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Selbsttätige Regelung der Luftheizung von Eisenbahnwagen Zur selbsttätigen
Regelung derLuftheizung von Eisenbahnwagen ist es bekannt, den Abteilen je in einer
besonderen Leitung einen durch Temperaturfühler regelbaren erhitzten Luftstrom und
einen Kaltluftstrom zuzuführen und durch Änderung der Menge der aus jeder der beiden
Leitungen in jedes Abteil austretenden Warm- und Kaltluft die Temperatur der jedem
Abteil zuströmenden Mischluft dem Wärmebedarf anzupassen, ohne daß hierdurch dieBeheizung
der anderen Abteile beeinflußt wird, wobei die in jedes Abteil eintretende Luftmenge
konstant bleibt. Hierbei wird die Temperatur der in einem Erhitzer erwärmten Warmluft
in Abhängigkeit von der Außentemperatur geregelt, indem die Wärmezufuhr zu dem Erhitzer
von zwei mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllten Temperaturfühlern gesteuert wird,
von denen der eine der Außenluft, der andere der Temperatur der Warmluft zwischen
dem Erhitzer und der ersten Abzweigung von der Hauptleitung ausgesetzt ist.
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Es ist bei Gebäudelu.ftheizungen bekannt, den Räumen ein aus zwei
Luftströmen verschiedener Temperatur gebildetes Gemisch
zuzuführen,
dessen Temperatur durch raumtemperaturabhängige Steuerung von Mischklappen für die
beiden Teilströme auf den zur Einhaltung der gewünschten Raumtemperatur erforderlichen
Wert gebracht wird, und hierbei den kälteren der beiden Teilströme auf eile gleichbleibende.
etwa der gewünschten Raumtemperatur entsprechende Temperatur vorzuwärmen.
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Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Regelung der Luftheizung
von Eisenbahnwagen mittels eines durch Temperaturfühler regelbaren erhitzten Luftstromes
und eines diesem zugesetzten kälteren Luftstromes, bei der die beiden Luftströme
den Abteilen je in einer besonderen L°itung zugeführt «-erden, und mit Vorwärmung
auch des kälteren Luftstromes. und kennzeichnet sich dadurch. daß der kältere Luftstrom
auf eine um einen gleichbleibenden oder mit abnehmender Außentenipz ratur kleiner
werdenden Betrag unter der Temperatur des wärmeren Luftstrom#,#s liegende Temperatur
vorgewärmt wird.
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Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auch die Zuführungsleitung
des kälteren Luftstromes (LauIuft) mit für den Transport derjenigen Wärmemenge in
das Wageninnere herangezogen wird, die zur Deckung des durch den Wärmeiibergang
durch die Wagenwand an die kalte Außenluft bedingten Wärmeverlustes des Wagens erforderlich
ist. Die so erzielt; Leistungssteigerung der Heizung ermöglicht gegenüber einerLuftheizung,
bei der der kältere Luftstrom nicht oder nur auf Raumtemperatur vorgewärmt wird.
ent-,ved°r unter Beibehaltung der für die einzelnen Leitungen angenommenen Querschnitte
die Beheizung eines größeren Wagens oder bei einem gleich großen Wagen eine Verringerung
der L°itungsduerschnitte, ohne daß hierdurch die Regelung der Raumtemperatur in
den Abteilen beeinträchtigt wird.
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Dieser Vorteil läßt sich bei Vorwä rlnung des kälteren Luftstromes
nur auf Raumtemperatur durch Erhöhung der Temperatur der Warmluft nicht in allen
Fällen erzielen, da dann die Warmluft auf Temperaturen gebracht werden maß, die
sich beispielsweise bei Betrieb des Lufterhitzers mit -Niederdruckdampf oder d,-in
Kühlwasser eines Triebwagenmotors nicht erreichen lassen. Auch durch Erhöhung der
Warmluftmenge Iäl,@t sich di.#- mit der Erfindung erzielte Leistungssteigerung bei
einer Luftheizung mit nur auf Raumtemperatur vorgewärmter Lault:ft nicht erreichen.
da die erhöhte Luftzufuhr zwangsläufig eine größere Abluftlnenge und damit einen
vergrößerten Abluftverlust, also eine Verringerung der Wirtschaftlich-Izeit der
Heizung zur Folge hat. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
sch °matisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen senkrechten Längsschnitt durch
zwei Wagen mit der Heizungsanlage, Abb. 2 einen waagerechten Längsschnitt, Abb.3
den Querschnitt durch den Wagen längs der Linie C-D in Abb. i, Abb.-1 den Querschnitt
durch den Wagen. längs der Linie _3-ß in Abb. i, Abb. 5 eine mittels eines Thermostaten
gesteuerte Üffnung der Warmluftleitung und Abb. Ü die Abhängigkeit der Temperaturen
der beiden Luftströme von der Außentemperatur.
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Die in dem Wagen i angeordnete Luftheizungsanlage besteht aus dem
von einem Elektromotor 2 angetriebenen Gebläse 3, das durch ein Filter d. Frischluft
ansaugt. An den Austrittsstutzen des Gebläses 3 schließt sich ein Rohr ; an. durch
das zwei etwa gleich-2 Luftströme geleitet «-erden. Der eine durchströmt den beispielsweise
dampfbeheizten Lufterhitzer 6 und die anschließende Leitung 8, der andere den Lufterhitzer
7 und die anschließende Leitung g. Die Leitungen 8 und g verlaufen durch den ganzen
Zug. Zwischen den einzelnen Wagen i, io, i i USW.
sind Kupplungsstücke 12
angeordnet. Innerhalb der Wagen sind die Leitungen 8 und g in einem an der Wagendecke
angeordneten Kanal 13 eingeschlossen, der bei Abteilwagen durch Zwischenwände i-.,
die den Abteilwänden 15 entsprechen, unterteilt ist. Der Boden des Kanals 13 ist
mit AusbIaseöffnungen 16 versehen, die zum Luftaustritt bei Belüftung des Wagens
dienen und zweckmäßig mit einstellbaren '#'erschlußvorrichtungen versehen sind.
Seitlich schließen sich an den Kanal 13 Abzweigekanäle 17 an, die unter die Sitzbänke
geführt sind und am Ende mit Ausblaseöffnungen 18 für die im Kanal 13 gebildete
-Mischluft versehen sind. Die Ausblaseöffnungen 18 können ebenfalls mit Verschlußvorrichtungen
versehen sein, die bei reiner Lüftung, bei der die Ausblaseöffnungen 16 offen sind,
geschlossen werden. Auf diese kann jedoch verzichtet werden, da die Luft wegen des
größeren Widerstandes, den sie beim Durchströmen der Abzweigekanäle 17 erfährt,
vorzugsweise durch die Öffnungen 16 austreten wird.
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Aus den Rohren 8 und g gelangen die in den Lufterhitzern 6 und 7 auf
verschiedene Temperaturen gebrachten Luftströme durch Auslässe 2o und 21 in den
Wandungen der Rohre 8 und g in den Sammelkanal 13.
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Die mittels eines Scharniers an der Warm-Iuftleitung 8 vor der Üffnung
2i befestigte drehbare Klappe 3 2 wird durch eine an ihrem Ausleger 33 angreifende
Zugfeder 34 in der
Offenstellung gehalten, in der sich der Anschlag
35 gegen die Wandung des Rohres 8 legt. Überschreitet die Raumtemperatur die Kontakttemperatur
des im beheizten Abteil angeordneten Thermostaten 36, so wird die Spule 37 erregt.
Der am Ausleger 33 angeordnete Anker 38 wird angezogen und legt die Klappe 32 vor
die öffnung 21. Durch die Zugfeder 34 wird die Klappe wieder geöffnet; sobald die
Raumtemperatur unter die Kontakttemperatur des Thermostaten 3.6 abgesunken und so
die Erregung der Spule 37 unterbrochen ist. Die Auslässe 2o der L.auluftleitung
g werden nicht gesteuert.
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Die Regelung der Temperatur der Warmluft erfolgt in der Weise, daß
das Dampfeinlaßventil 23 des Dampf lufterhitzers 6 von zwei mit Ausdehnungsflüssigkeit
gefüllten Temperaturfühlern gesteuert wird, von denen der eine, 2,4, der Temperatur
der aus dem Erhitzer austretenden Luft, der andere, 25, der Außentemperatur ausgesetzt
ist. Die Volumenänderungen der Füllflüssigkeit bei Änderung der maßgeblichen Temperaturen
werden hierbei in bekannter Weise über einen angeschlossenen Federungskörper 26
auf das Dampfeinlaßventi123 übertragen. Die Regelung der Temperatur des kälteren
Luftstromes erfolgt ebenfalls durch Steuerung des Dampfeinlaß,ventils 27 des Erhitzers
7, das über einen Federungskörper 28 von einem der Temperatur der aus dem Erhitzer
7 austretenden Luft ausgesetzten Temperaturfühler 29 und einem. Außenbemperaturfühler
30 verstellt wird. Die Temperaturfühler 25 und 30 werden hierbei, um sie
gegen Einflüsse zu schützen, die unter Umständen störend wirken könnten, abweichend
von der in Abb. 2 schematisch dargestellten Anordnung zweckmäßig im Ansaugestutzen
des Gebläses 3 untergebracht.
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In Abb. 6 sind die Temperaturen der Warmluft t" und die des kälteren
Luftstromes t1 in Abhängigkeit von der Außentemperatur t, grafisch dargestellt..
Die. Regelung der Warmlufttemperatur t", erfolgt in der Weise, da,ß sie bei einer
Außentemperatur von - 250 etwa 6o0 und bei einer Außenbemperatu,r von -j- 150 etwa
+ 350 beträgt. Während bei der eingangs erwähnten vorbekannten Luftheizung der andere
Mischluftbestandteil überhaupt nicht vorgewärmt wird, seine Temperatur tk also gleich
der Außenbempera_tur, t" ist, wird hier auch der kältere Luftstrom vorgewärmt, und
zwar entweder auf den Wert t12, der bei jeder Außentemperatur stets um den gleichen
Betrag, beispielsweise 2o0', geringer ist als die Temperatur t" der Warmluft, oder
auf den Wert t13, der bei tiefer Außentemperatur (beispielsweise - 250) gleich der
Temperatur t", der Warmluft ist, bei steigender Außentemperatur um einen immer größer
werdenden Betrag von der Temperatur t" abweicht und bei der Außentemperatur von
-E- 150 auf den Wert t13 = 2o0 absinkt, also um volle 15'o unter der Warmlufttemperatur
liegt.
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Die jeweils gewünschte Abhängigkeit der Lufttemperatur von der Außentemperatur
läßt sich durch Bemessung des Verhältnisses der Inhalte der beiden flüssigkeitsgefüllten
Temperaturfühler 24 und 25 oder 29 und 30 leicht erzielen. Selbstverständlich läßt
sich die gewünschte Regelung der Lufttemperatur auch mit andersartigen Thermostaten
bewirken, beispielsweise mit elektrischen Kontaktthermometern, die mittels thermischer
Relais die Heizmittelzufuhr zu den Lufterhitzern steuern oder unmittelbar oder über
Relais elektrische Heizelemente der Erhitzer zu- und abschalten.
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Infolge des bei der Heizung nach der Erfindung bei Sinken der Außentemperatur
herbeigeführten Anstieges der Laulu:fttemperatur ist, zumindest bei tiefen Außentempe,
Taturen, die Möglichkeit, unter Beibehaltung der Gesamtluftmengz die Raumtemperatur
durch Änderung des Mischungsverhältnisses der beiden Luftströme aufrechtzuhalten,
beschränkt. Die se Schwierigkeit läßt sich jedoch in einfacher Weise dadurch beheben,
daß, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, nur die Auslässe 21 der Warm.luftleit:ung
8 durch die Raumtemperaturfühler 6 gesteuert werden, die Auslässe 2o der Lau-luftleitung
g@ dagegen nicht absperrbar sind. Dann tritt an die Stelle der Regelung, bei der
die in jedes Abteil eintretende Luftmenge konstant bleibt, eine Regelung, bei der
lediglich der Warmluftstrom gedrosselt bzw. abgesperrt wird, die dem Abteil zugeführte
Gesamtluftmenge also geändert wird. Bei dieser Regelung ist die durch vorübergehendes
Absperren des Warmluftauslasses erzielbare. Änderung der dem Abteil zugeführten
Wärmemenge bei tiefen Außentemperaturen kleiner als bei hohen Außentemperaturen.
Diese Verschiedenheit der Änderungsmöglichkeit ist jedoch belanglos. Bei tiefen
Außentemperaturen ist der lediglich durch die kalte Witterung bedingte Grundwärmebe@darf
des Wagens so groß, daß der durch andere: Einflüsse, wie Fährwind u. dgl., bedingte,
darüber hinausgehende Wärmebedarf nur gering ist. Die auf diese veränderlichen Einflüsse
zurückzuführenden Änderungen des Wärmebedarfes lassen sich also durch eine im Verhältnis
zur Heizleistung geringe Änderung der Heizleistung ausgleichen. Bei milder Witterung,
wo das Verhältnis des durch die Außentemperatur gegebenen Grundwärmebedarfes gegenüber
dem durch andere: Einflüsse bedingten Wärmebedarf bedeutend kleiner ist, ist auch
die
durch Abschalten der Warmluftzufuhr erzielbare Änderung der
Heizleistung infolge der dann verhältnismäßig niedrigen Laulufttemperatur groß genug,
um die außentemperaturunabhängigen Einflüsse auszugleichen.