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Luftheizung für durch Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge,
vorzugsweise Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Luftheizung für durch
Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge, vorzugsweise Schienenfahrzeuge, mit
zwei im Lufterhitzer zur Aufheizung der Heizluft dienenden Warmwasserheizkörpern,
von denen der erste im Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors, der zweite dagegen
im Heizwasserkreislauf eines befeuerten Wasserkessels liegt, wobei beide Kreisläufe
zur Wärmeübertragung von dem einen zu dem anderen Kreislauf zusammenwirken.
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Bei einer bereits bekannten Anlage zum Beheizen von Kraftfahrzeugen
befindet sich im Heizungsluftstrom ein Warmwasserheizkörper, der durch eine Trennwand
derart in zwei Teile geteilt ist, daß zwei im Heizungsluftstrom hintereinandergeschaltete
Teilheizkörper gebildet werden. Der vom Heizungsluftstrom zuerst bestrichene Teil
liegt ausschließlich im Heizwasserkreislauf des befeuerten Wasserkessels, der anschließend
vom Heizungsluftstrom bestrichene zweite Teil dagegen ausschließlich im Kühlwasserkreislauf
des Verbrennungsmotors. Infolge der baulichen Vereinigung beider Teile findet dann
auch durch metallische Wärmeleitung eine gewisse Wärmeübertragung von dem einen
auf den anderen Kreislauf statt.
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Diese bekannte Luftheizung weist noch verschiedene Mängel auf. Einmal
ist es im Hinblick auf die Wärmeübertragung von Warmwasserheizkörpern an den Heizungsluftstrom
ungünstig, daß der Heizkörper, der das den Verbrennungsmotor verlassende Kühlwasser
führt, im Luftstrom hinter dem Heizkörper angeordnet ist, .der von dem aus dem befeuerten
Wasserkessel stammenden hocherhitzten- Wasser durchströmt ist, da dann die Heizungsluft
wesentlich weniger Wärmeenergie aus dem Kühlwasser aufnehmen wird, als wenn der
noch nicht vorgeheizte Luftstrom zunächst den von dem nicht so hoch erwärmten Kühlwasser
bespeisten Heizkörper umströmt; denn bekanntlich hängt der Wärmeübergang zwischen
den beiden Medien eines Wärmetauschers von der Temperaturdifferenz dieser beiden
Medien ab und steigt mit steigender Differenz an. Aber selbst dann, wenn bei der
bekannten Anlage die Reihenfolge der beiden Warmwasserheizkörper im Heizungsluftstrom
vertauscht würde, läßt sich - wie die Erfindung zeigt - eine noch weit bessere Ausnutzung
des Wärmeinhaltes des in reichem Maße zur Verfügung stehenden Kühlwassers für den
Luftheizungszweck erzielen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den geschilderten
Mangel der beschrie-.benen Luftheizung zu vermeiden und darüber' hinaus eine bessere
Ausnutzung des Wärmeinhaltes des den Verbrennungsmotor. verlassenden Kühlwassers
zu erreichen.
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Erfindungsgemäß ist als Lösung dieser Aufgabe vorgesehen, daß bei
einer Luftheizung. der eingangs beschriebenen Art der zweite Warmwasserheizkörper
im Lufterhitzer in Strömunlgsrichtung des HeiAuftstromes gesehen hinter dem erste.
Warmwasserheizkörper anzuordnen und zusammegmit.dem befeuerten Wasserkessel einen
paraliel,zum Kühlwässerkreislauf -des ersten Warmwasserheizkörpers liegenden, vom
ersten Kreislauf abzweigenden Heizwasserkreislauf bildet.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Luftheizung ist der Zulauf
des befeuerten, Wasserkessels zusammen mit dem Zulauf des ersten Warmwasserheizkörpers
und der Rücklauf des eiten'Warmwasserheizkörpers zusammen mit dem Rücklauf des ersten
Warmwasserheizkörpers an den Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors, angeschlossen.
Nach einer weiteren Ausführungsform .nach der Erfindung steht zur Trennung der:.
beiden , Wasserkreisläufe das Wasser im befeuerten-Wasserkessel mit dem dem Wasserkessel
zugeführten Kühlwasser über einen im Wasserkessel angeordneten Wasserwärmetauscher
in wärmeleitender Verbindung.
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Bei den zuletzt genannten Ausführungsformen der Erfindung wird also
der Wärmeinhalt des in beträchtlicher Menge zur Verfügung stehenden Kühlwassers
zweifach ausgenutzt: Im ersten Fall, wird dem befeuerten Wasserkessel bereits durch
den Kühler des Verbrennungsmotors vorgewärmtes, Wasser zugeführt, während ein anderer
Teil des -vorgewärmten Wassers gleichzeitig zur Vorwärmung der Heizungsluft mittels
des unmittelbar von Kühlwässer durchströmten Warmwässerheizkörpers dient. Im zweiten
Fall gibt
erwärmtes Kühlwasser Wärmeenergie an das Wasser im Wasserkessel
ab und ein anderer Teil des Kühlwassers wird ebenfalls zur Vorerwärmung der Heizluft
verwendet.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen die Zeichnungen, und
zwar zeigt A b b. 1 die zuerst erwähnte Ausführungsform und A b b. 2 die zweite
Ausführungsform gemäß . der Erfindung.
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In den Abbildungen ist die Luftheizungsäniage schematisch dargestellt.
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In beiden Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß noch die Möglichkeit
besteht, im Betriebszustand des Wärmwämerkessels das von ihm erwärmte Wasser gelegentlich
auch zum Vorwärmen des Verbrennungsmotors zu verwenden; eine solche besondere Ausbildung
ist jedoch bei Warmwasserheizungsanlagen bereits bekannt und nicht Gegenstand des
Patentbegehrens.
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An einen Verbrennungsmotor 1 mit Kühlwasserpumpe 2 ist eine
Kühlwasserleitung 3 angeschlossen, die sich an einem Punkt 4 verzweigt. Ein Teil'
des Kühlwasserstromes strömt durch eine Leitung 5 über eine Rückschlagklappe 6,
einen Leitungsteil 7; einen Kühler 8 und kehrt über einen Leitungsteil 9 zum Motor
zurück (Kühlwasserkreislauf). Der andere am Punkt 4 abgezweigte Teil des
Kühlwasserstromes strömt über eine Umwälzpumpe 10. Im Anschluß an die Umwälzpumpe
verzweigt sich die Leitung an einem Punkt 11 nochmals, und zwar so, daß ein 'feil
des Wasserstromes über eine Leitung 12 in einen Warmwasserheizkörper 13 gelangt
und über eine Rücklaufleitung 14 in den Kühlwasserkreis zurückgeführt wird.
Der andere an dem Verzweigungspunkt 11 abgezweigte Teil des Wasserstromes durchfließt
einen (im Beispielsfall durch einen Ölbrenner) befeuerten Warmwasserkessel
15, wird dort maximal auf etwa 95° C erhitzt und gelangt über einen Leitungsteil
16 in einen Warmwasserheizkörper 17 im Warmwasser-Lufterhitzer und von dort aus
ebenfalls in die Rücklaufleitung 14. Ein Thermostat 18 sorgt durch Regelung der
Befeuerung des Warmwasserkessels - wie nicht weiter dargestellt - dafür, daß die
höchst zulässige Temperatur des Wassers im Kessel 15 nicht überschritten wird.
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Wird die Anlage bei stillstehendem Verbrennungsmotor zu dessen Vorwärmung
mittels des Kessel= wassers verwendet, so wird ein Rohrschalter 19 in die darüber
gezeichnete Stellung 19 a umgelegt, womit jede Warmwasserzufuhr zu den Warmwasserheizkörpern
13 und 17 gesperrt ist und das von dem befeuerten Warmwasserkesse115 erhitzte Wasser
über die Rohrteile 16 und 16 a dem Kühlwasserkreis zugeführt wird, den nicht arbeitenden
Kühler 8 durchströmt und den Verbrennungsmotor 1 vorwärmt. Nur in
diesem Falle ist die Umwälzpumpe 10 in Betrieb, während sie bei Heizungsbetrieb
stillsteht, aber durchlässig ist.
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In der Ausführungsform gemäß A b b. 2 ist der Warmwasserheizkörper
17 zusammen mit dem befeuerbaren Wasserkessel 15 mittels der Rohrleitungen
16 und 20 in einen besonderen Kreis gelegt, in welchem sich auch eine
Heizwasserumwälzpumpe 21 befindet. Durch einen in dem befeuerbaren Wasserkessel
15 untergebrachten Wasserwärmetauscher 22 strömt ein Teil des vom Verbrennungsmotor
1 abgegebenen Kühlwassers und gelangt,-über- einen Rohrleitungsteil 23 und
den Rohrleitungsteil-7 "in den Kühlwasserkreis zurück. Bei vollem, Heizbetrieb und
bei in Gang befindlichem Verbrenungsmotor 1 steht die Umwatzpumpe #.9 still, sperrt
aber nicht den Durchgang. :Ein Rohrschalter 24 ist in die rechts davon angedeutete
Stellung umgelegt. Wird die Anlage dagegen bei Stillstand des Verbrennungsmotors
1 zur Vorwärmung , seines Kühlwassers benutzt, so wird der Rohrschalter 19
in die Stellung 19 a umgelegt und die Umwälzpumpe 10 in Betrieb gesetzt.
Das den Wasserwärmetauscher 22 durchströmende und durch den befeuerten Wasserkessel
15 erwärmte Wasser strömt über die Leitungsteile 23 und 7, den Kühler 8 und
den Leitungsteil 9 dem Verbrennungsmotor 1 zu. Der Warmwasserheizkörper
13 - im Lufterhitzer wird hierbei nicht von Wasser durchflossen. Wird die Luftheizung
gleichzeitig betrieben, so befindet sich der Rohrschalter 24 wieder in der rechts
davon angedeuteten Stet-Jung, so daß das erhitzte Kesselwasser den Wähn= wasserheizkörper
17 durchströmt.