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Elektrische Schalteinrichtung zur Regelung der Heizleistung in Abteilen
von Reisezugwagen auf einen einstellbaren Wert Die Temperatur der Abteile in Reisezugwagen
soll im allgemeinen auf einen von den Reisenden individuell wählbaren Wert eingestellt
werden. Es ist jedoch nicht zweckmäßig, die Einstellung der Heizenergiezufuhr allein
den Reisenden oder dem Zugpersonal zu überlassen, denn eine solche Einstellung erfolgt
nicht immer sachgemäß. Beim Einstellen eines noch unbesetzten Zuges in den Verkehr
müssen z. B. sämtliche Handstelleinrichtungen vom Personal auf volle Leistung eingestellt
werden, um ein ausreichendes Vorheizen zu gewährleisten. Bei der großen Zahl von
solchen Handstelleinrichtungen in einem Zug ergibt sich daraus eine erhebliche Belastung
des Personals.
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Ferner können sich beim fahrenden Zug die von außen kommenden Einflüsse,
wie Außentemperatur, Sonnenbestrahlung, Windrichtung und Stärke derart ändern, daß
sie zu unerwünscht niedrigen oder hohen Temperaturen in den Abteilen führen können,
da die Reisenden erfahrungsgemäß eine Handstelleinrichtung nicht mit hinreichend
kleiner Verzögerung und in der notwendigen Weise nachstellen, sofern die Abteile
zeitweise überhaupt nicht unbesetzt sind.
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Vorteilhafterweise wird daher ein Temperaturfühler im Abteil mit einem
einstellbaren Ansprechwert vorgesehen, der die volle Heizleistung bei Unterschreiten
des Ansprechwertes ein- und bei überschreiten dieses Wertes ausschaltet. Eine solche
Zweipunktregelung arbeitet verlustfrei und bei entsprechender Empfindlichkeit des
Temperaturfühlers treten relativ geringe Temperaturschwankungen auf, wenn der Zug
einmal auf den gewünschten Temperaturwert aufgeheizt ist und eine Änderung in der
Wärmeabfuhr durch Wind, Regen od. dgl. nicht stattfindet, oder z. B. durch Sonneneinstrahlung
eine zusätzliche Wärmezufuhr erfolgt.
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Die Art der Beheizung spielt für eine solche Regelung nur eine untergeordnete
Rolle; in der Regel wird der Wagen mit mehreren wahlweise zu betreibenden Heizsystemen,
die z. B. mit Dampf oder elektrischem Strom betrieben sein können, ausgerüstet.
So wird z. B. durch den Temperaturfühler, gegebenenfalls unter Zwischenschalten
von Hilfsrelais, bei Dampfbetrieb ein in der Dampfleitung liegendes Magnetventil
und bei elektrischem Betrieb ein Leistungsschütz, das außer einer magnetischen auch
eine andere Erregung haben kann, gesteuert.
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Es sind bereits Heizeinrichtungen bekannt, die sich zur Regelung der
Heizleistung in den Abteilen von Reisezugwagen auf einen einstellbaren Wert einer
Schalteinrichtung bedienen, die zum Steuern von der Raumtemperatur abhängige, auf
einen Maximal- und Minimalwert einstellbare Thermorelais und Zeitrelais enthält.
Diese Thermorelais bzw. Zeitrelais steuern dann meist unter Zwischenschalten eines
Hilfsschützes das oder die Einschaltschütze für die Heizwiderstände bzw. bei einer
Dampfheizung Magnetventile.
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Nachteilig ist bei diesen bekannten Schalteinrichtungen aber, daß,
bedingt durch die verschiedenen Zeitkonstanten der Temperaturfühler und der Heizkörper
bei Schwankungen der Heizspannung bei elektrischer Zugbeheizung, eine gleichbleibende
Raumtemperatur nicht immer gewährleistet ist. Außerdem ist es auch bei einer Heizeinrichtung
mit Temperaturfühlern erforderlich, ebenso wie bei einer Einrichtung ohne diese
Temperaturfühler vor dem Einstellen des Zuges in den Verkehr, um eine ausreichende
Temperatur in den Abteilen sicherzustellen, die Stelleinrichtung sämtlicher Wärmefühler
auf ihre Einstellung zu kontrollieren, bzw. diese so zu verstellen, daß eine den
Reisenden angenehme Temperatur im Abteil gewährleistet ist. Diese Kontroll- und
Einstellarbeit erfordert Zeit und verursacht Lohnkosten bzw. wird häufig infolge
Zeitmangels überhaupt nicht durchgeführt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, für die
Regelung der Heizleistung in Abteilen von Reisezugwagen die bisher bekannten elektrischen
Schalteinrichtungen unter Berücksichtigung der Abhängigkeit von der Heizspannung
im Hinblick auf die Einhaltung konstanter Temperatur
zu verbessern
und mit geringerem Personal- und Zeitaufwand bei in den Verkehr einzustellenden
Zügen eine ausreichende Vorheizung sicherzustellen.
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Bei einer elektrischen Schalteinrichtung zur Regelung der Heizleistung
in Abteilen von Reisezugwagen auf einen einstellbaren Wert mit Hilfe eines bei Überschreiten
einer angegebenen Maximaltemperatur öffnenden Schalters, der unter Mitwirkung eines
der Zeiteinstellung dienenden Relais ein Einschaltschütz für die Heizleistung steuert,
wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das der Feineinstellung
dienende Relais als Thermorelais ausgebildet und dem Einschaltschützen ein bei überschreiten
einer vorgebbaren Minimaltemperatur schließender Kontakt parallel geschaltet ist,
der in Reihe mit einem das Thermorelais heizenden Widerstand und einem einstellbaren
Stehwiderstand liegt.
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In der Zeichnung werden weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung
näher erläutert.
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Bei einem wahlweise mit Dampf oder elektrischem Strom zu beheizenden
Reisezugwagen wird die elektrische Heizspannung an einer Stelle 1 angeschlossen
und über dem Arbeitskontakt eines Einschaltschützes 10 (Leistungsschütz) den elektrischen
Heizkörpern zugeführt. Das Einschaltschütz 10 ist in der Zeichnung als magnetisch
zu erregendes Schütz dargestellt; stattdessen kann aber ebensogut ein an sich bekanntes
thermisch (mit elektrischer Beheizung) oder auch anderweitig zu erregendes Leistungsschütz
verwendet werden. Das gleiche gilt für ein Magnetventil 9, das in der Zuleitung
zu den Dampfheizkörpern liegt und bei Nichterregung offensteht und bei Erregung
geschlossen ist.
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Bei elektrischer Heizung wird die elektrische Schalteinrichtung zur
Regelung der Heizleistung über einen Transformator 2 a und einen Gleichrichter
2 b
an die Heizleitung angeschlossen, dadurch wird eine zur Heizspannung proportionale
Steuergleichspannung für die Schalteinrichtung gewonnen; bei Dampfheizung wird die
erforderliche Steuerspannung einer als Hilfsstromquelle dienenden Batterie 13 entnommen.
Ein Dampfdruckwächter 12 schaltet bei anstehendem Dampfdruck die Einspeisung der
Schaltanordnung vom Gleichrichter 2 b auf die Batterie 13 um; beim Ausbleiben des
Dampfes schaltet der Dampfdruckwächter 12 zurück. Bei Störungen im Transformator
2a, im Gleichrichter 2 b oder im Dampfdruckwächter 12 kann durch Schließen
eines Notschalters 6 die Speisespannung auf jeden Fall der Batterie 13 entnommen
werden.
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Zur Steuerung des Einschaltschützes 10 bei elektrischer Heizung
und zur Steuerung des Magnetventils 9 bei Dampfheizung ist erfindungsgemäß eine
Relaiskombination vorgesehen, die aus einem von der Temperatur des beheizten Raumes
gesteuerten Teil 3 a und einem Relais 3 b besteht. Der von der Raumtemperatur gesteuerte
Teil 3 a besitzt einen bei Überschreiten einer vorgebbaren Maximaltemperatur öffnenden
Kontakt 1I und einen bei Überschreiten einer vorgebbaren Minimaltemperatur schließenden
Kontakt I. Diese Maximal- und Minimaltemperaturen sind zweckmäßig abhängig voneinander
oder parallel untereinander einstellbar.
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Das Relais 3 b besteht aus einem temperaturempfindlichen Glied 14,
das von einem Widerstand 4 beheizt wird und das bei Überschreiten einer bestimmten
Temperatur einen Kontakt III öffnet. Im dargestellten Zustand ist das temperaturempfindliche
Glied 14 kalt und der Kontakt III daher geschlossen. Von der von den Reisenden zu
betätigenden Handstelleinrichtung wird ein Stehwiderstand 5 verstellt, der in Reihe
zum Widerstand 4 liegt und dadurch die Stärke der Beheizung des temperaturempfindlichen
Gliedes 14 des Zeitrelais 3 b steuert, so daß auf diese Weise für das Relais 3 b
verschiedene Zeiten einstellbar sind. Grundsätzlich kann auch jede andere Form eines
Zeitrelais verwendet werden, so z. B. eines mit Laufwerk mit einstellbarer Ablaufgeschwindigkeit
usw. Auch die Anordnung der Einzelteile ist in einem größeren Rahmen freizügig;
der verstellbare Widerstand 5 kann mit dem Zeitrelais 3 b in einem gemeinsamen Gehäuse
oder getrennt untergebracht werden, desgleichen der von der Raumtemperatur gesteuerte
Teil 3 a. Zweckmäßig bringt man beispielsweise den Teil 3 a im Abluftkanal des Dachlüfters
und die Handstelleinrichtung des Widerstandes 5 in Augenhöhe im Abteil unter.
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Das temperaturempfindliche Glied 14 des Zeitrelais 3 b wird nur beheizt,
d. h. das Zeitrelais 3 b wird nur erregt und läuft nur ab, wenn sowohl der oberhalb
der Maximaltemperatur offene Kontakt 1I als auch der oberhalb der Minimaltemperatur
geschlossene Kontakt I als auch der am Relais 3 b selbst befindliche Kontakt III
geschlossen sind. Ist jedoch mindestens einer dieser drei in Reihe geschalteten
Kontakte I, 1I und III geöffnet, so kühlt das temperaturempfindliche Glied 14 des
Zeitrelais 3 b aus, d. h., das Zeitrelais ist entregt und läuft in die Ruhestellung
zurück.
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Sind der über der Maximaltemperatur öffnende Kontakt II und der dazu
in Reihe liegende Kontakt III des Relais 3 b geschlossen, so wird ein Hilfsrelais
8 erregt; ist mindestens einer dieser beiden Kontakte Il und III geöffnet, so ist
das Hilfsrelais 8 entregt. Im erregten Zustand hält das Hilfsrelais 8 den Erregerstromkreis
des Einschaltschützes 10 geschlossen und den Erregerstromkreis des Magnetventils
9 geöffnet, so daß die elektrischen Heizkörper und die Dampfheizkörper eingeschaltet
sind. Im entregten Zustand unterbricht das Hilfsrelais 8 den Erregerstromkreis des
Einschaltschützes 10 und schließt den Erregerstromkreis des Magnetventils 9. Sollte
in der vorliegenden Schaltanordnung eine Störung auftreten, so kann das Hilfsrelais
durch Schließen eines Notschalters 7 dauernd von der Batterie 13 erregt werden,
so daß in diesem Fall die Heizung nicht unterbrochen wird.
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Im dargestellten Beispiel werden die Erregerleistung des Einschaltschützes
10 und des Magnetventils 9 aus der Batterie 13 entnommen und nur über Kontakte des
Hilfsrelais 8 geführt, so daß die Kontakte I, Il und III der Relaiskombination 3
a, 3 b nur sehr kleine Leistungen zu schalten brauchen.
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Parallel zur Erregerspule des Hilfsrelais 8 liegt noch ein Widerstand
11, der das temperaturempfindliche Glied des von der Raumtemperatur beeinflußten
Teils 3 a beheizt. Diese Beheizung stellt eine thermische Rückkopplung dar, die
verzögernd auf das Umschalten der Kontakte I und II wirkt und damit eine zu große
Schalthäufigkeit und die damit verbundene Kontaktabnutzung vermeidet.
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Das Offenstehen des Kontaktes I unterhalb der eingestellten Minimaltemperatur,
beispielsweise 18° C, bewirkt, daß in diesem Fall stets die volle Heizleistung eingeschaltet
ist, wobei die Einstellung des von den Reisenden zu bedienenden Widerstandes 5 ohne
Einiluß
ist. Der leere, zur Abfahrt bereitgestellte Zug wird also
ohne zusätzliche Beanspruchung des Personals und ohne Rücksicht auf die Einstellung
des Temperaturreglers in minimaler Zeit auf die erforderliche Mindesttemperatur
aufgeheizt.
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Das Offenstehen des Kontaktes 1I oberhalb der eingestellten Maximaltemperatur,
beispielsweise 22° C, bewirkt, daß in diesem Fall die Heizung ohne Rücksicht auf
die Einstellung des von den Reisenden einzustellenden Stehwiderstandes 5 stets abgeschaltet
ist, so daß ein Überheizen des Abteils sicher vermieden ist. Nur in dem Bereich
zwischen der Minimaltemperatur (18°C) und der Maximaltemperatur (22°C) kann die
durch das Relais 3 b gesteuerte Temperaturregelung wirksam werden.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der zur Heizspannung proportionalen
Steuerspannung, die im gezeigten Beispiel über den Transformator 2 a und den Gleichrichter
2 b gewonnen wird, die aber z. B. bei Gleichstromheizung auch über einen Spannungsteiler
bzw. bei wahlweiser Gleich- oder Wechselstromheizung über einen Spannungsteiler
und einen Gleichrichter gewonnen werden könnte. Die Wärmeabgabe der elektrischen
Heizkörper ist bekanntlich proportional dem Quadrat der Heizspannung; wenn also
z. B. die Heizspannung um plus und minus 209/o um die Nennspannung schwankt, so
schwankt die Heizleistung dabei bereits etwa um den Faktor zwei.
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Wird als Steuerspannungsquelle die Wagenbatterie verwendet, so kommen
hierdurch noch beträchtliche Schwankungswerte hinzu, die von den Schwankungen der
Heizspannung unabhängig sind und sich diesen überlagern. Wird dagegen das Relais
3 b derart von der Steuerspannung erregt, daß die Ablaufgeschwindigkeit proportional
zum Quadrat der Steuerspannung und damit zum Quadrat der Heizspannung ist, so fallen
die Einflüsse der Heizspannungsschwankungen heraus bzw. können sich nur in wesentlich
kleinerer Größenordnung bemerkbar machen. Die Ablaufgeschwindigkeit des Relais 3
b ist im dargestellten Beispiel durch die Heizleistung des Widerstandes 4 gegeben,
die proportional zum Quadrat der Steuerspannung ist. Die so erzielte Anpassung kann
sogar so weit gehen, daß ein Wechsel der Nennheizspannung, wie er im grenzüberschreitenden
innereuropäischen Verkehr üblich ist (z. B. zwischen 1000, 1500 und 3000 Volt) ohne
Umschaltung kompensiert werden kann.