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Einkanal-Klimaanlage für Schienenfahrzeuge Zusatz zu P 23 o8 859.5-21
Das Stammpatent bezieht sich auf eine Einkanal-Klimaanlage für Schienenfahrzeuge,
mit einem einen Heizteil und einen Kuhlteil enthaltenden, luftbeaufschlagten Klimaaggregat,
das einen den Fahrgasträumen ständig zuströmenden, den Heiz- oder Kühlbedarf des
vollbesetzten Wagens deckenden temperierten Luftstrom liefert, und mit von Raumthermostaten
gesteuerten Nachheizkörpern zum Ausgleich von Bedarfsdifferenzen in den Fahrgasträumen.
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Durch das Stammpatent ist eine Ausführung einer solchen Einkanal-Klimaanlage
geschützt, bei welcher der Heizteil des Klimaaggregates ein an einen elektrisch
beheizten Warmwasserkessel anscnließbarer Warmwasserlufterhitzer ist, und bei der
die Nachheizkörper an eine vom Warmwasserkessel ausgehende Verteilerleitung angeschlossen
sind, die auch in den Nebenräumen allfällig vorhandene Heizkörper und bzw. oder
Brauchwasservorwärmer speist.
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Eine solche Klimaanlage zeichnet sich gegenüber bekannten Ausführungen,
bei welchen elektrische Nachheizkörper mit einer Betriebsspannung von üblicherweise
220 Volt verwendet werden, für deren Speisung eine groß dimensionierte, auch im
Eühlbetrieb eingeschaltete Umformeranlage erforderlich ist, durch einen weitaus
wirtschaftlicheren Betrieb und die Vermeidung einer Gafährdrung durch Hochspannung
aus. Eine Vereinfachung der gesamten elektrischen Anlage des Wagens und die Wartungsfreiheit
der Warmwasser-Nachheizkörper sind weitere Vorteile der Klimaanlage nach dem ßtauipatent.
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Die vorliegende Erfindung verfolgt nun das Ziel, die Einkanal-Klimaanlage
nach dem 5 tammpatent noch hinsichtlich ihrer Regeipräzision zu verbessern, um bei
Wärmebedarfsänderungen auftretende Temperaturschwankungen in den einzelnen Fahrgasträumen
so gering als möglich zu halten. Ausgehend von der Klimaanlage nach dem Stammpatent
ist zur Erreichung dieses Zieles erfindungsgemäß vorgesehen, daß Jeder Nachheizkörper
mit einem über eine steuerbare Öffnung des Luftkanals aus dem llauptluftstrom abgezweigten
Teilluftstrom beaufschlagbar und die vom Nachheizkörper erwärmte Luft den Fahrgasträumen
über gesonderte Ausströmöffnungen zuführbar ist. Damit tritt an die Stelle der Raumtemperaturregelung
durch Steuerung des Warmwasserzuflusses zu den Nachheizkörpern mittels thermostatisch
betätigter Magnetventile eine wesentlich weniger träge Art der Regelung, welche
den Umstand ausnützt, daß Luft ein schlechter Wärmeträger ist und es daher in der
Regelung zu geringen Temperaturschwankungen kommt, da beim Ansprechen des Raumthermostaten
die Wärmeabgabe der Rachheiskörper fast schlagartig aussetzt, wogegen auch nach
dem Absteuern des Warmwasserzuflusses zu den Nachheizkörpern die Wärmekapazität
des Heizkörpers noch uber einen gewissen Zeitraum wirksam bleibt. Wenn für eine
ausreichende Wärmeisolation der Nachheizkörper nach außen gesorgt ist, so können
diese nach Absteuern der Öffnung des Luftkanals infolge der nun fehlenden Luftzirkulation
und ihrer Wärmeabscnirmung nach außen praktiscfl keine Wärme mehr abgeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Jedem
Nachheizkörper zugeordnete Öffnung des fliftkana-ls in an sich bekannter Weise von
einer Luftklappe steuerbar, die von einem vom Raumthermostaten des betreffende Fahrgastraumes
gesteuerten Drehmagneten betätigt ist. Damit wird die bei bekannten Zweikanal-Klimaanlagen
vielfach bewährte Steuerungsweise von Luftquerscanitten mittels drehBagnetbetätigter
Klappen auch für die erfindungsgemäßen Zwecke einer exakten Steuerung der fliftzufuhr
zu den NaGhheizkörpern nutzbar gemacht.
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Bei einer Ausführung der Klimaanlage mit einem in Jedem Abteil im
Bereich unterhalb des Abteilfensters vorgesehenen,
aufwärts führenden
Austrittsschacht, der mit einem aus dem Luftkanal abgezweigten, uber Düsenöffnungen
in den Austrittsschacht eintretenden Teilluftstrom beaufschlagt ist,~kann vorteilhafterweise
nach einem weiteren Erfindungsmerkmal der Luftkanal einen mit dem Austrittsschacht
verbundenen, längs verlaufenden Luftzuführungsschacht mit im Bewegungsbereich der
liuftklappe gelegener und von dieser mitgesteuerter Einströmöffnung enthalten, wobei
der bei geöffneter Luftklappe abgedeckte Teilquerschnitt des Luftzuführungsschactes
etwa mit dem Querschnitt der zum Nachheizkörper führenden oeffnung des Luftkanals
übereinstimmt. Man erreicht dadurch, daß die jedem Fahrgastraum insgesamt zugeführte
Luft menge bei geöffneter wie auch bei geschlossener Luftklappe zumindest annähernd
konstant bleibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Ausströmöffnungen
für die vom Nachheizkörper erwärmte Luft in an sich bekannter Weise unter den beiden
Sitzbänken nahe der fensterseitigen Fahrzeuglängswand engeordnet sein. Die se Anordnung
der Ausströmöffnungen begünstigt die Luftzirkukation in den Fahrgasträumen und dient
insoferne dem Wohlbefinden der Reisenden, als im bodennahen Bereich unter den Sitzbänken
nur vorgewärmte Luft in das Abteil austreten kann.
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Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung ist hingegen vorgesehen,
daß die vom Nachheizkörper erwärmte Luft in der Nähe der unmittelbar aus dem Luftkanal
gespeisten Düsenöffnungen in den Austrittsschacht geleitet ist. Im Austrittschacht
erfolgt dabei eine Mischung des dem Luft kanal unmittelbar entnommenen temperierten
Luftstromes mit dem uber den Nachheizkörper geleiteten, erwärmten Teilluftstrom.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter
Ausführungabeispiele näher erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen für die Erfindung wesentlichen Abschnitt einer
Minkanal-Klimaanlage im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Draufsicht des
in Fig. 1 gezeigten Ab-Schnittes der Anlage, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie
III-III in Fig, 2, Fig. 4 einen weiteren Schnitt der Anlage nach der Linie IV-IV
in Fig. 2, Fig. 5 eine der Fig. 2 entsprechende Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispieles
der Erfindung, Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5, und Fig. 7 einen
weiteren Schnitt des Ausführungsbeispieles nach Fig. 5 gemäß der Schnittlinie Vil-Vil.
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Die Darstellung der Einkanal-Klimaanlage in den beiden erfindungsgemäßen
Ausführungsformen beschränkt sich auf ein Teilstück des Luftkanalsystems innerhalb
eines Fahrgastraumes 1. Das Luftkanalsystem besteht im wesentlichen aus dem innerhalb
einer Verkleidung 2 entlang der äußeren Wagenlängswand 3 am Wagenboden 4 verlaufenden
Luftkanal 5, der in an sich bekannter, hier nicht dargestellter Weise von dem zentralen
Heiz- und Kühlaggregat des Wagens mit temperierter Luft beschickt ist. Die Strömungsrichtung
im Luftkanal 5 ist durch den Pfeil 6 veranschaulicht. Der durch den Kanal 5 geführte
Hauptluftstrom deckt den Grundbedarf an zu-bzw.
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sbeuführenden Wärme für den gesamten Wagen. Seine Temperatur wird
in ebenfalls bekannter Weise zentral und in Abhängigkeit von der Außentemperatur
und den sonstigen klimatischen Einflüssen auf die Temperatur im Wageninneren geregelt.
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Der Luftkanal 5 enthält im Bereich jedes Fahrgastraumes 1 einen z.B.
mittels eines Blecheinsatzes 7 abgetrennten, längsverlaufenden Luftzuführungsscnacht
8 mit einer zum Luft kanal 5 offenen Einströmöffnung 9 an seinem einen Ende und
einer Anzahl düsenartiger Ausströmöffnungen 10 an seinem anderen Ende. Die flüsenöffnungen
10 münden in einen im Bereich unterhalb des Abteilfensters vorgesehenen, aufwärts
führenden und oben offenen Austrittsschacut 11. Uber einen am unteren Ende des Austrittsschachtes
11 angeordneten Spalt 12 kann Raumluft in den Schacht 11 eintreten. Sie vermischt
sich innerhalb des Austrittsschachtes 11 mit der über die Düsenöffnungen 10 hinzutretenden,
temperierten Luft aus dem Luftkanal 5.
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In einem innerhalb der Verkleidung 2 oberhalb des Luft kanals 5 gebildeten
längsverlaufenden Heizechacht 13 befindet sich ein mit Rippen 14 versehener Nachheizkörper
15, der an eine aus einem nicht dargestellten Warmwasserkessel gespeiste Verteilerleitung
16 angeschlossen ist. Zwecks dieser Nachheizkörper 15 ist es, Abweichungen des Wärmebedarfes
in den einzelnen Fahrgasträumen 1, wie sie beispielsweise durch wechselnde Besetzung
der Abteile, durch das Öffnen von Fenstern oder Turen etc. entstehen, durch zusätzliche
Wärmezuf.uhr auszuregeln. Bei der Klimaanlage nach dem Stammpatent ist zu diesem
Zweck jeder Nachheizkörper einzeln über ein Magnetventil an die Verteilerleitung
zuschaltbar, wobei die Steuerung des Magnetventils jeweils durch einen in dem betreffenden
Fahrgastraum befindlichen Raumthermostaten erfolgt.
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Im vorliegenden Fall erfolgt. der Ausgleich von Wärmebedarfsänderungen
in den Fahrgasträumen mit Hilfe eines aus dem Luftkanal 5 über eine steuerbare Offnung
18 abgezweigten, duroh die Pfeile 17 veranschaulichten Teilluftstromes, welcher
innerhalb des Heizschachtes 13 an dem Nachheizkörper 15 entlanggeführt wird und
über ungesteuerte Ausströmöffnungen 19 in den Fahrgastraum 1 austritt. Zur Steuerung
dieser Öffnung 18 dient eine von einem Drehmagneten 20 betätigte.Luftklappe 21,
die in der mit vollen Linien eingezeichneten Schließlage die Öffnung 18 versculießt.
Die Steuerungdes Drehmagneten 20 erfolgt in bekannter Weise mittels eines nicht
dargestellten Raumthermostaten, bei dessen Ansprechen der Drehmagnet 20 die Luftklappe
21 in die mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Offenstellung bringt. In dieser
Position deckt die Luftklappe 21 einen Teil der Einströmöffnung zum Luftführungsschacht
8 ab, sodaß der über die Düsenöffnungen 10 in den Ausströmschacht 11 geführte Teilluftatrom
eine starke Drosselung erfährt. Durch die Ausbildung und relative Lage der Luftklappe
21 in bezug auf die Einströmöffnung 9 kann man erreichen, daß der von der geöffneten
Luftklappe 21 abgedeckte Teilquerschnitt des Luftzuführungsscnachtes 8 etwa mit
dem Querschnitt der in den Heizschacht 13 führenden Öffnung 18 des Luftkanals 5
übereinstimmt. Es ist dann die dem Fahrgastraum 1 insgesamt zugeführte Luft
menge
in beiden Stellungen der Luftklappe 21 etwa gleich groß.
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Durch die vorgesehene Art der Steuerung der Nachheizkörper 15 erreicht
man beim Schließen der Luftklappe 21 eine fast schlagartige Unterbrechung der zusätzlichen
Beheizung des Fahrgastraumes 1 über die Ausströmöffnungen 19, da die Luftzirkulation
im Heizschacht 13 unterbunden ist und eine Wärmeabstrahlung nach außen durcn die
wärmeisolierende Auskleidung 22 des Heizschachtes 13 weitgehend verhindert wird.
Auf diese Weise können die durch das Öffnen bzw.
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Schließen der Luftklappe 21 entstehenden, vorübergshenden Temperaturschwankungen
sehr klein gehalten werden.
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Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig.1 bis 4 befinden
sich die Ausströmöffnungen 19 für die vom Nachheizkörper 15 erwärmte Luft unterhalb
der durch die strichpunktierte Linie 23 angedeuteten Abteilsitze an der dem Fahrgastraum
zugewendeten Längsrand 24 der Heizverkleidung 2. Die Ausführung der Klimaanlage
nach Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von dem vorerwähnten Konstruktionsbeispiel
im wesentlichen nur durch die Anordnung der erwähnten Ausströmöffnungen 19. Diese
münden unmittelbar neben den Düsenöffnungen 10 in den vertikalen Austrittsschacht
11 des betreffenden Bahrgastraumes 1 aus. Im Austrittaschacht 11 findet daher eine
Vermischung des dem Luftkanal 5 unmittelbar entnommenen, über den Schacht 8 zugeführten
temperierten Teilluftstromes lit der vom Nachheizkörper 15 erwärmten Luft statt.
In Fig.
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5 ist ein in die Verkleidung 2 eingebautes leitblech 25 ersichtlicn,
welches den aus dem Luftkanal 5 abgezweigten und über die Offnung 18 geführten Teilluftatrom
zum Heizachacht 13 hin ablenkt. Der Teilluftstrom ist wieder durch die Pfeile 17
veranschaulicht.