Parní vytápění osobních vagónů

U vlaku vytápěného párou z lokomotivy jsou všechny vozy vybaveny tepelně izolovaným průběžným parním potrubím. Parní potrubí všech vozidel vlaku, propojené topnými spojkami od lokomotivy k poslednímu vozu, na konci uzavřené spojovacím kohoutem (vytápěcí kolínko) tvoří hlavní parovod vlaku, ve kterém je udržován přetlak 1,5 až 3 bary.
parní topná spojka gumováparní topná spojka kloubová
obr. 1: parní topná spojka gumováobr. 2: parní topná spojka kloubová
První systémy parního vytápění byly vysokotlaké, to znamená, že v topnicích umístěných ve vytápěných prostorech byl stejný tlak páry jako v hlavním parovodu. Vysokotlaké systémy parního topení, používané v začátcích parního vytápění, nebyly schopné zajistit rovnoměrný výkon, byly nespolehlivé a málo výkonné. Na konci dlouhého parovodu je nižší tlak než na začátku, s nižším tlakem páry však klesá i její teplota.

Postupně se přecházelo na nízkotlaký parní vytápěcí systém, který je spolehlivý, snadno regulovatelný a hospodárný, proto byl používán až do ukončení provozu parního vytápění na pravidelných vlacích na našem území začátkem devadesátých let dvacátého století.

Parní vytápěcí spojky

Vytápěcí kolínko (čelní kohout - obr. 3 poz. 1) je umístěné na obou koncích vozu pod čelníkem, kde slouží jako zakončení potrubí hlavního parovodu (hlavní parní potrubí), ke kterému je upevněné pomocí příruby. Vytápěcí kolínko je vybaveno kulovým ventilem, kterým je možné pomocí páky 4 hlavní parovod uzavřít.
upevnění polospojky na vytápěcí kolínkoodvodnění a rozmrazování kloubové polospojky
obr. 3: upevnění polospojky na vytápěcí kolínko obr. 4: odvodnění a rozmrazování kloubové polospojky

Na vytápěcí kolínko jsou upevněny parní polospojky. Starší gumové parní polospojky (obr. 1), které nebylo možné tepelně izolovat, byly od padesátých let 20. století postupně nahrazovány polospojkami
kuličkový odvodňovač
obr.5: kuličkový odvodňovač
kloubovými (obr. 2, 3 a 4) se světlostí 2″, které jsou pro zmenšení tepelných ztrát kromě kloubů celé izolované.

Parní polospojka je na vytápěcí kolínko (obr. 3 poz. 1) zavěšena pomocí třmenu 2 a upevněna šroubem 3. Těsnění kuželového zakončení spojky vůči vytápěcímu kolínku zajišťuje pryžový těsnící kroužek. Polospojka má dva kulové klouby (obr. 4 poz. 1 a 2), které dovolují pohyb ve dvou rovinách a umožňují snadné spojení a přizpůsobení vzájemnému pohybu spojených vozidel. Tažná pružina 5 chrání klouby spojky před poškozením v případě pádu volného konce polospojky při rozpojení od sousedního vozu. Každá polospojka je ve spodní části vybavena kuličkovým odvodňovacím ventilem (obr. 5), který reaguje na změny tlaku ve spojce a pří tlaku 0,2 až 0,3 baru utěsní kulička sedlo ventilu. Polospojka na obrázku 4 je vybavena odvodňovacím ventilem spojeným s rozmrazovačem. Pod šroubem 3 je čistící sítko ke kuličkovému odvodňovači, od kterého vede rozmrazovací trubička (ukrytá pod plechem 4).

Odvodňovač hlavního parního potrubí

U vozu s parním topením je na průběžném hlavním parním potrubí vozu (obr. 6 poz. 1) vytvořena
třmenový odvodňovač
obr. 6: třmenový odvodňovač se dvěma uzávěry
odbočka, ze které je napájeno vytápěcí zařízení vozu. Odbočka je vždy vedena přes odvodňovač hlavního potrubí, který je ve většině případů kombinovaný s uzavíracím mechanismem, kterým je možné vypnout vytápění celého vozu. Některé typy odvodňovačů jsou pomocí přírub vsazené přímo do hlavního potrubí.

Ovodňovač na obr. 6 (stejně jako hlavní potrubí vždy tepelně izolován) je řízen třnenovým uzávěrem 2, který při poklesu teploty (nahromaděná voda) otevře odvodňovací ventil ve spodní části a vypustí kondenzovanou vodu. Na obzázku 6 jsou patrná dvě ovládací táhla 3, kterými je možmé pomocí mechanických stavítek v interiéru vozu vypnout jednotlivé větve topného okruhu.

Nízkotlaký systém parního vytápění

Topnice nízkotlakého parního vytápěcího systému (obr. 7) jsou k vysokotlakému přívodnímu potrubí připojeny úzkými přívodními trubkami 1, které značně přiškrtí tlak z hlavního parovodu. Na kovovém tělese topnice 2, které předává teplo do vytápěného prostoru, se pára ochladí a vysráží na vodu, která vytéká otvorem 3. Topnice je takto s spojená s vnějším vzduchem, proto je systém nazýván nízkotlaký.
Friedmannova topnice
obr. 7: nízkotlaká topnice Friedmann

Nízkotlaké topení systému Friedmann

Topnice systému Friedmann (obr. 7) mají samočinnou regulaci pomocí hliníkové trubky 4, která je na jednom konci opatřena záklopkou 5 a na druhém je připevněna k tělesu topnice. Pokud je těleso topnice chladné, rychle odebere teplo přicházející páře a hliníková trubka 4 tak zůstává chladná. Po zahřátí nestačí již těleso topnice odebírat teplo páry, které nyní zahřívá i hliníkovou trubku 4. Hliník má přibližně dvojnásobnou hodnotu součinitele teplotní délkové roztažnosti α, proto se hliníková tyč proti železnému tělesu topnice působením tepla více roztáhne a záklopka 5 zapadne do sedla a uzavře tak přívodní trubku. Po vychladnutí topnice se hliníková trubka opět smrští a otevře přívod páry. Samoregulovatelné topnice jsou k hlavnímu parovodu připojeny přes odvodňovač a stavítka, kterými lze vypnout přívod páry do topnice, případně do celého vozu.

V novějších konstrukcích je použit upravovač tlaku, který slouží pro všechny topnice vozu viz obrázek 8. V případě systému Friedmann je upravovač opět složen z hliníkové trubky 1, která ovládá záklopku 2. Z odbočky hlavního parovodu je pára vedena přes odvodňovač a centrální závěr topení do přívodní trubky 3, která ústí do první, vysokotlaké komory upravovače tlaku. Pokud je soustava studená, hliníková trubka 1 je smrštěná, pak proudí pára přes otevřenou záklopku 2 do nízkotlaké komory k nasávací trubici 4 a dále do přívodního potrubí 5, ze kterého je pára rozváděna do jednotlivých oddílových topnic 6 přes regulační šoupátka 7, která jsou ovládána ručními stavítky v oddílech pro cestující.
cirkulační topná soustava Friedmann
obr. 8: cirkulační topná soustava Friedmann

Pára ochlazená v topnicích odchází přes kondenzační potrubí 8 k odvodňovacímu otvoru 9, kterým odtéká těžší kondenzovaná voda. Lehčí zbytková pára je nasávána zpětným potrubím 10 k trubce s hliníkovou regulační tyčí 1 a dále do beztlaké komory před nasávací trubicí 4. Podtlak k nutný k nasávání zbytkové páry vytváří proud přívodní páry nasávací trubicí 4. V přívodním potrubí 5 se mísí čerstvá pára se zbytkovou nekondenzovanou párou, proto se tato soustava nazývá cirkulační topení. Pokud se k regulační trubce 1 vrací horká pára (topnice již neodebírají teplo) uzavře hliníková trubka díky své vysoké teplotní roztažnosti pomocí záklopky 2 přívod čerstvé páry a tento stav trvá až do opětovného vychladnutí hliníkové trubky 1.

Soustava je konstruována tak, aby od nasávací hubice 4 byl přes přívodní potrubí 5, topnice 6 a kondenzační potrubí 8 byl vytvořen spád k odvodňovacímu ventilu 9, který je nejnižším bodem soustavy, takže kondenzovaná voda může vytékat i při vypnutém přívodu páry.

Systém WFR

Topnicový systém WFR, který byl montovaný do vozů vyráběných v letech 1950 až 1962, využíval samoregulovatelné topnice odbobného principu jako Friedmann (obr. 7) i samostanté upravovače tlaku.
vůz Bai typ 63
obr. 9: Bai typ 63 (původně Cai první série 1952 - 1954)

U vozů Bai typ 63 (inventární číslo ČSD: 4 - 3000 až 3547 - obr. 9) byly požity samoregulovatelné topnice doplněné o nástěnné bimetalové termostaty, které po překročení nastavené teploty v součinnosti s elektromagnetický ventilem parního rozdělovače uzavřely přívod páry do topnic příslušného velkoprostorového oddílu.

U novějších vozů Bai byly pro vytápění dvou velkoprostorových oddílů použity čtyři velké topnice (obr. 10 poz. 4) umístěné na každé straně oddílu na podlaze pod okny po celé délce oddílu. U tohoto systému je přívod páry do každé topnice řízen regulačním článkem, který využívá minimální změny délky v závislosti na změně teploty (malý součinitel teplotní délkové roztažnosti) u slitiny nazývané Invar (železo, nikl, malá příměs uhlíku a chromu).
topná soustava WFR
obr. 10: topná soustava WFR

V chladném stavu proudí horká přívodní pára otevřeným škrtícím ventilem 3 do topnice 4, kde chladná topnice odebere páře teplo a kondenzovaná voda spolu se zbytkovou párou odchází trubkou regulačního článku 2 ven. Je-li oddíl pro cestující vytopen, topnice již nestačí přicházející páru ochladit a do trubky regulátoru proudí horká pára. Zatímco invarová tyč 1 udržuje se zvyšující se teplotou téměř konstantní délku, ocelová trubka 2 vlivem vyššího součinitele délkové roztažnosti zvětší svoji délku a pružina uzavře škrtící ventil 3 až do opětovného zchladnutí ocelové trubky 2.

vagony. cz / vagóny / vytápění / parní