DE1064975B

DE1064975B - Air heating system, preferably for railway vehicles with several rooms or compartments to be heated

Info

Publication number: DE1064975B
Application number: DEH32793A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Buschmann
Original assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Current assignee: Hagenuk Vorm Neufeldt and Kuhnke GmbH
Priority date: 1958-03-24
Filing date: 1958-03-24
Publication date: 1959-09-10

Description

Luftheizungsanlage, vorzugsweise für Eisenbahnfahrzeuge mit mehreren zu beheizenden Räumen oder Abteilen Vorzugsweise für Eisenbahnfahrzeuge mit mehreren Abteilen sind Luftheizungsanlagen mit zwei zu den Abteilen führenden Luftkanälen bekanntgeworden, von denen der eine Heißluft (beispielsweise- Luft von 40° C) und der andere Lauluft (beispielsweise auf 20° C vorgewärmte Frischluft) führt. Jedes Ab, teil kann durch Betätigen einer Klappe wahlweise Luft aus dem Heißluftkanal oder aus dem Lauluftkanal erhalten. Es können auch beide Luftarten in einem gewissen Mengenverhältnis gleichzeitig einströmen. Bei solchen Anlagen war es möglich, die einzelnen Abteile unabhängig voneinander, je nach dem Wärmebedürfnis der Reisenden, mit mehr heißer oder mit mehr lauer Luft zu versorgen, ohne daß sich die in der Zeiteinheit zugeführte Gesamtluftmenge, also die Belüftung des Abteils, zu ändern brauchte. Insbesondere war deshalb die Einlaßklappe für die Heißluft mit der Einlaßklappe für die Lauluft in der Weise gekoppelt, daß immer nur beide Klappen gleichzeitig zu verstellen waren. und die Summe der beiden Einlaßquerschnitte konstant blieb. Eine solche individuelle Regelung der Wärmezufuhr zu den einzelnen Abteilen unter gleichzeitigem Konstanthalten der Belüftung war bei den früheren Luftheizungsanlagen, bei denen nur ein einziger Luftkanal zu den Abteilen verlegt war, nicht möglich, da der naheliegende Weg, jedem einzelnen Abteil - beispielsweise im Einlaßkanal - einen besonderen Lufterhitzer zuzuordnen, wegen zu großen Aufwandes praktisch nicht gangbar war. Es konnte also zwar die gesamte Wärmezufuhr zu allen Abteilen durch Abschalten oder Drosseln des Lufterhitzers zentral geregelt, die Wärmezufuhr zu einem einzelnen Abteil dagegen nur dadurch herabgesetzt werden, daß gleichzeitig die in der Zeiteinheit zugeführte Luftmenge herabgesetzt wurde.Air heating system, preferably for rail vehicles with several Rooms or compartments to be heated Preferably for railway vehicles with several Compartments are air heating systems with two air ducts leading to the compartments became known, of which the one hot air (for example air of 40 ° C) and the other supply air (for example fresh air preheated to 20 ° C). Each From, in part, air can optionally be drawn from the hot air duct by operating a flap or obtained from the outlet air duct. It can also have both types of air in a certain amount Flow in proportions at the same time. With such systems it was possible to individual compartments independently of one another, depending on the travelers' need for warmth, to supply with more hot or with more mild air, without the in the Time unit to change the total amount of air supplied, i.e. the ventilation of the compartment needed. In particular, therefore, the inlet flap for the hot air was with the inlet flap for the run air coupled in such a way that only both flaps at the same time were to be adjusted. and the sum of the two inlet cross-sections remained constant. Such an individual regulation of the heat supply to the individual compartments below at the same time keeping the ventilation constant was the case with the earlier air heating systems, where only a single air duct was laid to the compartments, not possible, because the obvious way, every single compartment - for example in the inlet channel - Assigning a special air heater, which is practical because of too much effort was not feasible. So it was able to supply all of the heat to all compartments Centrally controlled by switching off or throttling the air heater, the heat supply on the other hand can only be reduced to a single compartment by the fact that at the same time the amount of air supplied in the time unit has been reduced.

Ein großer Nachteil der eingangs erwähnten Luftheizungsanlagen mit zwei Luftkanälen besteht in dem erhöhten Raumbedarf zur Unterbringung der beiden Kanäle; außerdem mußentweder durch räumlich getrennte Verlegung beider Kanäle oder durch Wärmeisolationsmittel der Wärmeübertritt vom Heißluftkanal zum Lauluftkanal verhindert werden. Man ist bei Fahrzeugen jedoch bestrebt, den Raumbedarf aller Installationen so gering wie möglich zu halten, da jeder hierfür benötigte Raum den für die Reisenden zur Verfügung stehenden Raum einschränkt.A major disadvantage of the air heating systems mentioned at the beginning two air ducts consists in the increased space required to accommodate the two Channels; also must either by spatially separated laying of the two channels or Heat transfer from the hot air duct to the outlet air duct through thermal insulation be prevented. With vehicles, however, efforts are made to meet the space requirements of all To keep installations as small as possible, as every space required for this restricts the space available for travelers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftheizungsanlage zu schaffen, welche die Vorteile des Zweikanalsystems aufweist, aber dennoch mit nur einem einzigen zu den Abteilen verlegten Luftkanal auskommt.The invention is based on the object of an air heating system to create, which has the advantages of the two-channel system, but still with only a single air duct laid to the compartments manages.

Die Erfindung besteht darin, daß zu den Räumen oder Abteilen nur ein einziger Luftkanal verlegt ist, der durch zeitweiliges Drosseln des Lufterhitzers bei durchlaufendem Lüfter abwechselnd .entweder Heiß-oder Lauluft führt. Dieser Luftkanal steht mit jedem Raum oder Abteil über zwei Eintrittskanäle in Verhindung, in denen Lufteinlaßklappen oder Schieber angeordnet sind, die durch Temperaturfühler im Luftkanal oder durch einen periodisch arbeitenden, gleichzeitig das Schaltorgan zur Drosselung des Lufterhitzers steuernden Kontaktgeber so betätigt bzw. gesteuert werden, daß in den Zeitspannen, in denen der Luftkanal heiße Luft führt, zu jedem Raum oder Abteil nur die eine, die Warmluftklappe, und in den Zeitspannen, in denen -er laue Luft führt, zu jedem Raum oder Abteil nur die andere, die Lauluftklappe, geöffnet ist und daß ferner hinter oder vor jeder dieser Klappen eine weitere, von Hand oder durch einen Raumtemperaturfühler verstellbare Klappe, die Einlaßreglerklappe, angebracht ist. Durch Verstellen der Einlaßreglerklappe hat es der Reisende in der Hand, sowohl den Eintritt von Heißluft als auch den Eintritt von L auluft nach Belieben zu regeln. Er kann beispielsweise die Einlaßreglerklappe für den Eintritt der Heißluft ganz öffnen und diejenige für den Eintritt der Lauluft ganz schließen oder umgekehrt; er kann beispielsweise auch beide Einlaßreglerklappen nur zur Hälfte öffnen usw.The invention consists in the fact that only one of the rooms or compartments only air duct is laid, which is caused by temporarily throttling the air heater with the fan running alternately. either hot or running air leads. This Air duct communicates with every room or compartment via two inlet ducts, in which air inlet flaps or slides are arranged by temperature sensors in the air duct or by a periodically working, at the same time the switching element for throttling the air heater controlling contactor so actuated or controlled be that in the periods of time in which the air duct carries hot air to each Room or compartment only the one, the warm air flap, and in the periods of time in which - it leads tepid air, to each room or compartment only the other one, the outlet air flap, is open and that further behind or in front of each of these flaps another, of Manually or by a room temperature sensor adjustable flap, the inlet control flap, is appropriate. By adjusting the inlet regulator flap, the traveler has it in the Hand, both the entry of hot air and the entry of run air at will to regulate. He can, for example, the inlet regulator flap for the entry of the hot air open completely and completely close the one for the inlet air or vice versa; For example, he can only open both inlet regulator flaps halfway, etc.

Soll die Belüftung des Abteils unabhängig von der Wärmezufuhr möglichst konstant bleiben, so können wieder - wie bei den Luftheizungsanlagen mit zwei Luftkanälen -die beiden den Lauluft- und den Heißlufteinlaß steuernden Einlaßreglerklappen eines Abteils so gekoppelt oder zu einer baulichen Einheit vereinigt werden, daß in einer Mittelstellung die beiden Eintrittskanäle je nur zur Hälfte freigegeben sind und bei Verstellung der eine Eintrittskanal in demselben Maß geschlossen; wie der andere weiter geöffnet wird.Should the ventilation of the compartment be independent of the heat supply, if possible remain constant, so can again - as with the air heating systems with two air ducts -the two inlet regulator flaps of one controlling the run air inlet and the hot air inlet Compartment coupled in this way or combined into a structural unit be that in a middle position the two inlet channels are only half are released and closed to the same extent when the one inlet channel is adjusted; as the other is opened wider.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment.

Die Abbildung zeigt.,-, . ohne Rücksicht auf die konstruktive Verwirklichung - ein schematisches Bild einer Luftheizungsanlage -nach der Erfindung für ein Fahrzeug mit drei Abteilen.The figure shows. , -,. regardless of the structural implementation - a schematic picture of an air heating system - according to the invention for a vehicle with three compartments.

Mit I, II und III sind die. drei zu beheizenden Abteile bezeichnet. Ein elektrischer Lufterhitzer ist durch eine bei A und B angeschlossene Spannungsquelle gespeist. Durch Betätigen eines Schaltschützes S1 kann ein Teil seiner Heizwindungen abgeschaltet werden, worauf -er nur noch Laulufterzeugt. Die den Abteilen zuzuführende Luft tritt durch eine Öffnung 2 hindurch in der Richtung des Pfeiles in den Lufterhitzer ein und- wird durch einen Lüfter 3 in den Luftkanal 4 getrieben. In Eintrittskanälen zu den Abteilen liegen Lufteinlaßklappen a bzw. b. Die Klappen a sollen die Wärmeluftklappen und die Klappen b die Lauluftklappen darstellen. Eine Einlaßreglerklappe e ist je Abteil einer Wärmeluftklappe a und einer Lauluftklappe b gleichzeitig zugeordnet und zu einem von Hand in der Richtung der Doppelpfeile verstellbaren Schieber baulich zusammengefaßt, der so ausgebildet ist, daß die Summe der Eintrittsquerschnitte für die Heißluft und für die Lauluft in jeder Stellung des Schiebers gleich groß ist. Zur periodischen Drosselung des Lufterhitzers 1 dient -ein periodisch ansprechender Kontaktgeber K, der im Beispielsfall durch -einen sich selbst mittels einer Heizspirale H aufheizenden Thermokontakt gebildet wird. In der gezeichneten Stellung eines Geberkontaktes G wird der Bimetallstreifen Bi aufgeheizt. Bei seiner Verformung durch die Aufheizung legt der Bimetallstreifen Bi nach -einiger Zeit den Geberkontakt G um, womit die Heizspirale H stromlos und das Schaltschütz S1 an Spannung gelegt wird. Dieses schaltet einen Teil der Heizwindungen des Lufterhitzers 1 ab, womit der Lufterhitzer gedrosselt ist und nur noch Lauluft erzeugt. Hat sich der Bimetallstreifen Bi des Kontaktgebers K abgekühlt, so legt sich der Geberkontakt G wieder um, und das Schaltschütz S1 schaltet die abgeschalteten Heizwindungen des Lufterhitzers 1 wieder zu, worauf der Lufterhitzer wieder Heißluft erzeugt. Der Luftkanal 4 führt somit abwechselnd heiße und laue-Luft; die Zeitspannen bis zum Wechsel können z-B. in der Größenordnung von 1 Minute liegen. In dem Luftkanal 4 sind Temperaturfühler T1, T2 und T3 angeordnet, die beispielsweise als mit einer Siedeflüssigkeit angefüllte Faltenbalgthermostate ausgebildet sind und die Klappen a und b über Hebelgestänge 1i, 1, und 1, mechanisch verstellen, indem jeder Temperaturfühler durch seine Wärmeausdehnung den Hebel 1i in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles um die raumfeste Achse O dreht.With I, II and III are the. designated three compartments to be heated. An electric air heater is fed by a voltage source connected to A and B. By actuating a contactor S1, part of its heating windings can be switched off, whereupon it only generates fresh air. The air to be supplied to the compartments enters the air heater through an opening 2 in the direction of the arrow and is driven into the air duct 4 by a fan 3. Air inlet flaps a and b are located in the entry channels to the compartments. The flaps a should represent the warm air flaps and the flaps b the outlet air flaps. An inlet control flap e is assigned to each compartment of a heat air flap a and a flow air flap b at the same time and is structurally combined to form a slide which can be adjusted by hand in the direction of the double arrows and which is designed so that the sum of the inlet cross-sections for the hot air and for the flow air in every position of the slide is the same size. For periodic throttling of the air heater 1, a periodically responsive contactor K, which in the example is formed by a thermal contact that heats itself up by means of a heating coil H is used. In the position shown of a transmitter contact G, the bimetallic strip Bi is heated. When it is deformed as a result of the heating, the bimetallic strip Bi turns over the transmitter contact G after a while, so that the heating coil H is de-energized and the contactor S1 is energized. This switches off part of the heating coils of the air heater 1, which means that the air heater is throttled and only generates flow air. If the bimetal strip Bi of the contactor K has cooled down, the sensor contact G folds over again and the contactor S1 switches the disconnected heating windings of the air heater 1 back on, whereupon the air heater generates hot air again. The air duct 4 thus alternately carries hot and lukewarm air; the periods of time until the change can be, for example. on the order of 1 minute. In the air duct 4, temperature sensors T1, T2 and T3 are arranged, which are designed, for example, as bellows thermostats filled with a boiling liquid and mechanically adjust the flaps a and b via lever rods 1i, 1, and 1 , in that each temperature sensor, due to its thermal expansion, the lever 1i rotates around the fixed axis O in the direction of the arrow drawn.

In dem dargestellten Schaltzustand der Anlage führt der Luftkanal Heißluft. Die Temperaturfühler Ti, 72 und T3 haben die Warmluftklappen a geöffnet und 'die Lauluftklappen b geschlossen. Jedem Abteil wird, je nach der Stellung seiner Einlaßreglerklappe e, in der Zeiteinheit eine bestimmte Menge Heißluft zugeführt. Führt nun nach etwa 1 Minute der Luftkanal 4 infolge Ansprechens des Kontaktgebers K Lauluft, so schließen die Temperaturfühler T1, T2 und T, durch Umlegen des Hebelgestänges 1i, 1, und 1, die Warmluftklappen a und öffnen die Lauluftklappen b, so daß jedes Abteil j e nach der Einstellung seines Schiebers e eine bestimmte Menge Lauluft in der Zeiteinheit erhält. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig in dem von dem Kontaktgebier K bestimmten Rhythmus. In der zeichnerischen Darstellung befindet sich in dem Abteil I der Schieber e in einer Stellung, in welcher der Eintrittskanal für die Heißluft nahezu abgesperrt und der Eintrittskanal für die Lauluft nahezu vollständig geöffnet ist. Die Reisenden dieses Abteils begnügen sich also beispielsweise mit einer Raumtemperatur von 17° C. In dem Abteil II schließt der Schieber e den Eintrittskanal für die Lauluft vollständig ab und gibt den Eintrittskanal für die Heißluft vollständig frei. In diesem Abteil wird sich eine mittlereRaumtemperatur von beispielsweise 23° C einstellen. Der Schieber e im Abteil III befindet sich in der Mittelstellung, dort wird also eine mittlere Raumtemperatur von beispielsweise 20° C herrschen. Es wird demnach unter der Voraussetzung, daß der Kontaktgeber K streng periodisch arbeitet, die in die Abteile über längere Zeit durchschnittlich eingeblasene Luftmenge durch die Stellung der Schieber e nicht beeinflußt, obwohl die - ebenfalls im Mittel über längere Zeiträume betrachtete - Wärmeenergiezufuhr durch die Einstellung der Schieber e in weiten Grenzen geändert werden kann. Auch wenn, abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel, die den Warmluft- und Lauluftklappen zugeordneten Einlaßreglerklappen nicht gekoppelt, sondern unabhängig voneinander bedienbar sind, ist die neue Heizungsart gegenüber den bisherigen, nur einen Luftkanal verwendenden Luftheizungsanlagen von Vorteil, da sich dann in jedem Abteil die mittlere Lufteintrittsmenge und die mittlere Wärm@een.ergiezufuhr in weiten Grenzen unabhängig voneinander und unabhängig von den anderen Abteilen regeln lassen.In the switching state of the system shown, the air duct carries hot air. The temperature sensors Ti, 72 and T3 have opened the warm air flaps a and 'closed the flow air flaps b. Each compartment is supplied with a certain amount of hot air per unit of time, depending on the position of its inlet control flap e. If, after about 1 minute, the air duct 4 runs out air as a result of the response of the contactor K, the temperature sensors T1, T2 and T close the hot air flaps a and open the outflow flaps b by turning the lever linkage 1i, 1, and 1, so that each compartment depending on the setting of its slide e receives a certain amount of flow air per unit of time. This process is repeated continuously in the rhythm determined by the contactor K. In the drawing, the slide e is located in compartment I in a position in which the inlet duct for the hot air is almost completely closed and the inlet duct for the run air is almost completely open. The travelers in this compartment are content, for example, with a room temperature of 17 ° C. In compartment II, the slide e completely closes the inlet duct for the run air and completely releases the inlet duct for the hot air. An average room temperature of 23 ° C, for example, will be established in this compartment. The slide e in compartment III is in the middle position, so there will be an average room temperature of 20 ° C, for example. It is therefore under the prerequisite that the contactor K works strictly periodically, the average amount of air blown into the compartments over a longer period of time is not influenced by the position of the slide e, although the - also considered on average over longer periods of time - heat energy supply by setting the Slide e can be changed within wide limits. Even if, in contrast to the exemplary embodiment shown, the inlet control flaps assigned to the warm air and flow air flaps are not coupled but can be operated independently of one another, the new type of heating is advantageous over the previous air heating systems that only use one air duct, since the average air intake volume is then in each compartment and allow the average heat supply to be regulated independently of each other and independently of the other compartments within wide limits.

Bei der Verwirklichung der Erfindung kann man von dem dargestellten Ausführungsbeispiel in verschiedener Hinsicht abweichen. So können beispielsweise die Lufteinlaßklappen a und b - anstatt durch Temperaturfühler im Luftkanal - elektromagnetisch verstellt und dabei von demselben Kontaktgeber K gesteuert werden, der auch zur periodischen Drosselung des Lufterhitzers dient. Auch könnten die Einlaßreglerklappen e in an sich bekannter Weise elektromagnetisch verstellt und von einem Raumtemperaturfühler in dem betreffenden Abteil gesteuert werden. Ferner können auch noch zusätzlich die bekannten Regeleinrichtungen angewendet werden, bei denen z. B. unmittelbar hinter dem Lüfter im Luftkanal angeordnete Temperaturfühler durch Beeinflussen der Energiezufuhr zum Lufterhitzer die Temperatur der in den Luftkanal geschickten Luft in dem Sinn überwachen, daß die Heißluft eine bestimmte obere Temperaturgrenze nicht überschreitet und die Kaltluft eine bestimmte untere Temperaturgrenze nicht unterschreitet u. dgl. m. Als Kontaktgeber K kann jedes periodisch oder nahezu periodisch arbeitende Zeitschaltwerk verwendet werden, wie überhaupt jede, aus welchem Grunde auch immer periodisch ein- und ausschaltbare Kontakteinrichtung, so beispielsweise ein Temperaturfühler, der sich in einem Raum befindet, der wie die zu beheizenden Abteile beheizt wird, dessen Heißlufteinlaß jedoch nicht abstellbar ist. Schließlich ist die Erfindung unabhängig davon, ob es sich um einen elektrisch oder durch Dampf oder durch eine Ölfeuerungsänlage öder sonstwie betriebenen Lufterhitzer handelt.When realizing the invention, one can deviate from the illustrated embodiment in various respects. For example, the air inlet flaps a and b can be adjusted electromagnetically - instead of by temperature sensors in the air duct - and controlled by the same contactor K, which is also used for periodic throttling of the air heater. The inlet control flaps e could also be adjusted electromagnetically in a manner known per se and controlled by a room temperature sensor in the relevant compartment. Furthermore, the known control devices can also be used in which z. B. directly behind the fan in the air duct arranged temperature sensors by influencing the energy supply to the air heater monitor the temperature of the air sent into the air duct in the sense that the hot air does not exceed a certain upper temperature limit and the cold air does not fall below a certain lower temperature limit and the like Any periodically or almost periodically operating time switch can be used as the contactor K, as well as any contact device that can be periodically switched on and off for whatever reason, such as a temperature sensor located in a room like the one to be heated Compartments is heated, but the hot air inlet cannot be turned off. Finally, the invention is independent of whether it is an air heater operated electrically or by steam or by an oil firing system or otherwise.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Air heating system, preferably for railway vehicles, in which the rooms or compartments to be heated and ventilated are optionally and independently charged with hot air or with running air, characterized in that only a single air duct (4) is laid to the rooms or compartments is that by temporarily throttling the energy supply to the air heater (1) with the fan running alternately either hot or tepid air and communicates with each room or compartment via two inlet ducts in which air inlet flaps or slides (a and b) are arranged, the by temperature sensor (T) in the air duct or by a periodically working, at the same time the switching element for throttling the air heater controlling contactor (K) are operated or controlled so that in the periods in which the air duct leads hot air to each room or Compartment only the one, the warm air flap (a), and in the periods of time in which it l aue air leads, to each room or compartment only the other one, the flow air flap (b), is open and that behind or in front of each of these flaps there is a further flap, the inlet control flap (e), which can be adjusted by hand or by a room temperature sensor which is used to regulate the entry of hot and / or mild air according to the heat demand of the room or compartment.

2. Air heating system according to claim 1, characterized in that the two inlet regulator flaps (e) are one The room or compartment is linked to one another or to form a structural unit are combined and arranged so that the two inlet channels are in a central position j e are only released halfway and when one entry channel is adjusted closed to the same extent as the other is opened wider.