DE961372C - Selbsttaetige Temperaturregeleinrichtung einer Dampferzeugungsanlage - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957

M 2352OVIIId/ 2i h

Die Erfindung befaßt sich mit einer selbst- ι tätigen Temperaturregeleinrichtung einer Dampferzeugungsanlage, welche- insbesondere zur Beheizung der Wagenräume von Schienenfahrzeugen, die auf elektrisch betriebenen Strecken laufen, verwendet werden soll. Es ist aber auch möglich, die Dampferzeugungsanlage für stationäre Zwecke oder-für andere Dampfverbraucher zur Anwendung zu bringen.

Für Schienenfahrzeuge ist es bekannt, die Dampfheizkörper der Wagen auf elektrisch betriebenen Strecken über einen. Elektrodenheizkessel mit Dampf zu versorgen, wobei der Elektrodenheizkessel in einem Druckflüssigkeitskreislauf zusammen mit einem ' Dampfabscheider angeordnet ist und ein Ausdampfen der erhitzten Flüssigkeit in dem als Zentrifugalabscheider ausgebildeten Dampfabscheider durch plötzliche Entspannung der Flüssigkeit erzielt wird. Der Elektrodenheizkessel arbeitet gleichzeitig für verschiedene im Bahnbetrieb vorhandene Spannungen und besitzt feste und verschiebbare Elektroden, zwischen denen in der Flüssigkeit Heizstrecken gebildet werden. Je nach dem Abstand zwischen der festen und der beweglichen Elektrode wird eine hohe oder geringe Heizleistung erzielt, und die Aufheizung der Flüssigkeit erfolgt schnell oder langsam.

Bei selbsttätig arbeitenden Regeleinrichtungen für Dampferzeugungsanlagen mit Elektrodenheizstrecken ist es bekannt, die Heizstrecke in Ab-

hängigkeit^, vom Dampfdruck im Kessel zu verändern. Diesem bekannte Regelung wird aber, nicht abhängig von der Diampftemperatur am Verwendungsort des Dampfes durchgeführt. Eine Temperaturregelung für Wassererhitzer, die in Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Heizkessel arbeitet, ist ebenfalls bekannt. Diese Einrichtung arbeitet aber sehr träge, und die in dem Heizraum gewünschte Temperatur wird bei ίο schnellen Temperaturänderungen nur sehr verzögert wieder erreicht, da die Einschaltung der Heizstrecke erst nach erfolgter Abkühlung des Wassers im Kessel durchgeführt wird. Diese bekannte Regeleinrichtung hat nur dafür zu sorgen, daß immer Wasser mit einer bestimmten Temperatur entnommen, werden kann. Wenn der gesamte Wasserinhalt entnommen ist, muß eine vollständige Aufheizung des zugeführten kalten, Wassers erfolgen. Wird ein Teil des Wassers entnommen, so· wird nur eine teilweise Aufheizung durchgeführt. Die Heizleistung richtet sich, somit nach der Wasserentnahme.

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige, bei Überschreitung eines eingestellten Temperaturbereiches eine- verringerte und bei dessen Unterschreitung eine erhöhte Heizleistung durch Veränderung des Elektrodenabstandes steuernde Temperaturregeleinrichtung einer aus einem Druckflüssigkeitskreislauf mit einer Elektrodenheizstrecke und einem Dampfabscheider bestehenden. Dampferzeugungsanlage, insbesondere zur Beheizung der Wagenräume von Schienenfahrzeugen. Bei Schienenfahrzeugen ist es nämlich erforderlich, daß die Regelung der Heizung abhängig von der Temperatur in den. zu beheizenden: Wagenräumen durchgeführt wird. Diese Regelung muß auch so ausgebildet sein, daß sie schnell anspricht, damit die eingestellte Temperatur in den zu beheizenden Räumen aufrechterhalten bleibt. Sobald durch Öffnen von Türen oder Fenstern die Temperatur absinkt, muß sehr schnell eine Nachheizung durchgeführt werden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Regeleinrichtung von der Temperatur am Ende des die Wärme abgebenden Heizsystems abhängig ist und der Strom für die Antriebsvorrichtung zur Veränderung der Heizstrecke zwischen den Elektroden, die mittels eines rhythmisch betätigten Nockenschalters geschaltet wird.

Hierbei wird, also eine laufende Überwachung bzw. Abtastung der Temperatur am Verbrauchsort vorgenommen. Die Beaufschlagung der Thermostaten durch Dampf bedingt und bewirkt ein. sehr schnelles Ansprechen derselben., weil bei Dampf schnell große Temperaturunterschiede auftreten.

Diese selbsttätig arbeitende, von der Temperatur am Ende des Heizsystems abhängige Regeleinrichtung zur Veränderung der Heizstrecke zwischen den Elektroden mittels des rhythmisch betätigten Nockenschalters leitet also· bei Überschreitung des eingestellten Temperaturbereiches eine verringerte und bei Unterschreitung des eingestellten Temperaturbereiches eine erhöhte Aufheizung ein. Der rhythmisch betätigte Nockenschalter bewirkt die Einschaltung eines Verstellmotors für die Abstandsänderung zwischen, den Elektroden. In den Verstellmotor-Stromkreis sind zwei Thermostatkontakte· eingeschaltet, von denen der eine Kontakt oberhalb' und der andere Kontakt unterhalb des eingestellten Temperaturbereiches den Verstellmotor mit der Stromquelle verbindet. Die Thermostatkontakte steuern, die Relais, die den Motorrechts- und -linkskreislauf bewirken. Dadurch werden die Elektroden vor- oder zurückbewegt, und die Heizleistung steigt oder sinkt. In der Endstellung der beweglichen Elektroden sind Endschalter zur Abschaltung des Verstellmotors vorgesehen.

Eine solche Regeleinrichtung bewirkt also· eine Aufheizung auf nahezu konstante Temperatur der Wagenräume unabhängig von jeglicher Bedienung entsprechend einer eingestellten Temperatur oder einem eingestellten Temperaturbereich.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine zweckmäßige Betätigung des Nockenschalters dadurch erreicht, daß dieser vom Pumpenmotor des Druckflüssigkeitskreislaufes — gegebenenfalls über ein Getriebe — betätigt wird. Der Nockenschalter schaltet den Stromkreis für den Verstellmotor in rhythmischen Perioden ein, und dieser wird, je nach der Stellung der Thermostatkontakte, rechts oder links herum laufen und die beweglichen Elektroden verstellen.

Die Thermostatkontakte tasten zweckmäßig die gs Temperatur des aus den Dampfheizkörpern zurückfließenden Kondensates ab. Es ist aber auch möglich, die Temperatur der Dampfheizkörper unmittelbar abzutasten- und zur Steuerung der Thermostatkontakte zu benutzen.

In der Zeichnung ist eine selbsttätige TemperaturregeJeinrichtung einer Dampferzeugungsanlage nach der Erfindung in einem schematischen Ausführungsbeispiel dargestellt.

Ein Pumpenmotor 1 treibt die Umwälzpumpe 2 des Druckflüssigkeitskreislaufes 3, der über den Elektrodenheizkessel 4 zu einem Dampfabscheider 5 führt. Im Ausführungsbeispiel ist nur ein Elektrodenpaar dargestellt, das aus der festen Elektrode 6 und. der beweglichen Elektrode 7 besteht, zwischen denen die Heizstrecke 8 gebildet ist. Die erhitzte Druckflüssigkeit wird in dem Dampfabscheider 5 in. an sich bekannter Weise plötzlich entspannt, indem ein Wasserfilm im Dampfabscheider umläuft, so daß der Dampf über die Leitung 9 in die Heizkörper 10 abgeführt werden kann.. Das Kondensat gelangt über die Leitung 11 zweckmäßig über einen Aufnahme- bzw. Vorratsbehälter 12 zurück in die Saugleitung 13 der Umwälzpumpe 2.

Die bewegliche Elektrode 7 des Heizkessels 4 wird über eine Verstelleinrichtung gegen die feste Elektrode 6 bewegt oder von dieser zurückgezogen. Im Ausführungsbeispiel ist eine Spindel 14 mit einer Verstellmutter 15 dargestellt, die einen Arm 16 aufweist, an. dem die bewegliche Elektrode 7

mittels der Stange 17 befestigt ist. Die Spindel 14 wird von einem Verstellmotor 18 in der einen oder anderen Drehrichtung unmittelbar oder über ein Getriebe 19 bewegt.

Im Ausführungsbeispiel treibt der Pumpenmotor i, gegebenenfalls über ein Getriebe 20, über eine Nockenscheibe 21 den Nockenschalter 22, der den von einer Batterie 23 oder einem Netz zum Verstellmotor 18 geführten. Stromkreis schließt oder öffnet. Die Nockenschalteranordnung 21, 22 ist so ausgebildet, daß er während einer Umdrehung der Welle 24 den Nockenschalter 22 kurzzeitig schließt und wieder öffnet.

An einem Beispiel soll die Wirkungsweise der Anlage erläutert werden. Bei einer Kondensattemperatur zwischen 65 und 70⁰ C soll keine Regelung erfolgen. Sobald die Kondensattemperatur unter 65 ° sinkt, wird der Thermostatkontakt 25 geschlossen, während bei einer Kondensattemperatur über yo° C der Thermostatkontakt 26 geschlossen wird. Wird nun der Heizungshauptschalter 27 eingeschaltet, läuft der Pumpenmotor 1 an, und gleichzeitig wird, eine Aufheizung der Flüssigkeit im Elektrodenheizkessel 4 in der Heizstreckei 8 erfolgen.

Durch rhythmisches Schließen des Nockenschalters 22 erhält bei geschlossenem Kontakt 25, d. h. die Kondensattemperatur liegt unter 65 ° C, die Wicklung 29 des Verstellmotors 18 über die Kontakte des Relais 30 und den Endschalter 31 Spannung. Der Verstellmotor 18 läuft im Linkslauf an, und verstellt über das Getriebe 19 die Elektrode 7 im Sinne einer Verkürzung der Heizstrecke 8, wodurch die Heizleistung steigt. Der Ver-Stellmotor 18 wird immer nur kurzzeitig, entsprechend dem Schließen des Nockenschalters 22, laufen, so· langei, bis die Kondensattemperatur über 65⁰C steigt und der Thermostatkontakt 25 abschaltet. Beim rhythmischen Schließen des Noekenschalters 22 erfolgt nunmehr kein Anlaufen des Verstellmotors 18 mehr; der Verstellmotor 18 wird vielmehr erst dann wieder anlaufen, wenn die Kondensattetnperatur entweder unter 65⁰C sinkt oder über 70⁰ C steigt. Im letzteren Falle schließt dann der Thermostatkontakt 26, der dann den Verstellmotor 18 über das Relais 28 im Rechtslauf einschaltet, wodurch die Elektrode 7 von der festen, Elektrode 6 fortbewegt wird und die Heizstrecke 8 größer wird, so daß die Aufheizleistung sinkt. Auch die Bewegung der Elektrode 7 im Sinne einer Vergrößerung der Heizstrecke 8 erfolgt rhythmisch durch das Schließen des Nockenschalters 22 über die Nockenscheibe 21. Sinkt die Kondensattemperatur wieder unter 70⁰ C, öffnet der Thermostatkontakt 26, und der Verstellmotor 18 bleibt stehen. Bei weiterem Absinken der Kondensattemperatur unter 65⁰ C schaltet dann in der beschriebenen Weise der Thermostatkontakt 25 wieder ein, und die Heizstrecke 8 wird wieder verkürzt, so· daß eine höhere Aufheizung erfolgt.

In den Endstellungen der Elektrode 7 sind die Endschalter 31 und 32 angeordnet. Der Endschalter wird bei vollständig eingefahrener Elektrode 7 geöffnet und unterbricht den Stromkreis für den Verstellmotor, während der Endschalter 32 bei vollständig ausgefahrener Elektrode 7 geöffnet wird und ebenfalls den Stromkreis für den. Verstellmotor 18 unterbricht.

Der Verstellmotor 18 bewirkt bei den einzelnen Impulsen, die er durch das Schließen der Nockenschalteranordnung 21, 22 erhält, immer nur eine geringe Verstellung der Elektrode 7, so- daß eine gute Regelung der Temperatur auf einen eingestellten Bereich möglich ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die beschrieben© Anlage nicht nur für die Beschickung vom Heizkörpern mit Dampf auf Fahrzeugen zu verwenden, sondern der erzeugte Dampf kann ebensogut für andere Dampfverbraucher im stationären Betrieb dienen, wo eine selbsttätige Regelung der Dampftemperatur in einem eingestellten Bereich erforderlich ist. Der Elektrodenheizkessel im Ausführungsbeispiel kann aus einer größeren Anzahl von festen und beweglichen Elektroden bestehen, die über den Verstellmotor 18 gleichzeitig bewegt werden, und es ist auch möglich, den Elektrodenheizkessel mit den, insbesondere im Eisenbahnbetrieb, vorhandenen verschiedenen . Spannungen von 1000, 1500 und 3000 Volt zu betreiben, wobei dann die entsprechenden Querschnitte der aus elektrisch nfcht leitendem Stoff bestehenden Rohre, entsprechend den verschiedenen Spannungen, „im Durchmesser abgestuft sind. Für die jeweilige Spannung sind dann mehr oder weniger Elektroden gleichzeitig eingeschaltet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Selbsttätige, bei Überschreitung eines eingestellten Temperaturbereiches eine verringerte und bei dessen Unterschreitung eine erhöhte Heizleistung durch Veränderung des Elektrodenabstandes steuernde Temperaturregeleinrichtung einer aus einem Druckflüssigkeitskreislauf mit einer Elektrodenheizstrecke und einem Dampfabscheider bestehenden Dampferzeugungsanlage, insbesondere zur Beheizung der Wagenräume von Schienenfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung von der Temperatur am Ende des die Wärme abgebenden Heizsystems abhängig ist und der Strom für die Antriebsvorrichtung zur Veränderung der Heizstrecke zwischen den Elektroden über einen rhythmisch betätigten-Nockenschalter (21, 22) geschaltet wird.
2. 2. Temperaturregeleinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der rhythmisch betätigte Nockenschalter (21, 22) die Einschaltung eines Verstellmotor's (18) für die Abstandsänderung zwischen, den. Elektroden einleitet und in den Verstellmotorstromkreis zwei Thermostatkontakte (25, 26) eingeschaltet sind, von denen der eine Kontakt (26) oberhalb und der andere Kontakt (25) unterhalb des

   eingestellten Temperaturbereiches den Verstellmotor mit der Stromquelle verbindet.
3. 3. Temperatur regeleinrichtung- nach den Ansprüchen ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen, Thermostatkontakt (25) ein, Relais (30) für den Verstellmotorlinkslauf und dem anderen Thermostatkontakt (26) ein Relais (28) für den Verstellmotorrechtslauf zugeordnet ist.
4. 4. Temperaturregeleinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Endstellungen der beweglichen Elektroden (7) Endschalter (31, 32) zur Abschaltung des Versteldmotors (18) vorgesehen sind.
5. 5. Temperaturregeleinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenschalter (21, 22) vom Pumpenmotor (1) des Druckflüssigkeitskreislaufes (3) gegebenenfalls über ein Getriebe (20) betätigt wird.
6. 6. Temperaturregeleinrichtung nach den Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermostatkontakte (25, 26) die Temperatur des aus den Dampfheizkörpern zurückfließenden Kondensates abtasten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 462 982, 833 532.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 656/408 9.56 (609 853 3.57)