DE360893C - Verfahren zum Heizen von Eisenbahnwagen - Google Patents

Description

Die bisher allgemein übliche Beheizung der Eisenbahnwagen durch' Dampf, der von der Lokomotive oder einem besonderen: Heizkesselwagen geliefert wind, hat den Nachteil, daß bei größerer Kälte meistenteils nur die ersten Wagen gut geheizt werden, weil der Dampf in der langen, verhältnismäßig dünnen Rohrleitung, die ujnter dem Zug entlang geführt ist, und namentlich in den Heizkupplungen stark abgekühlt und an Spannung verliert. Das Einfrieren der Heizkupplungen ist eine bekannte Erscheinung. Das Beheizen von Zügen über 40 Achsenstärke durch die Zuglokomotive ist bei stärkerer Kälte eine Unmöglichkeit. Die in den letzten Jahrenzur Verwendung gekommene Lokomotivkohle ist zudem oft so minderwertig, daß die Lokomotiven, namentlich auf Bergstreaken, den erzeugten Dampf vollständig für die Zugbeförderung verbrauchen, also für die Beheizung des Zuges oft keinen Dampf übrig haben.

Die nachstehend' beschriebene Einrichtung ist geeignet, den genannten Übelständen abzuhelfen. Zu diesem Zweck wird der für die Heizung erforderliche Dampf nicht dauernd der Lokomotive entnommen; vielmehr wird der Lokomotivdampf nur einmal durch' das Heizsystem des Eisenbahnzuges geleitet und dann in den einzelnen Eisenbahnwagen aufgefangen und durch einen kleinen Kompressor wieder auf Hochdruck gebracht, so daß er eine entsprechende Temperaturerhöhung erfährt. Die Veidampfungswärme, die den Hauptaoteil der in dem Dampf enthaltenen Wärmeenergie ausmacht, geht also nicht verloren. Da während der Fahrt kein Heizdampf mehr durch die Hauptleitung des· Zuges geschickt zu werden braucht, und jeder Wagen die für die Heizung erforderliche Dampfmenge vor der Fahrt oder bei Beginn der Fahrt zugeführt erhält, werden die letzten Wagen in demselben Maße geheizt wie die unmittelbar hinter der Lokomotive laufenden Wagen. Man erreicht also den Vorteil, Züge von jeder beliebigen Länge wirksam heizen zu können.

Weitere Vorteile des Verfahrens bestehen darin, daß während der Fahrt an Heizmitteln erheblich gespart wird, und daß sich die Mitnähme besonderer Heizkesiselwagen erübrigt.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wenden die an den einzelnen » Wagen angebrachten Kompressoren durch eine geeignete Übertragung von einer der Wagenachsen aus angetrieben, und zwar etwa in der bei Dynamomaschinen für elektrische Beleuchtung von Eisenbahnwagen üblichen Art.

In dieser Anordnung: beisteht, abgesehen von der grundsätzlichein Bedeutung¹ für die Heizung der Vorteil, in Gefäll- und Auslaufstrecken die Energie des Zuges bis zu einem gewissen Umfang für die Heizzwecke auszunutzen und aufzuspeichern.

Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung sind Anordnungen getroffen, um selbsttätig und von Hand den Kompressor ein- und abzuschalten, und zwar nicht nur unmittelbar an den Wagen selbst, sondern auch von der Zugilokomotive aus.

Der Erfindungsgegenstand ist auf beiliegender Zeichnung" veranschaulicht, und zwar zeigt

ίο Abb. ι eine schematische Darstellung der Gesamtanlage, während in dem

Abb. 2 .bis 4 eine Einzelheit in drei verschiedenen Stellungen veranschaulicht ist.
Jeder der zu beheizenden Wagen erhält einen kleinen Kompressor C₁ der, z. B. wie die Dynamomaschine der elektrischen. Zugbeleuchtung, durch eine Kettenradübersetzung e von einer der Wagenachsen r angetrieben wird. Bei der dargestellten An-Ordnung sitzt auf dieser Radachse eine Friktionsscheibe V₁ die mittels einer Walze« eine zweite Friktionsscheibe f mitnimmt. Letztere ist durch einen noch näher zu beschreibenden Mechanismus achsial verschiebbar, so daß der Reibumgseingriff mit der Walze η abgeschaltet werden kann. Auf der Achse der Friktionsscheibe f sitzt das eine Rad des Kettentriebes e.

An jedem Wagen sind weiterhin zwei ineinanderliegenide Behälter α und b angeordnet, von denen der innere b zur Aufnahme . von hochgespanntem Dampf bestimmt ist, während der äußere zur Aufnahme des niedergespannten Abdampfes dient. Durch' den Ab- dampf im äußeren Behälter α wird· zugleich eine gute Isolierung) des inneren Behälters b erreicht. Der Kompressor c ist mit dem äußeren Behälter α derart verbunden, daß· er mit seinem Zylinder in das. Innere des Abdampfbehälters α hineinragt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der den Zylinder des Kompressors umspülende Abdampf den Kompressor kühlt und gleichzeitig selbst erwärmt ■ wird.

Das Anheizen der Wagen geschieht folgendermaßen:

Von der Lokomotive oder von einer Vorheizanlage aus wird wie bisher Frischdampf in die Hauptdampfleitung h geschickt, aus ^o welcher der Dampf durch die Abzweigleitung ί in das Heizsystem w und in den Frischdampfbehälter b gelangen kann. In die Abzweigleitung t ist ein Zylinder k eingeschaltet, in welchem ein Kolben k' spielt.

Nur wenn dieser Kolben in seiner Endstellung sich befindet, kann der aus der Hauptleitung h kommende Dampf in den Frischdampfbehälter b gelangen.
- Zu diesem Zweck steht der Kolben k' sowohl unter der Wirkung einer von Hand zu betätigenden Vorrichtung, als auch unter einer selbsttätig wirkenden Einrichtung. Letztere besteht in einer Rohrleitung· S₁ die von der Hauptdampfleitung h abzweigt und in einen Zylinder g mündet, in welchem ein unter der Wirkung einer Feder g" !stehender Kolben g' spielt. Letzterer steht durch eine Stange m oder ein anderes .Übertragungsmittel mit dem Kolben k' des Zylinders k in Verbindung. Wird hochgespannter Dampf durch' die Hauptleitung h zugeführt, dann tritt dieser durch die Leitung ί über den Kolben g' in den. Zylinder g und drückt diesen wiederum entgegen der Wirkung der Feder g" mach abwärts. Dadurch wird der Kolben k' im Zylinder k ebenfalls derart verschoben, daß der Frischdampf aus" der Hauptdampfleitung in den Frisahdampfbehälter b übertreten kann.

Um den Kolben k' von Hand betätigen zu können, ist die Stange» derart verlängert, daß ihr freies Ende zur Aufnahme eines Kegelradgetriebes p dienen kann, das mittels aines Handrades 0 gedreht wird. Auf diese Weise kann der Kolben k' auch von Hand unmittelbar an dem betreffenden Wagen selbst eingestellt werden. Dies geschieht in der Regel schon vor dem Vorheizen des Zuges.

Nach Speisung des Frischdampfbehälters b bzw. nach dem Vorheizen des Wagens wind der Heizdampf- von der Zugmaschine abgestellt. Die Heizung der einzelnen Wagen erfolgt dann mittels des in dem Frischdampfbehälter b derselben befindlichen Dampfes. Da der Überdruck in der Hauptdampfleitung h aufhört, wird der Kolben g' durch die Feder g" nach aufwärts bewegt, wodurch mitteile des Gestänges m auch der Kolben k' mitgenommen wind. Dieser schließt daher die Verbindung zwischen Hauptdampfleitung und Frischdampfbehälter b.

Der Frischdampfbehälter b steht mittels einer Leitung i mlit der Oberseite eines Kolbens Γ in Verbindung, der in einem Zylinder I spielt und lose auf der Stange» der Kolben g' und k' sitzt. Er legt sich mit seiner Unterseite gegen einen Bund Z", der auf der Stange m festgekeilt ist. Solange der in -dem Frischdampfbehälter b bei oder vor Beginn der Fahrt eingeführte Frischdampf eine genügende Spannung besitzt, bleibt 'das Kolbensystem ΐ, g' in seiner unteren Stellung (nach 'dem dargestellten Schema betrachtet), da der Dampfüberdruck auf der Oberseite des Kolbens Γ der Spannung der Felder g" im Zylinder g das Gleichgewicht hält. Wenn aber der Dampfdruck auf dem Kolben ΐ, der aus dem Frischdampflbehälter kommt, nicht mehr ausreicht, um der Spanung der Feder g" das Gleichgewicht zu 'halten, drückt letztere den Kolben g hoch und nimmt- hierbei die

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Stange» mdt. An letzterer greift gelenkig ein Winkelhebel u an, der mit seinem freien Hebelende mit der FriktionsBcheibe f gelenkig verbunden ist.

Wind nun der Kolben g aus seiner unteren Stellung in der gekennzeichneten Weise angehoben, so schwingt der Doppelhebel u aus und drückt die Friktionsscheibe f, die bisher außer Eingriff mit der Walze» war, gegen diese, to so daß die Friktionsisciheibe f von der Antriebsscheibe ν mitgenommen wird. Durch den Kettentrieb e erhält nunmehr der Kompressor c seinen Antrieb und fängt an zu arbeiten. Er saugt den im Abdampflbehälter a angesammelten Abdampf durch das Saugventil ζ an, kompromiert'ihn auf eine beliebig hohe Spannung und drückt den hochgespannten Dampf durch das Schlangenrohr d, 'das innerhalb des Behälters α verläuft, in den Frischdampfbehälter b, von -wo aus der Dampf seinen Kreislauf von Neuem beginnt. Durch die Anordnung des SdhJlangenrohres d innerhalb des Behälters α wird ein Teil der Kompressionswärme zur Vorwärmung des Abdampfes und zur Verdampfung des angesammelten Kondenswasser« nutzbar gemacht.

Übersteigt die Spannung im Frischdampfbehälter b eine bestimmte. Grenze, so wirkt der durch die Leitung i dem Zylinder / zugeführte Dampf auf die Oberseite des Kolbens V und drückt diesen nach abwärts. Hierdurch wird die Stange m mitgenommen und dadurch die Friktionsecheibe f wiederum außer Eingriff mit der Walze η gebracht. Der Kompressor c wird hierdurch ausgeschaltet. Dies hält so lange an, bis der Druck in dem Behälter b auf eine gewisse Spannung gesunken ist, so daß die Fader g" den Dampfdruck auf den Kolben I' überwiegt und die Friktionsscheibe f wieder einschaltet, wodurch der Kompressor wieder in Gang tritt.

Von dem Friscfadampfbehälter b zweigt eine Leitung V, in welcher ein Rückschlagventil b" eingeschaltet ist, ab, 'die in die Zuleitung· t des Frischdampfes mündet. Diese Zuleitung führt über ein Drosselventil t' zu dem Heizsystem w des Wagens, das mit einem Umstellventil w" ausgestattet ist, welches, beim Vorheizen des Wagens ganz oder-teilweise auf Auspuff eingestellt wind. Von hier aus führt eine Leitung α' zu dem Niederdruckaihdampfbehälter a. Letzterer wird in bekannter Weise noch mit einer Entwässerungseinrichtung α" ausgestattet.

Es kann sich erforderlich erweisen,, auf Bergstrecken den Kompressor unter Benutzung der Zweigleitung s auszuschalten, um die ganze Energie der Lokomotive für die Bergfahrten auszunutzen. Bei strenger Kälte würde aber die Gefahr des Einfrierens von Dampf in der Hauptdampfleitunig entstehen.

Aus diesem Grunde kann auf der Zuglakomotive eine besondere Einrichtung vorgesehen weriden, mittels deren der Führer nach· Beendigung des Vorheizens die Dampfleitung durch Einlassen von Druckluft entwässern und während der Bergfaihrten den Antrieb des Kompressors außer Eingriff bringen kann.

Bei Verwendung von Druckluft zur Steuerung des Reibungsgetriebes f, ν besteht die Gefahr, daß Druckluft über die Leitung f in den Frisch'dampfbehälter b gelangt, wenn der Preßluftdruck höher ist als der Dampfdruck ■im Behälter b. Um diese Möglichkeit auszuschalten, ist die Steuerung in der aus den Abb. 2 bis 4 ersichtlichen Weise ausgebildet. Die Kolbenstange m, die in Abb. 1 schematisch dargestellt ist, wird bei der Ausführungsform der Abb. 2 bis 4 unterteilt, so daß zwei Kolbenstangen m und m' vorhanden sind, die mittels einer Schlitzführung χ miteinander gekuppelt werden. Auf der oberen Stange m sitzt fest der Kolben l', während der Kolben k' -auf der'Stange m befestigt und mit derselben durch- eine Feder k" in die Ab-Schlußstellung gedrückt wird.

Ist der Biehälterdruck b während der Fahrt so niedrig geworden, daß durch die Feder g' das Reibungsgetriebe f eingeschaltet ist, dann schließt Kolben k' Leitung t ab. Wenn in diesem Zustand von 'der Lokomotive Druckluft in die Hauptdampfleitung geschickt wird (Abb. 2), um den Kompressor abzuschalten, ist 'der Druckluft der Durchtritt durch die Leitung t versperrt. Druckluft kann also nur durch die Zweigleitung ί in den Zylinder g" gelangen.

Hat die Druckluft den Kolben g' heruntergedrückt und damit den Kompressor abgeschaltet, so kann infolge des geschlitzten Auges χ der Kolbenstange w der Kolben g' heruntergehen (Abb. 3), ohne die Stange m mit dem Kolben k' mitzunehmen, so daß also die Leitung'i verschlossen bleibt.

Die Abb. 4 zeigt die Steuerung beim Vorheizen.

Durch das Handrad 0 ist die Stange m' heruntergezogen und hat dabei den Kolben k' mitgenommen, so daß Frischdampf durch Leitung t zum Behälter b durchtreten kann.

Die Anordnung kann auch, so getroffen sein, daß nicht jeder einzelne Wagen mit der auf der Zeichnung veranschaulichten Anlage ausgestattet ist, daß vielmehr je eine Anlage für zwei oder mehrere Wagen wirksam ist. Dementsprechend wäre die Schaltung der Leitungen zu wählen.

Claims (11)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zum Heizen von Eisenbahnwagen, dadurch geketnizeichnet, daß der Lokomotivdampf nach Durchlaufen

   Mosm

   der Heizkörper eines oder mehrerer Eisenbahnwagen von einem Kompressor angesaugt wind, der den entspannten Dampf wieder verdichtet, worauf dieser erneut im Kreislauf .denselben Heizkörpern zugeführt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, 'dadurch gekennzeichnet, daß in Reihenschaltung mit to . den Heizkörpern eines oder mehrerer Eisenbahnwagen ein Doppelbehälter_(a, b) angeordnet ist, dessen eine Kammer (α) den entspannten Dampf aus den Heizkörpern und dessen zweite Kammer (b) den verdichteten Frischdampf aus dem Kompressor (c) zugeführt erhält, wobei der Frischdampf, nach Absperrung des von der Lokomotive kommenden Heizdampfes, im Kreislauf aus der Frischdampfkammer in die Heizkörper, aus j diesen in die Niederdruckkammer, von \ hier zum Kompressor und aus diesem wiederum zur Frischdampfkaanmer strömt.
3. 3. Vorrichtung mach Anspruch' 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Niederdruckikamimer (a) die Frischdampf- j kammer (b)-, der Zylinder des Kompressors (c) und die Venbindungsleitung (ei) des letzteren mit der Frischdampflkammer so angeordnet sind, daß die Niederdruckkammer zur Isolierung der stärker erhitzten Teile der Anlage dient, der Abdampf zur Kühlung des Kompressors Verwendung findet und die Kompressionswärme zur Vorwärmung des Abdampfes und zur Verdampfung· des angesammelten Kondenswassers nutzbar gemacht wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischdampfkammer (&) durch eine Leitung· (i) mit einer Umsteuerung in Verbindung steht, welche selbsttätig den Kompressor an- und abstellt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsteuervorrichtung aus drei durch ein Gestänge (m) miteinander zu verbindenden, in Zylindern spielenden Kolben (J, k', g') besteht, von denen der eine (J) mit der Frischdampfkammer (b) in Verbindung steht, der zweite (k¹) die Verbindung zwischen der Lokoimotivdampfleitung (Ji) ■ und dem Heizsystem steuert und der '· dritte (g·') einerseits durch Leitung· (s) an j die Lokomotivdampfleitung (Ji) ange- , schlossen ist und anderseits ■ unter der Wirkung einer Gegenfeder (g") steht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 und 5, dadurch- gekennzeichnet, daß das Gestänge (m) der Umsteuerung¹ (V, g') auf die Kupplung (J, n, v) einwirkt, welche die Drehbewegung einer ider Radachsen (r) auf den Kompressor überträgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten der zulässigen Spannung in der Frischdainipfkammer (b) vermittels der unter diesem Überdruck stehenden Umsteuerung (H) der Kompressor selbsttätig so lange abgeschaltet wird^ bis der im Kreislauf sich bewegende Heizdampf auf die zulässige Spannung gesunken ist.
8. 8. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der Lokomotive aus ein Abschalten· des Kompressors dadurch erfolgt, daß Lokomotivdampf durch Leitung (s) auf den Kolben (g^r) der Umsteuerung geleitet wird, so daß dieser entgegen Federwirkung sich verschiebt und die Antriebskupplung (J, n, v) des Kompressors (s) ausschaltet.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der Lokomotive aus zum Entwässern der Hauptdampfleitung und zum Abschalten des Kompressors statt Frisch'dampf Druckluft durch, die Hauptdampfleitung geschickt wird, um bei strenger Kälte 'die Gefahr des Einfrierens zu verhindern.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch, gekennzeichnet, daß der zum Abschalten des Kompressors dienende Steuerkölben (g) und der die Verbindung zwischen der Lokomotivdampfleitung und dem Heizsystem steuernde Kolben (W) je unter der Wirkung einer besonderen Feder (§·" und k") stehen und mit Spielraum miteinander gekuppelt sind, derart, daß bei Betätigung des den Kompressor abschaltenden Steuerkolbens (g·') der andere Steuerkolben nicht mitgenommen wird und daher bei Verwendung von Druckluft diese nicht in das Heizsystem gelangt.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge (m) der Umsteuervorrichtung- (V, g', W)₁ mit einer Handeinstellvorrichtung (0, p) in Verbindung steht, mittels deren der Anschluß der Heizanlage an die hu Hauptdampfleitung und ein Aus- und Einschalten des Kompressors erfolgen kann.

    Hierzu ι Blatt Zeichnungen.