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Niederdruckdampf-Kondensatheizung für Eisenbahnfahrzeuge
Gegenstand des Patentes Nr. 206922 ist eine Niederdruckdampf-Kondensatheizung für Eisenbalmfahr- zeuge, bei welcher der Dampf aus der Hauptdampfleitung in wenigstens einen Hauptheizkörper über ein von der Austrittstemperatur des Dampfes bzw.
des Kondensates aus demselben abhängiges, von einem Re- gelventil und einem dieses steuernden Thermostaten gebildetes Regelorgan gelangt und das Kondensat nach
Austritt aus dem Hauptheizkörper wenigstens einem Nebenheizkörper und von hier gegebenenfalls einem
Nutzwasserbehälter zugeführt wird, wobei die Hochspeisung des Kondensates selbsttätig durch den Dampfdruck erfolgt, und bei welcher eine auf das Regelorgan wirkende, an sich bekannte Stellvorrichtung, zweckmässig eine willkürlich betätigbare Handstellvorrichtung, zur Einstellung auf verschiedene Heiz- stufen vorgesehen ist.
Die Ausbildung nach Patent Nr. 206U22 ermöglicht, den Hauptheizkörper des Heizsystems nicht nur als Dampfheizkörper, sondern auch teilweise oder zur Ganze als Kondensatheizkörper zu betreiben. Je tiefer durch die willkürlich betätigbare Handstelleinrichtung die Temperatur eingestellt wird, bei welcher der Thermostat das Regelventil öffnet, d. h. also, je kälter das Kondensat ist, welches aus dem Austrittsende des Hauptheizkörpers zum Thermostaten gelangt, desto weiter rückt die Kondensationszone im Heizsystem zum Eintrittsende des Hauptheizkörpers vor. Es ist dann der Hauptheizkörper zu einem grösseren oder kleineren Teil mit Kondensat gefüllt, wobei durch entsprechende Einstellung des Thermostaten die Kondensattemperatur im Hauptheizkörper verschieden eingestellt werden kann.
Bei einer solchen Nieder- druckdampf- Kondensatheizung nach Patent Nr. 206922 kann somit der Hauptheizkörper ganz oder teilweise mit Kondensat gefüllt sein.
Wenn nun das Regelventil geöffnet wird und Dampf, gegebenenfalls nach einer gewissen Betriebsunterbrechung auch Kondensat gemischt mit Dampf, in das Heizsystem eintritt, so wird das eintretende Heizmedium im Heizsystem sehr rasch abgekühlt. Im Kondensat befindet sich nun der Dampf in Form von Blasen. und bei der plötzlichen Kondensation dieser Dampfblasen infolge der raschen Abkühlung prallen die in das Heizrohr des Heizsystems gelangenden Wasserpfropfen des Kondensats aufeinander. Diese Erscheinungen, die als Wasserschläge bezeichnet werden, haben unliebsame Geräusche zur Folge. Je höher der Wassergehalt des Dampfes ist bzw. je mehr Kondensat mit dem Dampf mitgeführt wird, desto stärker sind die auftretenden Geräusche.
Diese unliebsame Erscheinung tritt nur während der Aufheizperioden auf, das heisst, wenn das Heizsystem nach kürzerer oder längerer Unterbrechung der Dampfzufuhr wieder auf höhere Temperatur aufgeheizt wird, sei es während des laufenden Betriebes oder beim Anheizen der ausser Betrieb stehenden Heizung, da beim Aufheizen das Regelventil stärker geöffnet wird. Beim Aufheizen eines völlig erkalteten Heizsystems tritt diese Erscheinung naturgemäss am stärksten auf, da in diesem Falle das thermostatisch gesteuerte Regelventil voll geöffnet ist und daher die Einströmgeschwindigkeit des Heizmediums in das Heizsystem am grössten ist.
Diese Erscheinung verschwindet in dem Masse, als der Regler durch die Erwärmung seines Dehnungssystems eingedrosselt wird, weil dadurch eine Verkleinerung der Strömung- geschwindigkeit des eintretenden Dampf-Wasser-Gemisches erfolgt. Während des gleichmässigen Betriebes der Heizung, wenn also das Heizsystem nicht aufgeheizt wird, ist diese Erscheinung nicht zu beobachten.
Die Erfindung zielt darauf ab, diese unliebsame Erscheinung zu beseitigen, und die Erfindung besteht * l. Zusatzpatent Nr. 222169.
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'im wesentlichen darin, dass an die das Heizmedium führende Leitung an einer in der Strömungsrichtung hinter dem Einlassventil gelegenen Stelle ein sich aufwärts über das Niveau der Anschlussstelle erstrecken- der Luftsammelraum angeschlossen ist, welcher mit der das Heizmedium führenden Leitung an der Einströmseite des Heizsystems, insbesondere zwischen Regelventil und Heizsystem, in Verbindung steht. Auf diese Weise wird während der Aufheizperioden dem in das Heizsystem einströmenden, von Dampf oder Dampf-Kondensat-Gemisch gebildeten Heizmedium ein bei den Temperaturen des Kondensats nicht kon- densierbares Gas, nämlich Luft, beigemischt.
Dadurch, dass sich nun im Heizmedium nicht nur kondensierbarer Dampf, sondern auch nicht kondensierbare Luft befindet, verbleibt bei der Kondensation des Dampfes ein nicht kondensierbarer Gaspolster, welcher das Aufeinanderprallen der vom Kondensat gebildeten Wasserpfropfen und damit das Auftreten von Geräuschen verursachenden Wasserschlägen verhindert.
Die ausser Betrieb stehende Heizanlage ist überhaupt lufterfüllt. Im Betrieb tritt bei jedem Absperren der Dampfzufuhr mittels der Handstellvorrichtung oder auch mittels eines Magnetventiles, das von der Raumtemperatur gesteuert wird, eine rasche Kondensation des im System befindlichen Dampfes ein, wodurch das im Steigrohr befindliche Wasser zurückgesaugt wird und sich das Steigrohr mit Luft füllt. Dabei wird auch Luft aus dem Steigrohr durch den wassererfüllten Regler hindurch in den Heizkörper zurückgerissen.
Der Luftsammelraum kann gemäss der Erfindung beispielsweise von einer an der Einströmseite des Heizsystems angeordneten Erweiterung des Leitungsquerschnittes gebildet sein. Bei Inbetriebnahme der ausser Betrieb stehenden Heizung ist dieser Luftsammelraum von vornherein mit Luft gefüllt. Im Betrieb sammelt sich die bei jedem Absperren des Dampfes in das Heizsystem zurückgerissene Luft in diesem Luftsammelraum an, so dass für den folgenden Aufheizvorgang immer Luft im Luftsammelraum zur Verfügung steht. In konstruktiv einfacher Ausbildung kann dieser Luftsammelraum von einem Rohr grösseren Durchmessers als der Durchmesser der Leitung gebildet sein, wobei der Querschnitt der Leitung innerhalb des Querschnittes des Rohres grösseren Durchmessers liegt.
Um die Luft dem Heizmedium wirksam beizumischen, kann dabei der vom Regelventil kommende Leitungsteil in das Rohr grösseren Durchmessers einmünden und der zum Heizsystem führende Leitungsteil in das Rohr grösseren Durchmessers hineinragen und ausser über seine offene Mündung noch über zusätzliche Öffnungen mit dem Innenraum des Rohres grösseren Durchmessers in Verbindung stehen.
Gemäss der Erfindung kann aber auch dieser Luftsammelraum von der Leitung teilweise abgetrennt sein und mit dieser mindestens durch zwei in Abstand voneinander liegende Öffnungen der Leitung mit dieser in Verbindung stehen. An diesen Öffnungen können Lenkflächen vorgesehen sein, welche einen Teil des strömenden Heizmediums durch den Luftsammelraum ablenken. Durch diese Anordnung wird die LuftvomströmendenHeizmedium mitgerissen, und dieser Effekt kann noch dadurch verbessert werden, dass im Bereiche der in der Strömungsrichtung nachgeschalteten Öffnung eine Ejektordüse in die Leitung eingeschaltet ist und dass diese nachgeschaltete Öffnung mit dem einen Teil des Luftsammelraumes bildenden Saugraum des Ejektors in Verbindung steht.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Luftsammelraum im Abstand vom Regelventil an den Vorlauf oder den Rücklauf des Heizkörpers angeschlossen sein und über eine Verbindungsleitung mit der Einströmseite des Heizsystems in Verbindung stehen. Im Vorlauf weist die zurückgerissene Luft bereits geringe Geschwindigkeit auf und setzt sich daher leichter in einem dort befindlichen Behälter ab, dagegen ist der Rücklauf näher dem Steigrohr, von wo die Luft kommt, so dass sich ein dort befindlicher Behälter, obwohl die Luft grössere Geschwindigkeit aufweist, doch mit Sicherheit anfüllt. Der Anschluss des Saugraumes des Ejektors an einen mit dem Rücklauf des Heizkörpers verbundenen Behälter bringt noch den Vorteil mit sich, dass die Saugleitung zum Saugraum des Ejektors kurz bemessen sein kann.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung einer erfindungsgemässen Niederdruckdampf-Kondensatheizung, bei welcher der Luftsammelraum von einer Erweiterung des Leitungsquerschnittes gebildet ist, Fig. 2-6 zeigen verschiedene Ausbildungsformen eines solchen Luftsammelraumes bei einer Heizanlage entsprechend Fig. l, Fig. 7 und 8 zeigen schematische Anordnungen einer Niederdruckdampf-Kondensatheizung, wobei dem Heizmedium Luft über eine Ejektordüsenanordnung zugeführt wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Niederdruckdampf-Kondensatheizung stellt 1 das Regelventil dar, durch welches die Dampfzufuhr vom Dampfeinlassstutzen 2 zum Heizkörper 3, 4 geregelt wird, wobei 3 der Vorlauf und 4 der Rücklauf ist. Am Ende dieses Heizkörpers ist ein Thermostat 5 angeordnet, dessen Stossstange 6 das Regelventil 1 betätigt. 7 ist eine Handstelleinrichtung, durch welche die Heizstufen eingestellt werden können. An das Abflussende des Thermostatenrohres 5 ist eine Hochspeiseleitung 8 angeschlossen, über welche das austretende Kondensat einem. Nebenheizkörper oder einem Nutzwasserbehälter
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zugeführt wird. Das Regelventil 1 kann noch zusätzlich als Magnetventil ausgebildet sein und in Abhän- gigkeit von der Raumtemperatur gesteuert werden.
Je nach der Einstellung der Handstelleinrichtung 7 kann nun der Heizkörper 3, 4 zu einem grösseren oder kleineren Mass mit Kondensat und zu einem kleineren oder grösseren Mass mit Dampf gefüllt werden. Hinter dem Regelventil ist ein Luftsammelraum 9 vorgesehen, der als Erweiterung des Leitungsquerschnittes ausgebildet ist. Die vom Regelventil 1 kommende
Leitung 10 mündet in ein Rohr 11 grösseren Durchmessers, an dessen anderem Ende der Vorlauf 3 angeschlossen ist. Dieses Rohr 11 bildet den Luftsammelraum 9, in welchem sich Luft in der Abkühlperiode ansammeln kann, die dann in der Aufheizperiode vom strömenden Medium mitgerissen wird.
Die An- ordnung ist hier so getroffen, dass der Querschnitt der Leitung 10 bzw. des Vorlaufes 3 innerhalb des Quer- schnittes des Rohres 11, welches einen grösseren Durchmesser aufweist, liegt.
Bei der Ausführungsform des Luftsammelraumes nach Fig. 2 mündet das vom Regelventil kommende
Rohr 10 in ein Rohr 11 von grösserem Durchmesser. Die Einmündung des Rohres 10 liegt exzentrisch im unteren Teil der Stirnwand des Rohres 11. Das zum Vorlauf 3 führende Rohr 12 ist durch die Stirnwand 13 des Rohres 11 grösseren Durchmessers hindurchgeführt und ragt in das Rohr hinein. Dieses Rohr 12 liegt wieder exzentrisch im Rohr 11 im unteren Teil desselben. In der Wandung des Rohres 12 sind Öffnungen 14 vorgesehen. Das offene Rohrende 15 liegt gegenüber der Einmündung des Rohres 10 und wird daher von dem durch das Rohr 10 einströmenden Heizmedium angeströmt.
Ein Teil des Heizmediums strömt jedoch auch in den Raum 16 des Rohres 11, welcher den Luftsammelraum darstellt, reisst die dort befindliche Luft mit und wird mit dieser Luftbeimischung durch die Öffnungen 14 wieder in das Rohr 12 eingesaugt. Eine solche Ausbildung ermöglicht eine intensive Beimischung der Luft zum strömenden Heizmedium und hat sich daher als vorteilhaft erwiesen.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist der vom Rohr 11 gebildete Luftsammelraum 9'durch eine Wand 17 von der Leitung 10 abgeschlossen. Die Anordnung ist in einfacher Weise so getroffen, dass das Rohr 10 durch das Rohr 11 hindurchgeführt ist. Durch zwei Öffnungen 18 und 19 steht dieser Luftsammelraum 9' mit der Leitung 10 in Verbindung, und durch Lenkflächen 20, 21 wird ein Teil des Heizmediums gezwungen, diesen Luftsammelraum 9'zu durchströmen.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 3 dadurch, dass die Lenkflächen 20', 21' in anderer Weise ausgebildet sind. Durch die Lenkfläche 21'wird eine gewisse Ejektorwirkung erzielt, welche das mit Luft vermischte Medium aus dem Luftsammelraum 9'absaugt und damit die Strömung im Raum 9'verbessert.
Die Anordnung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der Anordnung nach den Fig. 3 und 4 dadurch, dass die Strömung durch den Luftsammelraum 9'durch Ejektorwirkung stark unterstützt ist. Das Heizmedium strömt durch eine Ejektordüse 22 und der Saugraum 23 dieses Ejektors ist mit der in der Strömungsrichtung nachgeschalteten Strömungsöffnung 19 verbunden, so dass dann das Kondensat durch den Luftsammelraum 9'hindurch gesaugt wird.
Bei der Ausbildung nach Fig. 6 ist der Luftsammelraum 9" höher ausgebildet und ist beispielsweise von einem Rohrstück 24 grossen Durchmessers umschlossen. Durch einen gekrümmten Teil 25 der Vorlaufleitung 3 wird das Heizmedium gezwungen, diesen Luftsammelraum 9" zur Gänze zu durchströmen und damit Luft mitzureissen. Es ist noch eine zusätzliche kleine Öffnung 26 in der Vorlaufleitung 3 vorgesehen, durch welche Dampf oder Kondensat unmittelbar überströmen kann. Auf diese Weise wird bei Betriebsstillstand ein übermässiges Ansammeln von Kondensat im Raum 9"vermieden.
In Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. An den Vorlauf 3 ist ein nach oben ragender Behälter 30 angeschlossen, welcher über die Saugleitung 29 mit dem Saugraum 27 einer Ejektordüse 28 verbunden ist. In diesem Behälter sammelt sich Luft, welche dem Heizmedium durch die Ejektordüse 28 in den Aufheizperioden beigemischt wird.
Die Ausführungsform nach Fig. 8 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 7 lediglich dadurch, dass der nach oben ragende Behälter 31 an den Rücklauf 4 angeschlossen ist.
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