-
Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Raumtemperatur in Eisenbahnwagen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Raumtemperatur
in Eisenbahnwagen mit Temperaturfühlern, die der Raumtemperatur ausgesetzt sind
und bei Überschreitung einer bestimmten Temperaturgrenze Heizkörper abschalten,
sie bei Unterschreitung .dieser Temperaturgrenze dagegen wieder anstellen: -Bei
solchen Anlagen treten, wie bei allen Unterbrechungsreglern, periodische Schwankungen
- hier der Raumtemperatur - auf. Die angestrebte Normaltemperatur des Raumes kann
nur mit periodischen Abweichungen auf- und abwärts gleich gehalten werden. Die Ursache
dieser Erscheinung liegt in der Trägheit der Heizkörper beim Abkühlen und Warmwerden.
Aber auch der Temperaturfühler selbst arbeitet mit einer gewissen Trägheit und vergrößert
dadurch die Schwankungen; denn seine Eigentemperatur bleibt sowohl beim Steigen
als auch beim Sinken hinter der - Lufttemperatur zurück, so daß seine Wirkung immer
mit einer gewissen Verspätung einsetzt.
-
Die Erfindung beruht auf -der Erkenntnis, daß die durch den Unterbrechungsregler
bewirkten Temperaturschwankungen im geheizten Raum nicht überall gleich groß sind
und daß der Temperaturfühler an der Stelle der größten periodischen Temperaturschwankung
anzuordnen ist.
-
Die Erfindung -besteht darin, daß der die An- und Abstellung der Heizung
auslösende Temperaturfühler in der Luftschicht unmittelbar unter der Wagendecke
angeordnet ist. Das Dach des Eisenbahnwagens bildet nämlich, im Gegensatz zur Decke
eines Zimmers, eine Abkühlungsfläche. Nun ist bekanntlich die Luft in geheizten
Räumen immer in Bewegung. Bei den senkrechten Abkühlungsflächen des Raumes fällt
sie herab, an den Zwischenwänden, die beiderseits geheizt sind, steigt sie auf.
Die erste Abkühlungsfläche, die- sie auf ihrem Wege trifft, ist das Dach. Von hier
streicht sie zu den Außenwänden, an .denen sie weiter abkühlt und nach unten zu
den Heizkörpern zurückströmt. Das Dach des Wagens bildet demnach die von der aufsteigenden
Warmluft zuerst getroffene Abkühlungsfläche. Die Luftschicht unter dem Dach wird
somit rasch warm und rasch kalt. Hier ergeben sich also bei periodischem Steigen
und Sinken der Raumtemperatur die größten Temperaturschwankungen. Ist das Dach sehr
gut isoliert, so daß seine Wärmedurchlässigkeit bedeutend geringer ist als die der
Außenwände, so ist die erste von der Warmluft umspülte Abkühlungsfläche der an das
Dach grenzende obere Teil .der Außenwände, und dann finden die größten Temperaturschwankungen
eben an dieser Stelle statt.
-
Wird nun der Temperaturfühler in der Luftschicht unter dem Dach angeordnet,
so ist erden größtmöglichen Temperaturschwankungen der Raumluft ausgesetzt. Er dämpft
sie aber ab, da nach dem Abstellen der Heizung die Temperaturkurve früher umkehrt
und schneller -zur Höhe der Anstelltemperatur
abfällt als bei einem
an tieferer Stelle angebrachten Temperaturffililer, und ebenso der tiefste Punkt
der Kurve schneller erreicht wird, so daß die Heizkörper bis zur Wiederanstellung
weniger Zeit zum Abkühlen haben. Mit anderen Worten: In einer bestimmten Zeit weist
die Temperaturkurve bei einem unter dem Dach angebrachten Temperaturfühler mehr
Maxima und 'Minima. und zwar in engeren Grenzen auf als bei einem z. B. in Kopfhöhe
an einer Querwand angeordneten Fühler. In der Nähe der Reisenden treten also nur
kleinere Temperaturschwankungen auf.
-
Der Erfindung gemäß werden daher die als Unterbrechungsregler wirkenden
Temperaturfühler (z. B. Kontaktthermometer) in dem unmittelbar unter dem Wagendach
liegenden Luftraum entweder an der Decke selbst oder an den ihr unmittelbar benachbarten
Teilen der Außen«-ände angeordnet.
-
Diese Anbringungsart der Temperaturfühler in Dachhöhe hat außerdem
noch den praktischen Vorteil, daß die Temperaturfühler, die immerhin empfindliche
Vorrichtungen darstellen. dem Eingriff der Reisenden entzogen sind. Die sie schützenden
Gehäuse können daher auch so gebaut sein, daß ein besserer Luftumlauf um den Fühler
herum möglich ist, was seine Eigenträgheit verringert.
-
Die Erfahrung hat nun gelehrt, daß mit dieser Anordnung der Temperaturfühler
auch ein Nachteil verknüpft ist. Es vergehen nämlich beim Anheizen vom Zeitpunkt
der ersten selbsttätigen Abschaltung der Heizung bis zur Erreichung der normalen
Durchschnittstemperatur bzw. der normalen Temperatur-Maxima und -'Minima mehrere
Stunden. Während dieser Zeit steigt die Raumtemperatur nur langsam stufenweise an.
Es sieht so aus, als trete ,der Temperaturfühler während der ersten Stunden bei
zu niedriger Temperatur schon in Tätigkeit. Die Ursache dieser Erscheinung liegt
darin, daß die Luft beim Anheizen früher warm wird als die Wände und Bänke.
-
Uni diese Zeit abzukürzen, wird der Erfindung gemäß an irgendeiner
Zwischenwand ein zusätzlicher Temperaturfühler angebracht, und zwar so. daß er von
der Temperatur der Wand selbst oder von der ihr anhaftenden Luftschicht beeinflußt
wird und so mit dein Regelsvstem in Verbindung gebracht ist, daß er eine Regelung
der Heizung seitens des an der Decke angeordneten Fühlers erst zuläßt, wenn diese
Wand und somit auch die anderen Wände entsprechend erwärmt sind. Dies geschieht
folgendermaßen: Der unter der Decke angeordnete, die Heizung beeinflussende Temperaturfühler
steht niit dein Heizkörper in einer unmittelbaren oder mittelbaren Kraftverbindung,
die ihn befähigt, den Heizkörper an- oder abzustellen.
-
Der Zusatzfühler wird nun in diese Verbindung erfindungsgemäß so eingebaut,
daß er sie nur dann betriebsfähig hält, wenn er selbst eine gewisse Temperatur überschritten
hat.
-
Zur Regelung der Rauniteinperatur von Eisenbahnwagen verwendet nian
vorzüglich elektrische Einrichtunen. bei «-elchen die Temperaturfühler als' Kontaktthermometer
ausgebildet sind und bei steigender Temperatur durch Schließen oder Offnen ihrer
Kontakte die Energie einer elektrischen Stromduelle zum Regeln des Heizkörpers benützen.
Erfindungsgemäß wird dann der an der Wand angebrachte zusätzliche Temperaturfühler
ebenfalls von einem solchen Kontaktthermometer gebildet, welches unmittelbar oder
durch eine Relaiseinrichtung mittelbar die elektrische Einrichtung für die anderen
Temperaturfühler nur dann betriebsbereit geschaltet hält, wenn die Temperatur des
Zusatzfühlers über einer gewissen, vorbestimmten Temperaturgrenze liegt. Der Zusatzfühler
wird an einer solchen Wand angebracht, die zwischen zwei geheizten Räumen liegt.
Die Endtemperatur einer solchen Wand stimmt finit der Raumtemperatur überein, ist
also von der Außentemperatur unabhängig, und kann den Regelvorgang nicht beeinflussen.
-
Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung.
-
In der Abb. i ist ein Eisenbahnwagen mit an der Decke der einzelnen
Abteile angebrachten Temperaturfühlern zur Regelung der die Abteile erwärmenden
Heizkörper im Schnitt dargestellt.
-
Die Abb. 2 zeigt das Schaltungsschema für eine elektrische Regeleinrichtung
mit Kontaktthermometern für ein iin Wagen angeordnetes zentral geregeltes Heizsystem,
derart, daß jeder einzelne, an der Decke angeordnete Temperaturfühler einen Einfluß
auf das zentrale Heizsystem nehmen kann.
-
In der Abb.3 ist ein Schaltungsschema einer elektrischen Regeleinrichtung
für eine Wagenheizanlage dargestellt, in welcher jeder einzelne an der Wagendecke
angeordnete Temperaturfühler einen ihm zugehörigen Heizkörper beeinflußt.
-
In der Abb. i sind in den einzelnen Abteilen des Wagens an der Decke
die Temperaturfühler i angebracht, so daß sie den größten im Abteil auftretenden
Schwankungen der Raumtemperatur bevorzugt ausgesetzt sind.
-
In der Abb.2 sind diese Temperaturfühler i als Kontaktthermometer
eines elektrischen Regelsystems gezeichnet. An die elektrische Stromduelle 2 ist
eine elektrische Stellvorrichtung 3 geschaltet, «-elche, solange
sie
vom Strom durchflossen wird, die Heizung abgestellt hält, während sie, wenn sie
stromlos ist, die Heizung wirken läßt. Der Schalter 4 wird durch ein zwischen den
Netzpunkten 6 und 7 des Leitungsnetzes geschaltetes Solenoid 5_ beeinflußt, und
zwar in folgender Weise: Zwischen den Netzpunkten 6 und 7 ist nicht nur .die Solenoidspule
5 eingeschaltet, sondern auch noch ein Stromkreis, in welchem die Kontaktthermometer
i parallel beschaltet liegen, und zu .ihnen in Reihe auch noch ,das besondere Kontaktthermometer
8, welches an irgendeiner Stelle der Wand des Wagens, z. B. wie in Abb. i gezeichnet,
so angeordnet ist, daß es von der Temperatur der Wand selbst oder von der ihr unmittelbar
benachbarten Luftschicht beeinflußt wird.
-
Dieser zweite Stromkreis hat nun im Verhältnis zu dem Widerstand der
Solenoidspule 5 einen so kleinen Widerstand, daß bei Schließung des Kontaktthermometers
8 und mindestens eines der Kontaktthermometer i der Strom, der zwischen den Punkten
6 und 7 über die Solenoidspule 5 fließt, so schwach wird, daß das Solenoid 5 den
oberen Kontakt des Schalters 4 nicht halten kann, sondern ihn abfallen läßt. Dadurch
wird der Stromkreis über die elektrische Stellvorrichtung 3 geschlossen, und diese
stellt die Heizung ab.
-
Die selbsttätige Regelung der Raumtemperatur vollzieht sich folgendermaßen:
Vor dem Anheizen sind die Kontakte sämtlicher Kontaktthermometer i und auch des
zusätzlichen Kontaktthermometers 8 geöffnet. Daher wird :das Solenoid 5 von einem
entsprechend starken Strom durchflossen und hält den Kontakt 4 nach oben gezogen,
so daß die elektrische Stellvorrichtung 3 stromlos ist. Die Heizung' ist also angestellt,
und die Raumtemperatur wird steigen. @ Erst wenn die Heizung alle Abteile so weit
durchwärmt hat, daß auch ihre Wände genügend erwärmt sind und somit auch jene Wand,
an welcher das besondere Kontaktthermometer 8 angebracht ist, wird dieses Kontaktthermometer,
wenn es eine vorbestimmte Temperatur überschreitet, seinen Kontakt schließen, und
jetzt erst können die an der Decke der Wagenabteile angeordneten Kontaktthermometer
i regelnd eingreifen. Erreicht nun eines von den Kontaktthermometern i die Temperatur,
auf welche es eingestellt ist, so schließt es seinen Kontakt. Dadurch wird der Stromkreis
über die Kontaktthermometer zwischen den Netzpunkten 6 und 7 geschlossen, der Strom
über das Solenoild 5 wird so geschwächt, daß der Kontakt 4 abfällt und den Stromkreis
über die Stellvorrichtung 3 schließt, die nun das Heizsystem zentral abstellt. Von
diesem Augenblick an sinkt mangels eines weiteren Wärmezuflusses von -den Heizkörpern
her die Temperatur der Raumluft, bis wieder entweder sämtliche an der Decke angeordneten
Kontaktthermometer i ihre Kontakte unterbrochen haben oder das besondere Kontaktthermometer
8, das der Wandtemperatur ausgesetzt ist. Von diesem Zeitpunkt an wird das Solenoid
5 wieder von einem genügend starken Strom durchflossen werden, der den Schalter
4 öffnet und die elektrische Stellvorrichtung 3 stromlos macht. Dadurch wird aber
das Heizsvstem wieder angestellt, und das Anheizen der Abteile des Wagens beginnt
von neuem.
-
In der Abb.3 sind statt. eines zentralen Heizsystems mehrere Heizsysteme
(Heizkörper) im Wagen angeordnet, z. B. für jedes Abteil ein besonderes. Die elektrischen
Stellvorrichtungen 3, 3' stellen, sobald sie vom elektrischen Strom durchflossen
werden, jede für sich den ihr zugehörigen Heizkörper ab und, sobald sie stromlos
werden, wieder an. Die Stellvorrichtungen 3, 3' sind mit ihren zugehörigen Kontaktschaltern
4, 4' zueinander parallel an die Stromquelle 2 angeschlossen.
-
Ebenfalls parallel zu ihnen ist auch ein den Solenaiden 5, 5' gleichartiges
Solenoid 9 an die Stromquelle :2 angeschlossen,-das einen Schalter io steuert, durch
welchen die Stromzufuhr von der Stromquelle 2 zu den Stellvorrichtungen 3, 3' aus-
oder eingeschaltet wird. Dieses Solenoid 9 wird mittels des besonderen Kontaktthermometers
8, welches an irgendeiner Stelle einer Wand des Wagens so angebracht ist, daß es
der Temperatur dieser Wand selbst oder der ihr unmittelbar benachbarten Luftschicht
ausgesetzt ist, in der gleichen Weise beeinflußt wie die Solenoide 5, 5' durch die
Kontaktthermometer i.
-
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Abb. 3. ist dieselbe wie die
der Einrichtung nach Abb. 2. Sobald das besondere Kontaktthermometer 8 eine gewisse
Temperatur erreicht hat, läßt das Solenoid 9 den bisher offen gehaltenen Schalter
io fallen und schließt daher die Stellvorrichtungen 3, 3' an die Stromquelle 2 an.
Schließt eines der an der Decke der Abteile angebrachten Kontaktthermometer i seinen
Kontakt, so wird der zugehörige Schalter 4 oder 4' geschlossen, und die betreffende
Stellvorrichtung 3 oder 3' stellt ihren zugehörigen Heizkörper ab. Die Möglichkeit,
daß die Kontaktthermometer i einen regelnden Einfluß auf .die ihnen zugehörigen
Heizkörper ausüben können, ist daran :gebunden, .daß das besondere Kontaktthermometer
8 seinen Kontakt geschlossen hat, daß also die Stelle der Wand, an welcher es angebracht
ist, bereits eine gewisse Temperatur erreicht hat.
Es ist selbstverständlich,
daß die Einstellung des besonderen Kontaktthermometers 8 nach Beobachtungen zu erfolgen
hat, damit es seinen Zweck erfüllt. Man wird aus diesem Grunde die Einrichtung so
ausbilden, daß entweder seine Kontakte von Hand aus verstellbar sind oder Tier Einfluß
der Wand auf das Kontaktthermometer willkürlich verändert werden kann. Die durch
Handeinstellung auf Grund von Proben gefundene Einstellung wird festgehalten und
für den Betrieb belassen.