AIR CONDITIONING DEVICE FOR RAILROAD VEHICLES

Abstract: 1. An air conditioning device for railroad vehicles, with passenger compartments and air feeder ducts serving these compartments, the temperature of the fresh air supplied being sufficient to attain the desired target temperature in the compartments for a given number of passengers therein, and an additional thermostat-controlled heating unit being provided in each compartment in order to maintain the desired target temperature in the compartment if the number of passengers in the compartments drops below that referred to above, wherein the air feeder duct of each compartment contains a throttling device permitting a continuous but limited reduction of the inflow cross-section, and wherein the said throttling device is connected to the additional heating unit in such a way that the outflow cross-section of the air feeder duct is reduced by a predetermined degree upon increased activity of the additional heating unit due to a decrease in the number of passengers in the compartment.

Description: Klimaanlage für Eisenbahnfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage für Eisen bahnfahrzeuge mit Fahrgastabteilen und einer Luftzuleitung z oen Abteile, wobei die Temperatur der zugeleiteten Frischluft bei einem bestimmten Besetzungsgrad der Abteile ausreicht, u de Solltemperatur in den Abteilen zu er reichen, und eine durch einen Thermostaten gesteuerte Zu satzheizung in jedem Abteil vorgesehen ist, die bei Ver minaerung der Besetzung der Abteile gegenüber dem genann ten bestimmten Besetzungsgrad die gewünschte Solltemperatur im Abteil aufrecht erhält. Bei herkömmlichen Luftheizungs anlagen mit Ein- oder Zweikanalsystemen wird meist eine von der Besetzung unabhängige Luftmenge in die einzelnen Ab teile eingeblasen. Bei fehlender oder nur teilweiser Be setzung der Abteile kommt es zum Einblasen von unnötig ho hen Luftmengen in die Abteile, wodurch es zu unnötigen hohen Energieverlusten kommt, da eben eine entsprechend grosse Luftmenge konditioniert werden muss. Eine besetzungsabhängige Luftmengeneinbringung bringt einen dem Besetzungsgrad angepassten Leistungsverbrauch und damit eine Energieeinsparung mit sich. Die bisher bekannten Kli maanlagen der eingangs erwähnten Art haben sich jedoch auf grund ihres komplizierten Aufbaues nicht durchgesetzt. Ziel der Erfindung ist es, eine Klimaanlage der eingangs er wähnten Art vorzuschlagen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet, Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass in der Luftzuleitung jedes Abteiles eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, welche eine stufenlose aber begrenzte Ver inderung des Einströmquerschnittes zulässt und diese Dros seleinrichtung mit der Zusatzheizung in solcher Wirkverbindung steht, dass bei Erhöhung der Zusatzheizung infolge Verminderung der Besetzung im Abteil der Ausströmquerschnitt der Luftzuleitung um ein vorbestimmtes Mass gedrosselt wird. Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass aufgrund der jedem einzelnen Abteil zugeordneten Drosseleinrichtung je- des Abteil mit der jeweils erforderlichen Luftmenge versorgt werden kann. l;ach einem weitere Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zusatzheizung durch elektrische Heizkörper gebilaet ist und die Drosseleinrichtung durch ein von einem Bi Bimetall gesteuertes, die Luftzuleitung zum Abteil mehr oder weniger freigebendes Drosselorgan gebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau der Klimaanlage. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Heizkörper in einem vorzugsweise unter den Sitzflächen geführten, Umluftkanal angeordnet ist, der in einen an die Drosseleinrichtung anschliessenden zu Luftauslassöffnungen im Abteil führenden Kanal mündet, wobei im Mündungs- bereich die beiden Kanäle durch ein im Querschnitt L-förmiges Drosselorgan getrennt sind. In diesem Falle wird der Umluftstrom durch den aus der Luftzuführung in den zu den Luftauslassöffnungen führenden Kanal einströmenden Luftstrom durch das Ejektorprinzip be wegs. Ein besonders einfacher mechanischer Aufbau ergibt sich, wenn das Drosselorgan von zwei im Bereich ihrer einen Enden miteinander verbundenen Bimetallstreifen gehalten tat, von denen einer der aus der Luftzuleitung abströmenden Luft und der andere der Einwirkung der Zusatzheizung ausgesetzt ist. Dadurch ist es auch möglich beim Vorheizbetrieb ein Offenhalten des Ausströmquerschnittes der Luftzuleitung sicherzustellen. Grundsätzlich ist aber die Ausbildung der Zusatzheizung als elektrischer Heizkörper nicht unbedingt erforderlich. Die Zusatzheizung kann auch durch eine zweite Luftzuführung, die mit hönerer Temperatur betrieben wird, gebildet sein. Dabei wird bei zu geringer Temperatur im Abteil die zweite Luftzuführung geöffnet und gleichzeitig die Zufuhr von Luft in das Abteil aus der ersten Luftzuführung gedrosselt. Um Gen konstruktiven Aufwand gering zu halten kann vorgesehen sein, aaS das das Drosselorgan steuernde Bimetall der Einwirkung des elektrischen Heizkörpers ausgesetzt ist. Eine weitere Möglichkeit der Beeinflussung des über ein Bimetall gesteuerten Drosselorgans besteht auch darin, das Bimetall mit einer eigenen Heizwicklung zu versehen, die gemeinsam mit der Zusatzheizung gesteuert wird. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Drosselorgan durch einen Stellmotor gesteuert ist, der von einem die Signale eines Abteil Temperaturfühlers und einer Temperaturstelleinrichtung ver arbeitenden Regelverstärker gesteuert ist, der gleichzeitig auch die Zusatzheizung steuert. Dadurch wird eine direkte Beeinflussung sowohl der Zusatzheizung als auch der Drosseleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur im Abteil erreicht. Diese ist aber ein sehr guter Indikator für den Besetzungsgrad des Abteils. So sinkt die Temperatur im Abteil, wenn die Besetzung sinkt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiters vorgesehenss dass in der Luftzuleitung zu den einzelnen Abteilen ein Druckfühler angeordnet ist, der auf die Regelung der Luftversorgung einwirkt und bei einer Druckerhöhung aufgrund der Drosselung des Abströmens in die Abteile durch die Drosseleinrichtungen den Luftdurch Satz vermindert. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich der Zustrom von Luft zu den übrigen Abteilen ändert, wenn in eine oder mehreren Abteilen aufgrund einer geringer werdenden Besetzung die Luftzufuhr in diesem bzw. diesen Abteilen verringert wird und es daher zu einet Druckanstieg in der allen Abteilen gemeinsamen Luftzuleitung kommt. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Figur 1 schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klimaanlage, Figur 2 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung für ein Abteil bei der Klimaanlage nach Fig. 1, Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hegelein- richtung für ein Abteil, Figuren 4 und 5 Schnitte gemäss den Linien IV-IV bzw, V-V in Fig. 3. Die Klimaanlage ist bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 als Einkanal-Klimaanlage ausgebildet. Diese weist ein Klimaaggregat 7 auf, das in üblicher Weise einen Filter F, einen Lufterhitzer Hz, einen Luftkühler K und einen Ventilator umfasst und das in Abhängigkeit von einem nicht dargestellten Aussen-Temperaturfühler geregelt ist. Die durch das Klimaaggregat 7 konditionierte Luft strömt über die Luftzuleitung i,in der sich der Druckfühler 22 befindet, zu den einzelnen Abteilen 8, und von dort über eine Drosseleinrichtung 9 und einen Kanal 10 zu Luftauslassöffnungen 11. Bei der Ausführungsform nach Fig. i sind in den Kanälen 10 als elektrische Heizkörper 12 ausgebildete Zusatzheizungen angeordnet, die über elektronische Schalter 13 gesteuert sind, Die Drosseleinrichtungen 9 umfassen im wesentlichen eine Drosselklappe 14, die von einem Stellmotor 15 bewegt wird und zwischen einer voll geöffneten Stellung und einer teilweise geöffneten Drosselstellung verstellbar ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, umfasst die Regeleinrichtung für jedes Abteil 8 einen Abteil-Temperaturfühler 16, zur Erfassung der Temperatur in: Abteil, eine Temperatur-Stelleinrichtung 17 zur Vorgabe einer Soll-Temperatur, einen mit diesen eingangsseitig verbundenen Regelverstärker 1E und die an dessen Ausgang angeschlossenen Stellorgane unc zwar den Stellmotor 15 und den elektronischen Schalter 1 dabei sind zwischen dem Ausgang des Regelverstärkers 18 unc ar elektronischen Schalter 13 bzw. oen: : Stellmotor 15 noc el Impulsgeber 19 bzw. ein Signalumsetzer 20 zwischeneesch.al- tet. Der durch die Temperatur-Stelleinrichtung vorgegebene Sollwert wird aufgrund der vo der Aussentemperatur abhängigen Steuerung der Konditionierung der Luft bei einem bestimmten Besetzungsgrad, z.B. bei voller Besetzung bei voll geöffneter Drosseleinrichtung 9 durch die über die Luftzuleitung 1 zugeführte Luft im Abteil innerhalb vorgegebener Toleranzen gehalten. Nimmt nun die Besetzung des Abteils ab, so sinkt nach einiger Zeit die Temperatur im Abteil aufgrund der geringeren Wärmeabstrahlung der verbliebenen Benutzer des Abteils ab. Dies führt zu einem positiven Ausgangssignal des Regelverstärkers 18, wodurch der Impulsgeber 19 der Ausgangsspannung des Regelverstärkers entsprechende Impulsfolgen, z.B. ähnlich einer Phasenanschnittsteuerung an den elektronischen Schalter 13 abgibt und diesen im Rhytmus der einlangenden Impulse zündet und den elektrischen Heizkörper 12 impulsweise z.B. ähnlich einer Phasenanschnittsteuerung mit der Stromquelle verbin det. z z Der Impulsgeber 19 gibt jedoch nur dann Impulse ab, wenn die Polarität der Ausgangsspannung des Regelverstärkers einer unter den: Sollwert liegenden Temperatur im Abteil 8 entspricht. leichzeitig gibt auch der Signalumsetzer 20 der Ausgangsspannung des fiegelverstärkers 18 und deren Polarität entsprechende Signale, z.P. Impulse entsprechender Polarität und Frequenz an den Stellmotor 15, der z.B. als Schrittschaltmotor ausgebildet sein kann ab, sodass dieser im Falle einer unter der Solltemperatur liegenden Abteil-Temperatur die Drosselklappe 14 in Richtung Schlieren bewegt und so die Luftzufuhr zum Abteil vermindert, wodurch sich erhebliche Energieeinsparungen ergeben, Steigt die Temperatur aufgrund der Zusatzheizung wieder auf den Sollwert an, sc sinkt die Ausgangsspannung des Re gelverstärkers 16 ab und die Zusatzheizung 12 bleibt abgeschaltet und es stellt sich ein neuer Gleichgewichtszu stand ein. Erhöht sich die Besetzung im Abteil wieder, so wird die Temperatur im Abteil aufgrund der vermehrten Wärmeabstrahlung der Insassen des Abteils, über den Sollwert ansteigen. Dadurch liefert der Regelverstärker 18 eine entsprechende Ausgangsspannung mit zum erstbeschriebenen Fall umgekehrter Polarität, sodass der Impulsgeber 19 keine Impulse abgibt und daher die Zusatzheizung nicht in Betrieb gehen kann, wohl aber der Signalumsetzer 20 Signale mit entsprechender Polarität abgibt und daher der Stellmotor 15 und die Drosselklappe 14 in Richtung zur Offenstellung hin bewegt, wodurch der erhöhte Luftbedarf gedeckt wird. Für den Vorheizbetrieb kann vorgesehen werden, dass die Ansteuerung des Stellmotors stillgelegt wird, sodass die Drosselklappe 14 in ihrer voll geöffneten Lage verbleibt, auch wenn die Zusatzheizung in Betrieb ist. Die Ausführungsform gemäss der Fig. 3 bis 5 unterscheidet sich von der oben beschriebenen nur dadurch, daR die Dros seleinrichtung 9 statt einer Drosselklappe 14 ein balkenförmiges, in. Querschnitt L-förmiges Drosselorgan 2 aufweist, zu dessen Antrieb statt eines Stellmotors 15 Bimetallstreifen 3 und 4 vorgesehen sind. Ausserdem ist die Zusatzheizung, die in dieser Fall ebenfalls durch elektrische Heizkörper 12 gebildet ist, in einem unter den Fenster verlaufenden Umluftkanal 6 angeordnet, der in den Kanal 1 mündet, in den die aus der Luftzuführung 1 über die Drosseleinrichtung 9 abströmende Luft einströmt und aufgrund der Ejektorwirkung die Luft aus dem Umluftkanal 6 mitreisst. Der Heizkörper 12 kann ebenfalls wie bereits anhand der e. 2 erläutert, gesteuert sein, nur, dass eben kein Stel- motor an den Regelverstärker angeschlossen ist. Die Bimetallstreifen s sinc an ihren einen Enden 3' direkt init der Wand 9 aer Kanals 10 verbunden; die gegenüberliegenden Enden 4' der Bimetallstreifen 4 sind am im Querschnitt L-förmigen Drosselcrgan 2 befestig . Die freien Enden von je zwei Bimetallstreifen 3 un L sie über ein Zwlschen- stück 23 miteinander verbunden, wobei der eine k der Einwirkung des Heizkörpers 12 und der andere 3. der aus der Luftzuleitung 1 abströmenden konditionierten Luft ausgesetzt ist. Je nach der Krümmung der Bimetallstreifen wird die Ausströmöffnung 21 der Luftzuführung 1 mehr oder weniger freigegeben. Sinkt die Abteil-Temperatur zu weit ab, so wird, wie bereits erläutert, der elektrische Heizkörper 12 aktiviert. Dadurch ist der an dem Drosselorgan 2 angreifende Bimetallstreifen 3 der Wärmestrahlung des Heizkörpers 12 ausgesetzt und verbiegt sich in der Weise, dass die Austrittsöffnung 21 mehr überdeckt und der Ausströmquerschnitt vermindert wird. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Bimetallstreifen 3 mit Heizwicklungen zu versehen, die ähnlich dem Stellmotor 15 gemäss Fig. 2 vom Regelverstärker 18 gesteuert werden. Durch Anbringung zweier Heizwicklungen an verschiedener. Stellen der Bimetallstreifen können diese unterschiedlich beeinflusst werden, sodass eine Steuercharakteristik wie anhand der Fig. 2 beschrieben, erreicht werden kann. Dabei kann für der Vorheizbetrieb ebenfalls der Ausströmquerschni tZ der Lufzuleitung 1 in dem voll geöffneten Zustand gehalten werden. Bei der dargestellter Lösung mit direkt der Einwirkung des Heizkörpers 12 und der aus der Luftzuleitung 1 abströmenden Luft ausgesetzten Bimetallstreifen 4 bzw. 3 ist letzterer hauptsächlich für den Vorheizbetrieb wesentlich, bei dem mit einer weit wärmere, über die Luftzuleitung eingebrachten Luft gearbeitet wird, als dies im Normalbetrlet auch bei niedrigen Aussentemperaturen der Fall ist. Bei diesen hohen Temperaturer der in den B Kanal 10 eintretenden Luft biegen sich die Bimetallstreifen 3 in Richtung zur Cffenstellung des Drosselorgans 2 hin und verhindern damit eine Verengung des Ausla.^cuerschnittes der Luftzuleitung 17 auch wenn der Heizkörper 12 eingeschaltet ist. Die Bimetall streifen 3 und 4 sin dabei so ausgelegt, dass bei den im Normalbetrleb üblichen Temperaturen der Luft in der LuStzu- leitung 1 die Bimetallstreifen 3 praktisch unwirksam sind, bei den im Vorheizbetrieb üblichen weit höheren Temperaturen jedoch die Streifen 3 die Streifen 4 überdrücken. Um eine Änderung der Verhältnisse für andere Abteile 8 bei einer Änderung des Ausströmquerschnittes der Luftzuleitung 1 in einem oder mehreren Abteilen zu vermeiden, kann in der Luftzuleitung ein Druckfühler angeordnet sein, der auf den Ventilhalter des Klimaaggregates einwirkt und so für gleichbleibende Druckverhältnisse in der Luftzuleitung 1 sorgt. Die Erfindung wurde zwar nur anhand einer Einkanal-Klimaanlage mit elektrischer Zusatzheizung erläutert, doch kann sie auch bei Zweikanal-Klimaanlagen angewandt werden In diesem Falle wird eben bei erhöhtem Wärmebedarf aufgrund einer geringeren Besetzung eines Abteils der Zusatzkanal ge öffnet und der Grundkanal mehr geschlossen bzw. die ent sprechenden Abströmquerschnitte, wobei die Regelung so erfolgt, dass die gesamte in das Abteil einströmende Luftmenge vermindert wird. Weitern kann die erfindung auch beim Kühlbetrieb angewendet werden. Dabei muRz die über die Luftzuleitung 1 bzw. den Grundkanal bei einer Zweikanal-Anlage zugeführte Luft so konditioniert sein, dass sie ein die bei der Auslegung der Anlage angenommene Besetzung aufweisendes Abteil auf die Soll-Temperatur bringen kann. Sinkt der Kühlbedarf aufgrund einer geringeren Besetzung at, sc wird die ter- lende Wärmemenge durch die Zusatzheizung aufgebracht, wobei sich durch die dabei erfolgende Verminderung des Luftdurchsatzes erhebliche Energieeinsparungen ergeben.

Claims: Pat entansprüche Klimaanlage für Eisenbahnfahrzeuge mit Fahrgasabteilen und einer Luftzuleitung zu den Abteilen, wobei die Tempe ratur der zugeleiteten Frischluft bei einem bestimmten Besetzungsgrad der Abteile ausreicht, um die Solltempe ratur in den Abteilen zu erreichen, und eine durch einen Thermostaten gesteuerte Zusatzheizung in jedem Abteil vorgesehen ist, die bei Verminderung der Besetzung der Anteile gegenüber dem genannten bestimmten Besetzungs grad die gewünschte Solltemperatur im Abteil aufrecht erhält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, ca in der Lu.ftzuleltung (1i jedes Abteils (8) eine Drosseleinrichtung (9) vorgesehen ist, welche eine stu fenlose aber begrenzte Verminderung des Einströmquer schnittes zulässt und diese Drosseleinrichtung (9) mit der Zusatzheizung (12) in solcher Wirkverbindung steht, dass bei Erhöhung der Zusatzheizung infolge Verminderung der Besetzung im Abteil (8) cer Ausströmquerschnitt der Luftzuleitung (1) um ein vorbestimmtes Mass gedrosselt wird. 2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzheizung durch elektrische Heizkörper (12) ge bildet ist und die Drosseleinrichtung durch ein von einem Bimetall (4) gesteuertes, die Luftzuleitung (1) zum Abteil (8) mehr oder weniger freigebendes Drossel organ (2) gebildet ist. 3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Heizkörper (12) in einem, vorzugsweise unter dem Fenster geführten, Umluftkanal (6) angeordnet ist, der in einen an die Drosseleinrichtung (9) an schliessenden zu Luftauslassöffnungen (11) im Abteil (8) führenden Kanal (10) mündet, wobei im Münd-ungsbereich die beiden Kanäle (10, 6) durch ein im Querschnitt L-förmiges Drosselorgan (2) getrennt sind. 4. Klimaanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass das das Drosselorgan (2) steuernde Bime tall (4) der Einwirkung des elektrischen Heizkörpers (12) ausgesetzt ist. 5. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (14) durch einen Ste'lmotor (15) gesteuert ist, der von einem die Signale eines Abteil Temperaturfühlers (16) und einer Temperaturstelleinrich tung (17) verarbeitenden Regelverstärker (18) gesteuert ist, der gleichzeitig auch die Zusatzheizung steuert. 6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dab in der Luftzuleitung (1) zu den ein- zelnen Abteilen (8) ein Druckfühler angeordnet ist, der auf die Regelung der Luftversorgung einwirkt und bei einer Druckerhöhung aufgrund der Drosselung des Abströ mens in die Abteile durch die Drosseleinrichtungen (9) den Luftdurchsatz vermindert. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselorgan (2) von zwei im. Bereich ihrer einen Enden miteinander verbundenen Bimetallstreifen (3, 4) ge halten ist, von denen einer (3) der aus der Luftzulei tung (1) abströmenden Luft und der andere (4) der Ein wirkung der Zusatzheizung ausgesetzt ist.

Inventors: ERTL, HERBERT
Applicants: ALEX. FRIEDMANN KOMMANDITGESELLSCHAFT
Application year: 1984
Main classification: B61D27
IPC codes: B61D27