DE666433C - Einrichtung zur Beheizung von Raeumen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen - Google Patents

Description

Es ist bekannt, das Kühlwasser von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von solchen, die zum Antrieb von Fahrzeugen dienen, zu erwärmen, um ein leichtes Anspringen des Motors auch nach längerem Stillstand oder Leerlauf zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist nach einer bekannten Ausführung außer dem Kühler für das Motorkühlwasser ein an die Heizung angeschlossener Wärmeaustauscher angeordnet. Ein thermostatisch gesteuertes Wechselventil sorgt dafür, daß bei hoher Temperatur des Kühlwassers dieses durch einen Kühler strömt und Wärme an die Außenluft abgibt und bei ungenügend hoher Temperatur durch einen Wärmeaustauscher strömt und Wärme aus der Heizung aufnimmt.

Es ist ferner bekannt, die Wärme des Kühlwassers für die Heizung des Wagens nutzbar zu machen und so- den Energiebedarf der Heizung, der beispielsweise durch Verbrennen von Öl gedeckt werden muß, zu verringern.

Diese beiden bekannten Einrichtungen lassen sich in einer Anlage vereinigen, die die Aufrechterhaltung der für den Betrieb des Verbrennungsmotors erforderlichen Kühlwassertemperatur unter gleichzeitiger Verwertung der vom Kühlwasser dem Motor entzogenen Wärme für die Heizung gewährleistet.

Die Erfindung geht von einer Einrichtung zur Beheizung von Räumen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen, aus, bei der ein selbsttätig geregelter Heizmittelerzeuger vorgesehen ist, an den selbsttätig ein-und abschaltbare Heizmittelkreise angeschlossen sind, von denen einer die Raumheizkörper und ein Absperrorgan, der andere den Wärmeaustauscher für das Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine, eine Umwälzpumpe und ein Absperrorgan enthält.

Der Erfindungsgedanke wird durch die Vereinigung folgender Merkmale gekennzeichnet:

a) In den elektrischen Speisestromkreis des Heizmittelerzeugers ist ein Ausschaltrelais geschaltet, dessen Erregerstromkreis zwei hintereinandergesctialtete Kontaktthermometer enthält, von denen das eine der Temperatur ■des Motorkühlwassers, zweckmäßig bei des-Sien Austritt aus dem Wärmeaustauscher, 'das andere der Temperatur des zu beheizenden' Raumes ausgesetzt ist;

b) ein Einschaltrelais, in dessen Erregerstromkreis ein der Raumtemperatur ausgesetztes Kontaktthermometer angeordnet ist, erregt den Magneten des als Magnetventil ausgebildeten Absperrorgans im Heizkörperkreis;

c) ein weiteres Einschaltrelais, in dessen Erregerkreis ein der Kühlwassertemperatur ausgesetztes Kontaktthermometer angeordnet ist, erregt den Magneten des als Magnetventil ausgebildeten Absperrorgans im Wärmeaustauscherkreis.

Hierdurch wird erreicht, daß bei kaltem Kühlwasser stets der Brenner in Betrieb ist und der den Wärmeaustauscher enthaltende Heizmittelkreis stets an den Heizmittel erzeu-

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ger angeschlossen, bei keinem Wärmebedarf der Raumheizung der die Raumheizkörper enthaltende Heizmittelkreis vom Heizmitte-1-erzeuger abgesperrt, bei mittlerem und starkern Wärmebedarf der Raumheizung jedoch an ihn angeschlossen ist.

Es wird weiter erreicht, daß bei mittlerer Kühlwassertemperatur und keinem Wärmebedarf der Raumheizung der Brenner außer ίο Betrieb, der Wärmeaustauscherkreis angeschlossen und der Raumheizkörperkre.is abgesperrt ist, während bei mittlerem Raumheizbedarf der Raumheizkörperkreis angeschlossen und bei starkem Bedarf der Raumheizung der Brenner in Betrieb, dagegen der Wärmeaustauscherkreis abgesperrt ist, um eine nutzlose Abgabe von Wärme durch das Kühlwasser an die Außenluft und eine Überhitzung des Kühlwassers zu vermeiden.
Schließlich wird erreicht, daß bei hoher Temperatur des Kühlwassers und keinem Bedarf an Raumheizung der Brenner und der Raumheizkörperkreis abgeschaltet und der Wärmeaustauscherkreis geöffnet, bei mittlerem Wärmebedarf beide Kreise geöffnet und bei starkem Wärmebedarf der Raumheizung der Brenner in Betrieb und der Raumheizkörperkreis geöffnet,..der Wärmeaustauscherkreis dagegen geschlossen ist, um wieder eine nutzlose Abgabe von Wärme durch das Kühlwasser an die Außenluft und eineUberheizung des Kühlwassers zu vermeiden.

Ein weiteres Merkmal der Einrichtung besteht darin, daß der Erregerstrom des zweiten Einschaltrelais vom Stromkreis des Brennermotors oder eines der beim Betrieb dieses Motors unter Spannung stehenden Relais abgezweigt ist, so daß Erregerstrom für das Einschaltrelais nur dann vorhanden ist, wenn der Moforstromkreis geschlossen ist.

Vorteilhaft wird die Kontakttemperatur des im Erregerkreis des Einschaltrelais des Magnetventils im Heizkörperkreis angeordneten Kontaktthermometers höher gelegt als 'die des der Raumtemperatur ausgesetzten, im Erregerkreis des den Brennermotot schaltenden Ausschaltrelais angeordneten Kontaktthermometers, so daß ein fortwährendes Ein- und Ausschalten des Brennermotors vermieden ist. ■ . ' ■

Ferner wird auch die Kontakttemperatur des im Erregerkreis des Einschaltrelais des Magnetventils im Wärmeaustauscherkreis angeordneten Kontaktthermometers höher gewählt als die des der Kühlwassertemperatur ausgesetzten, im Erregerstromkreis des den Brennermotor schaltenden Ausschaltrelais angeordneten Kontaktthermometers, so daß der Brennermotor erst eingeschaltet wird, wenn das Kühlwasser eine verhältnismäßig niedrige Temperatur angenommen hat.

Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: ·

Abb. ι eine schematiscne Darstellung der ganzen. Anlage,

·■ ' Abb. 2 eine Zusammenstellung der Schaltungsmöglichkeiten bei den verschiedenen Anforderungen und

Abb. 3 ein Schaltungsschema der Regeleinrichtung.

Abb. ι zeigt schematisch die Wasserheizeinrichtung eines Triebwagens mit einem an die Heizung angeschlossenen, zum Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und dem Heizmittel dienenden Wärmeaustauscher 6 und einem ölgefeuerten Warmwasserkessel 3 als Heizmittelerzeuger.

An den ölgefeuerten Heizwasserkessel 3 ist der die Heizkörper 4 enthaltende Kreislauf 1 sowie der die Heizschlange 5 des Wärmeaustauschers 6 und die Umlaufpumpe 7 enthaltende Kreislauf 2 angeschlossen. Der Wärmeaustauscher 6 ist andererseits in dem Kreislauf 9 des Motorkühlwassers geschaltet, das vom Motor 10 kommend durch den Wärmeaustauscher 6 und dann je nach der Stellung des thermostatisch gesteuerten Wechselventils 11 entweder über den Kühler 12 oder direkt zu dem Ausgleichsbehälter 13 und von da zum Motor 10 zurückströmt.

Die Heizkreisläufe 1 und 2 sind so· miteinander verbunden, daß auch ein durch beide gehender Kreisstrom des Heizmittels zustande kommen kann. Jeder der Heizmittelkreisläufe ι und 2 ist mit einem Absperrventil V_x bzw. V₂ versehen.

Aus dem in Abb. 2 zusammengestellten Schema ist zu ersehen, wie die Schaltung der Ventile V₁ und V₂ und die Energiezufuhr zum ölgefeuerten Kessel 3, also die Stromzufuhr zum Brenner 14, zu erfolgen hat.

Wenn die Temperatur des Kühlwassers unter der zulässigen unteren Grenze liegt, muß der den Wärmeaustauscher 6 enthaltene Heizmittelkreis 2 immer angeschlossen und der Brenner 14 in Betrieb sein. Wird für die Aufrechterhaltung der Raumtemperatur keine Wärme benötigt, so muß der die Heizkörper 4 enthaltende Heizmittelkreis 1 abgeschaltet sein, bei Wärmebedarf dagegen eingeschaltet.

Liegt die Temperatur des Kühlwassers innerhalb der unteren und der oberen zulässigen Grenze, so wird, wenn kein Wärmebedarf der Heizung vorliegt, der Heizkreis 1 abgeschaltet. Bei mittlerem Bedarf der Raumheizung werden beide Kreise 1, 2 angeschlossen, so daß das aus dem Wärmeaustauscher 6 kommende Heizmittel direkt zu den Heizkörpern 4 strömt und die dem Kühlwasser entzogene Wärme an den Raum abgibt. In diesen beiden Fällen sind der Brenner 14 und die Umlaufpumpe 7 außer Betrieb. Ob der

Kühler 12 in Betrieb ist, hängt von der Temperatur des Kühlwassers bei Austritt aus dem Wärmeaustauscher 6 ab. Bei starkem Bedarf der Raumheizung muß der Brenner 14 in Betrieb und der Heizkreis 1 angeschlossen sein. Da das im Heizkreis 1 umlaufende Heizmittel bei starkem Wärmebedarf des Raumes hoch erwärmt werden muß, ist es erforderlich, den Wärmeaustauscherkreis 2 zu unterbrechen, da sonst die Gefahr besteht, daß das Heizmittel wärmer ist als das Kühlwasser und daher Wärme über das Kühlwasser und den Kühler nutzlos an die Außenluft abgibt.

Überschreitet die Temperatur des Kühlwassers die obere Grenze, so muß, wenn kein Wärmebedarf der Heizung vorliegt, der Heizkreis ι abgeschaltet werden, der Wärmeaustauscherkreis 2 kann dabei angeschlossen sein. Bei mittlerem Wärmebedarf sind wiederum beide Kreise 1, 2 eingeschaltet. Bei starkem Bedarf wird der Heizkreis 1 eingeschaltet und der Brenner 14 in Betrieb gesetzt, der Wärmeaustauscherkreis 2 dagegen ist wiederum abzuschalten, um der Gefahr der Wärmeabgabe von heißerem Heizmittel an das Kühlwasser vorzubeugen. Der Kühler 12 wird in den drei zuletzt genannten Fällen immer in Betrieb sein, es sei denn, daß bei mittlerem Bedarf die vom Kühlwasser abzugebende Wärme gerade diesem Bedarf entspricht.

Um zu erreichen, daß der Brenner 14 nicht jedesmal'ein- und ausgeschaltet wird, wenn die" Raumtemperatur nur um den durch das der Raumtemperatur ausgesetzte Kontaktthermometer K₂ im Erregerkreis des Einschaltrelais E₁ des Ventils V₁ bestimmten Wert schwankt, was unvermeidlich ist, da die Regelung durch dieses Thermometer und das Ventil V₁ eine unterbrechende ist, wird die

■to Kontakttemperatur dieses Thermometers höher gewählt als die des im Erregerkreis des Ausschaltrelais A des Brenners 14 angeordneten Kontaktthermometers K₁. Der Brenner 14 tritt dann also erst in Tätigkeit, wenn die Wärme des Kühlwassers zur Deckung der Heizleistung nicht ausreicht und die Raumtemperatur unter die Kontakttemperatur des dem Ausschaltrelais zugeordneten Thermometers sinkt.

Ferner ist es zweckmäßig, auch die Kontakttemperaturen der dem Kühlwasser ausgesetzten Thermometer, von denen das eine, K_a, im Erregerkreis des Ausschaltrelais A des Brenners 14, das andere, iC₄, im Erregerkreis des Einschaltrelais E₂ des Ventils V₂ angeordnet ist, verschieden zu wählen, und zwar die des Thermometers iC₃ tiefer als die des Thermometers /C₄. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Brenner 14 erst eingeschaltet wird, wenn das Kühlwasser verhältnismäßig kalt ist, daß dagegen der Übergang auf Heizung des Raumes durch den fremdbeheizten Heizkessel und die an sich unerwünschte Abgabe der Kühlwasserwärme an die Außenluft erst bei hohen Temperaturen des Kühlwassers, also nur in verhältnismäßig seltenen Fällen eintritt. Da die Schwankungen der Kühlwassertemperatür bedeutend größer sein können als die der Raumtemperatur, so· kann der Unterschied der beiden Kontakttemperaturen hier verhältnismäßig groß sein.

Nach Abb. 3 ist in - den Stromkreis des Brenners 14 und des mittleren parallel geschalteten Pumpenmotors 15 das Ausschaltrelais A angeordnet, in dessen Erregerkreis sich die hintereinandergeschalteteten Kontaktthermometer K₁ und Ä'₃befinden. Das Thermometer K₁ ist der Raumtemperatur ausgesetzt und gibt bei 20⁰ Kontakt, das Thermometer JC₃ ist der Kühlwassertemperatür bei Austritt aus dem Wärmeaustauscher ausgesetzt und gibt bei 6o° Kontakt.

Im Erregerkreis des Magnetventils V₁, das bei Erregung schließt, ist das Einschaltrelais E₁ angeordnet, in dessen Erregerkreis das der Raumtemperatur ausgesetzte, bei 21 ° Kontakt gebende Thermometer K₂ angeordnet ist.

Die Erregung des ebenfalls bei Erregung schließenden Magnetventils V₂ enthält das Einschaltrelais E₂, in dessen Erregerkreis das bei yo° kontaktgebende, der Kühlwassertemperatur bei Austritt aus dem Wärmeaustauscher ausgesetzte Thermometer /C₄ angeordnet ist. Das Einschaltrelais E₂ liegt parallel zum Brennermotor, jedoch in Reihe mit dem Ausschaltrelais A.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Beheizung von Räumen, insbesondere von Eisenbahnfahrzeugen, bei der ein selbsttätig geregelter Heizmittelerzeuger vorgesehen ist, an den selbsttätig ein- und abschaltbare Heizmittelkreise angeschlossen sind, von denen einer die Raumheizkörper und ein Absperrorgan, der andere den Wärmeaustauscher für das Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine, eine Um wälz- nc pumpe und ein Absperrorgan enthält, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

   a) In den elektrischen Speisestromkreis des Heizmittelerzeugers (3) ist ein Ausschaltrelais (A) geschaltet, dessen Erregerstromkreis zwei hintereinandergeschaltete Kontaktthermometer (/C₃, K₁) enthält, von denen das eine (/C₃) der Temperatur des Motorkühl wassers, zweckmäßig bei dessen Austritt aus dem Wärmeaustauscher (6), das andere

   (K₁) der Temperatur des zu beheizenden Raumes ausgesetzt ist; b) ein Einschaltrelais (-Bi), in dessen Erregerstromkreis ein der Raumtemperatür ausgesetztes Kontaktthermometer

   (K₂) angeordnet ist, erregt den Magneten des als Magnetventil ausgebildeten Absperrorgans (V₁) im Heizkörperkreis (i);

   c) ein weiteres Einschaltrelais (E₂), in dessen Erregerkreis ein der Kühlwassertemperatur ausgesetztes Kontaktthermometer (JfC₄) angeordnet ist, erregt den Magneten des als Magnetventil· ausgebildeten Absperrorgans (V₂)

   im Wärmeaustauscherkreis (2), so daß bei kaltem Kühlwasser stets der Brenner (14) in Betrieb ist und der den Wärmeaustauscher (6) enthaltende Heizmittelkreis (2) stets an den Heizmittelerzeuger (3) angeschlossen, bei keinem Wärmebedarf der Raumheizung der die Raumheizkörper (4) enthaltende Heizmittelkreis (1) vom Heizmittelerzeuger (3) abgesperrt, bei mittlerem und starkem Wärmebedarf der Raumheizung jedoch an ihn angeschlossen ist und daß bei mittlerer Kühlwassertemperatur und keinem Wärmebedarf der Raumheizung der Brenner (14) außer Betrieb, der Wärmeaustauscherkreis (2) angeschlossen und der ■ Raumheizkörperkreis (1) abgesperrt ist, während bei mittlerem Raumheizbedarf derRaurnheizkörperkreis(i) angeschlossen und bei starkem Bedarf der Raumheizung der Brenner (14) in Betrieb, dagegen der W^Tärmeaustauscherkreis (2) abgesperrt ist, um eine nutzlose Abgabe von Wärme durch das Kühlwasser an die Außenluft und eine Überhitzung des Kühlwassers zu vermeiden, und daß ferner bei hoher Temperatur des Kühlwassers und keinem Bedarf an Raumheizung der Brenner (14) und der Raumheizkörperkreis (1) abgeschaltet und der Wärmeaustauscherkreis

   (2) geöffnet, bei mittlerem Wärmebedarf beide Kreise geöffnet und bei starkem Wärmebedarf der Raumheizung der Brenner (14) in Betrieb und der Raumheizkörperkreis (1) geöffnet, der Wärmeaustauscherkreis (2) dagegen geschlossen ist, um wieder eine nutzlose Abgabe von Wärme durch das Kühlwasser an die Außenluft und eine Uberheizung des Kühlwassers zu vermeiden.
2. 2. Einrichtung zur Beheizung von Räumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom des zweiten Einschaltrelais (E₂) vom Stromkreis des Brennermotors (14) oder eines der -60 beim Betrieb dieses Motors unter Spannung stehenden Relais abgezweigt ist.
3. 3. Einrichtung zur Beheizung von Räumen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakttemperatur des im Erregerkreis des Einschaltrelais (E₁) des Magnetventils im Heizkörperkreis angeordneten Kontaktthermometers (K₂) höher ist als die des der Raumtemperatur ausgesetzten, im Erregerkreis des den Brennermotor schaltenden Ausschaltrelais (A) angeordneten Kontaktthermometers (K₁), so daß ein fortwährendes Ein- und Ausschalten des Brennermotors vermieden ist.
4. 4. Einrichtung zur Beheizung von Räumen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakttemperatur des im Erregerkreis des Einschaltrelais (E₂) des Magnetventils im Wärmeaustauscherkreis (2) angeordneten Kontaktthermometers (/C₄) höher ist als die des der Kühlwassertemperatur ausgesetzten, im Erregerstromkreis des den Brennermotor (14) schaltenden Ausschaltrelais (A) angeordneten Kontaktthermometers (K₃), so daß der Brennermotor (14) erst eingeschaltet wird, wenn das Kühlwasser eine verhältnismäßig niedrige Temperatur angenommen hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen