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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen elektrischen Regelung der Heizung
in Fahrzeugen, vorzugsweise Eisenbahnfahrzeugen Zur selbsttätigen elektrischen Regelung
der Heizung in Fahrzeugen, vorzugsweise Eigenbahnfahrzeuggen mit mehreren, Abteilen.,
sind, um nicht jedes Abteil mixt einem eigenen Temperaturfühler und einem eigenen
Stellglied (Schaltschütz, Magnetventil od. dgl.) ausrüsten zu müssen, Anordnungen
geschaffen worden, bei denen die Temperatur der einzelnen Abteile von einem durch
sämtliche Abteile geführten gemeinsamen Temperaturfühler abgetastet wird, der entsprechend
dem Mittelwert der Abteiltemperaturen ein Stellglied so, beeinflußt, daß es, sobald
dieser Mittelwert eine bestimmte Größe annimmt, die Heizenergiezufuhr zu den Abteilen
an zentraler Stelle herabsetzt oder ganz abschaltet. Der Temperaturfühler besteht
hierbei aus einem durch die Abteile verlegten Rohr, das mit einer Flüssigkeit gefüllt
ist, die durch ihre Wärmeausdehnung einen Druckschalter betätigt. Man hat bisweilen
als Füllflüssigkeit für das Temperaturfühlrohr auch schon eine bei verhältnismäßig
niedriger Temperatur siedende Flüssigkeit benutzt, so daß deren Dampfdruck für die
Betätigung des Druckschalters ausschlaggebend war. Bei dieser Ausführungsform sprach
der Druckschalter schon diann an, wenn in irgendeinem der Abteile eine bestimmte
Temperatur überschritten wurde, ohne Rücksicht darauf, welche Temperatur in den
anderen Abteilen herrschte, da der in einem geschlossenen Flüssigkeitssystem sich
einstellende Dampfdruck nur von der höchsten in dem System auftretenden Flüssigkeitstemperatur
abhängt. In diesem Fall übernahm also jeweils das wärmste Abteil die Heizungsregelung
(»Höchstwertregelung«), während bei der erstgenannten Regelungsart das Stellglied
durch die Summe - also den Mittelwert - der Temperaturen aller Abteile gesteuert
wurde (»Mittellvertregelung«).
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Keine dieser Regelungsarten vermag voll zu befriedigen. Bei der Mittelwertregelung
besteht die Möglichkeit, daß ein absichtlich oder unabsichtlich ausgekühltes Abteil
die Überheizung sämtlicher anderer Abteile verursacht, und bei der Höchstwertregelung
kann ein stark besetztes ungelüftetes Abteil eine ungenügende Beheizung aller anderen
Abteile zur Folge haben.
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Die Erfindung schlägt für die Heizungsregelung einen anderen Weg vor,
indem sie die Betätigung des zentralen Stellgliedes, d. h. also die Drosselung oder
Abstellung der Heizung an zentraler Stelle, erst dann eintreten läßt, wenn die höchstzulässige
Temperatur in mehreren Abteilen überschritten wird, so daß weder ein ausgekühltes
noch ein überheiztes einzelnes Abteil die Heizungsregelung beeinflußt, womit sich
also die neue Heizungsregelung sowohl von der Mittelwertregelung als auch von der
Höchstwertregelung vorteilhaft unterscheidet. Nach der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß bei Schaltungsanordnungen zur Regelung der Heizenergiezufuhr zu mehreren mit
Temperaturfühlern ausgerüsteten Abteilen oder Räumen jeder Temperaturfühler durch
sein Ansprechen bei Überschreitung der zulässigen Höchsttemperatur einen Hilfswiderstand
überbrückt, und daß alle diese Hilfswiderstände miteinander in Reihe in einen Hilfsstromkreis
eingeschaltet sind, dessen Strom, sobald eine festgesetzte Mindestzahl von Temperaturfühlern
angesprochen hat, ein Relais zum Ansprechen bringt, das in an sich bekannter Weise
ein Stellglied (Schaltschütz, Magnetventil od. dgl.) steuert, das die allen Abteilen
oder Räumen zugeführte Heizenergie herabsetzt oder abschaltet. Hat ein Fahrzeug
beispielsweise zehn Abteile, so kann die Ansprechempfindlichkeit des Relais so bemessen
sein, daß es anspricht, wenn beispielsweise sechs der zehn Abteile überheizt und
also sechs der zehn Hilfswiderstände überbrückt sind und dadurch die Stromstärke
im Hilfsstromkreis entsprechend angestiegen ist.
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Eine stufenweise Regelung der Heizung kann unter Benutzung des Erfindungsgedankens
dadurch verwirklicht werden, daß an Stelle eines Relais zwei oder. mehrere Relais
mit verschieden großen Ansprechempfindlichkeiten entweder miteinander in Reihe oder
zueinander parallel geschaltet vorgesehen werden. Jedes Relais steuert dann eine
Heizstufe. Ist beispielsweise in drei Abteilen die zulässige Höchsttemperatur erreicht,
so spricht das empfindlichste Relais an
und schaltet eine Heizstufe
ab. Ist daraufhin die gesamte Heizenergiezufuhr immer noch zu groß, so wird die
zulässige Höchsttemperatur bald auch in weiteren Abteilen erreicht, und deren Temperaturfühler
überbrücken weitere Hilfswiderstände. Dadurch steigt -der Strom in dem Hilfsstromkreis
-weiter an, und das Relais mit der nächstniedrigen Ansprechempfindlichkeit spricht
an und setzt die Heizenergiezufuhr um eine weitere Stufe herab usf.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach
der Erfindung bilden die miteinander in Reihe geschalteten, den Temperaturfühlern
zugeordneten Hilfswiderstände einen Zweig einer Brückenschaltung, und das oder die
Relais liegt bzw. liegen in der Brückendiagonale. Je mehr Temperaturfühler ansprechen
und ihre Widerstände überbrücken, desto mehr kommt die Brückenschaltung aus dem
Gleichgewicht, so daß die Relais in der Brückendiagonale der Reihe nach ansprechen.
Damit die einzelnen Relais verschieden ansprechen, können sie nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung auch an verschiedene Abgriffe -der Brückenwiderstände gelegt
sein.
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Die neue Regelungsart läßt sich auch vorteilhaft in Verbindung mit
einem Außentemperaturfühler anwenden, der auf dieselben Stellglieder arbeitet wie
das oder die Relais.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung sei an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert; dessen Schaltbild in der Zeichnung wiedergegeben ist. Für ein einfachere
Darstellung ist eine elektrische Heizung angenommen worden; das Gesagte gilt aber
sinngemäß auch für jede andere zentral regelbare Heizungsart, wobei z. B. an die
Stelle der Schaltschütze Magnetventile oder andere elektrisch betätigte Stellglieder
treten.
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Die Abb. 1, 2 und 3 stellen gemeinsam eine Schaltungsanordnung zur
selbsttätigen elektrischen Regelung einer elektrischen Fahrzeugbeheizung nach der
Erfindung dar.
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T, . . . Tn in Abb. 1 sind Temperaturfühler (Kontaktthermometer),
deren Zahl entsprechend der Zahl der Abteile im Fahrzeug gewählt zu denken ist.
R1 . .. Rn sind die von diesen Temperaturfühlern bei ihrem Ansprechen überbrückten
Hilfswiderstände. (Unter Umständen können auch in einem größeren Abteil oder Fahrzeugraum
mehrere Temperaturfühler mit Hilfswiderständen angeordnet oder es können die den
einzelnen Temperaturfühlern zugeordneten Hilfswiderstände je nach der Größe des
Abteiles oder Raumes verschieden groß bemessen sein.) Die Hilfswiderstände R1 .
. . Rn sind miteinander in Reihe geschaltet und bilden einen Zweig der an den Klemmern
A und B mit Gleichspannung gespeisten und im übrigen aus den Widerständen
W1, W2 und W3 bestehenden Brückenschaltung ABCD, in deren Brückendiagonale die Relais
I, II und III liegen. Die Relais II und III sind unsymmetrisch in die Brückendiagonale
gelegt insofern, als sie nicht wie das Relais I zwischen die Klemmen C und D, sondern
zwischen die Klemme C und verschiedene Abgriffe E bzw. F an dem Widerstand W2 geschaltet
sind. Damit die Relais nicht auch bei Unterschreitung einer gewissen Zahl von überbrückten
Hilfswiderständen R1 . . . R, also bei Verschiebung des Brückengleichgewichtes nach
der anderen Seite, ansprechen, sind sie durch Gleichrichter G gegen Rückstrom gesperrt.
Die Relais I, II und III betätigen bei ihrem Ansprechen die ihnen zugeordneten Kontakte
1, 2 und 3 in einem in Abb. 2 dargestellten, bei O und P gespeisten Steuerstromkreis
mit den Schaltschützen S1, S2 und S3. Spricht das Relais 1 an, so wird durch Schließung
des Kontaktes 1 das Schaltschütz S1, beim Ansprechen des Relais II das Schaltschütz
S2 und beim Ansprechen des Relais III das Schaltschütz S2 erregt. Den Schaltschützen
S1 bis S3 sind die Heizschalter s1 bzw. s2 bzw. s3 in Abb. 3 zugeordnet, durch die
die elektrischen Heizkörper Hl, H2 und H3 geschaltet ,werden. (Jeder Heizkörper
Hi, H2 und H3 stellt in Wirklichkeit einen Heizstrang, d. h. die Gesamtzahl der
zu der betreffenden Heizstufe gehörigen Abteilheizkörper dar.) R und S sind die
Anschlußklemmen der Heizstromquelle.
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Denkt man sich den in Abb. 2 noch eingezeichneten Außentemperaturfühler
T" zunächst weg, so arbeitet die Schaltung folgendermaßen: Die Widerstände der Brückenschaltung
ABCD sind beispielsweise so ausgelegt, daß die Brücke beim Ansprechen von drei Temperaturfühlern
in bezug auf das Relais III gerade im Gleichgewicht ist, so daß also durch das Relais
III kein Strom fließt. (Die beiden anderen Relais I und II sind ebenfalls stromlos,
weil sie gegen Rückstrom gesperrt sind.) Spricht jetzt ein vierter Temperaturfühler
an, so bekommt das Relais III Strom, schließt seinen Kontakt 3, und das Schaltschütz
S3 öffnet den Heizschalter s3, womit die Heizkörper H3 abgestellt sind. Bei weiterer
überbrückung von Hilfswiderständen spricht das Relais II an und schaltet über das
Schaltschütz S2 und den Heizschalter s2 die Heizkörper H2 ab. Sprechen noch mehr
Temperaturfühler an, so schaltet schließlich das Relais I durch Öffnung des Heizschalters
s1 die gesamte Heizung ab.
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Der in Abb.2 eingezeichnete Außentemperaturfühler T" hat zwei Ansprechstufen
und arbeitet beispielsweise parallel zu den Kontakten 2 bzw. 3 der Relais II bzw.
III, also ebenfalls auf die Schaltschütze S2 bzw. S3 und schaltet gegebenenfalls
die Heizkörper H, und H2 schon vorher ab.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach
der Erfindung befindet sich in der Brückenschaltung ABCD nur ein Relais, und die
Relais-Kontakte 2 und 3 nach Abb. 2 fallen fort, so daß der Außentemperaturfühler
T" die Zahl der jeweils ein- oder ausgeschalteten Heizstränge, also die jeweilige
Heizstufe bestimmt, während die Abteil-Temperaturfühler T1 ... T" (über den
Heizschalters,) jeweils die gesamte Heizenergiezufuhr zum Fahrzeug in der beschriebenen
Weise ein- oder ausschalten.
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Sind die Relais in der Brückendiagonale alle symmetrisch angeschlossen,
also alle zwischen die Klemmen C und D geschaltet oder wird nur ein Relais benutzt,
so kann an die Stelle jedes durch einen Gleichrichter für die eine Stromrichtung
gesperrten Relais auch ein polarisiertes Relais treten.