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Luftheizungsanlage.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftheizungsanlage, die insbesondere für die Verwendung von Flugzeugen geeignet ist oder auch in andern Fällen, wo eine kontinuierliche Zufuhr von Hitze zur Verfügung steht, die andernfalls verloren gehen würde.
Dort, wo Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden, insbesondere bei Flugzeugen, findet, wenn die Maschine im Betriebe ist, ein kontinuierlicher Strom von hocherhitzte Gasen durch das Auspuffrohr statt, die in die Atmosphäre abgeführt werden, wobei die gesamte Hitze verloren geht. In dem erfindungsgemässen Heizsystem wird ein Teil dieser verlorenen Hitze verwendet, um kontinuierlich Heizmittel einem Heizkörper zuzuführen, der in einer von zwei ähnlich ausgebildeten Leitungen angeordnet ist, von denen jede eine mit der Aussenluft kommunizierende Einlassöffnung aufweist. Jede Leitung weist ein Paar von wahlweise öffenbaren Auslassöffnungen auf, von denen eine zurück in die Aussenluft und die andere in eine Hauptleitung führt, von der der Luftstrom in den zu heizenden Raum geleitet wird.
Es sind Mittel vorgesehen, um einen kontinuierlichen Luftstrom durch beide Leitungen aufrechtzuerhalten, wobei durch Thermostaten gesteuerte Klappen zur Einstellung des Verhältnisses der wahlweise durch verschiedene Auslassöffnungen in die Hauptleitung und von hier in den zu erhitzenden Raum strömenden erhitzten und unerhitzten Luft vorgesehen sind. Es ist ersichtlich, dass hiebei ein kontinuierlicher Strom von hocherhitzter Luft durch eine der Leitungen stattfindet, jedoch nur ein bestimmter Teil dieser erhitzten Luft mit einem bestimmten Teil der unerhitzten Luft aus der andern Leitung gemischt wird und die Mischung dann in den zu heizenden Raum geleitet wird. Die restlichen Anteile von beiden Luftströme werden in die Aussenluft zurüekgeleitet.
Es kann jede geeignete Vorrichtung zur kontinuierlichen Erhitzung der Radiatoren oder Heizkörper vorgesehen sein.
Für das Heizsystem wird gemäss der Erfindung eine einfache und wirksame Heizvorrichtung verwendet, in der die Hitze der Auspuffgase einer Verbrennungskraftmaschine ausgenutzt wird.
Gemäss der Erfindung wird der Heizkörper dauernd auf einer Maximaltemperatur erhalten, wobei thermostatiseh geregelte Vorrichtungen zur Änderung des Verhältnisses von erhitzter und unerhitzter Luft vorgesehen sind, die in den zu heizenden Raum geleitet wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch veranschaulich.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht der wichtigsten Teile der erfindunggemässen Anordnung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansieht entsprechend dem oberen linken Teil
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Regelthermostate in dem zu heizenden Raume angeordnet sind.
Gemäss Fig. 1 wird die Luft durch zwei Lufteinlassleitungen 1 und 2 in eine Hauptleitung 3 geleitet, die die Luft in den zu heizenden Raum, beispielsweise in die Kabine eines Flugzeuges, leitet.
Im Falle eines Flugzeuges wird die Aussenluft kontinuierlich in die Einlassleitungen 1 und 2 vermittels geeigneter Lenkflächen und des rotierenden Propellers gedrückt. Falls die Vorrichtung nicht in einem bewegten Fahrzeug, wie z. B. in einem Flugzeug, verwendet wird, kann ein Gebläse 4 (Fig. 2), das
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durch einen Motor 5 angetrieben wird, verwendet werden, um einen Luftstrom durch die Leitungen zu pressen. In die Leitungen 1 und 2 kann entweder nur unerhitzte Aussenluft eingeführt oder es kann ein Teil dieser Luft von innerhalb des zu beheizenden Raumes erhalten werden. In jedem Falle wird das, was man als unerhitzte Luft bezeichnen kann, in jede derEinlassleitungen eingesaugt oder eingepresst.
In einer dieser Einlassleitungen, beispielsweise in der Leitung 1 ist ein Heizkörper 6 angeordnet, so dass die durch diese Leitung strömende Luft in innige Berührung mit dem Heizkörper gelangt und durch diesen erhitzt wird. Der Heizkörper 6 wird ständig, wie aus dem nachstehenden näher ersichtlich ist, auf eine ziemlich hohe Temperatur erhitzt, u. zw. ohne Rücksicht, ob in dem zu beheizenden
Raum Wärme benötigt wird oder nicht.
Die Heizleitung 1 hat einen Auslass 7 an dem in die Hauptleitung 3 mündenden Ende und auch einen seitlichen Hilfsauslass 8, durch den die erhitzte Luft ins Freie austreten kann. In ähnlicher Weise hat die Kaltluftleitung 2 einen Auslass 9, der in die Hauptleitung 3 mündet, und einen Hilfsamlass 10 ins Freie. Eine Absperrklappe 11 ist auf der Welle 12 drehbar gelagert und derart in der Einlassleitung 1 angeordnet, dass sie wahlweise die Auslässe 7 und 8 öffnen oder schliessen oder erwünschte Anteile der erhitzten Luft durch die genannten Auslässe leiten kann. Eine ähnliche Absperrklappe 1. 3 ist auf einer Welle 14 schwenkbar gelagert und derart in der Einlassleitung 2 angeordnet, dass sie wahl- weise die beiden Auslässe 9 und 10 öffnen oder schliessen kann.
Die Welle 12 wird von einem umsteuer- baren Motor 15 angetrieben und ist mit der Welle 14 durch ein Zahnräderpaar 16, 17 gekuppelt, so dass diese Wellen in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden und mithin auch die Klappen 11 und 13. Bei der in Fig. 1 dargestellten Lage ist die Absperrklappe 11 so eingestellt, dass der Auslass 7 geschlossen und der Auslass 8 geöffnet ist, so dass die gesamte erhitzte Luft ins Freie entweicht. Ander- seits ist die Klappe 13 so eingestellt, dass Auslass 10 geschlossen und Auslass 9 geöffnet ist, so dass die gesamte durch das Einlassrohr 2 einströmende Luft in die Hauptleitung 3 strömt. In dieser Stellung wird der durch die Leitung 3 strömenden Luft keine Wärme zugeführt.
Wenn die Klappe 11 und 13 in ihre entgegengesetzten Grenzlagen gedreht sind (so dass Auslass 8 geschlossen und Auslass 10 geöffnet ist), wird die gesamte in die Hauptleitung 3 einströmende Luft erhitzt. Es ist nunmehr klar, dass durch
Einstellung der Klappen 11 und 13 in irgendeine Zwischenstellung die Mengenverhältnisse von erhitzter und unerhitzter Luft, die in die Hauptleitung 3 geleitet wird, nach Wunsch eingestellt werden können, so dass jede gewünschte Temperatur in dem zu heizenden Raum aufrechterhalten werden kann.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung kann der Heizkörper 6 in irgendeiner geeigneten Weise kontinuierlich erhitzt werden. Das dargestellte System enthält ausser dem Heizkörper 6 den Kessel oder Generator 18 und den Wasserbehälter 19, wobei Kessel, Heizkörper und Wasserbehälter in einem geschlossenen Kreislauf verbunden sind. Dieser Kreislauf ist geschlossen in dem Sinne, dass normaler-
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weise ein fortlaufender Kreislauf dieser Flüssigkeiten gestattet ist, wobei normalerweise keine Ventile oder andere Regelvorriehtungen verwendet werden.
Bei 20 ist ein Teil des Auspuffrohres gezeichnet, durch das die Abgase der Brennkraftmaschine ins Freie geführt werden. Dieses Rohr 20 wird bei Betrieb der Maschine sehr hoeh erhitzt, aber normaler- weise geht diese gesamte Wärme verloren. Der Kessel 18 ist so ausgebildet, dass er um einen Teil des
Auspuffrohres 20 dicht anliegt und die Hitze der Auspuffgase zur Erzeugung des Dampfes ausnutzt.
Der Kessel ist vorzugsweise sattelförmig ausgebildet, so dass er leicht auf das Auspuffrohr aufgesetzt und von diesem wieder abgenommen werden kann.
Nachdem der Dampf im Heizkörper 6 verdichtet worden ist und einen Teil seiner Wärme an die durch Leitung 1 strömende Luft abgegeben hat, fliesst das Kondensat durch die Leitung. 33 nach unten in den Vorratsbehälter 19. Letzterer ist mit einem nach oben gerichteten Entlüftungsrohr 34 versehen, das ins Freie mündet, so dass das gesamte Dampfheizsystem normalerweise unter Atmosphärendruck steht. Da etwas Dampf aus dem Heizkörper durch die Kondensatleitung 33 in den Behälter 79 strömen kann, ist in die Entlüftungsleitung 34 ein Kondensator 35 eingebaut und das hier erzielte Kondensat fliesst durch Leitung 34 in den Behälter 19 zurück. Hiedureh wird ein Wasserverlust aus der Anlage praktisch verhindert.
Es ist klar, dass der Kondensator so angeordnet sein muss. dass er einem kühlenden Luftstrom ausgesetzt ist. Er kann beispielsweise in der Einlassleitung 1 vor dem Heizkörper 6 angeordnet sein.
Da die ganze Dampfheizanlage sich nahezu unter atmosphärischem Druck befindet, wird auch das Wasser sowohl im Vorratsbehälter 19 als auch im Kessel 18 sich auf im wesentlichen der gleichen konstanten Höhe halten. Die erforderliche Wassermenge kann durch das Einfüllrohr 36 zugeführt werden, das im oberen Teildes Behälters 19 mündet und an seinem oberen Ende mit einem Trichter 37 und dem normalerweise geschlossenen Ventil 38 ausgerüstet ist. Indem man das normalerweise geschlossene Ventil 39 in dem von dem einen Ende des Vorratsbehälters 19 führenden Ablassrohr 40 öffnet, kann das Wasser in diesem Behälter bis zu einem vorbestimmten Wasserstand abgelassen werden, wodurch die normale Wasserhöhe in Vorratsbehälter und Kessel festgelegt wird.
Irgendwelche andern geeigneten Hilfsmittel zur Füllung von Vorratsbehälter und Kessel bis zur erwünschten Wasserhöhe können vorgesehen sein, welch letztere je nach der erwünschten Verdampfungsgesehwindig- keit verändert werden kann. Die miteinander verbundenen Rohrteile 41, 42, 43, 44 und 45 führen
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Grunde sind die oben beschriebenen Luftteilventile vorgesehen und vorzugsweise dienen thermo- statische Hilfsmittel zur Einstellung dieser Ventile entsprechend den im zu beheizenden Raum auf- ) tretenden Temperaturänderungen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist eine Reihe von Thermostaten 49,
50 und 51 in- der Hauptleitung. 3 hinter den Mischventilen angeordnet, so dass sie auf die Temperatur der in den Raum gelieferten Luft ansprechen.
Wahlweise können diese Thermostaten in dem Raum. 3' selbst angeordnet sein, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind. In jedem Falle steuern die Thermostaten den umkehrbaren Motor 15, um die Klappen 11 und 1. 3 in die gewünschten Lagen zu bringen.
In Fig. 3 ist beispielsweise eine hiefür geeignete elektrische Steuerung veranschaulicht.
Es ist klar, dass irgendeine geeignete Steuerung benutzt werden kann, durch die die Ventil- klappen in Abhängigkeit von den Temperaturbedingungen in den zu beheizenden Raum eingestellt werden. Gemäss Fig. 3 sind die Hauptstromzuführungsleitungen 52 und 5. 3 mit den entsprechenden
Anschlussklemmen der Batterie oder einer andern bei 54 angedeuteten Stromquelle verbunden.
49, 50 und 51 sind drei Thermostaten, die auf verschiedene Temperaturen ansprechen. Ein jeder dieser drei Thermostaten 49,50 und 51 (die als Nieder-, Mittel-oder Hochtemperaturthermostaten bezeichnet werden können) vermag einen Stromkreis zu schliessen, wenn eine vorbestimmte Temperatur an der
Stelle erreicht wird, wo der Thermostat angeordnet ist. Diese Thermostaten können in Form von Kontakt-Quecksilberthermometern ausgebildet sein, bei denen der eine Kontakt in ständiger Be- rührung mit der Quecksilbersäule ist, wogegen ein anderer oberer Kontakt von der Quecksilbersäule nur bei einer vorbestimmten Temperatur erreicht wird.
Beispielsweise können die gezeichneten
Thermostaten so eingestellt sein, dass ihre zugehörigen Stromkreise bei 70,73 oder 76 F (21,23 oder 240 C) geschlossen werden. Bei 55 ist ein zur Auswahl der Temperatur dienender Schalter vorgesehen, der in eine der beiden Schaltstellungen gebracht werden kann, um die Temperatur innerhalb eines niedrigen oder hohen Temperaturintervalles zu halten. Wird der Schalter in die mit ausgezogenen
Linien dargestellte Lage gebracht, dann wird die Temperatur innerhalb des niedrigen Bereiches gehalten, d. h. zwischen 70 und 73 F. Wird der Schalter in die mit gestrichelten Linien angedeutete Lage gebracht, dann wird die Temperatur innerhalb des höheren Temperaturbereiches, d. h. zwischen 73 und 76 F gehalten.
Mit 56 ist ein Relaismagnet bezeichnet, der bei Erregung den Anker oder beweglichen Kontakt. 57 anzieht und in Berührung mit einem ruhenden Kontakt 58 bringt. Bei Unterbrechung des Magneten 56 fällt der Kontakt 57 ab und gelangt mit einem zweiten ruhenden Kontakt 59 in Berührung. Ein zweiter ähnlicher Magnet 60 zieht bei Erregung den beweglichen Kontakt 61 an und bringt ihn in
Berührung mit dem ruhenden Kontakt 62. Bei Unterbrechung dieses Magneten fällt der bewegliche
Kontakt 61 ab und kommt mit dem zweiten festen Kontakt 63 in Berührung.
Wenn eine gewisse vorbestimmte Temperatur, auf der der mittlere Thermostat 50 eingestellt
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stand 67, Leitung 68 wieder zur Hauptstromleitung 53. Wenn die Temperatur unter die ausgewählte mittlere Temperatur sinkt, wird dieser Stromkreis und mithin der Magnet 56 unterbrochen. Wenn sieh der Schalter 55 in der linken Stellung befindet und mithin der Niedertemperaturthermostat 49 in Wirksamkeit ist, wird der Erregerstromkreis des Magneten 60 geschlossen, wenn die Temperatur, für die der Thermostat 49 eingestellt ist, erreicht wird ; dieser Stromkreis setzt sieh wie folgt zusammen :
Von der Hauptleitung ? über Leitung 69, Thermostat 49, Leitung 70, Schalter 55, Leitungen 71 und 72,
Magnetspule 60, Leitung 73, Widerstand 74 und Leitung 75 zur Hauptleitung 53.
Wird der Schalter nach rechts umgelegt, dann ist der Niedertemperaturthermostat 49 nicht mehr wirksam und der zuletzt beschriebene Stromkreis wird nicht geschlossen, bevor die höhere Temperatur erreicht ist, für die der Thermostat 51 eingestellt wurde. In diesem Falle setzt sich der Erregerstromkreis wie folgt zusammen : Von Hauptleitung 52 durch die Leitungen 69, 76, Thermostat 51, Leitung 72, Magnet- spule 60, Leitung 7. 3, Widerstand 74 und Leitung 75 zur Hauptleitung 53.
Befinden sich die Teile in den gezeichneten Lagen, dann ergibt sich, dass beide Relais 56 und 60 erregt sind, da die Temperatur die höhere Grenze des Niedertemperaturbereiches erreicht hat, bei der beide Thermostaten 49 und 50 ihre Stromkreise geschlossen haben. Es ist nun erwünscht, dass die Wärmezufuhr unterbrochen oder verringert wird.
Nunmehr wird folgender Stromkreis geschlossen :
Von der Hauptleitung 52 über die Leitungen 77 und 78, Ruhekontakt 58, beweglichen Kontakt 57, Leitung 79, Umsteuermotor 15, Leitung 80, beweglichen Kontakt 61, Ruhekontakt 62, Leitungen 81 und 82, Feldwicklung 83 von Motor 15 und Leitung 84 zur andern Hauptleitung 53. Der durch den Motor 15 in dieser Richtung fliessende Strom bewirkt eine Drehung des Motors in solcher Richtung, dass die Klappen 11 und 13 in die in Fig. l gezeichneten Lagen schwingen, d. h. dass die Wärmezuführung unterbrochen wird. Es ist klar, dass der Motor so durch Getriebe verbunden ist, dass sich diese Ventilklappen nur sehr langsam bewegen.
Nachdem auf diese Weise die Wärmezufuhr verringert wurde, wird die Temperatur fallen und gegebenenfalls der Stromkreis durch den Mitteltemperaturthermostaten 50 unterbrochen und mithin auch die Erregung des Magneten 56, so dass der Kontakt 57 abfällt und in Berührung mit dem Ruhekontakt 59 gelangt. Hiedurch wird der zuletzt beschriebene Stromkreis unterbrochen und Motor 15 stillgesetzt.
Wenn die Temperatur noch weiterhin sinkt, wird der vom Niedertemperaturthennostaten geschlossene Stromkreis unterbrochen und mithin auch die Erregung des Magneten 60, so dass der Kontakt 61 abfällt und in Berührung mit dem Ruhekontakt 63 gelangt. Ein durch den : Motor 15 in entgegengesetzter Richtung fliessender Strom wird nunmehr durch den nachstehenden Stromkreis geschlossen :
Von Hauptleitung 52 durch Leitung 77, Ruhekontakt 63, beweglichen Kontakt 61, Leitung 80, Motor 15, Leitung 79, beweglichen Kontakt 57, Ruhekontakt 59, Leitung 82, Feldwicklung 88 und Leitung 84 zur Hauptleitung 53. Dies bewirkt, dass der Motor 15 in umgekehrter Richtung umläuft, so dass sich die Klappen in solcher Richtung drehen, dass die Leitung 1 geöffnet und Leitung 2 geschlossen, mithin der Mengenanteil an erhitzter Luft erhöht wird, die dem zu beheizenden Raum zuströmt. Dies hat nun zur Folge, dass die Temperatur in diesem Raum wieder ansteigt. Da der Motor die Ventilklappen nur sehr langsam bewegt, werden nach einigen Kreisläufen die Teile in eine stabile Lage gelangen, so dass die envünsehte Temperatur ohne weitere Einstellung aufrechterhalten wird.
Falls es erwünscht ist, die Temperatur im oberen Bereich zu halten, wird der Schalter 55 nach rechts geschoben, so dass die beiden Thermostaten 50 und 51 zusammenwirken, um den Motor 15 in der nunmehr ersichtlichen Weise zu steuern.
Der Gebläsemotor 5, falls ein solcher Venvendung findet, kann an die beiden Hauptstrom- zuführungen 52 und 58 durch die Leitungen 85 und 86 angeschlossen sein. Bei 87 ist die Nebenschluss- feldwirklung dieses Motors angedeutet. Mit Hilfe der Schalter 88 in den Hauptstromleitungen 52 und 53 kann der Motor in Gang gebracht oder stillgesetzt werden und es ist zu beachten, dass der Schalter 88 so angeordnet ist, dass bei Stillsetzung des Gebläsemotors die gesamte elektrische Steuerung unwirksam wird. Es ist klar, dass dieser Motor 5 und seine Verbindungen bei solchen Anlagen fortgelassen werden können, wo ein Gebläse nicht erforderlich ist, beispielsweise in Flugzeugen.
Die beschriebene Heizungsanlage weist keinen besonders hohen Wirkungsgrad bezüglich der Ausnutzung der Wärmeenergie auf, dies ist aber unwichtig, da sie in Verbindung mit Brennkraftmaschinen oder andern Einrichtungen benutzt wird, bei denen die zur Erzeugung des Dampfes benutzte Wärme in jedem Fall eine Abfallwärme darstellt. Der Radiator 6 wird ständig erhitzt und erwärmt ständig die in Leitung 1 strömende Luft (sofern der Motor in Betrieb ist) und nur ein kleiner Teil dieser erhitzten Luft kann tatsächlich benutzt werden. Der nämliche Wärmebetrag würde jedoch durch das Auspuffrohr verloren gehen, so dass dieser Wärmeverlust ohne Bedeutung ist.
Unter Berück- sichtigung dieser Tatsache kann die Dampfheizungsanlage ständig in Betrieb sein ohne irgendwelche Regelung, und sie ist aus diesem Grunde sehr einfach und im Betrieb wirksam. Die einzelnen Teile sind leicht und es wird nur eine kleine Wassermenge benötigt, die die Anlage besonders für Luftfahrzeuge geeignet macht, wo ein zu hohes Gewicht vermieden werden muss. Gleichzeitig kann die erwünschte Temperatur in dem zu beheizenden Raum durch einfache Bemessung des Mengenverhältnisses von erhitzter und unerhitzter Luft aufrechterhalten werden, die tatsächlich in den Raum gelassen wird, dessen Temperatur geregelt werden soll,
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Air heating system.
The invention relates to an air heating system which is particularly suitable for the use of aircraft or in other cases where a continuous supply of heat is available which would otherwise be lost.
Where internal combustion engines are used, particularly on airplanes, when the engine is in operation there is a continuous flow of highly heated gases through the exhaust pipe which are vented into the atmosphere, all of the heat being lost. In the heating system according to the invention, part of this lost heat is used to continuously supply heating means to a heating element which is arranged in one of two similarly designed lines, each of which has an inlet opening communicating with the outside air. Each duct has a pair of optionally openable outlet openings, one of which leads back into the outside air and the other leads into a main duct from which the air flow is directed into the room to be heated.
Means are provided to maintain a continuous flow of air through both lines, with thermostat-controlled flaps being provided to adjust the ratio of the heated and unheated air flowing selectively through various outlet openings into the main line and from here into the room to be heated. It can be seen that there is a continuous flow of highly heated air through one of the lines, but only a certain part of this heated air is mixed with a certain part of the unheated air from the other line and the mixture is then passed into the room to be heated . The remaining parts of both air flows are returned to the outside air.
Any suitable device for continuously heating the radiators or heating elements can be provided.
According to the invention, a simple and effective heating device is used for the heating system, in which the heat of the exhaust gases of an internal combustion engine is used.
According to the invention, the heating element is continuously maintained at a maximum temperature, with thermostatically controlled devices being provided for changing the ratio of heated and unheated air which is passed into the room to be heated.
In the drawing, the invention is illustrated schematically on the basis of exemplary embodiments.
1 shows a perspective schematic view of the most important parts of the arrangement according to the invention. Fig. 2 is a perspective view corresponding to the upper left part
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Control thermostats are arranged in the room to be heated.
According to FIG. 1, the air is passed through two air inlet lines 1 and 2 into a main line 3 which directs the air into the room to be heated, for example into the cabin of an aircraft.
In the case of an aircraft, the outside air is continuously pressed into the inlet lines 1 and 2 by means of suitable steering surfaces and the rotating propeller. If the device is not in a moving vehicle, such as. B. in an aircraft is used, a fan 4 (Fig. 2), the
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driven by a motor 5 can be used to force a flow of air through the ducts. Either only unheated outside air can be introduced into lines 1 and 2 or part of this air can be received from within the room to be heated. In either case, what can be termed unheated air is drawn or forced into each of the inlet ducts.
A heating element 6 is arranged in one of these inlet lines, for example in line 1, so that the air flowing through this line comes into intimate contact with the heating element and is heated by it. The heater 6 is constantly, as will be seen in more detail below, heated to a fairly high temperature, u. betw. regardless of whether in the to be heated
Space heat is needed or not.
The heating line 1 has an outlet 7 at the end opening into the main line 3 and also a lateral auxiliary outlet 8 through which the heated air can escape into the open. In a similar way, the cold air line 2 has an outlet 9 which opens into the main line 3, and an auxiliary outlet 10 to the outside. A shut-off valve 11 is rotatably mounted on the shaft 12 and is arranged in the inlet line 1 in such a way that it can either open or close the outlets 7 and 8 or direct desired portions of the heated air through the outlets mentioned. A similar shut-off valve 1.3 is pivotably mounted on a shaft 14 and is arranged in the inlet line 2 in such a way that it can open or close the two outlets 9 and 10 as required.
The shaft 12 is driven by a reversible motor 15 and is coupled to the shaft 14 by a pair of gears 16, 17 so that these shafts are rotated in opposite directions and consequently also the flaps 11 and 13 The position shown, the shut-off valve 11 is set so that the outlet 7 is closed and the outlet 8 is open, so that all of the heated air escapes into the open. On the other hand, the flap 13 is set such that outlet 10 is closed and outlet 9 is open, so that all of the air flowing in through inlet pipe 2 flows into main line 3. In this position, the air flowing through the line 3 is not supplied with any heat.
When the flaps 11 and 13 are rotated to their opposite limit positions (so that outlet 8 is closed and outlet 10 is open), all of the air flowing into the main line 3 is heated. It is now clear that through
Adjustment of the flaps 11 and 13 in any intermediate position, the proportions of heated and unheated air that is passed into the main line 3 can be adjusted as desired, so that any desired temperature can be maintained in the room to be heated.
In the arrangement according to the invention, the heating element 6 can be heated continuously in any suitable manner. In addition to the heating element 6, the system shown contains the boiler or generator 18 and the water container 19, the boiler, heating element and water container being connected in a closed circuit. This cycle is closed in the sense that normal-
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Continuous circulation of these fluids is permitted, normally not using valves or other control devices.
At 20 a part of the exhaust pipe is drawn through which the exhaust gases from the internal combustion engine are led into the open. This tube 20 is heated to a very high level when the machine is in operation, but all this heat is normally lost. The boiler 18 is designed so that it is around part of the
Exhaust pipe 20 fits tightly and uses the heat of the exhaust gases to generate the steam.
The boiler is preferably designed in the shape of a saddle so that it can easily be placed on and removed from the exhaust pipe.
After the steam has been compressed in the heating element 6 and has given off part of its heat to the air flowing through line 1, the condensate flows through the line. 33 down into the storage container 19. The latter is provided with an upwardly directed ventilation pipe 34 which opens into the open, so that the entire steam heating system is normally under atmospheric pressure. Since some steam can flow from the radiator through the condensate line 33 into the container 79, a condenser 35 is built into the vent line 34 and the condensate obtained here flows back through the line 34 into the container 19. In this way, water loss from the system is practically prevented.
It is clear that the capacitor must be so arranged. that it is exposed to a cooling air stream. It can be arranged, for example, in the inlet line 1 in front of the radiator 6.
Since the entire steam heating system is almost under atmospheric pressure, the water in both the storage container 19 and in the boiler 18 will also be kept at substantially the same constant level. The required amount of water can be supplied through the filler pipe 36 which opens in the upper part of the container 19 and is equipped at its upper end with a funnel 37 and the normally closed valve 38. By opening the normally closed valve 39 in the drain pipe 40 leading from one end of the reservoir 19, the water in this reservoir can be drained to a predetermined water level, thereby establishing the normal water level in the reservoir and boiler.
Any other suitable means for filling the storage container and boiler up to the desired water level can be provided, which latter can be changed depending on the desired evaporation speed. The interconnected pipe parts 41, 42, 43, 44 and 45 lead
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Basically, the air sub-valves described above are provided and thermostatic aids are preferably used to adjust these valves in accordance with the temperature changes occurring in the room to be heated. As shown in Fig. 1, a series of thermostats 49,
50 and 51 in the main line. 3 placed behind the mixing valves so that they respond to the temperature of the air supplied to the room.
Optionally, these thermostats can be used in the room. 3 'itself, as shown in FIG. In either case, the thermostats control the reversible motor 15 to bring the flaps 11 and 1.3 into the desired positions.
An electrical control suitable for this purpose is illustrated in FIG. 3, for example.
It is clear that any suitable control can be used by which the valve flaps are adjusted depending on the temperature conditions in the room to be heated. According to Fig. 3, the main power supply lines 52 and 5.3 are with the corresponding
Connection terminals of the battery or another power source indicated at 54 connected.
49, 50 and 51 are three thermostats that respond to different temperatures. Each of these three thermostats 49, 50 and 51 (which can be referred to as low, medium or high temperature thermostats) is able to complete a circuit when a predetermined temperature at the
Place is reached where the thermostat is located. These thermostats can be designed in the form of contact mercury thermometers in which one contact is in constant contact with the mercury column, while another upper contact is only reached by the mercury column at a predetermined temperature.
For example, the drawn
Thermostats should be set to close their associated circuits at 70.73 or 76 F (21.23 or 240 C). At 55 a switch is provided which is used to select the temperature and which can be brought into one of the two switch positions in order to keep the temperature within a low or high temperature interval. If the switch is in the with pulled out
Positioned as shown in the lines, then the temperature is kept within the low range; H. between 70 and 73 F. If the switch is moved to the position indicated by dashed lines, then the temperature is within the higher temperature range, i. H. held between 73 and 76 F.
With a relay magnet 56 is referred to, the armature or moving contact when energized. 57 attracts and brings into contact with a resting contact 58. When the magnet 56 is interrupted, the contact 57 drops out and comes into contact with a second stationary contact 59. A second similar magnet 60, when energized, attracts the movable contact 61 and brings it into place
Contact with the stationary contact 62. If this magnet is interrupted, the movable one falls
Contact 61 and comes into contact with the second fixed contact 63.
When a certain predetermined temperature at which the middle thermostat 50 is set
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stood 67, line 68 back to main power line 53. If the temperature falls below the selected mean temperature, this circuit and thus the magnet 56 is interrupted. If the switch 55 is in the left position and therefore the low-temperature thermostat 49 is in effect, the excitation circuit of the magnet 60 is closed when the temperature for which the thermostat 49 is set is reached; this circuit is composed as follows:
From the main line? via line 69, thermostat 49, line 70, switch 55, lines 71 and 72,
Solenoid 60, line 73, resistor 74 and line 75 to main line 53.
If the switch is turned to the right, then the low-temperature thermostat 49 is no longer effective and the circuit described last is not closed before the higher temperature for which the thermostat 51 was set is reached. In this case, the excitation circuit is composed as follows: From main line 52 through lines 69, 76, thermostat 51, line 72, solenoid 60, line 7, 3, resistor 74 and line 75 to main line 53.
If the parts are in the positions shown, the result is that both relays 56 and 60 are energized because the temperature has reached the higher limit of the low temperature range at which both thermostats 49 and 50 have closed their circuits. It is now desirable that the supply of heat be interrupted or reduced.
The following circuit is now closed:
From main line 52 via lines 77 and 78, normally closed contact 58, moving contact 57, line 79, reversing motor 15, line 80, moving contact 61, normally closed contact 62, lines 81 and 82, field winding 83 of motor 15 and line 84 to the other main line 53. The current flowing through the motor 15 in this direction causes the motor to rotate in such a direction that the flaps 11 and 13 swing into the positions shown in FIG. H. that the heat supply is interrupted. It is clear that the engine is linked by gears in such a way that these valve flaps move very slowly.
After the heat supply has been reduced in this way, the temperature will drop and, if necessary, the circuit through the medium-temperature thermostat 50 will be interrupted, and consequently also the excitation of the magnet 56, so that the contact 57 will drop and come into contact with the normally closed contact 59. As a result, the circuit described last is interrupted and motor 15 is stopped.
If the temperature continues to drop, the circuit closed by the low-temperature tenostat is interrupted, and consequently also the excitation of the magnet 60, so that the contact 61 drops out and comes into contact with the normally closed contact 63. A current flowing through the motor 15 in the opposite direction is now closed by the following circuit:
From main line 52 through line 77, normally closed contact 63, moving contact 61, line 80, motor 15, line 79, moving contact 57, normally closed contact 59, line 82, field winding 88 and line 84 to main line 53. This causes the motor 15 in runs in the opposite direction, so that the flaps rotate in such a direction that line 1 is opened and line 2 is closed, thus increasing the amount of heated air that flows into the room to be heated. This now has the consequence that the temperature in this room rises again. Since the motor only moves the valve flaps very slowly, the parts will come into a stable position after a few cycles, so that the desired temperature is maintained without further adjustment.
If it is desired to keep the temperature in the upper range, the switch 55 is pushed to the right so that the two thermostats 50 and 51 cooperate to control the motor 15 in the manner now apparent.
The fan motor 5, if such a use is found, can be connected to the two main power supply lines 52 and 58 by the lines 85 and 86. At 87, the shunt field effect of this motor is indicated. With the help of the switches 88 in the main power lines 52 and 53, the motor can be started or stopped and it should be noted that the switch 88 is arranged in such a way that the entire electrical control is ineffective when the fan motor is stopped. It is clear that this motor 5 and its connections can be omitted in systems where a fan is not required, for example in aircraft.
The heating system described does not have a particularly high degree of efficiency in terms of the utilization of thermal energy, but this is unimportant since it is used in conjunction with internal combustion engines or other devices in which the heat used to generate the steam is always waste heat. The radiator 6 is continuously heated and continuously heats the air flowing in line 1 (if the engine is in operation) and only a small part of this heated air can actually be used. However, the same amount of heat would be lost through the exhaust pipe, so this heat loss is of no consequence.
Taking this into account, the steam heating system can be in constant operation without any regulation, and for this reason it is very simple and effective in operation. The individual parts are light and only a small amount of water is required, which makes the system particularly suitable for aircraft, where excessive weight must be avoided. At the same time, the desired temperature in the room to be heated can be maintained by simply measuring the proportions of heated and unheated air that is actually allowed into the room whose temperature is to be controlled,