ist sowohl auf einer Schwelle als auch in einem Schwellenzwischenraum positionierbar.
• Je nach zu beheizender Oberfläche können unterschiedlich viele Zugstege vorgesehen werden. Bei einem Einsatz des Wärmeübertragers im Bereich von Weichen sind meist höchstens fünf Zugstege vorzusehen. Bei einer Auslegung des Wärmeübertragers mit Kohlendioxid (CO₂) als Wärmeträgermedium und einer Beheizung einer Weiche werden die zwei Taschenwandungen besonders bevorzugt über zwei Zugstege miteinander verbunden. Um die Zugkräfte des unter Druck stehenden Kondensationsraums aufnehmen zu können, sollten die Zugstege senkrecht zu den Taschenwandungen ausgerichtet sein. Außerdem schützen kleine Radien an den Übergängen vor Materialbrüchen.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jeder Zugsteg bis zum Taschenboden reicht. Somit wird die Steifigkeit des Wärmeübertragers bis in den Bereich des Taschenbodens gewährleistet. Außerdem ist die Fertigung erleichtert, da keine Hinterschnitte hinter den Zugstegen vorhanden sind.
• Eine Fertigungstechnisch günstige Ausbildung des Wärmeübertragers sieht vor das jeder Zugsteg, die Taschenwandungen und der Taschenboden Entformungsschrägen relativ zu einer Entformungsrichtung aufweisen. Hierdurch ist eine kostengünstige Herstellung des Wärmeübertragers durch Spritzen oder Gießen möglich. Zur Reduktion der Werkzeugkosten sollte die Kondensationstasche zusätzlich keine Hinterschnitte relativ zur Entformungsrichtung haben. Somit sind keine Schieber im Werkzeug vorzusehen. Entsprechend sollte auch jeder Zugsteg keinen Hinterschnitt relativ zur Entformungsrichtung haben.
• Ferner sieht eine Variante der Erfindung vor, dass jeder Zugsteg bis zur Taschenöffnung reicht. Somit werden die Taschenwandungen bis in den Bereich der Taschenöffnungen über die Zugstege verbunden und können nicht durch einen hohen Innendruck voneinander weggedrückt werden. Dies verbessert insbesondere die Dichtung zwischen dem Hauptbauteil und dem Deckel, da sich die Dichtflächen nicht gegeneinander verschieben. Eine hydraulische Verbindung der Kondensationstasche erfolgt dann vorzugsweise über eine sich über die Taschenöffnung erstreckende Ausnehmung auf der Innenseite des Deckels. Thermodynamisch günstige Strömungsverhältnisse innerhalb der Kondensationstasche werden erreicht, wenn der Querschnitt der Taschenöffnung um wenigstens das fünffache größer ist als der Querschnitt der Anschlussöffnung. Bevorzugt ist der Querschnitt der Taschenöffnung jedoch um höchstens das zwanzigfache größer als der Querschnitt der Anschlussöffnung. Dimensional bevorzugt ist weiterhin eine Ausbildung der Kondensationstasche derart, dass die Breite der Taschenöffnung in Längsrichtung, das heißt in Richtung der Taschenwandung, wenigstens viermal so groß ist wie der Abstand zwischen den Taschenwandungen. Ferner sollten die durch den/die Zugsteg/e ausgebildeten Teiltaschenöffnungen eine Breite aufweisen, die wenigstens zweimal so groß ist wie der Abstand zwischen den Taschenwandungen, insbesondere der maximale Abstand zwischen den Taschenwandungen. Um eine ausreichende Steifigkeit des Wärmeübertragers zu erreichen, sollte die Breite der Teiltaschenöffnungen jedoch höchstens das Siebenfache des Abstandes zwischen den Taschenwandungen betragen.
• Die Tiefe zwischen der Taschenöffnung und dem Taschenboden der Kondensationstasche sollte wenigstens zweimal so groß sein wie der Abstand zwischen den Taschenwandungen. Somit wird ein thermodynamisch günstiger Kondensationsraum geschaffen. Für eine kostengünstige Fertigung des Wärmeübertragers sollte die Tiefe zwischen der Taschenöffnung und dem Taschenboden der Kondensationstaschen allerdings höchstens zehnmal so groß sein wie der Abstand zwischen den Taschenwandungen.
• Gemäß einer Fertigungstechnisch günstigen Variante der Erfindung ist das Hauptbauteil mit der Kondensationstasche und dem/den Zugsteg/en einteilig ausgebildet. Hierdurch wird zudem eine stabile Verbindung zwischen den Taschenwandungen und dem Zugsteg erreicht. Diese Verbindung leitet Wärme zudem sehr gut. Die Wärme kann so auch von einer unten liegenden Taschenwandung über dem Zugsteg zur oberen Taschenwandung geführt werden. Dies ist von Vorteil, da Schnee und Eis üblicherweise nur einseitig zum Schmelzen gebracht werden muss.
• Vorteile in der Fertigung bietet auch eine Ausgestaltung derart, dass das Hauptbauteil mit der Kondensationstasche und dem/den Zugsteg/en durch Gießen hergestellt ist. Dies kann mittels verlorener Form oder permanenter Form erfolgen. Gießen erlaubt eine schnelle kostengünstige Fertigung des Wärmeübertragers. Insbesondere bei hohen Stückzahlen, wie sie im Schienenbau zu erwarten sind. Außerdem sind komplexe Formen realisierbar, welche durch andere Fertigungsverfahren nicht erreichbar sind. Um den Wärmeübertrager durch Gießen herstellen zu können, sollte der Abstand zwischen den Taschenwandungen wenigstens einen gießtechnisch bedingten Mindestkerndurchmesser entsprechen. Dieser beträgt besonders bevorzugt wenigstens acht Millimeter. Daraus ergibt sich, dass die vierfach so große Breite der Taschenöffnung wenigstens 8 mm × 4 = 32 mm beträgt, sowie die Breiten der Teiltaschenöffnungen wenigstens 8 mm × 2 = 16 mm betragen. Zur Verbesserung der Oberflächenstruktur, insbesondere bei der Verwendung von verlorenen Formen aus Sand, können Grenzflächen am Hauptbauteil zum Anbau weiterer Bauteile nachbearbeitet werden. Dies betrifft insbesondere die Grenzfläche zum Deckel. Sofern die Anschlussöffnung am Hauptbauteil angeordnet ist, kann auch die Grenzfläche dieser Anschlussöffnung nachbearbeitet werden. Hierfür bieten sich zerspanende und Oberflächen vergütende Verfahren an.
• Um einen maximalen Wärmetransfer vom kondensierenden Wärmeträgermedium zum schmelzenden Eis- oder Schnee zu erreichen, sieht eine erfindungsgemäße Materialauswahl vor, dass das Hauptbauteil aus einen gut wärmeleitenden Material hergestellt ist. Bevorzugt ist das Hauptbauteil aus einem Metall. Besonders zu bevorzugen sind hierbei Ausbildung mit Kupfer oder Aluminium. Durch den Zugverkehr statisch und dynamisch belastete Wärmeübertrager sollten jedoch aus Gusseisen gefertigt sein. Dieses ist besonders stabil.
• Damit das Schmelzen von Schnee und Eis nicht nur auf den Wärmeübertrager selbst beschränkt ist, betrifft eine Weiterbildung der Erfindung eine Kontaktfläche am Hauptbauteil, welche in eine Einbausituation an einer Weiche flächig an Bauteilen von dieser anordenbar und mit diesen thermisch koppelbar ist, insbesondere mit einem Schienenfuß, einer Weichenzunge, einem Verschlussfach, einem Gleitstuhl oder einer Schienenkreuzung. Somit kann Wärme vom Wärmeübertrager auf die genannten Bauteile der Weiche übertragen werden. Zur Verbesserung des Wärmeflusses kann zusätzlich eine Warmleitpaste in der Kontaktzone vorgesehen sein.
• Eine besonders zu bevorzugende Ausgestaltung der Kontaktfläche umfasst eine Negativform eines Abschnitts eines Schienenfußes. Somit wird Wärme optimal auf den Schienenfuß und den Schienensteg übertragen. So wird zum Beispiel Schnee und Eis geschmolzen, das von der Weichenzunge gegen den Schienensteg geschoben wurde.
• Zur Übertragung der Wärme kann am Hauptbauteil jedoch auch ein Wärmeleitblech angeordnet sein. Dieses Wärmeleitblech wiederum kann in einer Einbausituation an der Weiche mit Bauteilen von dieser gekoppelt werden, insbesondere mit einen Schienenfuß, einer Weichenzunge, einem Verschlussfach oder einem Gleitstuhl ohne eigene Heizeinrichtung.
• Insbesondere bei einem Einsatz im Schienenbau ist es zu bevorzugen, die Anschlussöffnung am Hauptbauteil anzuordnen. Eine mögliche Alternative hierzu ist die Anordnung der Anschlussöffnung am Deckel. Im Schienenbau wird das Hauptbauteil meist fest verbaut und ist anschließend nicht mehr bewegbar. Bei einer Anordnung der Anschlussöffnung am Hauptbauteil kann der Deckel problemlos zur Wartung entfernt werden. Eine an die Anschlussöffnung angebrachte Zuführleitung muss hierfür nicht demontiert werden.
• Zur Fixierung des Deckels an dem Hauptbauteil und zur Erzeugung einer Dichtung, sollte der Deckel über Zugschrauben mit dem Hauptteil verbunden sein, wobei die Zugschrauben im Wesentlichen senkrecht zur Taschenöffnung ausgerichtet sind. Dabei ist eine erfindungsgemäße Anordnung der Zugschrauben stabilitätstechnisch besonders günstig, bei welcher jeweils eine Zugschraube im Bereich eines Zugsteges in die erste Taschenwandung und jeweils eine Zugschraube im Bereich eines Zugstegs in die zweite Taschenwandung eingreift. Das heißt, dass im Bereich der Verbindung zwischen den Zugsteg und einer Taschenwandung jeweils eine Schraube in eine Taschenwandung eingreift. Zugkräfte die auf den Zugsteg wirken, werden so unmittelbar in die Zugschraube eingeleitet. Eine funktionierende Dichtung zwischen dem Hauptbauteil und dem Deckel wird insbesondere dann erreicht, wenn das Hauptbauteil eine quer zu den Zugschrauben ausgerichtete Dichtfläche aufweist, welche insbesondere mit einer Dichtfläche des Deckels korrespondiert. Die Dichtfläche des Deckels kann dabei an einem Flanschrand des Deckels angeordnet sein.
• In einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hauptbauteil Teil eines Gleitstuhls für eine Weiche ist. Somit wird der Gleitstuhl unmittelbar erwärmt sowie Schnee und Eis auf diesem geschmolzen. Dies ist besonders wichtig, da bereits dünne Schnee und Eisschichten von der Weichenzunge zusammengeschoben werden können und so die korrekte Endposition der Weichenzunge blockieren. Die Ausbildung des Hauptbauteils als Teil des Gleitstuhls ist auch besonders kostengünstig, da der Gleitstuhl ohnehin gefertigt werden muss. Die Längsrichtung der Taschenöffnung erstreckt sich hierbei vorzugsweise im Wesentlichen quer zur Gleisrichtung.
• Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Wärmeübertrager eine im Wesentlichen rechteckige Oberfläche hat, die in einer Erstreckungsrichtung eine Länge eines Gleisschwellenabstands aufweist. Solche Wärmeübertrager können zwischen zwei Gleisschwellen angeordnet werden und sind geeignet, den Zwischenraum zwischen den Schwellen sowie den Zwischenraum zwischen dem Gleissteg und der Weichenzunge schnee- und eisfrei zu halten. Typische Gleisschwellenabstände betragen zwischen 450 mm und 900 mm, im Bereich von Weichen insbesondere zwischen 450 mm und 750 mm. Statische und dynamische Belastungen durch Zugüberfahrten sind bei solchen Wärmeübertragern deutlich geringer als bei Gleitstühlen, weswegen sich auch eine Ausbildung aus einem weicheren Material anbietet. Geeignet sind hier insbesondere Kupfer und Aluminium.
• Zur Vermeidung von Wärmeabstrahlung in schnee- und eisfreie Umgebungsbereiche, sieht eine Fortbildung der Erfindung eine thermische Isolierung an der Unterseite des Wärmeübertragers vor, wobei die Unterseite in der Einbausituation an einer Weiche geodätisch nach unten weist. Das heißt, dass typischerweise die erste Taschenwandung auf der Außenseite mit einer thermischen Isolierung versehen ist. Hierfür kommen insbesondere Schäume in Frage. Zum Schutz vor Nagern und Kleintieren kann die thermische Isolierung mit einer Abdeckplatte, zum Beispiel aus Kunststoff versehen sein. An der ersten Taschenwandung aufgenommene Wärme vom Wärmeträgermedium wird somit durch die Zugstege zur zweiten Taschenwandung weitergeleitet. Nur an dieser zweiten Taschenwandung wird die Wärme schließlich an Eis und Schnee abgegeben.
• Zur Erhöhung der Wärmeübertragung vom Wärmeträgermedium auf die zweite Taschenwandung, betrifft eine Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung einer strukturierten Taschendecke auf der Innenseite der Kondensationstasche an der zweiten Taschenwandung. Die Taschendecke ist in einer Einbausituation an einer Weiche typischerweise geodätisch oben angeordnet. Durch die eingebrachte Struktur vergrößert sich die Oberfläche. Entsprechend steigt die Wärmeübertragung vom Wärmeträgermedium auf die zweite Taschenwandung. Zudem kann der Abfluss des Kondensats verbessert werden. Hierdurch ist die Schichtdicke des Kondensats an der Taschendecke besonders gering. Entsprechend ist die Wärmeübertragung vom Wärmeträgermedium auf die zweite Taschenwandung besonders hoch.
• Eine spezielle Ausführung der strukturierten Taschendecke betrifft ins Innere der Kondensationstasche weisende Rippen oder Abtropfspitzen. Sowohl die Rippen als auch die Abtropfspitzen sollten in einer Einbausituation an einer Weiche geodätisch nach unten ausgerichtet sein. Auf diese Weise unterstützen sie den Kondensatabfluss durch Abtropfen. Ein Abtropfen ist insbesondere dann besonders gut, wenn die Rippen in einer Einbausituation an einer Weiche quer zum Gefälle der geodätisch oben angeordneten Innenseite der zweiten Taschenwandung verlaufen. Um die Rippen gießtechnisch günstig herstellen zu können, sollten die Rippen dahingegen parallel zur Entformungsrichtung verlaufen. Außerdem ist eine Ausbildung der Rippen mit Entformungsschrägen zu bevorzugen.
• Der Kondensatabfluss wird auch bei einer Ausbildung der Erfindung erreicht, bei welcher der Wärmeübertrager in einer Einbausituation an einer Weiche derart ausrichtbar ist, dass die Taschendecke ein Gefälle in Richtung der Anschlussöffnung aufweist. Dies ist gleichbedeutend damit, dass in der Einbausituation an einer Weiche die zweite Taschenwandung geodätisch oben liegt, sowie die Innenseite der zweiten Taschenwandung ein Gefälle in Richtung der Anschlussöffnung aufweist.
• Ferner sollte der Wärmeübertrager in einer Einbausituation an einer Weiche derart ausrichtbar sein, dass die erste Taschenwandung geodätisch unten liegt, sowie die Innenseite der ersten Taschenwandung ein Gefälle in Richtung der Anschlussöffnung aufweist. Somit strömt Kondensat stets in Richtung des Gefälles zurück zur Anschlussöffnung.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Hauptbauteil eine zweite Kondensationstasche auf. Diese kann baugleich mit der ersten Kondensationstasche ausgebildet sein. Hierdurch ist es möglich eine größere Fläche zu beheizen. Insbesondere kann auch bei einer geringen Bauhöhe des Wärmeübertragers ein hinreichend großes Gefälle an der Innenseite der unteren Taschenwandung und der Taschendecke bereitgestellt werden. Entsprechend fließt das Kondensat sicher zurück. In einer vorteilhaften Anordnung der zweiten Kondensationstasche ist diese V-förmig zur ersten Kondensationstasche angeordnet wobei die Anschlussöffnung im Bereich der Spitze der V-Form liegt. Aufsteigendes gasförmiges Wärmeträgermedium kann so in beide Kondensationstaschen strömen. Der zweite Hohlkondensationsraum der zweiten Kondensationstasche ist vorzugsweise mit einem weiteren Deckel verschlossen. In einer anderen erfindungsgemäßen Variante sind die beiden Kondensationstaschen dachförmig zueinander angeordnet. Dies erfordert eine separate zweite Anschlussöffnung, die in den zweiten Kondensationsraum mündet, denn die erste Anschlussöffnung und/oder die zweite Anschlussöffnung müssen tiefer liegen als der zugeordnete Kondensationsraum. Außerdem sollte ausgehend vom Taschenboden ein Gefälle bis hin zur Anschlussöffnung vorhanden sein.
• Weiterhin betrifft die Erfindung eine Weichenheizeinrichtung mit wenigstens einem Wärmeübertrager für Weichen, aufweisend ein Hauptbauteil und einen Deckel, die einen hohlen Kondensationsraum umgeben, wobei eine Anschlussöffnung zur Verbindung mit einem Erdwärmerohr in den Kondensationsraum mündet, wobei der Kondensationsraum eine Kondensationstasche innerhalb des Hauptbauteils umfasst, die zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen, einem Taschenboden und einer dem Taschenboden gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung ausgebildet ist, wobei der Deckel die Taschenöffnung abdeckt, und wobei die zwei Taschenwandungen über wenigstens einen Zugsteg miteinander verbunden sind, und wobei die Anschlussöffnung hydraulisch mit einem Erdwärmerohr verbunden ist.
• Eine Weichenheizeinrichtung dieser Bauart ist geeignet, mit geringem Einsatz von Wärmeenergie viel Schnee und Eis zu schmelzen. Zudem sind der Wärmeübertrager und damit auch die Weichenheizeinrichtung kostengünstig in großen Stückzahlen fertigbar. Aufgrund der Zugstege kann die Weichenheizeinrichtung mit einem hohen Betriebsdruck betrieben werden. Damit eignet sich auch umweltfreundliches Kohlendioxid (CO₂) als Wärmeträgermedium. Durch Erwärmung des Kohlendioxids im Verdampferbereich des Erdwärmerohrs wird dieses verdampft. Anschließend steigt es über einen Transportbereich bis in die Kondensationstaschen. Bei geringer Temperatur der Taschenwandungen kondensiert das Kohlendioxid anschließend. Hierbei gibt es Wärme an den Wärmeübertrager ab. Das Temperaturniveau des Wärmeübertragers ist dabei ausreichend hoch, um Schnee und Eis schmelzen zu können, nicht jedoch so hoch, dass eine große Abstrahlungswärme entsteht. Somit wird ein Großteil der aus dem Erdreich nach oben geleiteten Wärme zum Schmelzen von Eis und Schnee eingesetzt.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Weichenheizeinrichtung liegt darin, dass die Zirkulation des Wärmeträgermediums selbstständig abläuft. Es ist keine energetisch betriebene Pumpe notwendig. Vielmehr führt die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebung des Verdampferbereichs und des Wärmeübertragers zu Konvektionsströmen und Phasenwechseln des Kohlendioxids. Die hierdurch bedingte Zirkulation des Wärmeträgermediums kann außerdem nur einsetzen, wenn die Temperatur des Wärmeübertragers geringer ist als die Erdwärmetemperatur. Nur in diesem Falle ist der Wärmeübertrager als Kondensator aktiv.
• Um den Rückfluss von Kondensat aus dem Wärmeübertrager zurück zum Erdwärmerohr zu ermöglichen, sollte ein geodätisch unten liegendes Gefälle in der Einbausituation an einer Weiche vom Taschenboden bis zum Erdwärmerohr zunehmend ausgebildet sein.
• Um die Weichenheizeinrichtung überhaupt in Betrieb nehmen zu können, sollte der Kondensationsraum mit einem Wärmetragermedium gefüllt sein. Als besonders praxistauglich aufgrund der geforderten Temperaturen und der geforderten Umweltverträglichkeit ist als Wärmetragermedium insbesondere Kohlendioxid (CO₂) zu verwenden. Um einen Phasenwechsel innerhalb der Weichenheizeinrichtung des Wärmetragermediums zu erreichen, insbesondere bei der Verwendung von Kohlendioxid, ist vorzugsweise ein Betriebsdruck von 45 bar bei einer Temperatur von 20 Grad Celcius einzuhalten. Der Betriebsdruck kann sich in Abhängigkeit der Temperatur des Wärmeübertragers und der Temperatur des Erdreiches verändern. Durch das Einbringen des Wärmeträgermediums in flüssiger Phase in das Erdwärmerohr ist letzteres geodätisch von unten nach oben in einen unten angeordneten Sammelbereich, einen sich geodätisch darüber anschließenden Verdampferbereich, sowie einen geodätisch darüber anschließenden Transportabschnitt einteilbar. Die geodätischen Höhen der Grenzen zwischen dem Sammelbereich, dem Verdampferbereich und dem Transportbereich sind dabei abhängig von den Umgebungstemperaturen und damit verbunden dem Aggregatzustand des Wärmeträgermediums. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten sollte wenigstens ein Teilabschnitt des Transportabschnitts eine thermische Isolierung aufweisen.
• Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
• 1 ein eine dreidimensionale Ansicht eines Hauptbauteils eines Wärmeübertragers aus Richtung einer Taschenöffnung, wobei das Hauptbauteil Teil eines Gleitstuhls ist;
• 2 einen Deckel;
• 3 eine dreidimensionale Ansicht einer Weichenheizeinrichtung mit einem Gleitstuhl in einer Einbausituation an einer Weiche;
• 4 einen Schnitt durch einen Gleitstuhl, wobei ein Hauptbauteil eines Wärmeübertragers Teil dieses Gleitstuhls ist, und zwei dachförmig zueinander angeordnete Kondensationstaschen aufweist; und
• 5 eine Detailansicht des Inneren einer Kondensationstasche in einem Hauptbauteil, wobei deren Taschendecke innenseitig strukturiert ist.
• 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Hauptbauteils 10 eines Wärmeübertragers 1 aus Richtung einer Taschenöffnung 15, wobei das Hauptbauteil Teil eines Gleitstuhls 113 ist. Der Wärmeübertrager 1 ist somit für Weichen konzipiert. Innerhalb des Hauptbauteils 10 liegt ein Kondensationsraum 30 innerhalb einer Kondensationstasche 11. Die Kondensationstasche 11 ist zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen 12, 13, einem Taschenboden 14 und einer dem Taschenboden 14 gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung 15 ausgebildet. Außerdem erstreckt sich die längliche Taschenöffnung 15 in einer Richtung quer zu einem (hier nicht gezeigten aber montierbaren) Gleissteg, bzw. der Schiene.
• Erkennbar ist weiterhin eine die Taschenöffnung 15 umgebende Dichtfläche 18, welche bei einer Abdeckung der Taschenöffnung 15 mit einem Deckel 20 korrespondiert. Auf diese Weise ist der hohle Kondensationsraum 30 umgeben. Die Grenzfläche des Hauptbauteils 10 in Richtung des Deckels ist zur Ausbildung einer Dichtfläche 18 nachbearbeitet.
• Ferner sind die zwei Taschenwandungen 12, 13 über zwei Zugstege 50, 51 miteinander verbunden. Jeder dieser Zugstege 50, 51 ist senkrecht zu den Taschenwandungen 12, 13 ausgerichtet. Nicht als Zugstege 50, 51 zu verstehen sind die endseitigen Verbindungen der Taschenwandungen 12, 13 in Längsrichtung der Taschenöffnung 15, d. h. den in der Darstellung gezeigten kurzen Wandungen in Bildrichtung links und rechts der Taschenöffnung 15.
• Nicht erkennbar, jedoch fertigungstechnisch gewünscht, reicht jeder Zugsteg 50, 51 bis zum Taschenboden 14. Aus Steifigkeitsgründen reichen sie gleichzeitig bis zur Taschenöffnung 15. Dabei sind die beiden Zugstege 50, 51 quer zur Taschenöffnung 15 ausgerichtet, hier insbesondere senkrecht zur Taschenöffnung 15. Außerdem haben die Zugstege 50, 51, die Taschenwandungen 12, 13 und der Taschenboden 14 Entformungsschrägen 16 relativ zu einer Entformungsrichtung aus der Bildebene heraus. Auch weisen die Kondensationstasche 11 und die Zugstege 50, 51 keine Hinterschnitte relativ zu dieser Entformungsrichtung auf.
• Anhand der Dimensionen ist erkennbar, dass die Breite B der Taschenöffnung 15 in Längsrichtung, d. h. in Richtung der Taschenwandungen 12, 13, circa zwölfmal so groß ist wie der Abstand H zwischen den Taschenwandungen 12, 13. Die durch die Zugstege 50, 51 ausgebildeten Teiltaschenöffnungen 151, 152, 153 weisen jeweils eine Breite B1, B2, B3 auf, die circa 3,5mal so groß ist wie der maximale Abstand H zwischen den Taschenwandungen 12, 13. In Bildrichtung links der Kondensationstasche 11 verfügt der Gleitstuhl 113 über eine Aufnahme für einen Schienenfuß. Anhand von dieser Aufnahme kann auch auf absolute Dimensionen des Wärmeübertragers 1 rückgeschlossen werden. Daraus ergibt sich, dass die Breite B der Taschenöffnung 15 circa 200 mm beträgt, sowie die Breiten B1, B2, B3 der Teiltaschenöffnungen 151, 152, 153 circa 60 mm. Der Abstand H zwischen den Taschenwandungen 12, 13 beträgt ungefähr 17 mm. Bei kleineren Gleitstühlen 113, z. B. in der Nähe des Drehpunktes einer Weichenzunge, kann jedoch insbesondere die Breite B der Taschenöffnung 15 auch kleiner ausgebildet sein. Die Anzahl der Zugstege 50, 51 ist dann ggf. anzupassen. Damit liegt jeweils der gesamte Stellbereich einer Weichenzunge oberhalb der Kondensationstasche 11 im Gleitstuhl 113. Dieser Stellbereich kann mit dem Gleitstuhl 113 somit vollständig beheizt und damit von Schnee und Eis befreit werden. Damit die Weichenzunge über den Gleitstuhl 113 gleiten kann, ist letzterer in dem Bereich des Stellwegs oberseitig glatt, sowie in eingebauter Lage im Wesentlichen geodätisch horizontal.
• Diese Dimensionen und Gestaltungen erlauben eine einteilige Ausbildung des Hauptbauteils 10 mit der Kondensationstasche 11 und den Zugstegen 50, 51 durch Gießen, z. B. in eine verlorene Sandform. Dies ist insbesondere deshalb möglich, da alle Hohlräume in der Kondensationstasche 11 größer sind als ein gießtechnisch bedingter Mindestkerndurchmesser von insbesondere wenigstens 8 mm. Zum Gießen eignen sich zudem gut wärmeleitende Materialien wie Kupfer und Aluminium. Zur Herstellung des Gleitstuhls 113 bietet sich jedoch insbesondere der Einsatz von Gusseisen an.
• Der nicht gezeigte Deckel kann über Zugschrauben 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 mit dem Hauptbauteil 10 verbunden sein. Man erkennt, dass die Zugschrauben 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 im Wesentlichen senkrecht zur Taschenöffnung 15 ausgerichtet sind. Jeweils eine Zugschraube 61, 62 greift im Bereich eines Zugstegs 50, 51 in die erste Taschenwandung 12. Gleichermaßen greift jeweils eine Zugschraube 66, 67 im Bereich eines Zugstegs 50, 51 in die zweite Taschenwandung 12 ein.
• Ferner weist das Hauptbauteil 10 eine Kontaktfläche 19 auf, welche in einer Einbausituation an einer Weiche flächig an Bauteilen von dieser anordenbar und mit diesen thermisch koppelbar ist, hier insbesondere mit einem Schienenfuß und einer Weichenzunge. Zur optimalen Wärmeübertragung hat eine in Bildrichtung links zur Kondensationstasche 11 liegende Kontaktfläche 19 eine Negativform eines Abschnitts eines Schienenfußes.
• Aus der gezeigten Perspektive ist keine am Hauptbauteil 10 angeordnete Anschlussöffnung 40 erkennbar. Eine solche könnte in Bildrichtung rechts unten in die Kondensationstasche 11 münden. Hierdurch wäre ein geodätisch unten angeordnetes Gefälle S12 in einer Einbausituation an einer Weiche vom Taschenboden 14 bis hin zur Anschlussöffnung ausgebildet. Bevorzugt beträgt dieses Gefälle S12 in einer Einbausituation vom Taschenboden 14 hin zur Anschlussöffnung wenigstens 3 Grad. Auch geodätisch oben ist in diesem Fall ein Gefälle S13 bis hin zur Anschlussöffnung ausgebildet. Auch dieses beträgt wenigstens 3 Grad. Beide Gefälle sollen auch bei überhöht ausgerichteten Weichen vorhanden sein.
• An der geodätisch nach unten weisenden Unterseite 2 des Hauptbauteils 10, hier insbesondere des Gleitstuhls 113 im Bereich unterhalb der Kondensationstasche 11, ist eine thermische Isolierung 3 angebracht.
• 2 zeigt einen Deckel 20 montiert an einem Hauptbauteil 10, wie es beispielsweise in 1 beschrieben ist. Der Deckel 20 ist mit zehn Zugschrauben 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 am Umfang einer dahinterliegenden Taschenöffnung des Hauptbauteils befestigt. Hierdurch werden eine quer zu den Zugschrauben 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 ausgerichtete Dichtfläche 18 des Hauptbauteils 10 sowie eine Dichtfläche 22 des Flanschrands 21 des Deckels 20 gegeneinander kraftbeaufschlagt.
• Wie man erkennt, hat der gezeigte Deckel 20 selbst eine Anschlussöffnung 40. Diese kann zusätzlich, bspw. als Ausgang für einen Kondensatrückfluss, oder alternativ zu einer Anschlussöffnung am Hauptbauteil vorgesehen sein. Die Anschlussöffnung 40 am Deckel 20 verfügt über einen Anschlussstutzen 41, welcher rohrförmig ist, sowie einen Flanschrand 42 für die Verbindung mit einer Anschlussleitung aufweist.
• Anhand der Dimension der Anschlussöffnung 40 zur Größe des Deckels 20 ist erkennbar, dass der Querschnitt Q15 (bezeichnet in 1) der Taschenöffnung 15 um mehr als das fünffache größer ist als der Querschnitt Q40 der Anschlussöffnung 40. Der Querschnitt Q15 der Taschenöffnung 15 ist jedoch nicht um mehr als das Zwanzigfache größer als der Querschnitt Q40 der Anschlussöffnung 40.
• 3 beschreibt eine dreidimensionale Ansicht einer Weichenheizeinrichtung 100 mit einem Gleitstuhl 113 in einer Einbausituation an einer Weiche 110. Der Gleitstuhl 113 ist Teil eines Wärmeübertragers 1. Dabei weist der Wärmeübertrager 1 ein Hauptbauteil 10 und einen Deckel 20 auf, die gemeinsam einen hohlen Kondensationsraum umgeben. Über eine Anschlussöffnung 40 mündet ein Erdwärmerohr 120 in den Kondensationsraum.
• Durch den Zusammenbau im Inneren des Wärmeübertragers 1 verdeckt, umfasst der Kondensationsraum eine Kondensationstasche innerhalb des Hauptbauteils 10, welche zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen, einem Taschenboden und einer dem Taschenboden gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung ausgebildet ist. Der Deckel 20 deckt die Taschenöffnung 15 ab. Außerdem sind die zwei Taschenwandungen 12, 13 über wenigstens einen im Wesentlichen geodätisch vertikal ausgerichteten Zugsteg miteinander verbunden. Wie man teilweise erkennt, ist ein geodätisch unten liegendes Gefälle in dieser Einbausituation vom Taschenboden 14 bis zum Erdwärmerohr 120 ausgebildet.
• Das Erdwärmerohr 120 und der Kondensationsraum sind mit einem Wärmeträgermedium M gefüllt. Dieses ist insbesondere Kohlendioxid [CO2]. Um Phasenwechsel durch Verdampfung und Kondensation im Bereich der Schmelztemperatur von Wasser zu erreichen, ist das Wärmeträgermedium M druckbeaufschlagt.
• Das Erdwärmerohr 120 unterteilt sich in einen geodätisch unten angeordneten Sammelbereich 121, einen sich geodätisch darüber anschließenden Verdampferbereich 122 und einen sich geodätisch darüber anschließenden Transportabschnitt 123. Die geodätische Höhe der Grenzen zwischen dem Sammelbereich 121, dem Verdampferbereich 122 und dem Transportbereich 123 sind dabei (bedingt) abhängig von den Umgebungstemperaturen und damit verbunden dem Aggregatzustand des Wärmeträgermediums M. Um dem Wärmeübertrager 1 eine maximale Wärme zuführen zu können, weist wenigstens ein Teilabschnitt 124 des Transportabschnitts 123 eine thermische Isolierung 125 auf.
• Der Gleitstuhl 113 sitzt mit seiner Unterseite 2 auf einer Gleisschwelle 114 und erstreckt sich mit seiner längsgerichteten Erstreckung quer zur Gleisrichtung. In Bildrichtung rechts von dem Deckel 20 ist ein Schienenfuß 111 in einer Aufnahme des Gleitstuhls 113 angeordnet. Diese Aufnahme hat auf Seiten des Deckels 20 einen oberseitigen Überstand, der oberhalb des Schienenfußes bis in unmittelbare Nähe des Schienenstegs reicht. Gegenüberliegend ist die Wandung der Aufnahme senkrecht. Der Gleitstuhl 113 kann so quer zum Gleis schräg auf den Schienenfuß 113 aufgeschoben werden. Abschließend wird er in die Waagerechte gedreht, so dass die senkrechte Wandung auf der gegenüberliegenden Seite des Schienenfußes positioniert wird. Damit ist der Gleitstuhl 113 nach Fixieren des Schienenfußes an der Gleisschwelle 114 fest in der Aufnahme fixiert. Gleichzeitig ist der thermisch erwärmbare Überstand der Aufnahme zur Stützung einer Weichenzunge 112 bis an den Schienensteg herangeführt.
• 4 zeigt einen Schnitt K-K durch die Weichenheizeinrichtung 100 von 3. Hier ist das Innere des Wärmeübertragers 1 teilweise erkennbar. Das Hauptbauteil 10 ist Teil des Gleitstuhls 113 und weist zwei dachförmig zueinander angeordnete Kondensationstaschen 11, 11b auf. Dabei ist der zweite hohle Kondensationsraum 30b der zweiten Kondensationstasche 11b zwischen dem Hauptbauteil 10 und einem weiteren Deckel 20b ausgebildet. Durch diesen weiteren Deckel 20b mündet eine separate zweite Anschlussöffnung 40b in den zweiten Kondensationsraum 30b. Die zweite Anschlussöffnung 40b ist mit einem weiteren Erdwärmerohr 120 hydraulisch verbunden, welches den gleichen Aufbau aufweist wie das erste Erdwärmerohr 120. Es ergibt sich so ein im Wesentlichen symmetrischer Aufbau. Durch diesen muss die Tiefe T der Kondensationstaschen 11, 11b nicht der gesamten Breite der Gleisschwelle 114 entsprechen. Die Tiefe T zwischen der Taschenöffnung 15 und dem Taschenboden 14 der Kondensationstasche 11 ist mehr als zweimal so groß, jedoch nicht mehr als zehnmal so groß wie der Abstand H zwischen den Taschenwandungen 12, 13. Insbesondere ergibt sich in der dargestellten Ausführung ein ungefähres Verhältnis von 7,5fach.
• Trotz der platzbedingt geringen Bauhöhe des Gleitstuhls 113 wird so ein hinreichend großes Gefälle S12, S12b vom Taschenboden 14 zur Taschenöffnung 15 bereitgestellt. Entsprechend gut kann verdampftes Wärmeträgermedium M aufsteigen und kondensiertes Wärmeträgermedium M zurückfließen.
• 5 zeigt eine Detailansicht des Inneren einer Kondensationstasche 11 in einem Hauptbauteil 10, wobei deren Taschendecke 17 innenseitig strukturiert ist. Zunächst einmal ist ein Kondensationsraum 30 in der Kondensationstasche 11 innerhalb des Hauptbauteils 10 erkennbar. Die Kondensationstasche 11 liegt hierbei zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen 12, 13, einem Taschenboden 14 und einer dem Taschenboden 14 gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung 15. Die zwei Taschenwandungen 12, 13 sind über einen (sichtbaren) Zugsteg 50 miteinander verbunden. Die so ausgebildeten Teiltaschenöffnung 151 hat eine Breite B1 sowie eine Höhe H zwischen den Taschenwandungen 12, 23. Diese Breite B1 ist circa 3,5fach so groß wie die Höhe H. Eingezeichnet, jedoch aus der Perspektive dimensional nicht bewertbar, ist eine Tiefe T zwischen dem Taschenboden 14 und der Taschenöffnung 15. Angeschnitten zu sehen ist zudem eine zweite Teiltaschenöffnung 152 in Bildrichtung rechts von der ersten Teiltaschenöffnung 151.
• Die Strukturierung der Taschendecke 17 umfasst ins Innere der Kondensationstasche 11 weisende Rippen 70 und Abtropfspitzen 71, welche einteilig mit der zweiten Taschenwandung 13 ausgebildet sind. Diese Rippen 70 und Abtropfspitzen 71 sind in einer Einbausituation an einer Weiche 110 geodätisch nach unten ausgerichtet. Außerdem sind die Rippen 70 parallel zu einer Entformungsrichtung, welche aus der Bildrichtung heraus verläuft. Zur Entformung sind dabei Entformungsschrägen 16 an den Rippen 70 vorgesehen.
• Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
• Bezugszeichenliste

1

Wärmeübertrager

2

Unterseite

3

thermische Isolierung

10

Hauptbauteil

11

Kondensationstasche

11b

zweite Kondensationstasche

12

erste Taschenwandung

13

zweite Taschenwandung

14

Taschenboden

15

Taschenöffnung

151

erste Teiltaschenöffnung

152

zweite Teiltaschenöffnung

153

dritte Teiltaschenöffnung

16

Entformungsschrägen

17

Taschendecke

18

Dichtfläche

19

Kontaktfläche

20

Deckel

20b

zweiter Deckel

21

Flanschrand

22

Dichtfläche

30

Kondensationsraum

40

Anschlussöffnung

40b

zweite Anschlussöffnung

41

Anschlussstutzen

42

Flanschrand

50

erster Zugsteg

51

zweiter Zugsteg

60

erste Zugschraube

61

zweite Zugschraube

62

dritte Zugschraube

63

vierte Zugschraube

64

fünfte Zugschraube

65

sechste Zugschraube

66

siebte Zugschraube

67

achte Zugschraube

68

neunte Zugschraube

69

zehnte Zugschraube

70

Rippen

71

Abtropfspitzen

100

Weichenheizeinrichtung

110

Weiche

111

Schienenfuß

112

Weichenzunge

113

Gleitstuhl

114

Gleisschwelle

120

Erdwärmerohr

121

Sammelbereich

122

Verdampferbereich

123

Transportabschnitt

124

Teilabschnitt (Transportabschnitt)

125

thermische Isolierung

A

Entformungsrichtung

B

Breite (Taschenöffnung)

B1

Breite (erste Teiltaschenöffnung)

B2

Breite (zweite Teiltaschenöffnung)

B3

Breite (dritte Teiltaschenöffnung)

H

Abstand (Taschenwandungen)

M

Wärmeträgermedium

Q15

Querschnitt (Taschenöffnung)

Q40

Querschnitt (Anschlussöffnung)

S12

Gefälle (erste Taschenwandung)

S13

Gefälle (zweite Taschenwandung)

Claims (18)

1. Wärmeübertrager (1) für Weichen (110), aufweisend ein Hauptbauteil (10) und einen Deckel (20), die einen hohlen Kondensationsraum (30) umgeben, wobei eine Anschlussöffnung (40) zur Verbindung mit einem Erdwärmerohr (120) in den Kondensationsraum (30) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsraum (30) eine Kondensationstasche (11) innerhalb des Hauptbauteils (10) umfasst, die zwischen zwei gegenüberliegenden Taschenwandungen (12, 13), einem Taschenboden (14) und einer dem Taschenboden (14) gegenüberliegenden länglichen Taschenöffnung (15) ausgebildet ist, wobei der Deckel (20) die Taschenöffnung (15) abdeckt, und wobei die zwei Taschenwandungen (12, 13) über wenigstens einen Zugsteg (50, 51) miteinander verbunden sind.
2. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zugsteg (50, 51) bis zum Taschenboden (14) reicht.
3. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zugsteg (50, 51), die Taschenwandungen (12, 13) und der Taschenboden (14) Entformungsschrägen (16) relativ zu einer Entformungsrichtung (A) aufweisen.
4. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zugsteg (50, 51) bis zur Taschenöffnung (15) reicht.
5. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt (Q15) der Taschenöffnung (15) um wenigstens das fünffache größer ist als der Querschnitt (Q40) der Anschlussöffnung (40).
6. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptbauteil (10) mit der Kondensationstasche (11) und dem/den Zugsteg/en (50, 51) einteilig ausgebildet ist.
7. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptbauteil (10) mit der Kondensationstasche (11) und dem/den Zugsteg/en (50, 51) durch Gießen hergestellt ist.
8. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptbauteil (10) aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt ist.
9. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptbauteil (10) eine Kontaktfläche (19) aufweist, welche in einer Einbausituation an einer Weiche (110) flächig an Bauteilen (111, 112, 113) von dieser anordenbar und mit diesen thermisch koppelbar ist, insbesondere mit einem Schienenfuß (111), einer Weichenzunge (112), einem Verschlussfach, einem Gleitstuhl (113) oder einer Schienenkreuzung.
10. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnung (40) am Hauptbauteil (10) angeordnet ist.
11. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (20) über Zugschrauben (60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) mit dem Hauptbauteil (10) verbunden ist, wobei die Zugschrauben (60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69) im Wesentlichen senkrecht zur Taschenöffnung (15) ausgerichtet sind, sowie jeweils eine Zugschraube (61, 62) im Bereich eines Zugstegs (50, 51) in die erste Taschenwandung (12) und jeweils eine Zugschraube (66, 67) im Bereich eines Zugstegs (50, 51) in die zweite Taschenwandung (12) eingreift.
12. Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine im Wesentlichen rechteckige Oberfläche hat, die in einer Erstreckungsrichtung eine Länge eines Gleisschwellenabstands aufweist.
13. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dessen Unterseite (2) eine thermische Isolierung (3) angeordnet ist, wobei die Unterseite (2) in der Einbausituation an einer Weiche (110) geodätisch nach unten weist.
14. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Taschenwandung (13) auf der Innenseite der Kondensationstasche (11) eine strukturierte Taschendecke (17) ausbildet.
15. Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschendecke (17) ins Innere der Kondensationstasche (11) weisende Rippen (70) oder Abtropfspitzen (71) aufweist.
16. Wärmeübertrager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine zweite Kondensationstasche (11b) aufweist.
17. Weichenheizeinrichtung (100) mit wenigstens einem Wärmeübertrager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, der über die Anschlussöffnung (10) hydraulisch mit einem Erdwärmerohr (120) verbunden ist.
18. Gleitstuhl (113) für eine Weiche (110), mit einem Wärmeübertrager (1) nach Anspruch 1, wobei das Hauptbauteil (10) des Wärmeübertragers (1) Teil des Gleitstuhls (113) ist.

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