Opublikowano dnia 15 wrzesnia 1960 r.WUMi biblioteka/ 00 lUrzc-: -fe.-ifowegoj lf*Ml!SEEiy Winli POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWEJ OPIS PATENTOWY Nr 43461 KI. 20 c, 22 Alex. Friedmann Kommandit-Gesellschaft Wieden, Austria Urzadzenie do regulacji ogrzewania pojazdów zwlaszcza szynowych Patent trwa od dnia 29 czerwca 1959 r.Zapotrzebowanie ciepla urzadzen grzejnych w pojazdach, zalezne jest w duzej mierze od warunków zewnetrznych, to znaczy od tempe¬ ratury powietrza zewnetrznego, promieniowa¬ nia slonecznego, wiatru itd. Wydajnosc urza¬ dzenia grzejnego musi byc obliczona wedlug najwiekszego zapotrzebowania ciepla, jakie moze zajsc i dlatego konieczne jest przy mniejszym zapotrzebowaniu obnizac wydajnosc cieplna. Znane jest stosowanie w tym celu w pomieszczeniu ogrzewanym termostatu, któ¬ ry przy przekroczeniu ustalonej temperatury wylacza, a po opadnieciu ponizej temperatu¬ ry ustalonej wlacza urzadzenie grzejne Na skutek duzej pojemnosci cieplnej grzejnika i koniecznie duzej odleglosci termostatu od grzejników wystepuja przy tego rodzaju regu¬ lacji znaczne wahania temperatury w pomiesz¬ czeniu, to znaczy powstaja niedopuszczalnie duze odchylenia od temperatury ustalonej.Próbowano juz zmniejszyc te wahania tem¬ peratur w pomieszczeniu przez to, iz tempera¬ ture stosowanego w urzadzeniu grzejnym me¬ dium ogrzewajacego regulowano w zaleznosci od zewnetrznych warunków, stosujac termo¬ stat, na który dzialala zarówno temperatura powietrza zewnetrznego, jak równiez tempera¬ tura medium ogrzewajacego. W ten sposób nie sa jednak objete wszystkie równe zewnetrzne wplywy i dlatego próbowano równiez przy po¬ mocy kilku termostatów, umieszczonych na ze¬ wnetrznej stronie pojazdu uchwycic rózno¬ rodne zewnetrzne wplywy. Wymaga to jednak scalenia tych wplywów, do czego potrzebne sa skomplikowane przyrzady. Ponadto jest niezwykle trudno ocenic rzeczywisty stosunek poszczególnych wplywów wzgledem siebie.W centralnym ogrzewaniu budynków propo¬ nowano juz wplywac na wydajnosc cieplna pieca lub kotla w zaleznosci od zewnetrznych warunków, przez to, iz umieszczano aa zew¬ natrz budynku wystawiony na dzialanie tern-peraturv zewnetrznej zbiornik porównawczy, '$? iBtfryra ulrzyiii^waho za poiredriiclwem ter¬ mostatu przy pomocy elektrycznej spirali grzejnej stala temperature. Potrzebna do te¬ go celu wydajnosc cieplna wplywa razem z termostatem reagujacym na dzialanie mer dium ogrzewajacego wydajnosc kotla1, za po¬ moca specjalnych urzadzen przekazujacych.Regulacja w takich urzadzeniach ma jednak przebieg powolny. Proponowano równiez zao¬ patrzenie wymienionego zbiornika porównaw¬ czego w izolacje cieplna i nadanie mu ze¬ wnetrznych ksztaltów samego budynku, aby odnosnie strat ciepla uzyskac wyniki mozliwie zblizone do strit samego budynku. Nie udalo sie jednak dotychczas znalezc tak dokladnego uzgodnienia warunków, miedzy innymi rów¬ niez z tego powodu, ze prawie niemozliwe jest bezbledne zmierzenie wplywu oddzialywania na siebie takich czynników, jak medium grzej¬ ne i zewnetrzne warunki.Mimo to mozna tego rodzaju urzadzenie sto¬ sowac z korzyscia w budynkach, poniewaz bu¬ dynki maja duza pojemnosc cieplna tak, iz powolna regulacja jeszcze jest przydatna i po¬ niewaz dzialanie urzadzenia wystarcza dla za¬ mierzonego celu, mianowicie dla dostosowania wydajnosci kotla w przyblizeniu do spodzie¬ wanego zapotrzebowana ciepla, przez co osia¬ ga sie oszczednosc paliwa.Przy ogrzewaniu pojazdów, zwlaszcza szy¬ nowych, tego rodzaju regulacja nie daje re¬ zultatu, poniewaz po pierwsze zewnetrzne wa- • runki zmieniaja sie szybko i stale wskutek po¬ ruszania sie pojazdu, a nadto sciany pojazdu posiadaja tak mala pojemnosc cieplna, iz wy¬ mienione zmiany praktycznie bez opóznienia - oddzialywuja na wewnetrzne pomieszczenie pojazdu, a z drugiej strony sa ogrzewane po¬ mieszczenia male, natomiast pojemnosc ciepl¬ na elementów grzejnych jest duza, tak iz po¬ wstaja szczególnie duze wahania temperatury pomieszczenia.- Celem niniejszego wynalazku jest zbudowa¬ nie takiego urzadzenia do ogrzewania pojaz¬ dów, a zwlaszcza szynowych, za pomoca znaj¬ dujacego sie na zewnatrz przyrzadu nadaja¬ cego impulsy regulacyjne, który wszystkie ze¬ wnetrzne czynniki bezposrednio sam rejestru¬ je, bez koniecznosci scalania kilku przyrzadów regulacyjnych notujacych rózne zewnetrzne czynniki, a który jest w stanie zapobiegac wa¬ haniom temperatury pomieszczenia wzglednie sprowadzic te wahania do znosnych granic.Istota wynalazku polega na tym, ze w zbior¬ niku porównawczym umieszczonym w miej¬ scu wystawionym na zewnetrzne wplywy, znaj¬ duje sie grzejnik najlepiej elektryczny o ma¬ lej pojemnosci cieplnej, a w bezposrednim sa¬ siedztwie tegoz termostat, który wlacza i wy¬ lacza równoczesnie i w tym samym sensie grzejnik zbiornika porównawczego i uklad grzejny fcojazdu. Dzieki temu, iz elektryczny grzejnik # zbiorniku porównawczym posiada mala pojemnosc cieplna, jego temperatura zo¬ staje przy wlaczaniu i wylaczaniu zmieniana bardzo szybko i praktycznie bez opóznienia, a umieszczony w zbiorniku porównawczym w bezposrednim sasiedztwie grzejnika termo¬ stat, odbiera zmiany temperatur bardzo pred¬ ko. A zatem termostat bedzie w zbiorniku po¬ równawczym znacznie szybciej reagowac, niz termostat umieszczony wewnatrz pojazdu.Osiagnieta przez to duza czestotliwosc wlacza- < nia i wylaczania grzejnika w zbiorniku po¬ równawczym i tym samym ukladu grzejnego pojazdu powoduje, iz wahania temperatur we- ¦ wnatrz pojazdu zmniejszone zostaja do mini¬ mum.W urzadzeniu wedlug wynalazku w jedna¬ kowych warunkach zewnetrznych powinien byc stosunek wydajnosci cieplnej grzejnika j w zbiorniku porównawczym do strat cieplnych I zbiornika porównawczego taki sam, jak sto- j. sunek maksymalnej wydajnosci cieplnej ukla- i du grzejnego pojazdu dó strat cieplnych tego | pojazdu. W ten sposób nastawia sie zawsze i taka wydajnosc cieplna, która jest wlasnie po- i trzebna do utrzymania temperatury wymaga¬ nej w pojezdzie przy zmiennych wplywach zewnetrznych. Przy lagodnej pogodzie, gdy straty cieplne zbiornika porównawczego i po¬ jazdu sa male, okresy wylaczania grzejnika | w zbiorniku porównawczym i tym samym ' ukladu grzejnego w pojezdzie zostaja tak da- j lece zwiekszone, a przy zimnej pogodzie tak ] dalece skrócone, iz wymagana temperatura we wnetrzu pojazdu zostaje dokladnie utrzy- * ) mana.Zgodnie z niniejszym wynalazkiem mozna umiescic w samym pojezdzie równiez termo¬ stat, który niezaleznie od termostatu w zbior¬ niku porównawczym w znany sposób wylacza i uklad grzejny pojazdu przy przekroczeniu okreslonej z góry granicy. W ten sposób moz¬ na uniknac przekroczenia wymaganej tempe¬ ratury w pojezdzie z przyczyn niezwiazanych z warunkami zewnetrznymi, jak np. nadmier¬ ne zaludnienie wagonu. Wlaczanie ukladu grzejnego pojazdu celem osiagniecia, wzgled- — 2 —nie utrzymania wymaganej temperatury regu¬ lowane bedzie przy tym w sposób pulsujacy przez termostat zbiornika pomocniczego w za¬ leznosci od warunków zewnetrznych.Jesli wystepuja anormalne warunki rucho¬ we, np. dlatego, iz pojazd nie byl pewien czas w ruchu i przez to jest silnie ochlodzony, albo Jesli okna pozostawiono zbyt dlugo otwarte, wówczas mozna urzadzenie regulacyjne we¬ dlug wynalazku wylaczyc w czasie trwania tych anormalnych warunków. Mozna to w bar¬ dzo prosty sposób osiagnac przez to, iz dodat¬ kowy termostat umieszczony w pomieszczeniu w przypadku przekroczenia w dól okreslonej z góry temperatury, przerywa oddzialywanie termostatu znajdujacego sie w zbiorniku po¬ równawczym na uklad grzejny pojazdu i urza¬ dzenie grzejne pozostaje wlaczone.Jeden z korzystnych przykladów wykonania przedmiotu wynalazku polega na nadaniu zbiornikowi porównawczemu ksztaltu zewnetrz¬ nego, który w skali pomniejszonej odpowiada ksztaltowi ogrzewanego pojazdu i umieszczeniu go równolegle do pojazdu na dachu. Ulatwia to ujecie calkowite i niesfalszowane zewnetrz¬ nych warunków. Mozna przy tym zastosowac takie rozwiazanie, iz stosunek wspólczynników przewodzenia ciepla poszczególnych scian zbior¬ nika porównawczego, zgodny jest z takimze stosunkiem wspólczynników scian pojazdu równoleglych do scian w zbiorniku porównaw¬ czym. Przy takim wykonaniu, zewnetrzne wa¬ runki oddzialywuja w jednakowy sposób na zbiornik porównawczy i na pojazd, nawet wte¬ dy jesli niejednakowe warunki zewnetrzne dzialaja na poszczególne sciany pojazdu, np. w przypadku wiatru wiejacego z boku, dzieki czemu osiaga sie dokladniejsza regulacje.W celu osiagniecia jeszcze wiekszego zblizenia wzglednie daleko posunietej dokladnosci w analogii warunków chlodzenia zbiornika po¬ równawczego i pojazdu, mozna urzadzenie tak wykonac, ze sciany zbiornika posiadaja partie scian o wiekszym i o mniejszym wspólczynni¬ ku przewodzenia ciepla, przy czym w kazdej scianie zbiornika stosunek wielkosci tych par¬ tii wzgledem siebie odpowiada stosunkowi wielkosci miedzy powierzchniami scian i po¬ wierzchniami okien w odpowiedniej scianie po¬ jazdu odpowiadajacej danej, scianie zbiornika, a stosunek wspólczynników przewodzenia cie¬ pla tych czesci scian zbiornika odpowiada sto¬ sunkowi wspólczynników przewodzenia ciepla powierzchni scian i powierzchni okien pojaz¬ du. Ponadto w mysl wynalazku, sciany wzgled¬ nie czesci scian zbiornika porównawczego mo¬ ga tez posiadac powierzchnie, które maja w przyblizeniu takie same promieniowanie cieplne, jak powierzchnie scian albo czesci scian pojazdu odpowiednich analogicznym scia¬ nom lub partiom zbiornika porównawczego, poniewaz równiez malowanie zewnetrznej sciany pojazdu zmienia stopien promieniowa¬ nia cieplnego.W celu osiagniecia pozadanej czestotliwosci przelaczania termostatu w zbiorniku porów¬ nawczym, np. odpowiednio do mechanicznej sprawnosci elektrycznych przyrzadów lacza¬ cych znajdujacych sie w ukladzie grzejnym, mozna w mysl wynalazku umiescic dodatko¬ we masy w zbiorniku porównawczym najle¬ piej w grzejniku.Dla nastawienia róznych wielkosci regula¬ cyjnych w zbiorniku porównawczym lub do¬ pasowania do róznych typów pojazdów, moz¬ na w mysl wynalazku przewidziec w zbiorni¬ ku porównawczym dalsze przyrzady nastaw- cze. Przy pomocy przyrzadu nastawnego zmie¬ niajacego wydajnosc cieplna elementu grzej¬ nego, mozna tez nastawiac maksymalnie osia¬ galne ogrzewanie pojazdu. Ponadto mozna przewidziec w sposób znany urzadzenie na- stawcze dla temperatury wlaczania termosta¬ tu, przez co mozna ustalic taka temperature zewnetrzna, przy przekroczeniu której nie po¬ winno sie juz ogrzewac wnetrza pojazdu. Po¬ za tym mozna równiez w sposób znany prze¬ widziec urzadzenie nastawcze dla czulosci ter¬ mostatu, przez co oddzialywuje sie tym sa¬ mym na czestotliwosc laczenia. Przy pomocy urzadzenia nastawczegó do zmian wspólczyn¬ nika przewodzenia ciepla izolacji w zbiorniku porównawczym, mozna straty ciepla zbiornika porównawczego sprowadzic do rzedu koniecz¬ nego dla regulacji.Na rysunku przedstawiono przyklady wy¬ konania przedmiotu wynalazku w sposób sche¬ matyczny.Na fig. 1 pokazano zasadniczy schemat zbiornika porównawczego, fig. 2, 3, 4, 5 poka¬ zuja przyklady wykonania zbiornika porów¬ nawczego, przy czym fig. 2 pokazuje przekrój wzdluz II—II na fig. 4, fig. 3 — przekrój wzdluz linii III—III na fig. 4, fig. 4 — prze¬ krój wzdluz linii IV—IV na fig. 2, a fig. 5 — przekrój wzdluz linii V—V na fig. 2.Fig. 1 przedstawia schematycznie zasadnicza budowe zbiornika porównawczego 1 z odpo¬ wiednimi scianami izolujacymi 2, 3, 4, i 5; w którego wnetrzu znajduje sie grzejnik 4? — 3 —i termostat 7. Grzejnik 6 oddzialywuje na ter¬ mostat 7, który przy osiagnieciu okreslonej temperatury wylacza grzejnik 6, przy czym równoczesnie wylacza sie niepokazany na ry¬ sunku grzejnik pojazdu.Przebieg procesu chlodzenia w zbiorniku po¬ równawczym, oddzialywujacy na, kolejnosc la¬ czenia, okreslony jest przez izolacje scian 2—5. Aby na przyklad uwzglednic powierzch¬ nie okien, mozna w miejscu 8 scian 2, 3, 4 i 5 zbiornika 1 usunac izolacje. Poza tym zreszta zbiornik porównawczy jest szczelnie zamknie¬ ty. Miedzy grzejnikiem 6 a termostatem 7 przedstawiono schematycznie mase 9, której wielkosc zmienia oddzialywanie grzejnika 6 ha termostat 7. Masa 9 moze byc zmienna lub wymienna, dzieki czemu zmieniac mozna cze¬ stotliwosc laczenia termostatu 7. Mase 9 moz¬ na równiez bezposrednio polaczyc z grzejni¬ kiem 6 w sposób umozliwiajacy przewodzenie ciepla, przez co zmienia sie jego pojemnosc cieplna i tym samym czestotliwosc laczenia.Na fig. 1 przedstawiono tylko jeden fragment scianki 8, który przez usuniecie izolacji posia¬ da mniejszy wspólczynnik przewodzenia cie¬ pla, niz pozostale czesci scianki. Celem stwo¬ rzenia lepszej analogii z pojazdem moga wszystkie sciany 2, 3, 4 i 5 posiadac odpowied¬ nie fragmenty 8 o mniejszym wspólczynniku przewodzenia ciepla, tak iz w kazdej scianie 2, 3, 4 i 5 zbiornika, znajduja sie czesci o wiek¬ szym wspólczynniku przewodzenia ciepla i cze¬ sci sciany o mniejszym wspólczynniku prze¬ wodzenia ciepla w takim samym stosunku do siebie, jak w przynaleznych scianach pojazdu odpowiadajacych tymze. Izolacje scian 2, 3, 4 i 5 mozna wykonac tak, aby byla nastawia¬ na. Mozna to wykonac np. w taki sposób, iz stosuje sie scisliwy material izolacyjny jak np. tworzywo piankowe, który wstawia sie miedzy dwie nastawne plyty dociskowe o róz¬ nych grubosciach.Fig. 2, 3, 4 i 5 pokazuja przyklad wykona¬ nia takiego zbiornika porównawczego 1, któ¬ ry co do zewnetrznego ksztaltu odpowiada mniej wiecej ksztaltowi pojazdu i za posred¬ nictwem stopki 10 umieszcza sie w polozeniu równoleglym do pojazdu na dachu pojazdu.W scianach 2, 3, 4 i 5 odpowiednio izolowanych na cieplo, przewidziane sa czesci 8 o mniej¬ szym wspólczynniku przewodzenia ciepla, ja¬ kie np. moglyby odpowiadac otworom okien¬ nym pojaidu. Dla zapobiezenia przedostawa¬ niu si% kurzu, jest wewnatrz izolacji scian 2, *, 4 i £ zamknieta blaszana obudowa 1U W zbiorniku porównawczym 1 znajduje sie grzejnik 6 w postaci spirali w bezposrednim sasiedztwie termostatu 7, który wykonany jest w postaci przyrzadu rozszerzajacego sie po¬ dobnego do mieszka. Przelacznik 20 reguluje doplyw pradu do grzejnika 6 i jednoczesnie doplyw energii do grzejnika pojazdu. Na jed¬ nym koncu termostat 7 polaczony jest z draz¬ kiem 12 dwuramiennej dzwigni 12, 14, osa¬ dzonej na mostku 13 i obracajacej sie na czo¬ pie 15. Za posrednictwem sprezyny 16 dziala¬ jacej na trzecie ramie 21 dzwigni 12, 14, ra¬ mie 12 jest dociskane do termostatu 7. Ra¬ mie 14 dwuramiennej dzwigni 12, 14 dziala na przelacznik 20. Poprzez polaczona z grzej¬ nikiem 6 plyte 9 tworzaca mase, cieplo zosta¬ je przeniesione na termostat 7. Przy podwyz¬ szaniu temperatury rozszerza sie termostat 7 • i przelacznik 20 wylacza grzejnik 6, a tym sa¬ mym jednoczesnie grzejnik pojazdu, a przy ochladzaniu wlacza ponownie. Przy ogrzaniu powyzej nastawionej, wymaganej temperatury ; w zbiorniku porównawczym zostaje w ten spo- : sób przerwany doplyw energii do grzejnika 6, , zbiornika 1 i do grzejnika pojazdu, a przy ; spadku temperatury ponizej tej wielkosci,, wlaczony. Wymagana temperature w zbiorni¬ ku porównawczym mozna nastawiac przez. zmiane docisku sprezyny 16 za pomoca sruby ;. 17, przy czym nastawienie ulatwia skala 18. \ Za pomoca sruby 19 nastawia sie skok dwu- j ramiennej dzwigni 12, 14 dzialajacy na prze- I lacznik 20. W ten sposób mozna zmieniac czu- i losc termostatu 7 i tym samym czestotliwosc i przelaczania. PL