-
Einrichtung zur Heizung von Räumen, insbesondere von Dieseltriebwagen
Gegenstand des Hauptpatents ist eine Heizung von Räumen, insbesondere von Dieseltriebwagen,
'bei der ein selbsttätig an-und abschaltbarer Heizmittelerzeuger vorgesehen ist,
an den Heizkreise angeschlossen sind, von denen einer die Raumheizkörper, der andere
den Wärmetauscher für das Kühlwasser der Verbrennungskraftmaschine und eine Umwälzpumpe
enthält, wobei jeder Heizkreis durch thermostatgesteuerte Abschlußorgane an- und
abschaltbar ist. Die Abschlußorgane werden @ in Abhängigkeit von einem Raum- bzw.
Kühlwasserthermostaten über Einschaltrelais so -gesteuert, daß sie den Heizkreis,
in welchem sie liegen, nur dann an den Heizmittelerzeuger legen, wenn Wärmebedarf
an dem Ort des dazugehörigen Thermostaten vorhanden ist. Der Heizmittelerzeuger
wird in Abhängigkeit von einem weiteren Raum-bzw. Kühlwasserthermostaten über ein
Ausschaltrelais so gesteuert, daß der Heizmittelerzeuger dann in Tätigkeit ist,
wenn sowohl am Ort des Kühlwasser- als auch.des Raumthermostaten Wärmebedarf vorhanden
ist, und nur dann stillgesetzt wird, wenn beide Thermostaten ansprechen. Die beiden
in dem Stromkreis des Ausschaltrelais liegenden Thermostaten werden dabei zweckmäßigerweise
so eingestellt, daß sie bei niedrigeren Temperaturen ansprechen als die die Absperrventile
steuernden Thermostaten. Dadurch werden unnötige Ein- und Ausschaltungen des Heizmittelerzeugers
verhindert.
-
Die vollkommen@selbsttätige Steuerung der Heizungsanlage nach dem
Hauptpatent bietet dem Bedienungsmann eine Schwierigkeit, da sie im Versagerfalle
die Fehlersuche erschwett. Es ist bei der vollselbsttätigen Steuerung vom außen
nicht ohne weiteres ersichtlich, welchem Heizungserfordernis z. Z. gerade genügt.
wird, d. h. welche Heizkreise eingeschaltet und welche Teile der Anlage in Wirksamkeit
sind. Die Erfindung schlägt daher eine Weiterentwicklung des Gegenstandes des Hauptpatents
vor, die sich durch folgende Merkmale auszeichnet.
Die Heizkreise
(Raumheiz- und Wärmetauscherkreis) sind durch eine Leitung verbunden, an deren An.schlußstellen
Abschlußorgane angeordnet sind, die als Wechselventile ausgebildet sind. Diese Wechselventile
schalten jeden Heizkreis an und ab oder legen beide Heizkreise parallel zum Heizmittelerzeuger
oder schalten sie hintereinander. Ferner ist ein handbetätigter Mehrfachschalter
mit mehreren den verschiedenen Heizungserfordernissen entsprechenden Schaltstellungen
vorhanden, welcher die Wechselventile unmittelbar und zwei Relais über Thermostaten
an Spannung legt, von denen das eine die beiden Wechselventile, das andere den Heizmittelerzeuger
in Abhängigkeit von der Kontaktgabe der Thermostaten steuert.
-
Der Mehrfachschalter besteht aus vier Schalterteilen und besitzt vier
Schaltstellungen; diese entsprechen folgenden Heizungserfordernissen: Schaltstellung
i : Kühlwasser vorwärmen, Schaltstellung 2: Heizen mit Kühlwasser, Schaltstellung
3: Heizen mit Ölbrenner, Schaltstellung 4: Kühlwasser vorwärmen und Heizen mit Öl-Brenner.
Durch zwei von den vier Handschalterteilen werden dabei in der Hauptsache die Wechselventile
an Spannung gelegt, durch die beiden übrigen Handschalterteile werden Stromkreise
gebildet, durch welche ein Raumthermostat mit einem Relais zur thermostatbedingten
Abschaltung der Wechselventile und zum Schalten eines weiteren Kontaktes, welcher
Spannung an ein den Motorstromkreis beeinflussendes Relais legt, sowie ferner ein
Kühlwasserthermostat mit dem genannten Relais zur Beeinflussung des Motorstromkreises
und dem zusätzlichen Kontakt des ebenfalls vorstehend genannten Relais für die Abschaltung
der Wechselventile auf Grund der Kontaktgabe des Raumthermostaten verbunden wird.
Die jeweilige Schaltstellung des Handschalters gibt jederzeit von dem augenblicklichen
Heizungserfordernis und den sich dabei abspielenden Vorgängen Kenntnis. Die Verbindungsleitung
zwischen den Kreisläufen gestattet dabei, alle den möglichen Heizungserfordernissen
entsprechenden Vorgänge mittels zweier Wechselventile durchzuführen.
-
Die Erfindung wird an Hand der Abb. r bis 5 näher erläutert.
-
In den Abb. i bis 4 ist die Heizkreisführung mit den vier verschiedenen
Heizungsvorgängen (Wasserkreisläufe) schematisch dargestellt. Durch den Wärmetauscher
WA, durch welchen die Rohrleitung i des Kühlwassers hindurchführt, verläuft die
Rohrleitung 2 für den Wärmetauscherkreis. 3 bedeutet die Rohrleitung für den Raumheizkreis.
Zwischen beiden erstreckt sich eine Verbindungsleitung 4, an deren Anschlußstellen
Wechselventile W I und W TI eingeschaltet sind. 5 ist ein Ausdehnungsgefäß, 6 kennzeichnet
den insbesondere aus einem Ölfeuerungskessel bestehenden Heizmittelerzeuger. 7 ist
ein Sommerhandventil, weiches den Raumheizkreis abzuschalten gestattet, 8 eine Kesselsicherung,
g die Umwälzpumpe und io eine am tiefsten Punkt des Wärmetauscherkreises angebrachte
Frostsicherung. i i ist der Kühlwasserthermostat; der Raumthermostat hat in der
.schematischen Darstellung der Kreisläufe der Abb. i bis 4. keine Aufnahme gefunden,
er befindet sich an einer geeigneten: Stelle des zu beheizenden Raumes.
-
Die Abb. 5 zeigt das elektrische Schaltschema. Einseitig an einen
Pol des :Netzes sind die Handschalterteile I bis IV angeschaltet, wobei die Handschalterteile
I und Il unmittelbar an den entsprechenden Pol angeschaltet sind, die Handschalterteile
III und IV dagegen über einen Kühlwasser- bzw. Raumthermostaten am Netz liegen.
Der Kühlwasserthermostat K1 schaltet vorzugsweise bei 6o°, nach Erreichen dieser
Temperatur besteht also elektrisch eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Kontakt
des Schalterteils III und dem Netz. Der Raumthermostat R schließt seinen Kontakt
bei vorzugsweise 2i°, so daß bei dieser Temperatur die an die Kontakte 2 bis 4 des
Handschalterteils IV angeschlossene Leitung die Netzspannung führt. Außerdem ist
noch ein Kesselthermostat K2 vorhanden, der seinen Kontakt bei ungefähr 85° schließt
und damit Spannung an Schaltteile legt, die im weiteren Verlauf der- Beschreibung
noch in diesem Zusatnmenhange erwähnt werden.
-
W I und W II sind die elektromagnetisch betätigten. Wechselventile,
welche ebenfalls einpolig am Netz liegen und welche beim Schließen der Kontakte
2 und 3 des Schalterteils I bzw. der Kontakte 3 und 4 des Schalterteils II vom Strom
durchflossen werden und eine Schaltbewegung ausführen. Ihre Stromkreise können durch
Erregung eines mit T" bezeichneten Relais geöffnet werden. Dieses Relais öffnet
bei Erregung seine Kontakte a und b, welche in den Stromkreisen der Wechselventile
liegen, und schließt gleichzeitig seinen Arbeitskontakt c, welcher im Stromkreis
eines mit T1 bezeichneten Relais liegt. Dieses Relais T1 dient dazu, den Antriebsmotor
des Heizmittelerzeugers stillzusetzen, wenn die Kontaktgabe des Kühlwasser- und
des Raumthermostaten dies erfordern. Bei Erregung öffnet dieses Relais
seine
Ruhekontakte d und e und unterbricht hiermit den Stromkreis des Antriebsmotors für
den Heizmittelerzeuger. Der Stromkreis des Relais T1 ist geschlossen, sobald der
Schalterteil III- auf der Kontaktstellung i oder 2 steht und der Kühlwasserthermostat
bei Temperaturen von 6o° aufwärts seinen Kontakt geschlossen hat. Das Schließen
des Stromkreises für das Relais T1 ist auch-weiterhin dann möglich, wenn der Schalterteil
III auf der vierten Schaltstellung steht und der Kühlwasserthermostat seinen Kontakt
geschlossen hat, weil nämlich die von der Schaltstellung d. des Schalterteils III
ausgehende Leitung an den zusätzlichen Arbeitskontakt c des Relais T3 führt. Voraussetzung
hierfür ist natürlich, daß das- Relais T3 auf Grund der Kontaktgabe des Raumthermostaten
und der Schaltstellungen 2 bis q. des Schalterteils IV erregt worden ist und seinen
Anker angezogen hat. Weiterhin ist die Abschaltung des Heizmittelerzeugers über
das Relais T1 möglich in den Schaltstellungen 2 und 3 des Schalterteils I, da von
den Kontakten 2 und 3 des Schalterteils I ebenfalls eine Leitung zu dem Arbeitskontakt
c des Relais T3 führt. Unabhängig von diesen Schaltstellungen ist die Abschaltung
des Heizmittelerzeugers stets möglich auf Grund der Kontaktgabe des Kesselthermostaten
K2, da dieser beim Schließen seiner Kontakte unmittelbar Spannung an das Relais
T1 legt.
-
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende: Heizungserfordernis
i: Kühlwasservorwärmung Nach der Aufgabenstellung, der das Heizungserfordernis i
entspricht, soll lediglich das Motorkühlwasser, welches über den Wärmetauscher mit
dem Wärmetauscherkreis in Verbindung steht, vorgewärmt werden. Zu diesem Zweck muß
der Wärmetauscherkreis allein mit dem Heizmittelerzeugen in Verbindung gebracht
und dieser so lange in Betrieb gehalten werden, bis die erwünschte Vorwärmtemperatur
erreicht ist. Dieses Heizungserfordernis wird auf Grund einer bestimmten Stellung
beider Wechselventile und einer Schaltmaßnahme des Kühlwasserthermostaten durchgeführt.
Zu dem Heizungserfordernis i gehört die Schaltstellung i der vier Handschalterteile,
wie sie in dem elektrischen Schaltungsschema der Abb. 5 wiedergegeben ist. Die vier
Handschalterteile sind miteinander gekuppelt, sie können daher nur miteinander bewegt
und in die gleiche Schaltstellung gebracht werden. Die dem Heizungserfordernis i
entsprechende Anschaltung der Rohre an den Heizmittelerzeuger und der hierdurch
sich ergebende Kreislauf des Heizmittelströmes ist aus der Wechselventilstellung
der Abb. i ersichtlich. Der betreffende Kreislauf ist außerdem durch eine Mittellinie
in dem j eweilig durchflossenen Rohrsystem kenntlich gemacht.
-
Bei der Schaltstellung i. der vier Handschalterteile steht lediglich
der Schalterteil III mit einem Schaltungselement in Verbindung, und zwar verbindet
er das den Stromkreis des Hei zmittelerzeugers schaltende Relais Ti übet den Kühlwass,erthermostaten
I(1 mit dem einen Pol des Netzes. Sobald der Kühlwasserthermostat auf Grund erreichter
Vorwärmung seinen Kontakt schließt, wird das Relais T1 erregt, öffnet seine Ruhekontakte
und unterbricht damit den Betriebsstrom der Anlage.
-
Die beiden Wechselventile ermöglichen den aus der Abb. i ersichtlichen
Kreislauf. Daß die Ventile unerregt sind, sieht man aus dem Schaltungsschema der
Abb.5, wonach die beiden Schaltstellungen i der Handschalterteile l und II .unangeschlossen
liegen.
-
Heizungserfordernis 2: Heizen mit Kühlwasser Diese Aufgabenstellung
entspringt einer Sparmaßnahme: Wenn das Kühlwasser eine ausreichende Temperatur
besitzt (jedenfalls über 6o°), kann es zu Raumheizzwecken mit herangezogen werden.
Der Heizmittelerzeuger ist in einem solchen Falle vollkommen unnötig und bleibt
stillgesetzt. Nach der Erfindung wird der über den- Wärmetauscher mit dem heißen
Kühlwasser in Verbindung @ stehende Wärmetauscherkreis über die Verbindungsleitung
mit dem Raumheizkreis hintereinandergeschaltet. Sobald die Raumtemperatur erreicht
ist, wird der ursprüngliche Zustand durch-eine S.clialtmaßnahme des,elvnen Wechselventils
wiederhergestellt.
-
Die Hintereinanderschaltung dieser beiden Heizkreise wird dadurch
erreicht, daß die Verbindungsleitung zwischen beiden Kreisen an der einen Seite
geöffnet wird, und zwar gelingt dies mittels Erregung des Wechselventils W I, welches
-seinen Anker anzieht und so umschaltet, wie es die schematische Zeichnung der Abb.
2 angibt.
-
Das Überstromsetzen des Wechselventils W I geschieht nach dem
Schaltungsschema der Abb.5 dadurch, daß von den auf die zweite Schaltstufe gebrachten
Handschalterteilen der Handschalterteil I den Stromkreis für das Wechselventil W
I schließt. Der Schalterteil III bewirkt in Verbindung mit dem Kühlwasserthermostaten
K1, dessen Kontakt voraussetzungsgemäß als geschlossen zu gelten hat (wärmer als
6o°), das Außerbetriebhalten des Heizmittelerzeugers, da das Relais T1 seine Kontakte
geöffnet hat, wodurch
der Betriebsstromkreis unterbrochen ist.
Die Schalterstellung z des Handschalterteils IV bewirkt, daß das Relais T3 anzieht
und seine Kontakte öffnet, sobald die Raumtemperatur erreicht ist. Demzufolge sdhaltetdas
Wechselventil wieder um, sobald der Raum mit dem Kühlwasser genügend aufgeheizt
ist.
-
Heizungserfordernis 3: Heizen mit Ölbrenner Es besteht die Aufgabe,
lediglich den Raumheizkreis auf die erforderliche Temperatur zu bringen, der W ärmet.auscherkreis
bzw. der Kühlwasserkreis sind als von solcher Temperatur vorausgesetzt, daß weder
eine Wärmeaufnahme noch eine Wärmeabgabe erwünscht ist. Der Wärmetauscherkreis wird
daher gesperrt und nur der Raumheizkreis an den in Betrieb befindlichen Heizmittelerzeuger
angeschlossen. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß beide Wechselventile
erregt- sind und in dem Schaltungsschema der Abb. 3 den angegebenen Kreislauf ermöglichen.
-
Die Erregung beider Wechselventile geschieht dadurch, daß beiden Ventilen
über die Handschalterteile I und II Strom zugeführt wird (Abb. 5). Der das Relais
T1 über den Kühlwasserthermostaten K1 mit dem Netz verbindende Schalterteil III
ist dagegen in der Schaltstellung 3 unwirksam, da der Kontakt 3 überhaupt nicht
angeschlossen ist. Da aber der Heizmittelerzeuger in Abhängigkeit von der Raumtemperatur
abgeschaltet werden soll, besteht eine Verbindung sowohl von dem Kontakt 3 des Handschalterteils
IV nach dem Relais T3 als auch eine Verbindung von dem Kontakt 3 des Handschalterteils
I nach dem Arbeitskontakt c des Relais T3. Sobald die Raumtemperatur erreicht ist
(Kontaktschluß von R), zieht T3 an, schließt den Kontakt c, legt dadurch die über
den Kontakt 3 des Schalterteils I gelieferte Spannung an die eine Klemme des Relais
T1 und bringt dieses zur Betätigung, wodurch der Heizmittelerzeuger abgestellt wird.
-
Es ist von Vorteil, eine Schaltmaßnahme vorzusehen, wodurch gleichzeitig
die Umwälzpunipe abgeschaltet wird, da die Heizung als Schwerkraftheizung läuft.
-
Heizungserfordernis 4: Kühlwasser vorwärmen und Heizen mit Ölbrenner
Zur Durchführung der Maßnahmen für dieses letzte Heizungserfordernis, das für einen
Dieseltriebwagen erdenklich ist, werden nach der Erfindung die beiden Heizkreise
parallel an den in Betrieb befindlichen Heizmittelerzeuger gelegt, und zwar geschieht
dies dadurch, daß das Wechselventil W I gemäß der aus Abb. 4 ersichtlichen Weise
umgeschaltet wird. Sobald nun die Raumtemperatur erreicht ist, muß das Wechselventil
wieder zurückschalten; sobald die Kühlwassertemperatur erreicht ist, ist der Heizmittelerzeuger
abzuschalten, jedoch nur nach erreichter Raumtemperatur, weil andernfalls die Möglichkeit
bestehen könnte, daß nicht jedem Bedarfsfalle genügt ist.
-
Über die elektrischen Schaltvorgänge gibt wiederum die Abb. 5 Auskunft.
Das Wechselventil W II erhält über den Kontakt q. des Handschalterteils II Strom,
während hingegen das Wechselventil W I unbeeinflußt bleibt, da der Kontakt 4. des
Handschalterteils I unwirksam ist. Der Kontakt 4. des Schalterteils III wirkt nun
nicht wie die Kontakte i und a dieses Schalterteils unmittelbar auf das Relais T1,
sondern ist vielmehr an den Kontakt c des Relais T3 geführt, welches seinerseits
in Abhängigkeit von der Raumtemperatur gesteuert wird (Kontakt q. des Schalterteils
IV). Auf diese Weise wird erreicht, daß das Relais T1 und somit auch der Heizmittelerzeuger
nur dann geschaltet werden können, wenn sowohl die Kühlwasser- als auch die Raumtemperatur
erreicht sind. Schaltet z. Bi der Kühlwasserthermostat zuerst und legt Spannung
an den Kontakt c des Relais T3, so wird das Relais T1 hierdurch noch nicht beeinflußt,
weil dieser Kontakt noch offen ist und noch keine Stromverbindung herstellt. Dies
geschieht erst dann, wenn das Relais T3 nach erreichter Raumtemperatur anzieht und
diesen Kontakt schließt. Umgekehrt ist das Schließen des Kontaktes c des Relais
T3 auf Grund der zuerst erreichten Raumtemperatur so lange für das Relais TI wirkungslos,
als der Kühlwasserthermostat noch nicht seinen Kontakt geschlossen hat.
-
Beiläufige Teile der Schaltung, die zur Durchführung des Erfindungsgedankens
wichtig sind, jedoch nicht die Erfindung selbst ausmachen, sind folgende: Kondensatoren
1i bis 13, welche den Relais TI und T3 und dein Kühlwasserthermostaten KI
nebenbeschaltet sind. Diese sollen Schaltunsicherheiten infolge unsicherer Kontaktgabe
dadurch verhindern, daß sie ein Kleben der Kontakte vom Augenblick der ersten Kontaktgabe
an hervorrufen. Die Größe dieser Kondensatoren kann von o,i bis ioo ,u F betragen.
Weiterhin sind den Relais Widerstände vorgeschaltet in der Größe von ungefähr i5oo
Ohm. Diese Widerstände dienen dazu, Spannungsspitzen zu dämpfen und somit der Funkenbildung
vorzubeugen. Ein Hauptschalter A trennt die ganze Anlage vom Netz.