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Selbsttätige Regelung der Luftheizung von Eisenbahnwagen Im Patent
7o9 261 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Heizung von Eisenbahnfahrzeugen
mit den Zustrom des Heizmittels zum Heizkörper jedes Abteiles in Abhängigkeit von
der Raumtemperatur selbsttätig steuernden Einzelreglern und einem gemeinsamen, den
Einzelreglern vorgeschalteten Haupteinlaßregler beschrieben, bei der die gleichen
Geberimpulse, die zur Verstellung der Einzelregler beim Über- oder Unterschreiten
der Grenze der Raumtemperatur dienen, gleichzeitig unmittelbar auch den Haupteinlaßregler
derart steuern, daß in Abhängigkeit von der Zu- bzw. der Abnahme der Summe der beheizen
Abteile die Wärmezufuhr zum Wagen: stufenweise vergrößert bzw. verkleinert wird.
Auf diese Weise wird erreicht, daß dem Wagen mittels des Hauptreglers nur die jeweils
benötigte Menge des Heizmittels zugeführt wird, die dann mittels der Eipzelregler
auf die einzelnen Abteile, je nach deren Wärmebedarf, verteilt wird. Die Erfindung
bezweckt die Anwendung des gleichen Grundsatzes auf die selbsttätige Regelung der
Luftheizung von Eisenbahnwagen mit den Zustrom der Heizluft zu den einzelnen Abteilen
in Abhängigkeit von der Raumtemperatur steuernden Einzelreglern und mit einem .den
Einzelreglern vorgeschalteten Hauptregler, der mittels einer Schalteinrichtung die
Heizelemente im Lufterhitzer in Abhängigkeit von der Summe der die Einzelregler
verstellenden Geberimpulse schaltet.
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Gemäß der Erfindung besteht die Schalteinrichtung einer solchen selbsttätigen
Regelung i. aus einer Reihe von Schalbern und federnden eisenbewehrten Kontaktarmen,
die in der Nähe eines Drehmagneten angeordnet sind und beim Drehen des Magneten
oder seines Ankers nacheinander in das oder aus dem magnetischen Feld gelangen,
und aus einem mit dem ersten Drehmagneten gekuppelten zweiten Drehmagneten, durch
dessen
Erregerwicklung die Summe der durch die Kontakte der Geber in den Abteilen geschlossenen
Ströme fließt.
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Durch die Anordnung der an sich bekannten Schalteinrichtung, die aus
einer Reihe von Schaltern mit federnden eisenbewehrten, in der Nähe eines Drehmagneten
angeordneten und beim Drehen des Magneten oder seines Ankers nacheinander in das
oder aus .dem magnetischen Feld gelangenden Kontaktarmen bestellt, wird gegenüber
anderen für diesen Zweck verwendbaren Schalteinrichtungen, wie beispielsweise einer
Schaltwalze, außer erhöhter Betriebssicherheit und geringer Verstellarbeit insbesondere
der Vorteil erzielt, daß schleichende Kontaktgabe und damit Funken-oder Lichtbogenbildung
an den Kontakten sicher vermieden «-erden. Infolge der Anordnung der Eisenbewehrungen
der Schalter im Feld des verstellbaren Drehmagneten wird dieser bei Änderung der
Erregung des mit ihm gekuppelten Drehmagneten sich nicht sofort in Bewegung setzen,
sondern erst, nachdem die Änderung der Erregung ein bestimmtes Maß erreicht hat,
ruckartig in die neue Stellung übergeführt. Er nimmt also stets genau bestimmte
Stellungen ein. in denen eine bestimmte Zahl der von ihm betätigten Schalter geschlossen
und die anderen offen sind; dagegen sind Zwischenstellungen., die eine schleichende
Kontaktgabe der Schalter zur Folge hätten, ausgeschlossen.
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Die beiden Drehmagnete der Schalteinrichtung können auch durch nur
einen Drehmagneten ersetzt werden.
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Zwischen den Schaltern können eiserne Wände angeordnet werden, die
eine Streuung der Kraftlinien des :Magneten und damit ein vorzeitiges Ansprechen
der Schalter verhindern. Der Anker oder. die Pole des die Schalter beeinflussenden
Magneten können auch im Abstand der Schalter voneinander mit Schlitzen versehen
sein. Durch die so herbeigeführte Aufteilung des Magnetflusses wird erreicht, daß
auf den Magneten oder seinen Anker in den Stellungen, in denen die durch die Schlitze
gebildeten Zähne den Schaltern gegenüberstehen, eine Kraft aus-, eiibt wird,
die ihn in dieser Stellung hält und bei Annäherung an dieselbe hineinzieht. Durch
diese Anordnung, die also ähnlich wie die Rasten eines Stellhebels wirkt, werden
unerwünschte Zwischenstellungen des -Magneten oder des Ankers vermieden.
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In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar 2 eifit Abb. i die gesamte Regeleinrichtung für den Lufterhitzer eines
Eisenbahnfahrzeuges, Abb. 2 und 3 eine Schalteinrichtung, deren Schalter durch einen
mit dem Drehanker des Drehmagneten gekuppelten beweglichen Anker eines Hilfsmagneten
verstellt werd-n, Abb. ,I und 5 eine Schalteinrichtung, deren Schalter durch einen
mit einem Drelinia-n°teii gekuppelten Hilfsmagneten verstellt «-erden, Abb. 6 bis
8 eine Schalteinrichtung finit zu beiden Seiten des Hilfsmagneten angenrdneten Vakuumschaltern,
Abb. 9 und io eine Schalteinrichtung, deren Schalter durch den Anker des Drehmagneten
verstellt werden, durch dessen Erregung die Summe der durch die Kontakte der Geber
in den Abteilen. geschlossenen Ströme flieht.
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Der Lufterhitzer i, in welchem die Frischluft vor Einführung in die
Abteile des Wagen: erwärmt wird, ist mit einer Reihe von Heizelementen 2" bis 2e
versehen, voll denen j e`ies durch eines der Ausschaltrelais 3a bi: 3, geschaltet
wird.
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In jedem der Abteile des Wagens sind beispielsweise drei bei verschiedenen
Temperaturen kontaktgebende Thermometer .4 angeordnet, von denen mittels des Schalters
; das der jeweils gewünschten Raumtemperatur eiltsprechende eingeschaltet werden
kann. In Reihe mit diesen Thermometern ist je ein Heizwiderstand 6 eines thermischen
Rc-lais geschaltet, das, wenn die gewünschte Raumtemperatur überschritten ist und
das eingeschaltete Kontaltttherlilometer .I den Stromkreis schließt, die Heizluftzufuhr
aus der gemeinsamen Hauptleitung zu dem betreffenden Abteil abdrosselt. An die Stelle
des Heizwiderstandes 6 kann auch die Wicklung eines die Heizluftzufuhr steuernden
Magnetventiles treten.
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Die Thermometer 4 und die Heiz1Z iderstände 6 in den einzelnen Abfeilen
sind nämlich untereinander parallel und in Reihe mit der Erregerwicklung j eines
Drehmagneten 8 geschaltet. Die Wicklung j wird also von der Summe der durch die
Thermometer .4 eingeschalteten Ströme durchflossen.
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Von dem Anker 9 des Drehmagneten 8 wird die Schalteinrichtung i i
betätigt. Diese bestellt aus dem von einer Spule 1.2 umgebenen Eisenkern 13, der
unten mit einer Platte 14 und oben mit einem lagerähnlichen Körper i 5 versehen
ist. In der Bohrung des Körpers i_5 ist eine hei 16 und 17 gelagerte Trommel 18
angeordnet, die auf der Welle io des Drehmagneten befestigt oder auch durch Zahnräder
o. dgl. mit ihr gekuppelt ist. Die Troniinel 18 trägt einen Ausleger ig-Auf einer
in der Platte td. gelagerten Achse 2o sind fünf drehbare Winkelhebel -21a bis 21e
gelagert, deren nach oben gerichteten Arme 22 vor dem Ausleger ig liegen. Die nach
unten Gerichteten Arme 23 betätigen mittels je eine: Stiftes 24 eine der in der
Kontaktleiste 25 eingespannten Federn 26" bis :26,. Diese tragen
am
freien Ende j e ein Kontaktstück 2,7,' das sich gegen das Kontaktstück 28 der ebenfalls
in der Klemmleiste 25 eingespannten Federn 29" bis 29e legt.
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Die Kontaktfedern 29 sind mittels des Leiters 31 an den einen Pol
einer Stromquelle angeschlossen, und von den unteren Kontaktfedern 26 führen die
Leiter 3o" bis 3o, über die Spule der Relais 3a bis. 3e zum anderen Pol.
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Neben den nach oben gerichteten Armen 22 der Winkelhebel 21 ist noch
eine fest mit der Platte 14 verbundene, aufrecht stehende Platte 32 angeordnet,
die dazu dient, einen Teil des magnetischen Flusses bei Ausschwenkendes Auslegers
ig aufzunehmen.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: In der in den Abb.
2 und 3 gezeichneten Stellung des Auslegers ig, die derselbe einnimmt, wenn keines
der Kontaktthermometer 4 in den Abteilen Kontakt gibt, der Drehmagnet 8 also nicht
erregt und sein Anker 9 von, seiner Rückzugfeder aus der Verbindungslinie der Magnetpole
herausgeschwenkt ist, liegen die aufwärts gerichteten Arme 22 der Winkelhebel Zia
bis 21e sämtlich vor .dem Ausleger ig. Der Fluß des Magneten 12, 13 geht dann vom
Kern 13 über den Körper 15, die Trommel 18, den Ausleger ig, die Arme 22 und die
Platte 1,4 zum Kern 13. Hierbei werden die Arme 22 vom Ausleger ig angezogen, da
der magnetische Fluß das Bestreben hat, die Luftspalte zwischen den Armen 22a bis
22e und dem Ausleger i9 zu beseitigen. In dieser Stellung der Winkelhebel 2i biegen
die unteren Arme 23 derselben mit ihren Stiften 23. die Federn 26nachunten, so daß
,die Kontaktflächen 27 und 28 voneinander getrennt werden. Die Stromkreise der Spulen
der Relais 3" bis 3e sind also unterbrochen, so daß die Heizelemente 2" bis 2e des
Lufterhitzers i sämtlich eingeschaltet sind und .die dem Raum zugeführte Luft hoch
erwärmt wird.
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Steigt infolgedessen die Temperatur in einzelnen Abteilen über den
gewünschten Wert an, so geben. die Thermometer 4, in diesen Abteilen Kontakt: und
schließen den Stromkreis der Erregerwicklung 7 des Drehmagneten 8 über die Widerstände
6. Da diese untereinander parallel geschaltet sind, ist der die Erregerwicklung
durchfließende Strom um so höher, je mehr Abteile die gewünschte Temperatur erreicht
haben. Der Drehanker 9 wird entgegen der Wirkung seiner Rückzugsfeder in die Richtung
-der 1'erhindungslinie der Pole gezogen und dreht hierbei die auf sein°r Welle befestigte
Trommel 15 und damit den Ausleger so weit, daß Obeispielswe-ise die Arme 22a und
22b nicht mehr vor dem Ausleger ig liegen. Der Fluß des Magneten 12, 13 geht nun
nicht mehr durch diese Arme, sondern nur noch durch die Arme 22e bis 22e sowie durch
die Platte 32. Da auf die beiden Blattfedern 26a und 261, keine Kraft mehr einwirkt,
gehen sie in die Strecklage zurück, in der sich die Kontakte 27 und 28 berühren.
Hierdurch werden die Spulen der Relais 3a und 36 eingeschaltet und dadurch die Stromzufuhr
zu den Heizelementen 2" und 2b unterbrochen, so daß dem Lufterhitzer i eine dem
verringerten Wärmebedarf des Wagens entsprechende geringere Wärmemenge zugeführt
wird.. Steigt .also der Wärmebedarf des Wagens, so werden die Schalter 27, 28 nacheinander
:geschlossen, und umgekehrt werden diese Schalter nacheinander geöffnet, wenn der
Wärmebedarf des Wagens wieder ansteigt.
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Durch die Anordnung der Platte 32 wird erreicht, daß der magnetische
Fluß, der durch jeden der vor dem Ausleger ig liegenden Arme 22" bis 22e geht, bei
jeder Stellung des Auslegers ig gleich groß ist, so daß unerwünschte Rückstellkräfte
auf den Ausleger 19 nicht auftreten.
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Die in Abb. d. und 5 dargestellte Schalteinrichtung besteht aus zwei
Eisenplatten 33 und 34, die durch ein Joch 35 zu einem auf der Welle io des Drehankers
9 befestigten Hufeisenmagn.et vereinigt sind. Um das Joch 35 ist eine Spule 12 angeordnet,
die von :der Stromquelle 36 aus erregt wird. Im Schwenkbereich des 1Iagneten 33
bis 35 sind die Schalter 37 an einer feststehenden Wand 41 befestigt. - Die Schalter
37 werden von zwei in einem Sockel befestigten, mit Kontaktknöpfen versehenen und
in einem luftleer gepumpten Glasgehäuse eingeschlossenen Blattfedern 26 und 29 gebildet,
deren Stromzuführungen mit dem Leiter 31 bzw. mit den ztt den Spulen der Relais
3" bis 3e führenden Leitern 3o" bis 3,0,, verbunden sind. Die Blattfeder 26 trägt
ein Eisenstück 38, und die Schalter 37 sind im Verhältnis zu dem Ma,--nieten 33
bis 35 so angeordnet, daß :das Eisen-' stück 38 unter der Mitte der beiden Pole
des Magneten liegt.
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Zwischen den Schaltern 37" bis 3.7e sind eiserne Zwischenwände 39
angeordnet. Die Platten 33 und 34, sind im Abstand der Vakuumschalter mit Schlitzen
4o versehen, die die Pole des Magneten 33 bis 35 in Zähne unterteilen.
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Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende Bei wachsender Erregung
des Drehmagneten 7 bis 9 wird der Magnet 33 bis 35 in Pfeilrichtung verstellt. Hierdurch
gelangen die Schalter 37a bis 37e nacheinander aus den Bereich des Flusses des Magneten,
so daß die auf die Eisenbewehrungen 38 ausgeübte Anzi.
eh,ung aufhört
und die Kontaktarme 26 unter der Wirkung ihrer Eigenfederung in die Ruhelage zurückkehren.,
in der sie Kontakt geben. Bei umgekehrter Drehrichtung des Magneten 33 bis 35 gelangen
die Eisenbewehrungen 38 der Schalter 37" bis 37e nacheinander wieder in den Fluß
des Magneten 33 bis 35 und werden angezogen, so daß die Schalter 37 die Erregung
der Spulen des Relais 3" bis 3e unterbrechen und so die Heizelemente 2" bis 2e nacheinander
wieder einschalten.
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Die Schalteinrichtung nach den Abb. 6 bis 8 besteht aus dem von der
Spule 12 umgebenen Kern 13, der unten eine gekrümmte Platte 1.4 trägt. Dieser steht
eine zweite Platte 42 gegenüber, die mit dem oberen Ende des Kernes 13 durch den
Rahmen 43 verbunden ist. Der so gebildete Magnet mit dem Luftspalt zwischen den
Platten z 4 und 42 ist auf der Welle i o des Kernes 9 des Drehmagneten 8 befestigt.
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Die Vakuumschalter 37" bis 37e sind so zu beiden Seiten des Luftspaltes
angeordnet, daß sie bei Drehung des Rahmens .a.3 nacheinander in den Bereich des
magnetischen Flusses zwischen den Platten 14 und .1 .2 gelangen und durch Anziehen
der Eisenstücke 38 an den Kontaktfedern 26 die Erregerstromkreise der Relais 3"
bis 3e nacheinander unterbrochen werden. Diese Ausführungsform ist wegen der beiderseitigen
versetzten Anordnung der Schalter 37" bis 37e raumsparend und erfordert einen nur
geringen Schwenkwinkel des Hilfsmagneten und damit auch des Drehmagneten B.
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Bei der in Abb. 9 und io dargestellten Einrichtung wird zur Betätigung
der Schalter 16 i der Fluß des Drehmagneten 7, 8 selbst heran- i gezogen. Die Schalter
37, die in Nuten des i einen Magnetpoles untergebracht sind, ent- i halten zwei
Blattfedern 26, 29, die je mit einem in der Nähe der Einspannstelle am Sockel angeordneten
Eisenstück 44 bzw. 45 und mit einem am freien Ende angeordneten Eisenstück
4.6 bzw. 47 versehen sind. Durch den Drehanker 9 des Magneten 8, dessen Spule 7
in gleicher Weise wie bei dem in Abb. i bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
von der Summe der durch die Geber. eingeschalteten Ströme durchflossen wird, erleidet
der Fluß zwischen den Polen des Magneten 8 eine Ablenkung, so daß der größte Teil
desselben durch die Schalter 37 geht, die jeweils vom Anker 9 abgedeckt werden.
Dieser Fluß, der seinen Weg vom unteren Pol des Magneten über das Eisenstück 45,
die Fe- ' der 29, die Eisenstücke 47 und 46, die Feder 26 und das Eisenstück .id.
zum Anker 9 nimmt, bewirkt eine Anziehung zwischen den Eisenstücken 4.6 und 47,
so daß die Kontaktknöpfe an den. Federn 26 und 29 Kontakt geben, wodurch die Erregung
der Spulen der Relais 3" bis 3e bei Drehung des Ankers 9 nacheinande.-eingeschaltet
wird. Geht der Drehanker unter der Rückzugsfeder 48 zurück, so öffnen die Vakuu#m.schalter,
sobald sie von dem Drehanker freigegeben werden.
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Die in den Abb. q. bis io dargestellten Schalteinrichtungen, bei denen
die von dem Magneten verstellten Schalter als Vakuumschalter ausgebildet oder in
gasgefüllten Röhren angeordnet sind, können, da dieser Schalter sich zur Schaltung
von Hochspannungen eignet, .das Ein- und Ausschalten der Heizeleinente 2, bis 2e
des Lufterhitzers i unmittelbar vornehmen, so daß die Relais 3" bis 3, entbehrlich
sind.