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Selbsttätige Regelung der Heizung von Eisenbahnwagen In Patent 709
261 ist eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Heizung von Eisenbahnwagen
beschrieben, bei der in den einzelnen Abteilen Einzelregler vorhanden sind, die
den Zustrom des Heizmittels zum Heizkörper jedes Abteiles in Abhängigkeit von der
Raumtemperatur selbsttätig steuern. Dabei ist den Einzelreglern ein gemeinsamer
Haupteinlaßregler vorgeschaltet; der gleichzeitig von den gleichen Geberimpulsen,
die zur Verstellung der Einzelregler beim Über-oder Unterschreiten',der Grenzen
der Raumtemperatur dienen, derart gesteuert wird, daß in Abhängigkeit von der Zu-
und Abnahme der Summe der beheizten Abteile die Wärmezufuhr zum Wagen stufenweise
vergrößert bzw. verkleinert wird.
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Eine derartige Heizeinrichtung arbeitet außerordentlich wirtschaftlich,
da sie gestattet, die Wärmezufuhr zu dem Wagen bzw. zu den einzelnen Abteilen selbsttätig
dem tatsächlichen Bedarf entsprechend zu regeln. Der Haupteinlaßregler und damit
die Wärmezufuhr zu dem Wagen kann dabei von der Anzahl der gleichzeitig beheizten
Abteile entsprechend statisch oder astatisch abhängig gemacht werden. Bei statischer
Abhängigkeit nimmt die relative Anzahl der gleichzeitig beheizten Räume mit abnehmender
Außentemperatur, d. h. allgemein mit zunehmendem Bedarf an Heizwert zu. Bei astatischer
Abhängigkeit besteht die Möglichkeit, die Anzahl der gleichzeitig beheizten Abteile
von dem Bedarf an Heizenergie unabhängig und z. B. stets gleich der Hälfte der gesamten
Zahl der Räume zu machen. Bei einer derartigen astatischen Regelung sind also die
Abkühlungs- und Erwärmungszeitabschnitte für alle Räume im Mittel gleich lang.
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Um nun bei einer Heizeinrichtung dieser Art besonders rasche Schwankungen
des Bedarfes an Heizenergie, wie sie z. B. durch ein plötzliches und vorübergehendes
Öffnen von Fenstern in einzelnen Abteilen vorkommen können, in ihrer Wirkung auf
das Haupteinlaßventil auszugleichen und herabzumindern, wird gemäß der Erfindung
der Haupteinlaßregler ,von den Geberimpulsen über eine Verzögerungseinrichtung verstellt.
Die Verzögerungseinrichtung wird dabei vorteilhaft so eingesetllt, daß eine Verstellung
des Haupteinlaßventiles erst dann erfolgt, wenn eine bestimmte Anzahl von Abteilreglern,
z. B. ,die Hälfte, in dem einen oder dem anderen Sinne geschaltet hat.
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Als Verzögerungseinrichtungen kann erfindungsgemäß vorteilhaft ein
mit Druckluft
oder Dampf betätigter Servomotor dienen, dessen Kolben
mit dein Haupteinlalventil gekuppelt ist und dessen Steuerschieber für die Druckluft
oder den Steuerdampf durch den Haupteinlaßregler verstellt wird. Ferner kann finit
besonderem Vorteil auch eine Uhr als Verzögerungseinrichtung dienen, die die Umschaltungen
der Abteilregler auf die eine Temperaturstufe in positivem Sinne, die Umschaltung
auf die andere Temperaturstufe dagegen in negativem Sinne auf das Haupteinlaliv
entil zur Einwirkung bringt.
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Es ist ferner möglich, den Haupteinlal-lregler selbst als Verzögerungsregler,
z. B. in Form eines tlierinischen Relais, auszubilden, das von den Betätigungsströmen
aller Abteilregler durchflossen wird und das Haupteinlaßventil verzögert verstellt.
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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel
die kegeleng einer Dampfheizung für Eisenbahnvagen beschrieben.
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Der Eisenbahnwagen besitzt z. B. acht Abteile. In jedem Abteil befindet
sich ein Wärmefühler i bekannter Art, der bei zu geringer Temperatur-über den Kontakt
2 den Stromkreis der- Magnetspule 3 schließt, Wodurch das Ventil a. für den an die
Hauptdampfleitung 6 des Wagens angeschlossenen Meizkörper 5 geöffnet wird.. Die
Stromkreise sämtlicher Spulen 3 sind beispielsweise parallel geschaltet und in Reihe
mit der Spule io des Haupteinlaßreglers an die Zugbeleuchtungsbatterie
9 angeschlossen.
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Die Hauptleitung 6 des Wagens wird über das Haupteinlaßventil7 aus
dein Dampfzuleitungsrohr 8 gespeist. Zur Betätigulig des Drosselventils 7 dient
ein durch Druckluft oder Dampf gesteuerter Servomotor 16, dem in diesem Falle gleichzeitig
die Aufgabe der Verzögerungseinrichtung erfindungsgemäß zufällt. Mit dein Kolben
des Servomotors sind über die Stange i9 die Ventilteller ao des Haupteinlaßventils
gekuppelt. Die Steuerung der BewegUng des Konsens 17 geschieht mittels des von der
Betätigungsspule io über die Schieberstange 12 bewegten Steuerschiebers 13, der
die Druckluft- oder Dampfzufuhr zu dem Zvliiider des Servomotors über die Kanäle
14 und 18 regelt.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Je mehr Temperaturfühler
i zu gleicher Zeit über die Kontakte a den Stromkreis des Relais 3 schließen und
je mehr Abteile infolgedessen gleichzeitig beheizt werden und Heizdampf benötigen,
desto s t,- rher ist der Strom in der Magnetspule io des Haupteinlaßreglers und
desto stärker wird diese Spule entgegen der Kraft der Feder il den Scliiel)er i3
hinaufziehen und dadurch den Kanal 14 für den Eintritt des Steuerdampfes öffnen.
Der Steuerdampf oder die Druckluft wird dann von der Zuführung 15 kommend in den
Zylinder des Servomotors 16 einströmen und den Kolben 17 nach unten drücken, wobei
der Steuerdampf, der sich in der anderen Zvlin<leihälfte schon befand, durch
den Kanal 18 eiltweichen kann. Der Kolbenbewegung entsprechend «-erden die Querschnitte,
die die Ventilteller 2o im Haupteinlaßvelitil freigeben, vergrößert und es wird
dein Wagen mehr Iteiz_lampf zugeführt. 111 den einzelnen Abteilen steigt
dadurch die Temperatur. Hat sie in einigen bereits die ob;-re Grenze erreicht, so
-werden die Wärmefühler i die Kontakte -2 öffnen und dadurch den Strom in der Spule
io vermindern. Durch die Feder i i «-ira dann der Schieber i ; so weit nach unten
gedrückt, dalj der Kanal 14. abgeschlossen wird und der Steuerdampf nunmehr durch
den Kanal 18 in den Zylinder des Servomotors 16 einströmt und den Kolben 17 so lange
nach oben schiebt, bis durch die infolgedessen gedrosselte Wärmezufuhr die Temperatur
in verschiedenen Abteilen so weit gesunken ist, daß eine Reihe von Wärmefühlern
wieder Stromsclilull gehen usw.
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Bei gleiclimäßigein. Betriebszustand, also bei gleicher Länge von
Abkühlungs- und Erwärmuligszeitabschnitten und dementsprechend in jedem Augenblick
gleicher "Zahl von offenen und geschlossenen Bontakten wird sich der Schieber 13
auf seiner Mittelstellung halten und beide Kanäle 1.1 und 18 schließen. Dadurch
wird der Kolben 17 jeweils in der Stellung festgehalten, die die Zufuhr der gewünschten
Wärmemenge gewährleistet.
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Die Kanäle 14 und 18, die den Raum des Sehfebers 13 mit dein Zylinder
des Servomotors 16 verbinden, sind zweckmäßig. wie in Abb. a dargestellt, an der
Scliiel>erfl:iclie so ausgebildet, daß mit zunehmender Air weicheng des Schiebers
aus seiner 1littelstellung der Steuerdampfdurchgan- und infolgedessen auch die den
Abteilen zugefiilirte Heizleistung fortschreitend zunimmt. 1:s vergrößert sich also
steigend niit der Anzahl der gleichzeitig geschlossenen Kontakte 2 die Schnelligkeit
der Regelung und damit die je Zeiteinheit zugeführte Heizenergie und unigekehrt
(astatische Regelung.
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Bei kleiner Ausweicheng des Schiehers aus seiner :Mittellage strömt
nur so wenig Steuerdampf in den Zylinder, daß er erst bei langem Stillstand des
Schiebers in derselben Stellung oder aber bei häufiger Wiederholung derselben Auslenkung
den Kolben in Bewegung setzen kann, wogegen
bei starken Schieberauslenkungen,
z. B. beim Anheizen des Wagens, -wenn alle Wärmefühler die Kontakte :2 .geschlossen
halten, ein großer bzw. der volle -Querschnitt des Kanals 14 Steuerdampf, aufnimmt
und dadurch den Kolben sofort zu einem -weiteren bzw. vollständigen Öffnen des Eaupteinlaßventils
7 v eranlaßt.
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Der Servomotor ist ferner so ausgebildet, daß er eine Verstellung
des Haupteinlaßventils 7 in dem einen oder dem anderen Sinn nur dann vornimmt, wenn
insbesondere die Hälfte oder mehr als die Hälfte. der Wärmefühler i den Kontakt
2 geschlossen bzw. geöffnet haben. Das ergibt sich insbesondere aus den Betrachtungen
der folgenden beiden möglichen Grenzfälle der Beheizung.
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In dein Grenzfall hoher Außentemperatur kann u. L?. die Hauptleitung
6 dem Wagen bereits mehr Wärme zuführen als zur ordnungsmäßigen Beheizung notwendig
ist. In allen Abteilen werden die Wärmefühler i infolgedessen den Stromkreis des
Relais 3 öffnen und demgemäß den Heizkörper 5 mittels des Ventils ,I abschalten.
Dadurch -wird die Spule io des Haupteinlaßreglers völlig stromlos und die Feder
ii führt den Schieber 13 nach unten, so daß das Einlaßventil 7. völlig abgeschlossen
wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis im abkühlenden Wagen mehr als die Hälfte
der Wärmefühler i ihren Stromkreis wieder geschlossen haben i denn erst dann wird
der Schieber 13 über seine Mittellage hinausgehoben und öffnet "den Kanal 1q. für
die Zufuhr des Steuerdampfes in den Zylinder des Servomotors, so,daß eine Verstellung
des Kolbens 17 stattfinden kann.
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In dem anderen Grenzfall, nämlich bei besonders niedriger Außentemperatur,
kann es vorkommen, .daß die Querschnitte der Dampfzufuhr u. U. nicht mehr ausreichen,
um für die Beheizung der Abteile genügend Dampf zu liefern. Es -werden dann also
alle Wärmefühler i ihre zugehörigen Stromkreise schließen und der Magnet io des
Hauptreglers wird den Schieber 13 in die höchste Stellung ziehen, wodurch
das Haupteinlaßventi17 voll geöffnet wird. Da in diesem Falle auch alle Abteilventile
q. geöffnet sind, wird die Be. beizung - der Abteile nicht mehr absatzweise, sondern
stetig sein, :so dar also i, Heizkörpern in derselben Zeit die doppelte Dampfmenge
zugeführt werden bann. Wenn in einzelnen Abteilen dann die obere Temperaturgrenze
erreicht wird, werden die Abteilregler i die Temperaturregelung allein übernehmen.
Erst dann, wenn mehr als die Hälfte aller Wärmefühler i ihren Stromkreis wieder
geöffnet haben, ist der Schieber 13 so weit wieder nach unten bewegt, dar nunmehr
auch wieder der Steuerdampf durch den Kanal i8 unter den Kolben 17 strömen kann
und infolgedessen wieder das Haupteinlaßventil 7 in Tätigkeit gesetzt -wird. Die
Einwirkung der Abteilregler i auf die Verstellung .des Haupteinlaßventils 7 ist
also in gewisser Weise beschränkt und verzögert.