19.IV 1962 Austria Opublikowano: 29.VI.1964 48321 KI. 20 c 22 MKP B 61 d 2flKD UKD BIBLIOTEKA Wlasciciel patentu: Alex. Friedmann Kommandit-Gesellschaft, Wieden (Austria) Urzadzenie do samoczynnej regulacji urzadzen ogrzewczych do pojazdów, zwlaszcza do wagonów pojazdów szynowych Wynalazek dotyczy urzadzenia do samoczynnej regulacji urzadzen ogrzewczych do pojazdów, zwlaszcza pojazdów szynowych z ogrzewanym zbiornikiem porównawczym, który jest wystawio¬ ny na wszystkie wplywy atmosferyczne i w któ¬ rym jest umieszczony czujnik temperatury nada¬ jacy impulsy regulacyjne.Dzieki umieszczeniu czujnika temperatury w zbiorniku porównawczym osiaga sie dokladniejsze uwzglednienie wplywów atmosferycznych, anizeli to jest mozliwe w znanych konstrukcjach regulo¬ wanych za pomoca termostatu zewnetrznego, co jest szczególnie wazne w urzadzeniach ogrzew¬ czych do wagonów, poniewaz jak wiadomo, ich za¬ potrzebowanie ciepla zalezy nie tylko od tempera¬ tury zewnetrznej, lecz w znacznym stopniu rów¬ niez od innych czynników meteorologicznych, np. od naslonecznienia, wiatru, opadów atmosferycz¬ nych itd. Zbiornik porównawczy przy tym powi- wien miec jednak wlasciwe wymiary, a wydajnosc ciepla urzadzenia ogrzewczego wagonu i dla ogrze¬ wania zbiornika porównawczego winny byc utrzy¬ mane w prawidlowym stosunku. Gdy warunki te beda spelnione, to ogrzewanie wnetrza pojazdu be¬ dzie regulowane odpowiednio do warunków atmo¬ sferycznych tak, aby doprowadzane cieplo pokry¬ walo jego zapotrzebowanie do ogrzania wnetrza wagonu pustego, bez pasazerów. Wplyw róznego zapelnienia wagonów na zapotrzebowanie ciepla moze byc wówczas latwo uwzgledniony za pomoca 10 15 20 25 30 termostatów wewnetrznych, które wylaczaja ogrze¬ wanie wagonów z chwila osiagniecia ustalonej temperatury.Znana jest juz konstrukcja tego rodzaju, w któ¬ rej zbiornik porównawczy jest ogrzewany za po¬ moca grzejnika elektrycznego o malej pojemnosci cieplnej, który jest wlaczany i wylaczany równo¬ czesnie i równolegle z urzadzeniem ogrzewczym wagonu za pomoca czujnika temperatury, znajdu¬ jacego sie w zbiorniku porównawczym. Wydajnosc ciepla grzejnika w zbiorniku porównawczym po¬ winna stac przy tym w takim stosunku do strat cieplnych zbiornika porównawczego, jak maksy¬ malna wydajnosc ciepla urzadzenia ogrzewczego wagonu do strat cieplnych w wagonie w jednako¬ wych warunfeach zewnetrznych. Te obie wydaj¬ nosci ciepla utrzymywane w stalym stosunku wzgledem siebie, sa jednak zalezne od róz¬ nych czynników, które moga zmieniac sie pod¬ czas wykorzystania wagonu tak, ze utrzymanie stalego stosunku miedzy wydajnosciami ciepla, niezbedne do dokladnej regulacji urzadzenia ogrzewczego, jest bardzo trudne, lub nawet niemo¬ zliwe. W przypadku np. ogrzewania elektrycznego, wydajnosc ciepla waha sie znacznie, równoczesnie z wahaniami napiecia w przewodzie jezdnym lub napiecia w grzejnikach trakcji elektrycznej, nato¬ miast w przypadku ogrzewania parowego wydaj¬ nosc ciepla podlega wahaniom, np. pod wplywem wahan cisnienia pary. Poniewaz zbiornik porów-48321 3 nawczy byl dotad ogrzewany równiez za pomoca baterii podlegajacej wahaniu napiecia, zmiany po¬ równywanych ze soba wydajnosci ciepla sa róz¬ ne. Wady te wystepuja szczególnie w przypadku ogrzewania za pomoca powietrza, gdyz miedzy in¬ nymi równiez i moc dmuchawy jest zalezna od na¬ piecia baterii lub elektrycznej sieci trakcyjnej.Wreszcie w przypadku wagonów, w których urza¬ dzenie ogrzewcze jest zasilane z róznych zródel ciepla, np. za pomoca pary i pradu elektrycznego, wystepuja jeszcze wahania w ogrzewaniu wagonu, gdyz takie grzejniki maja rózne charakterystyki oddawania ciepla, a stad powstaja róznice w wy¬ dajnosci ciepla w zaleznosci od tego, jakie zostalo wlaczone zródlo ciepla.W ogrzewaniu centralnym budynków, w celu regulowania wydajnosci cieplnej pieca lub kotla, do ogrzewania goracej wody, sluzacej jako czyn¬ nik przenoszenia ciepla, stosuje sie zbiornik po¬ równawczy, wystawiony na wplywy atmosferycz¬ ne i ogrzewany za pomoca grzejnika, przez który przeplywa goraca woda. Utrzymanie stalego sto¬ sunku miedzy wydajnosciami cieplnymi instalacji ogrzewczej budynku i grzejnika w zbiorniku po¬ równawczym jest jednak trudne takze i w tym przypadku, poniewaz dla stosunkowo malego zbior¬ nika porównawczego nie jest latwo wykonac grzej¬ nik o takiej samej charakterystyce przenoszenia ciepla, jaka maja grzejniki w budynku. Dalsza wada jest to, ze grzejnik znajdujacy sie w zbior¬ niku porównawczym ma stosunkowo duza pojem¬ nosc cieplna, wskutek czego regulacja odbywa sie zawsze z opóznieniem i dlatego takie opóznienie nie nadaje sie do wagonów, w których chwilowo zapotrzebowanie ciepla zmienia sie szybko i stale.Wynalazek ma na celu unikniecie wad znanych urzadzen i wykonanie prostego urzadzenia do re¬ gulowania instalacji ogrzewczej przy dokladnym uwzglednieniu zarówno wszystkich wplywów atmosferycznych jak i wszystkich wahan i róznic wydajnosci cieplnej wagonu i zbiornika porów¬ nawczego.Wynalazek oparty jest na spostrzezeniu, ze wszystkie wahania w wydajnosci cieplnej oddzia¬ lywuja niezaleznie od swej przyczyny na tempera¬ ture powietrza ogrzewanego przez instalacje ogrzewcza, i polega na zastosowaniu pomiedzy wa¬ gonem i zbiornikiem porównawczym kanalu po¬ wietrznego, poprzez który zbiornik porównawczy jest ogrzewany powietrzem ogrzanym przez insta¬ lacje ogrzewcza. Dzieki takiej konstrukcji uzysku¬ je sie pewnosc, ze dla wszystkich warunków atmo¬ sferycznych, wywierajacych wplyw na zapotrze¬ bowanie ciepla wagonu, wydajnosc cieplna, prze¬ kazana do zbiornika porównawczego, odpowiada dokladnie oddawanej ilosci ciepla przez instalacje ogrzewcza do wnetrza wagonu. Regulacja instala¬ cji ogrzewczej jest dzieki temu zupelnie niezalez¬ na od wahan w wydajnosci ciepla. Wynalazek mo¬ ze byc zastosowany równiez z korzyscia do wszel¬ kich instalacji ogrzewczych niezaleznie od ich kon¬ strukcji i zastosowanego czynnika przenoszacego cieplo. Ponadto wynalazek wyróznia sie prostota, gdyz staja sie zbyteczne oddzielne grzejniki w zbiorniku porównawczym, i zapewnia szybka re¬ gulacje, poniewaz dzieki uzyciu powietrza do ogrzewania zbiornika porównawczego, temperatu¬ ra w zbiorniku szyko dostosowuje sie do zmian w 5 wydajnosci ciepla zachodzacej wewnatrz wagonu.Dla instalacji ogrzewniczych z grzejnikami umie¬ szczonymi wewnatrz wagonu, np. na goraca wode, pare lub prad elektryczny, wedlug wynalazku ka¬ nal powietrzny jest wyprowadzony w poblizu 10 grzejnika, najlepiej z miejsca znajdujacego sie po¬ nad pokryciem grzejnika. Powietrze ogrzane przez grzejnik przechodzi wówczas pod dzialaniem ciagu kominowego z wnetrza wagonu do zbiornika po¬ równawczego i przy odpowiedniej wielkosci kana- 15 lu powietrznego zapewnione jest ogrzewanie zbior¬ nika porównawczego dokladnie proporcjonalnie do oddawanego ciepla przez grzejnik do wnetrza wa¬ gonu. Oprócz kanalu powietrznego nie ma przy tym potrzeby stosowania zadnych innych urzadzen, 20 a w szczególnosci zadnych elementów sterujacych, wskutek czego konstrukcja wedlug wynalazku sta¬ je sie prosta i tania.W innej odmianie wykonania wynalazku w po¬ wietrznych instalacjach ogrzewczych kanal.powie- 23 trzny moze byc odgaleziony od glównego kanalu powietrznego za ogrzewaczem powietrza doprowa¬ dzanego do wnetrza wagonu. Równiez w tym przy¬ padku do ogrzewania zbiornika porównawczego potrzebny jest tylko zwykly kanal powietrzny.W przypadku ogrzewania powietrznego z jednym tylko glównym kanalem powietrznym (ogrzewanie jednokanalowe) mozna dzieki wynalazkowi osiag¬ nac w korzystny sposób nawet pewne dostosowa¬ nie dzialania grzejnego do liczby pasazerów w wa¬ gonie, gdyz w przypadku zamkniecia otworów wy¬ lotowych, na skutek uzyskania ustalonej tempera¬ tury wewnatrz wagonu, tworzy sie w kanale po¬ wietrznym cisnienie, wskutek czego nastepuje wzmozony doplyw powietrza do zbiornika porów¬ nawczego, który zostaje szybciej ogrzany i przez to zmniejsza sie efekt ogrzewania. Wynalazek mo¬ ze byc równiez zastosowany do dwukanalowego ogrzewania powietrznego, przy czym kanal powie¬ trzny prowadzacy do zbiornika porównawczego 45 odgalezia sie od tego glównego kanalu powietrzne¬ go, którego temperatura powinna byc regulowana za pomoca czujnika cieplnego w zbiorniku porów¬ nawczym.W dalszym rozwinieciu istoty wynalazku prze¬ krój kanalu powietrznego na znacznej swej dlu¬ gosci powinien byc przynajmniej trzy razy wiek¬ szy niz przekrój otworu wlotowego do zbiornika porównawczego. Dzieki temu uzyskuje sie mniej¬ szy opór przeplywów w kanale powietrznym. W korzystnej odmianie wynalazku kanal powietrzny przed zbiornikiem porównawczym moze byc do¬ prowadzany poprzez regulowany element zamyka¬ jacy, np. przeslone, na poddasze lub na korytarz wagonu, a przewód laczacy o mniejszym przekro¬ ju moze prowadzic od kanalu powietrznego do zbiornika porównawczego. Powietrze, przeplywa¬ jace przez zbiornilk porównawczy, uchodzi rów¬ niez na poddasze lub na korytarz. Osiaga sie przy tym te dodatkowa korzysc, ze ilosc powietrza do- 65 * 35 40 50 55 6048321 prowadzana do zbiornika porównawczego moze byc wyregulowana tak, ze temperatura, jaka ma byc utrzymana w wagonie moze byc dowolnie na¬ stawiona za pomoca czujnika temperatury znajdu¬ jacego sie w zbiorniku porównawczym. Przez od¬ prowadzenie nadmiaru powietrza na poddasze lub na korytarz wagonu jest zapewniona wystarczaja¬ ca predkosc przeplywu w kanale powietrznym, wskutek czego zmiany wydajnosci cieplnej we¬ wnatrz wagonu oddzialywuja odpowiednio szybko na zbiornik porównawczy.Wedlug dalszej cechy wynalazku kanal powie¬ trzny i ewentualnie równiez przewód laczacy, pro¬ wadzacy do zbiornika porównawczego maja mala pojemnosc cieplna, np. sa cienkoscienne i najlepiej zaopatrzone w izolacje cieplna. Ma to na celu unikniecie strat cieplnych w kanale powietrznym i zmian temperatury powietrza doprowadzonego do zbiornika porównawczego przez cieplo nagroma¬ dzone w sciankach kanalu powietrznego. W ten sposób osiaga sie dalsze polepszenie dokladnosci regulacji i szybkosci reagowania na zmiane tem¬ peratury w instalacji ogrzewczej.Na rysunku uwidocznione sa schematycznie przy¬ klady wykonania wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia przekrój wagonu z ogrzewaniem za pomoca pary lub goracej wody, fig. 2 — przekrój wzdluz linii II — II na fig. 1; fig. 3 — schematy¬ czny przekrój poprzeczny innego wagonu z jedno- kanalowym ogrzewaniem powietrznym, fig. 4 — przekrój szczególu innej odmiany wynalazku, a fig. 5 — odpowiedni przekrój czesciowy.W przykladzie wykonania wynalazku wedlug fig. 1 i 2 w przedziale 1 dla pasazerów jest umie¬ szczony grzejnik 2 ogrzewany para lub goraca wo¬ da. Grzejnik 2 posiada obudowe 3, która na dole ma otwory 4 do wlotu powietrza, a na górze inne otwory 5 do wylotu ogrzanego powietrza. Z pew¬ nego miejsca obudowy 3, znajdujacego sie ponad grzejnikiem 2, jest odprowadzony poprzez lejko¬ wata nasadke 6 kanal powietrzny 7, który przebie¬ ga np. wzdluz scianki zewnetrznej 8 wagonu ku górze i przez poddasze 9 uchodzi do zbiornika po¬ równawczego 10, znajdujacego sie na dachu. Ze zbiornika porównawczego 10 jest odprowadzona rurka odplywowa ii do poddasza 9 wagonu. Rurka odplywowa 11 moze jednak uchodzic równiez bez¬ posrednio na zewnatrz wagonu albo do koryta¬ rza 12 wagonu, wskutek czego powietrze plynace ze zbiornika porównawczego 10 sluzy jednoczesnie do ogrzewania korytarza 12. W zbiorniku porów¬ nawczym 10 znajduje sie czujnik cieplny np. ter¬ mometr stykowy 13.Po wlaczeniu ogrzewania, zimniejsze powietrze, znajdujace sie w poblizu podlogi przedzialu 1, wplywa przez otwory 4 do komory otoczonej obu¬ dowa 3 i wyplywa z komory przez znajdujace sie u góry obudowy 3 otwory 5 z chwila, gdy zostanie ogrzane przez grzejnik 2. Czesc powietrza ogrza¬ nego przez grzejnik 2 dostaje sie do lejkowatej nasadki 6 i przeplywa stamtad pod dzialaniem cia¬ gu kominowego przez kanal powietrzny 7 do zbior¬ nika porównawczego 10, ogrzewa go i znajdujacy sie w nim czujnik temperaturowy 13, a nastepnie przeplywa przez rurke odplywowa 11 do poddasza 9 wagonu. Z chwila osiagniecia w zbiorniku po¬ równawczym 10 najnizszej dajacej sie nastawiac temperatury, która zalezy z jednej strony od cie¬ plego powietrza doprowadzonego przez kanal po- 5 wietrzny 7, a z drugiej strony od wplywów atmo¬ sferycznych, na które wystawiony jest zbiornik po¬ równawczy 10, czujnik temperatury 13 wylacza ogrzewanie wagonu. Wskutek tego grzejniki 2 ochladzaja sie tak, ze powietrze doplywajace do io zbiornika porównawczego 10 nie jest juz ogrzewa¬ ne i wobec tego wnetrze zbiornika porównawcze¬ go 10 oziebia sie równiez. Z chwila osiagniecia na¬ stawionej z góry temperatury minimalnej w zbior¬ niku porównawczym 10, czujnik temperatury 13 15 wlacza ponownie ogrzewanie wagonu i opisany proces powtarza sie od nowa.Jezeli wydajnosc cieplna wagonu oddawana przez grzejniki 2 spadnie, np. wskutek nizszego cisnie¬ nia pary lub mniejszej predkosci przeplywu gora- 20 cej wody, to równiez i powietrze doplywajace przez kanal powietrzny 7 do zbiornika porównaw¬ czego 10 staje sie odpowiednio zimniejsze, i znaj¬ dujacy sie w zbiorniku porównawczym 10 czujnik temperatury wlacza czesciej lub dluzej ogrzewa- 25 nie dla utrzymania przepisowej temperatury. W ten sposób wagon, zupelnie niezaleznie od wydajnosci cieplnej grzejników, otrzymuje zawsze ilosc ciepla wymagana dla utrzymania ustalonej temperatury.Zamiast grzejników ogrzewanych para lub go- 30 raca woda moga byc stosowane równiez inne ro¬ dzaje ogrzewania, np. grzejniki elektryczne. Waha¬ nia wydajnosci cieplnej na skutek zmian napiecia w sieci równiez i w tym przypadku sa notowane przez czujnik temperatury 13 w zbiorniku porów- 35 nawczym 10 i odpowiednio wyrównywane. Ten sam skutek wystepuje równiez w przypadku stoso¬ wania kilku grzejników róznego rodzaju np. grzej¬ nika parowego i grzejnika elektrycznego w tym samym przedziale. W tym przypadku nalezy sta- 40 rac sie tylko o to, azeby do zbiornika porównaw¬ czego 10 doplywalo powietrze podgrzane odpowie¬ dnio przez obydwa grzejniki.W przykladzie wykonania wedlug fig. 3 przed¬ stawiono wagon 14 z przedzialem 15 dla pasaze- 45 rów, poddaszem 16 i korytarzem 17. Pod wagonem 14 znajduje sie podgrzewacz powietrza 18 z dmu¬ chawa 19, z której prowadzi glówny kanal powie¬ trzny 20 do kanalu rozdzielczego 21, umieszczone¬ go wzdluz sciany bocznej 22 wagonu 14. Z kanalu 50 rozdzielczego 21 prowadza otwory wylotowe cie¬ plego powietrza do ogrzewania przedzialów wago¬ nu, które sterowane sa najlepiej za pomoca prze¬ slon. Od glównego kanalu powietrznego 20 odgale¬ zia sie kanal powietrzny 23, który przebiega wzdluz 55 sciany bocznej 24 ku górze do zbiornika porów¬ nawczego 25, w którym znajduje sie czujnik tem¬ peratury 26. Oprócz tego ze zbiornika porównaw¬ czego 25 prowadzi rurka odplywowa 27 do podda¬ sza 16 wagonu. 60 Dzialanie tego urzadzenia jest w zasadzie takie same jak w przykladzie wykonania wedlug fig. 1 i 2. Róznica polega tylko na tym, ze wewnatrz wa¬ gonu nie ma zadnych grzejników, lecz za to pod wagonem jest umieszczony centralny podgrzewacz 65 powietrza sterowany przez czujnik temperatury 2648321 w zbiorniku porównawczym 25. Przy sterowaniu otworów wylotowych ogrzanego powietrza z kana¬ lu rozdzielczego 21 do ogrzewania pomieszczen, np. za pomoca zaslon, uruchamianych elektromagne¬ sami, wystepuje po zamknieciu otworów w kanale 5 rozdzielczym 21 równiez w kanale glównym 20 ci¬ snienie, które przyspiesza przeplyw powietrza przez kanal powietrzny 23. W ten sposób, gdy w przedzialach sa zamkniete otwory wylotowe do po¬ wietrza, tzn. po osiagnieciu ustalonej temperatury, 10 do zbiornika porównawczego 25 jest doprowadzana wieksza ilosc ciepla, wskutek czego zbiornik ten ogrzewa sie szybciej i wylacza szybciej podgrze¬ wacz powietrza 18, dzieki czemu po ponownym otwarciu otworów wylotowych, do przedzialów do- 15 plywa równiez nieco zimniejsze powietrze. W ten sposób uzyskuje sie pewne dostosowanie ogrzewa¬ nia wagonu do ilosci pasazerów w przedziale, i dzieki temu nawet przy calkowicie zapelnionym przedziale unika sie przegrzania i zapewnia wy- 2o starczajacy doplyw swiezego powietrza.Na fig. 4 i 5 przedstawiono na koniec odmiane wynalazku, w której kanal powietrzny 28 posiada stosunkowo duzy przekrój i poprzez króciec 29 jest doprowadzony bezposrednio do poddasza wa- 25 gonu. Jak uwidoczniono na fig. 5 otwór wylotowy moze byc dowolnie zmieniany za pomoca prze¬ chylnej przeslony 30, ustalanej w kazdym poloze¬ niu za pomoca sruby 31. Od kanalu powietrzne¬ go 28 odgalezia sie przewód laczacy 32 o stosun- 30 kowo mniejszym przekroju, prowadzacy do zbior¬ nika porównawczego 33. Przewód laczacy 32 prze¬ chodzi przy tym przez rure 34, na której jest osa¬ dzony zbiornik porównawczy 33 i razem z która zbiornik ten jest zamocowany srubami 36 na da- 35 chu 35 wagonu. Zbiornik porównawczy 33 posiada umieszczone w pewnej odleglosci od siebie scian¬ ki 37 i 38 pomiedzy którymi znajduje sie izola¬ cja 39, posiadajaca na bokach przerwy 40 odpo¬ wiadajace oknom wagonu kolejowego, wskutek 40 czego straty cieplne zbiornika porównawczego 33 odpowiadaja w przyblizeniu stratom cieplnym wa¬ gonu kolejowego. Wewnatrz zbiornika porównaw¬ czego 33 znajduje sie czujnik temperatury 41, np. termometr stykowy. Powietrze doprowadzone przez 45 przewód 32 do zbiornika porównawczego 33 prze¬ plywa przez rure 34 do poddasza wagonu. Oprócz tego wewnatrz rury 34 znajduje sie druga mniej¬ sza rura 42, sluzaca do przeprowadzenia przewo¬ dów laczacych czujnika temperatury 41. Kanal 50 powietrzny 28 i przewód laczacy 32 sa cienkoscien¬ ne, dzieki czemu maja mala pojemnosc cieplna.Oprócz tego kanal powietrzny 28 jest otoczony izolacja cieplna 43, a przewód polaczeniowy 32 — izolacja cieplna 44, wskutek czego takze i w tym 55 przypadku unika sie skutecznie strat cieplnych.Dzialanie urzadzenia i doprowadzanie powietrza równiez i w tej odmianie zbiornika porównawcze¬ go jest takie same, jak w przykladach poprzed¬ nich. Za pomoca nastawnej przeslony 30 uzyskuje 60 sie dodatkowo jeszcze mozliwosc dowolnego na¬ stawiania ilosci powietrza doprowadzonego do zbiornika porównawczego 33 i tym samym jego ogrzewania. Najlepiej, jezeli wyregulowanie stru¬ mienia powietrza przeprowadzi sie za pomoca 65 przeslony 30 tak, zeby czujnik temperaturowy 41 w zbiorniku porównawczym 33 nastawial w pu¬ stych przedzialach pozadana temperature wnetrza.Powietrze od/plyiwajace przez pozostala czesc otwo¬ ru, nie zaslonieta przeslona 30 moze byc uzyte z ko¬ rzyscia do ogrzewania poddasza wagonu lub odpro¬ wadzone na korytarz. Kierunek, w jakim przeplywa powietrze przez ikanal powietrzny 28 i przewód la¬ czacy 32 do zbiornika porównawczego 33, a stam¬ tad przez rure 34 do poddasza wagonu, jak rów¬ niez kierunek powietrza doplywajacego z kanalu powietrznego 28 bezposrednio do poddasza, jest za¬ znaczony strzalka 45. PL