DE655151C - Regeleinrichtung fuer Dampfheizungen von Eisenbahnfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für Dampfheizungen von Eisenbahnfahrzeugen mit einem Einlaßreglerventil, das von einem oder mehreren mit' Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten, den für die Regelung maßgeblichenTemperaturen (Außentemperatur, Raumtemperatur, Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches) ausgesetzten Temperaturfühlern mittels eines Federungskörpers gesteuert wird.

Bei einer derartigen 'Regeleinrichtung besteht der Nachteil, daß die Anheizung des kalten Wagens lange Zeit beansprucht. Beim Anheizen, d. h. ehe die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist, ist der Wärmebedarf des Wagens erheblich größer als während des Betriebes, da nicht nur die Wärmeverluste durch Wärmeabgabe nach außen (Ableitung und Luftwechsel) ausgeglichen werden müssen, sondern auch die zum Erwärmen der Masse des Wagens und der Raumluft erforderliche Wärme zugeführt werden muß. Der Außentemperaturfühler arbeitet ohne Rücksicht auf den beim Anheizen und während des Betriebes verschieden großen Wärmebedarf. Der Raumtemperaturfühler drosselt das Einlaßreglerventil entsprechend der während des Anheizens allmählich ansteigenden Temperatur des beheizten Raumes vorzeitig ab, so daß sich etwa der in Abb. 1 durch die Linie α angegebene zeitliche Verlauf des Ventilhubes ergibt.

In Abb. ι sei der Hub des Einlaßreglerventils bei Beginn des Anheizens, wenn also das Flüssigkeitsvolumen der Temperaturfühler noch sehr klein ist, mit h bezeichnet. Infolge der Zufuhr des durch das weit geöffnete Ventil eintretenden Frischdampfes zur Heizungsanlage des Wagens steigt die Raumtemperatur, der Temperaturfühlerinhalt dehnt sich aus, drosselt das Ventil ab und verringert dadurch allmählich die Dampfzufuhr. Nach der Zeit t_t ist der Hub des Einlaßreglerventils auf den Wert h' zurückgegangen, bei dem das Ventil die zur Aufrechterhaltung der gewünschten Raumtemperatur des aufgeheizten Wagens erforderliche Dampfmenge durchläßt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Anheizzeit t_t zu verkürzen. Eine lange Anheizzeit erschwert den Bahnbetrieb insofern, als es bei plötzlich gesteigertem Bedarf an Wagen nicht möglich ist, diesen in kurzer Zeit zu befriedigen, und die Wirtschaftlichkeit des Heizbetriebes ist beeinträchtigt, da die während der langen Anheizzeit durch Wärmeabgabe des allmählich wärmer werdenden Wagens an die Außenluft bedingten Verluste gedeckt werden müssen.

Gemäß der Erfindung ist daher durch ein an sich bekanntes thermisches Relais, dessen Heizstromkreis durch ein der Raumtemperatur oder der Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches oder durch je ein diesen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Friedrich von Schütz in Berlin-Licht er fehle.

Temperaturen ausgesetztes Kontaktthermometer geschlossen oder unterbrochen wird, bis zum Erreichen der Kontakttemperaturen der Kontaktthermometer ein zusätzlicher Raum für die Ausdehnungsflüssigkeit der Temperaturfühleranordnung freigegeben, so ^ daß eine vorzeitige Drosselung des Einlaßt reglerventils durch die Ausdehnungsflüssigkeit der Temperaturfühleranordnung vermie- den und so die Anheizzeit verkürzt wird.

Dieser zusätzliche Raum hat zur Folge, daß bei Erwärmung des Wagens die Ausdehnung des Inhaltes des der Raumtemperatur bzw. der Temperatur des rückkehrenden Dampf luftgemisches ausgesetzten Fühlers während des Anheizens, solange also die gewünschte Raumtemperatur bzw. eine bestimmte Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches noch nicht erreicht ist, die Stellung des Einlaßreglerventils nicht ändert, da die Ausdehnungsfähigkeit sich in diesen zusätzlichen Raum hinein ausdehnt. Erst wenn die Raumtemperatur oder die Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches den die Beendigung des Anheizens bestimmenden Wert erreicht hat, wird die Zuschaltung des zusätzlichen Raumes durch das thermische Relais aufgehoben, so daß das· Einlaßreglerventil dann in die Stellung übergeht, in der es nur die zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur erforderliche Dampfmenge durchtreten läßt. Dieser Vorteil ist aus dem* in Abb. 1 strichpunktiert gezeichneten Verlauf b des Ventilhubes zu ersehen. Dieser bleibt während der verkürzten Anheizzeit t₂ unverändert auf dem Wert /z und geht nach Beendigung des Anheizens auf den Wert ti zurück. Die Flächen unter den Kurven α bzw. b sind den im Zeitraum t_i dem Wagen zugeführten Wärmemengen verhältnisgleich. Da diese in beiden Fällen gleich groß sind, müssen auch die schraffierten Flächen A und B gleich sein. Eine einfache Rechnung ergibt mit dieser Bedingung somit eine Verkürzung der Anheizzeit bei Anwendung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung auf die Hälfte der bisher erforderlichen Anheizzeit.

Zuf Begrenzung des zusätzlichen Raumes der Ausdehnungsflüssigkeit sind für die Endstellungen des eine leicht verdampfende Flüssigkeit enthaltenden Federungskörpers obere und untere Anschläge angeordnet.

Bei einem Einlaßreglerventil mit zwei Federungskörpern, von denen der eine zur Entlastung und dichten Durchführung der Ventilspindel, der andere als Übertragungsorgan für die Ausdehnung des Temperaturfühlerinhaltes dient, können die beiden Federungskörper als Differentialmembran für die Übertragung der Drucksteigerung des thermischen Relais benutzt werden, und zur Beheizung des dem Einfluß der Heizdampftemperatur entzogenen Verdampfungsgefäßes ' des thermischen Relais dient ein während des Anheizens fließender Ruhestrom, der gegen ,'Ertde des Anheizens von den Kontaktthermo-.'iitfetern über ein Ausschaltrelais unterbrochen •wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Abb. 2 eine Regeleinrichtung, bei der das thermische Relais im Außentemperaturfühler angeordnet ist,

Abb. 3 eine Regeleinrichtung, bei der das thermische Relais von den beiden Federungskörpern des Einlaßreglerventils gebildet wird.

Der in Abb. 2 dargestellte Einlaßregler besteht aus einem vorn düsenförmig eingezogenen Rohr 4, dem der Frischdampf aus der längs des Wagens verlaufenden Hauptdampfleitung ι durch ein Zweigrohr 2 zugeführt wird und das von einem vor der Düse diffusorartig ausgebildeten Rohr 13 umgeben wird, das zur Heizungsanlage 6 des Wagens führt. Durch den Stutzen 5 wird das aus der Heizung zurückkehrende Dampfluftgemisch zugeführt. Im Rohr 4 ist der Ventilkegel 3 angeordnet, dessen bei 14 geführte Spindel 15 am Boden des am Ende des Rohres 4 angeordneten Federungskörpers 7 befestigt ist. Der Federungskörper 7 ist von einem Gehäuse 8 umgeben, in dem sich Ausdehnungsflüssigkeit befindet und das mittels der Rohrleitung 9 mit dem der Außentemperatur ausgesetzten Temperaturfühler 10 und dem der Rückdampftemperatur ausgesetzten Temperaturfühler 11 verbunden ist. Der Außen- temperaturfühler 10 enthält die bekannte Einstellvorrichtung 12, die außerdem zur Aufnahme der übermäßigen Ausdehnung der Füllflüssigkeit während der warmen Jahreszeit dient. Bei Änderung der so für die Regelung maßgeblich gemachten Temperaturen wird in bekannter Weise der Federungskörper 7 mehr oder weniger zusammengedrückt und so der Ventilkegel 3 in der Düse 4 verschoben. ■

In dem Gehäuse des der Außentemperatur ausgesetzten Temperaturfühlers 10 ist ein allseitig geschlossener, eine leicht verdampfende Flüssigkeit enthaltender und mit einem elektrischen Heizwiderstand 24 versehener Federungskörper 25 angeordnet, dessen Boden sich, wenn kein Überdruck im Federungskörper herrscht, mit Vorspannung gegen die im Innern angeordneten Anschläge 26 legt. Der Stromkreis des Heizwiderstandes 24 enthält neben der Stromquelle 28 zwei parallel geschaltete Kontaktthermometer, von denen das

eine (29) der Raumtemperatur, das andere (30) der Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches ausgesetzt ist, und die bei bestimmten Temperaturen, beispielsweise i6° und 9-5°, Kontakt geben.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Während desAnheizens unterbrechen beide Kontaktthermometer den Stromkreis des Heizwiderstandes 24, so daß im Federungskörper 25 kein Überdruck herrscht und sein Boden sich gegen die Anschläge 26 legt. In dieser Stellung des Federungskörpers 25 steht der Füllung der Temperaturfühleran-Ordnung 8 bis 11 außer dem Inhalt dieser Gefäße und Leitungen noch ein zusätzlicher Raum, und zwar der Hubraum des Federungskörpers 25 des thermischen Relais, der sich aus dessen Bodenfläche und dem Abstand der Anschläge 26 und 27 ergibt, zur Verfugung. Bei Anstieg der Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches dehnt sich der Inhalt des dieser Temperatur ausgesetzten Temperaturfühlers 11 aus, und zwar in diesen Raum hinein, so daß durch diese Ausdehnung die Stellung des weit geöffneten Einlaßreglerventils 3, 4 nicht beeinflußt wird. Der Frischdampf strömt also in unverminderter Menge in die Heizungsanlage.

Erreicht gegen Ende des Anheizens die Raumtemperatur oder die Rückdampftemperatur den Wert, bei dem die Kontaktthermometer 29 oder 30 den Stromkreis des Heizelementes 24 schließen, so entwickelt sich im Federungskörper 25 Dampf, der den Boden des Federungskörpers von den Anschlägen 26 abhebt und den Federungskörper ausdehnt, bis der Boden sich gegen die Anschläge 27 legt. Der dem Inhalt der Temperaturfühleranordnung 8 bis 11 zur Verfugung stehende zusätzliche Raum wird also wieder abgeschaltet. Die aus ihm verdrängte Füllflüssigkeit drückt den Federungskörper 7 zusammen und bringt den Kegel 3 in die normale Betriebsstellung, die dann nur von dem Temperaturfühlersystem 10 und 11 beeinflußt wird. Da während des normalen Betriebes die Kontakttemperatur der Thermometer 29 und 30 nicht unterschritten wird, ist der Federungskörper 25 dauernd beheizt, so daß sein Boden an den Anschlägen 27 liegenbleibt. Die Regelung durch die mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllte Temperaturfühl eranordnung 8 bis 11 wird also in keiner Weise beeinträchtigt. Erst wenn die Heizung des Wagens außer Betrieb gesetzt \vird, sinken die die Thermometer 29 und 30 beeinflussenden Temperaturen. Der Heizstrom des Heizelementes 24 wird dadurch unterbrochen und der Dampf im Federungskörper 25 niedergeschlagen, so daß sich der Boden des Federungskörpers 25 wieder gegen die Anschläge 26 legt und so den zusätzlichen Raum für die Füllflüssigkeit freigibt, der wieder für ein schnelles Anheizen erforderlich ist.

Besonders einfach gestaltet sich, wie Abb. 3 zeigt, die Anordnung bei einem Einlaßregler, bei dem an Stelle des einen Federungskörpers 7 zwei vorgesehen sind, von denen der eine (17) den Ventilkegel 3 entlastet und eine dichte Durchführung der Ventilspindel 15 ermöglicht, während der andere (18) von außen von der Füllflüssigkeit des Fühlersystems 9, 10, 11, 12 beaufschlagt wird und so als Übertragungsorgan dient.

Bei dieser Ausführungsform des Reglers werden die beiden Federungskörper 17 und 18 als bewegliche Wand des das Einlaßventil beim Anheizen beeinflussenden thermischen Relais verwendet. Zu diesem Zweck sind die beiden Federungskörper 17, 18 mittels des in das Rohr 4 eingebrachten Einsatzes 32 zu einem geschlossenen Gefäß vereinigt, an das durch die Leitung 33 das den Heizwiderstand 24 enthaltende, der Einwirkung der Dampftemperatur entzogene Gefäß 34 angeschlossen ist. Diese Gefäßanordnung 17, 18, 32 bis 34 enthält etwa bis zur halben Höhe des Gefäßes 34 eine nicht verdampfende, nur zur Druckflüssigkeitsübertragung dienende Flüssigkeit, beispielsweise Glycerin. Über dem Spiegel dieser Flüssigkeit befindet sich eine geringe Menge leicht verdampfender Flüssigkeit, beispielsweise Äther oder Alkohol. Im Stromkreis des Heizwiderstandes 24 ist das bei Erregung öffnende Relais 35 angeordnet, dessen Erregerstromkreis durch die beiden parallel geschalteten Kontaktthermometer 29 und 30 unterbrochen wird.

Beim Anheizen gibt keines der Thermometer 29 und 30 Kontakt. Das Relais 35 schließt also den Stromkreis des Heizwiderstandes 24. Der entwickelte Ätherdampfdruck wird durch das Glycerin auf die Federungskörper 18 und 17 übertragen. Da der Federungskörper 18 einen größeren Durchmesser hat als der Federungskörper 17, bewirkt der innere Überdruck eine Verschiebung des Bodens des Federungskörpers 18, der sich gegen den Anschlag 36 legt. Das Ventil 3, 4 wird dadurch weit geöffnet. Die hierbei aus dem Gehäuse 8 verdrängte Flüssigkeit des Temperaturfühlersystems 9 bis 12 findet Aufnahme in der Einstell- und Ausgleichsvorrichtung 12, deren Federungskörper 38 entsprechend zusammengedrückt wird. Steigt nun die Raumtemperatur und damit die Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches, so dehnt sich der Inhalt des Temperaturfühlers 11 aus. Diese Ausdehnung vermag jedoch die Stellung des Einlaßregler-

ventils 3, 4 nicht zu beeinflussen, da der in der Gefäßanordnung des thermischen Relais 17, 18, 32 bis 34 herrschende Druck den Boden des Federungskörpers 18 fest gegen den Anschlag 36 drückt. Die Ausdehnung bewirkt daher lediglich ein Zusammendrücken des Federungskörpers 38 der Einstell- und Ausgleichsvorrichtung 12 und schafft sich so den zusätzlichen Raum.

Sobald eines der Thermometer 29 und 30 Kontakt gibt, öffnet das Relais 35 und unterbricht die Stromzufuhr zum Heizwiderstand 24; der Ätherdampf schlägt sich allmählich nieder, und der Druck in den Gefäßen 17, 18, 32 bis 34 fällt. Infolgedessen vermag die Feder 39 der Einstell- und Ausgleichsvorrichtung 12 die Füllflüssigkeit wieder zurückzudrücken, wodurch der Kegel 3 des Einlaßreglerventils in die normale Regelstellung

ao gebracht wird, in der er dann nur noch durch die Temperaturfühler 10 bis 12 beeinflußt wird.

Zur Abschaltung des Heizelementes 24 während Betriebspausen kann in bekannter Weise ein Wärmeschalter (Bimetallstreifen o. dgl.) benutzt werden,' der an einem der Dampfrohre angebracht wird. Hat der Wagen elektrische Abteilregelung, so können an die Stelle des Thermometers 29 die bereits vorhandenen Thermometer treten, indem der von ihnen eingeschaltete Strom der Regelorgane zugleich zur Betätigung der beschriebenen Relais 35 benutzt wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Regeleinrichtung für Dampfheizungen von Eisenbahnfahrzeugen mit einem Einlaßreglerventil, das von einem oder mehreren mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Temperaturfühlern mittels eines Federungskörpers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein an sich bekanntes thermisches Relais (24, 25 in Abb. 2, ΐβ bis 18, 32 bis 34, 24 in Abb. 3),

   dessen Heizstromkreis (24) durch ein der Raumtemperatur oder der Temperatur des rückkehrenden Dampfluftgemisches oder durch je ein diesen Temperaturen ausgesetztes Kontaktthermometer (29, 30) geschlossen oder unterbrochen wird, bis zum Erreichen der Kontakttemperaturen der Kontaktthermometer (29, 30) ein zusätzlicher Raum für die Ausdehnungsflüssigkeit der Temperaturfühleranordnung (8 bis 12) freigegeben ist, so daß eine vorzeitige Drosselung des Einlaßreglerventils (3, 4) durch die Ausdehnungsflüssigkeit der Temperaturfühleranordnung (8 bis 12) vermieden und so die Anheizzeit verkürzt wird.
2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des zusätzlichen Raumes der Ausdehnungsflüssigkeit für die Endstellungen des eine leicht verdampfende Flüssigkeit enthaltenden Federungskörpers (25) obere (27) und untere (26) Anschläge angeordnet sind.
3. 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 mit einem Einlaßreglerventil mit zwei Federungskörpern, von denen der eine zur Entlastung und dichten Durchführung der Ventilspindel, der andere als Übertragungsorgan für die Ausdehnung des Temperaturfühlerinhaltes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federungskörper (17, 18) als Differentialmembran für die Übertragung der Drucksteigerung des thermischen Relais (16 bis 18, 32 bis 34, 24) benutzt werden und zur Beheizung des dem Einfluß der Heizdampftemperatur entzogenen Verdampfungsgefäßes (34) des thermischen Relais ein während des Anheizens fließender Ruhestrom dient, der gegen Ende des Anheizens von den Kontaktthermometern (29, 30) über ein Ausschaltrelais (35) unterbrochen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen