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Dampfheizung für Eisenbahnfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf
eine, Dampfheizung für Eisenbahnfahrzeuge, die, wie beispielsweise Motortriebwagenanhänger,
auch dann heizbar sein müssen, wenn sie nicht an eine Lokomotive angeschlossen sind,
und daher mit einem auf dem Fahrzeug selbst angeordneten Dampferzeuger versehen.
sind.
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Es sind Dampfheizungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen der Heizdampf
in einem von den Verbrennungsgasen der Fahrzeugantriebsbrennkraftmaschine beheizten
Verdampfer erzeugt und das Niederschlagwasser der Heizung in den Dampferzeuger ausschließlich
durch eigenes Gefälle zurückgespeist wird. Diese Art der Rückspeisung ist dort möglich,
da Kraftfahrzeuge nur einen verhältnismäßig kleinen Heizkörper aufweisen und daher
der zur Erzielung des Heizdampfumlaufes erforderliche Betriebsdruck ohne weiteres
so klein gewählt werden kann:, daß besondere Rückspeiseeinrichtungen entbehrlich
sind. Die Anwendung derart niedrigen Dampfdruckes ist jedoch bei den bisher üblichen,
mit einem eigenen. Dampferzeuger ausgestatteten Heizungen für Eisenbahnfahrzeuge
nicht möglich, da dort die Heizfläche wesentlich größer als bei einem Kraftfahrzeug
und, zwischen dem Dampferzeuger und den Heizkörpern. ein. Einlaßregler angeordnet
ist. Zur Überwindung des verhältnismäßig großen Strömungswiderstandes der Heizkörper
und des Einlaßreglers wird ein wesentlich höherer Druck benötigt, der, wiederum
einhohes
Standrohr am Dampferzeuger und eine besondere Rückspeiseeinrichtung für das Niederschlagwasser,
beispielsweise in Form eines beheizbaren Sammelraumes für das Niederschlagwassem,
erforderlich macht.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Dampfheizung
für Eisenbahnfahrzeuge mit einem auf dem Fahrzeug angeordneten Dampferzeuger, in
den das Niederschlagwasser durch eigenes Gefälle zurückgeführt wird, dadurch vermieden,
daß der dem Dampferzeuger entnommene Dampf den Heizkörpern unter Fortfall eines
Einlaßreglers unmittelbar zugeführt wird und die Heizkörper und ihre Zu- und Ableitungen
einen großen -Durchflußquerschnitt aufweisen, so daß zum Betrieb der Heizung ein
geringer Druck im Dampferzeuger ausreicht, bei dem die Rückspeisung des Niederschlaggwassers
in den Dampferzeuger ausschließlich durch das eigene Gefälle möglich ist. Hierdurch
wird sowohl eine besondere Rück-. speiseeinrichtung für das. Niederschlagwasser
nebst Antrieb als auch ein hohes Standrohr entbehrlich, Diesem Vorteil steht zwar
gegenüber, daß die bei einer Umlaufdampfheizung vorhandene leichte Regelmöglichkeit
der Heizflächentemperatur in geringerern Maße gegeben ist; dies ist jedoch insbesondere
bei nicht oder in nur wenige Abteile unterteilten Wagen von nur geringer Bedeutung.
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Das in den untereinander parallel geschalteten Heizkörpern sich bildende
Niederschlagwasser wird nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung dem Dampferzeuger
über einen Sammelbehälter zugdiihrt, der mit einem nach außen offenen Überlauf versehen
ist und infolgedessen. gleichzeitig als Standrohr des Dampferzeugers dient. Da der
Betriebsdruck nur sehr gering ist, kann hierbei der Sammelbehälter ebenso wie der
Dampferzeuger unter dem Wagenboden angeordnet werden.
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Die Steuerung der Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger wird nicht in
Abhängigkeit vom Dampfdruck vorgenommen, da die auf Druckänderungen ansprechenden
Steuereinrichtungen bei dem niedrigen Betriebsdruck der Heizung wenig zuverlässig
arbeiten. Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung der Heizmittelzufuhr zu dem beispielsweise
ölgefeuerten Dampferzeuger in Abhängigkeit vom Wasserstand im Sammelbehälter für
das Nieder= schlagwasser, im Dampferzeuger oder dessen Dampfsammler beispielsweise
mittels eines Schwimmers. Bei Zunahmedes Dampfdruckes wird ein Teil des Behälterinhaltes
des Dampferzeugers oder seines Dampfsammlers durch die den Sammelbehälter für das
Niederschlagwasser- mit dem Dampferzeuger verbindende Leitung in den Sammelbehälter
verdrängt, so daß der Wasserspiegel im Dampferzeuger oder dessen Dampfsammler fällt,
der im Sammelbehälter dagegen steigt. Bei einem bestimmten. tiefsten Wasserstand
im Dampferzeuger oder Dampfsammler oder bei einean bestimmten höchsten Wasserstand
im Sammelbehälter wird die Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger abgeschaltet, so daß
der Druck wieder sinkt und die Wasserspiegel sich wieder heben bzw. senken; bei
einem bestimmten höchsten Wasserstand im Dampferzeuger oder Dampfsammler oder bei
einem bestimmten tiefsten Wasserstand im Sammelbehälter wird die Heizmittelzufuhr
wieder eingeschaltet. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Steuerung mittels eines
Schwimmers im Dampferzeuger oder Dampfsammler, da dieser dann gleichzeitig als Wassermangelsicherung
dient, indem er bei ungenügender Wasserfüllung des Dampferzeugers die Heizmittelzufuhr
abschaltet und so ein Durchbrennen der Heizfläche verhindert.
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Infolge des geringen Dampfdruckes im Dampferzeuger oder -sammler läßt
sich die Schwimmerbewegung ohne Anwendung einer Stopfbuchse sehr einfach und betriebssicher
nach außen auf die Steuereinrichtung für die Heizmittelzufuhr übertragen, und zwar
mittels eines beim tiefsten Wasserstand noch eintauchenden, gegen die Außenluft
offenen Rohres, durch das das Gestänge, das den Schwimmer mit der Steuereinrichtung
verbindet, durchgeführt ist.
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Um das Einfrieren des Dampferzeugers und der an diesen. angeschlossenen
Teile zu verhindern, kann eine Frostsicherung vorgesehen werden, die die Heizmittelzufuhr
zum Dampferzeuger, unabhängig von ihrer Steuerung in Abhängigkeit vom Wasserstand,
bei Absinken der Wassertemperatur unter eine untere Grenze kurzzeitig einschaltet.
Zur Aufrechterhaltung des Wasserkreislaufes auch bei tiefen Wassertemperaturen,
insbesondere im Falle der Einschaltung der Heizmittelzufuhr durch die Frostsicherung,
dient eine den Sammelbehälter für das Niederschlagwasser zusätzlich mit dem Dampferzeuger
bzw. eine denn Sammelbehälter mit dem Dampfsammler verbindende Leitung.
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Da beim Anheizen des Dampferzeugers schon Dampfschwaden. in die Heizkörper
gelangen können, ehe der volle Betriebsdruck erreicht ist und so die Gefahr besteht,
daß diese Dampfschwaden sich in den kalten Heizkörpern niederschlagen und die Heizkörper
einfrieren, wird zweckmäßig der übertritt von Dampf aus dem Dampferzeuger oder dessen
Dampfsammler in die Heizkörper vor Erreichen eines Mindestdruckes durch eine Druckmangelsicherung
verhindert.
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Soll die Heizung des Wagens in einem Dampfzug auch von der Lokomotive
aus mit Dampf versorgt werden können, so wird der Wagen, in bekannter Weise zusätzlich
mit einer durchgehenden Dampfleitung versehen, von der eine Zweigleitung über einen
Druckregler zu den Heizkörpern führt. Damit bei diesem Betrieb der Druck des Dampfes
bei Eintritt in die Heizkörper der gleiche wie bei Betrieb, mit Dampf aus dem Dampferzeuger
ist und infolgedessen die Voreinstellung der Heizkörperventile nicht geändert zu
werden braucht, wird zweckmäßig die Belastung der Reglermembran so gewählt, daß
die Hinterdruckhöhe des Druckreglers gleich dem bei Betrieb der Heizung vom Dampferzeuger
aus sich einstellenden Höhenunterschied zwischen dem Wasserstand im Dämpferzeuger
oder dessen Dampfsammler, bei dem die
Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger
durch einen Schwimmer ausgeschaltet wird, und dem Überlauf des Sammelbehälters für
das Niederschlagwasser ist.
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Die Membran des Druckreglers kann. auch zur Steuerung der Heizmittelzufuhr
zum Dampferzeuger benutzt werden, zu welchem Zweck der Druck im Dampferzeuger auf
ihre Membran zur Einwirkung gebracht und diese eine Steuereinrichtung für die Heizmittelzufuhr,
beispielsweise einen Kippschalter, betätigt. Der Druckregler kann auch noch als
Druckmangelsicherung- wirken, der den Übertritt von Dampfschwaden aus dem Dampferzeuger
in die Heizkörper verhindert. Hierfür ist es erforderlich, daß die vom Dampferzeuger
zu den Heizkörpern führende Leitung in die Zweigleitung vor dem Druckregler einmündet
und der Druckregler mit einem zweiten, in Strömungsrichtung hinter seinem Sitz angeordneten
Abschlußkörper versehen. ist, der vom Dampf erst bei Erreichen eines Mindestdruckes
vom Sitz abgehoben wird.
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Um das Einfrieren des im Dampferzeuger und im Sammelbehälter für das
Niederschlagwasser befindlichen Wassers bei Betrieb der Heizung mit Lokomotivdampf
zu verhindern, kann die durchgehende Dampfleitung oder die Zweigleitung teilweise
unmittelbar neben einer der bei Nichtbetrieb des Dampferzeugers mit Wasser gefüllten
Leitungen angeordnet werden, wobei diese beiden Leitungen, mit. gemeinsamem Wärmeschutz
versehen sind.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt;
und zwar zeigt Abb. i die Gesamtanordnung einer Dampfheizung, die von einem Dampferzeuger
und von einer durchgehenden Dampfleitung aus mit Dampf versorgt werden kann, bei
der die Steuerung der Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger in Abhängigkeit vom Wasserstand
in, dessen Dampfsammler erfolgt, Abb.2 einen Druckregler, der außerdem zur Steuerung
der Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger dient und zusätzlich als Druckmangelsicherung
ausgebildet ist.
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Der unter dem Wagenboden angeordnete ölgefeuerte Dampferzeuger i steht
mittels der beiden Leitungen 2 und 3 mit dem Dampfsammler d. und mittels der Leitung
5 mit dem Sammelbehälter 6 für das Niederschlagwasser in Verbindung. Von dem Dampfsammler
4. führt eine Leitung 7 zu einem Wechselventil 8 und von diesem eine Leitung g zu
den untereinander parallel geschalteten Heizkörpern io, vor denen einstellbare Drosseln
i i angeordnet sind. Die Auslässe der Heizkörper io münden in. den gleichfalls unter
dem Wagenboden angeordneten Sammelbehälter 6, der mit dem ins Freie führenden Überlauf
12 versehen ist. An, das Wechselventil & ist außerdem die von der durchgehenden
Dampfleitung 15 abgehende, ein Absperrventil 16 und einen Druckregler 18 enthaltende
Leitung ig angeschlossen. Das Wechselventil 8 ist so ausgebildet, daß es in der
einen Stellung die vom Dampfsammler 4 kommende Leitung 7, in der anderen Stellung
die Zweigleitung ig mit der zu den Heizkörpern io führenden Leitung g verbindet.
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Der im Dampfsammler d. angeordnete Schwimmer 22 verstellt eine beispielsweise
als Kippschalter ausgebildete Steuereinrichtung 2:3 für die Ölzufuhr zum Brenner
24 des Dampferzeugers i in der Weise, daß bei einem bestimmten oberen Wasserstand
im Dampfsammler 4. die, Ölzufuhr zum Bre#nner 2,4 eingeschaltet und bei Absinken
des Wasser-Spiegels auf einen bestimmten unteren. Stand die Ölzufuhr ausgeschaltet
wird. Das zur Übertragung der Bewegung des Schwimmers 22 auf die, Steuereinrichtung
23 dienende Gestänge ist durch ein Rohr 25 nach außen geführt, das beim unteren
Wasserstand im Dampfsammler q. noch eintaucht und dessen oberes Ende durch das Rohr
26 mit dem Überlauf 12 des Sammelbehälters 6 und damit mit der Außenluft in Verbindung
steht.
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In den Sammelbehälter 6 mündet das vom Vorratsbehälter 28 kommende
Rohr 29, an dessen Mündung ein von dem Schwimmer 30 im Behälter 6 gesteuertes
Ventil 31 angeordnet ist, das den Wasserzulauf erst nach Absinken des Wasserspiegels
im Behälter 6 unter eine bestimmte untere Grenze freigibt.
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Der Sammelbehälter und der Dampfsammler d. sind durch eine unten in
diese! Behälter eingeführte, mit einer einstellbaren Drossel 32 versehene Leitung
33 verbunden. Die Leitungen 5 und ig sind teilweise unmittelbar nebeneinander verlegt
und dort mit gemeinsamem Wärmeschutz 35 versehen.
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Bei Betrieb der Heizung vom Dampferzeuger i aus werden durch das Wechselventil
8 die Leitungen 7 und g miteinander verbunden und die Zweigleitung ig abgeschlossen.
Infolge des sich im Dampfsammler d. bildenden Druckes sinkt dort der Wasserspiegel,
wobei das verdrängte Wasser durch die Leitungen 2 und 3, den Dampferzeuger i und
die Leitung 5 in. den Sammelbehälter 6 übertritt. Erreicht der Überdruck im Dampfsammler
.a. beispielsweise 250 mm WS, so schaltet der dann seine tiefste Lage einnehmende
Schwimmer 22! die Ölzufuhr zum Brenner 24 ab. Infolge der Unterbrechung der Wärmezufuhr
zum Dampferzeuger i sinkt der Druck wieder, und der Wasserspiegel im Sammelbehälter,d.
steigt an, bis bei einem Überdruck von beispielsweise Zoo mm WS der Schwimmer z2
die Heizmittelzufuhr wieder einschaltet. Die vom Schwimmer 22 betätigte Schalteinrichtung
23 wirkt gleichzeitig als Wasserrnange@lsicherung, die bei ungenügendem Wasserinhalt
des Dampfsammlers q. die, Beheizung des Dampferzeugers i abschaltet. Bei Versagen,
der Steuereinrichtung 23 oder Hängenbleiben des Schwimmers 2:2 kann sich ein unzulässig
hoher Druck im Dampfsammler nicht bilden., da der dann sich entwickelnde Dampf durch
das Rohr 25, die Leitung 26 und den Überlauf i2 ins Freie entweicht.
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Das sich in den Heizkörpern io bildende Niederschlagwasser gelangt.
in den. Sammelbehälter 6 und von hier durch die Leitung 5 mit eigenem Gefälle in
den Dampferzeuger i. Etwaiger Wasserüberschuß strömt durch den. Überlauf 12 ab,
und bei
Wassermangel erfolgt Wasserzufuhr aus dem Vorratsbehälter
28 durch das vom Schwimmer 30 im Sammelbehälter 6 gesteuerte Zulaufventil 31.
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Bei Betrieb. der Heizung mit von der Lokornotive geliefertem Dampf
wird das Wechselventil 8 umgestellt, so, daß es die Leitung ig mit der Leitung g
verbindet und die Leitung 7 absperrt. Der aus der Leitung 15 entnommene Dampf wird
im Druckregler 18 auf 25o mm WS Überdruck entspannt und den Heizkörpern io zugeleitet.
Das Niederschlagmwasser strömt durch den Überlauf 12 des Sammelbehälters 6 oder
durch den zwecks Entleerung des Dampferzeugers geöffneten, an. der Leitung 5 angeordneten
Ablaßhahn 36 ins Freie ab..
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Wird das Wasser jedoch nicht abgelassen, so verhindert der Wärmeübergang
von der Leitung ig an die Leitung 5 das Einfrieren des Wassers im Dampferzeuger
i und den angeschlossenen Teilen. Um der Einfriergefahr auch bei vor-Übergehendem
Abstellen des Wagens, wenn also auch die Leitung 15 keinen Dämpf führt, zu begegnen,
kann eine Frostsicherung vorgesehen werden, die aus einem im Dampferzeuger i angeordneten,
bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur von beispielsweise 8° die Heizmittelzufuhr
zum Brenner 24 kurzzeitig einschaltenden Temperaturfühler besteht. Der Wasserkreislauf
durch die an den Darhpferzeuger i angeschlossenen Teile wird dann durch die Leitung
33 aufrechterhalten..
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Bei dem in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel münden die vom
Dampfsammler q. ausgehende Leitung 7 und die Zweigleitung ig in den Eingangsräum
des Druckreglers 18; dessen Ausgangsraum über die Leitung 9 mit den Heizkörpern
io in Verbindung steht. Der Druckregler besteht im wesentlichen aus dem von der
gewichtsbelasteten Membran 45 getragenen Ventilkegel 41, der bei Anstieg des Hinterdruckes
den Dampfdurchtritt durch den Sitz 42 drosselt und so den Überdruck des: den Heizkörpern
io zuströmenden Dampfes auf beispielsweise 25o mm WS hält.
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Der Regler dient gleichzeitig zur Abschaltung der Heizmittelzufuhr
zum Dampferzeuger i. Nähert sich der Dampfdruck seinem Höchstwert, so, legt die
nach außen verlängerte Membranstange 43 den Kipphebel 44 um, so, daß ein mit diesem
verbundener Schalter die Heizmittelzufuhr zum Dampferzeuger abschaltet. Die Wiedereinschaltung
erfolgt erst; nachdem die infolge des absinkenden Druckes nach unten gehende Membran
45 den Kipphebel 44 mittels der Schleppkupplung 48 wieder umgeschaltet hat.
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Der auf der Membranstange 43 oberhalb des Sitzes 42 angeordnete Teller
46 verhindert das Übertreten von, Dampfschwaden in die Heizkörper ro. Erst wenn.
der von unten auf den Teller 46 '@ einwirkende Dampfdruck so groß ist, da.ß er die
Belastung der Membran 45 zu überwinden vermag, hebt sich der Teller 46 von der Trennwand
47 ab und gestattet dem Dampf den Zutritt zu den Heizkörpern io. Auf diese Weise
wird die Gefahr des Einfrierens - der Heizkörper vermieden. Eine der= artig wirkende
Druckmangelsicherung kann auch