DE19713298C1 - Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Klappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Klappe, insbesondere Rauchabzugskuppel oder Lüftungsklappe, die an einem Rand einer Öffnung in einer ortsfesten Achse über einen Winkel von etwa 180° schwenkbar gelagert ist, mit einem linearen Antriebsorgan, das an der Klappe in dem der Klappen-Achse gegenüberliegenden Bereich einerseits und an einem Schwenkhebel andererseits gelagert ist, der in einer ortsfesten Position parallel zur Klappe schwenkbar angebracht ist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 443 050 B1 bekannt. Bei der be­ kannten Vorrichtung, die sich nach ihrem Titel auf eine Gelenkanordnung zur Betätigung einer Klappe bezieht, ist ein lineares Antriebsorgan, beispiels­ weise in der Form eines Luftzylinders, an der Öffnungsseite der Klappe einer­ seits und an einem Ort fest gelagerten, schwenkbaren Hebel andererseits gela­ gert. Der Verbindungspunkt zwischen dem Hebel und dem Antriebsorgan ist seinerseits über einen Umlenkhebel direkt mit der Klappe in der Nähe der Klappenachse verbunden. Dieser Umlenkhebel nimmt während des Öffnens der Klappe den schwenkbaren Hebel, an dem sich das Antriebsorgan abstützt, ständig mit. Auf diese Weise wandert der Anlenkpunkt des Antriebsorgans während der Öffnung aus einer Position unterhalb der Klappenebene in eine Position oberhalb der Klappenebene. Dies ist eine Voraussetzung für die Öff­ nung einer Klappe um annähernd 180°.

Obgleich es sich bei dieser bekannten Konstruktion um eine in vieler Hin­ sicht vorteilhafte Lösung handelt, besitzt sie doch vor allem den Nachteil, daß das Antriebsorgan und die Gelenkanordnung zu dessen Abstützung und Füh­ rung in der geschlossenen Klappenstellung verhältnismäßig weit in den Raum unterhalb der Klappe herabragen. Das ist unerwünscht, wenn in dem Raum unterhalb der Klappe ein Hochregallager eingerichtet oder ein Decken­ laufkran eingesetzt werden soll oder dergleichen. Außerdem ist die Kon­ struktion angesichts der Vielzahl der verwendeten Teile relativ aufwendig.

Die DE 81 31 898 U1 offenbart eine Rauch- und Wärmeabzugsvorrichtung, die zwar das Öffnen einer Klappe um annähernd 180° mit nur einem Zylinder ermöglicht, bei der die Klappe jedoch anschließend von Hand wieder ge­ schlossen werden muß.

Es ist ein Antriebsorgan vorgesehen, das mit einem Ende am freien Ende ei­ nes Schwenkhebels gelagert ist und sich am anderen Ende an der zugehöri­ gen Klappe abstützt. Der Schwenkbereich des Schwenkhebels ist begrenzt und erstreckt sich zwischen einer abwärts und einer aufwärts geneigten Schrägstellung. Das Antriebsorgan, dargestellt als Pneumatikzylinder, und der Schwenkhebel sind unbegrenzt gegeneinander schwenkbar.

Das Öffnen in die 180°-Stellung erfolgt dadurch, daß die über den oberen Totpunkt hinweg geöffnete Klappe den Schwenkhebel aus der abwärts ge­ neigten Stellung in die aufwärts geneigte Stellung mitnimmt. Bei Überschrei­ ten des oberen Totpunkts und durch die Bewegungsenergie des Öffnungsvor­ ganges schlägt die Klappe in die vollständig geöffnete Stellung um. Jedoch ist das selbsttätige Schließen der Klappe mit dem Öffnungsmechanismus nicht mehr möglich. Da die Geometrie der Anordnung so gewählt werden muß, daß die Klappe bei Überschreiten des oberen Totpunktes in jedem Falle in die vollständige Öffnungsstellung umschlägt, ohne daß Windkräfte, Schneelasten, etc. dies verhindern, können die Dimensionen und Hebelverhältnisse nicht gleichzeitig so gewählt werden, daß die Klappe bei der Schließbewegung zu­ verlässig in die Schließstellung umschlägt. Dementsprechend stellt der Ver­ fasser der Druckschrift auch ausdrücklich nur auf das Öffnen ab.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, die nur in geringem Maße in den Raum un­ terhalb der Klappe herabragt und im übrigen gegenüber der bekannten Lö­ sung konstruktiv vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelöst durch die in Anspruch 1 angege­ benen Merkmale.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel an einer die Öffnung in Abstand zu der Klappenebene über­ brückenden Traverse gelagert ist, daß der Schwenkwinkel des Schwenkhe­ bels durch Anschläge in einer im wesentlichen senkrecht aufgerichteten Stellung und einer schräg abwärts zur Öffnungsseite der Klappe gerichteten Stellung begrenzt ist und daß das Antriebsorgan in bezug auf den Schwenkhe­ bel über einen begrenzten Winkel um eine annähernde 90°-Stellung herum schwenkbar ist.

Das Antriebsorgan ist somit an einem Schwenkhebel befestigt, der aus einer Position unterhalb der Klappenebene in eine Position oberhalb der Klappen­ ebene geschwenkt werden kann. Damit ist eine der Voraussetzungen für eine Öffnung der Klappe um annähernd 180° geschaffen. Grundsätzlich ließe sich die Klappe auch dann öffnen und schließen, wenn der Schwenkhebel und das Antriebsorgan eine starre Einheit darstellen würden. In diesem Falle müßten jedoch durch den Schwenkhebel und das Antriebsorgan sehr hohe Biegekräf­ te aufgenommen werden. Da als Antriebsorgan zumeist ein Pneumatikzylinder verwendet wird, würden diese Biegekräfte zu einer hohen Reibung des Kol­ bens und der Kolbenstange im Zylinder führen und schließlich auch die Kol­ benstange verbiegen.

Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß der Schwenkwinkel des Schwenk­ hebels zwischen der aufgerichteten, senkrechten Stellung und einer schräg abwärts zur Öffnungsseite der Klappe gerichteten Stellung begrenzt, und fer­ ner ist das Antriebsorgan nach beiden Seiten in bezug auf die 90°-Stellung in bezug auf den Schwenkhebel schwenkbar. Diese begrenzte Schwenkbarkeit des Antriebsorgans hat zur Folge, daß in den beiden Endpositionen, also bei der vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Stellung der Klappe, in denen besonders hohe Kräfte für die Einleitung der Bewegung der Klappe benötigt werden, das Antriebsorgan lediglich mit reinen Druck- bzw. Zugkräften, und nicht mit Biegekräften belastet wird, da es diesen Biegekräf­ ten durch eine begrenzte Schwenkung in bezug auf den Schwenkhebel zu­ nächst ausweichen kann. Erst wenn das Antriebsorgan in einem günstigeren Winkel zur Klappe steht, bewegen sich das Antriebsorgan und der Schwenk­ hebel als Einheit. Dies soll unten anhand von Ausführungsbeispielen näher er­ läutert werden.

Die Traverse nimmt die Schwenkachse vorzugsweise bei einem Drittel ihrer Länge, ausgehend von der Seite der Klappenachse, auf. Vorzugsweise sind in­ soweit aber Verstellmöglichkeiten, beispielsweise mehrere Bohrlöcher vorge­ sehen, damit die Anordnung der Schwenkachse den Notwendigkeiten des Einzelfalles angepaßt werden kann. Ebenso sollten die Anschläge zur Begren­ zung des Schwenkwinkels des Schwenkhebels sowie die Endpositionen der Schwenkbewegung zwischen dem Antriebsorgan und dem Schwenkhebel ver­ stellbar sein. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß mit einem begrenz­ ten Sortiment von Einzelteilen Öffnungsmechanismen für Klappen unter­ schiedlicher Form und Größe in einfacher Weise geschaffen werden können.

Die Erfindung bietet also eine vergleichweise einfache Möglichkeit, mit nur einem Antriebsorgan und verhältnismäßig wenigen Bauteilen eine Vorrich­ tung zu schaffen, die das Öffnen und Schließen von Klappen, insbesondere Dachkuppeln von Rauchabzügen ermöglicht, ohne daß unverhältnismäßig ho­ he Kräfte auftreten und entsprechend stark dimensionierte und entspre­ chend aufwendige Bauteile verwendet werden müssen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 bis 5 veranschaulichen in schematischen Darstellungen ei­ nen Öffnungsvorgang einer Klappe mit Hilfe einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Schwenkhebels mit Teilen des Antriebsorgans und der Traverse;

Fig. 7 ist eine schematische Draufsicht auf eine Öffnung mit einer Traverse und einem Antriebsorgan.

Fig. 1 ist eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung. Gezeigt sind eine Öffnung 10, etwa in einem Flach­ dach, die beispielsweise zu Zwecken der Belüftung und für den Brandfall als Rauchabzug vorgesehen ist. Derartige Dachöffnungen werden in der Praxis durch einen sogenannten Aufsatzkranz 12 umgeben, der hier ebenfalls stark vereinfacht dargestellt ist. Der Aufsatzkranz 12 ist ein die Öffnung 10 im Dach umgebender niedriger Schacht mit senkrecht stehenden oder auch ko­ nisch angestellten Wänden und einer oberen, nicht bezeichneten Öffnung in Verlängerung der Dach-Öffnung, die durch eine Klappe 14 verschlossen wer­ den kann. Die Klappe 14 ist in einer waagerechten Achse 16 an einem Rand des Aufsatzkranzes 12 gelagert. Die Klappe wird in der Praxis zumeist durch eine Lichtkuppel gebildet.

Unterhalb der Klappe 14 verläuft quer über die Öffnung 10 zwischen gegen­ überliegenden Wänden des Aufsatzkranzes 12 eine Traverse 18, an der, wie anschließend dargestellt werden soll, ein Öffnungsmechanismus für die Klap­ pe 14 befestigt werden kann.

Dieser Öffnungsmechanismus besteht im wesentlichen aus einem an der Tra­ verse 18 schwenkbar gelagerten Schwenkhebel 20 und einem linearen An­ triebsglied 22, das mit dem freien Ende des Schwenkhebels 20 verbunden ist. Handelt es sich bei dem Antriebsglied 22 um einen Luftzylinder, so kann es zweckmäßig sein, diesen so anzuordnen, daß die Verbindung mit dem Schwenkhebel 20 in Abstand zum Ende des Zylinders erfolgt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Der Zylinder und die ebenfalls vorhandene Kolbenstange sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da es sich um eine rein schematische Darstellung handelt und im übrigen auch andere Antriebsglieder in Betracht kommen. Im Falle eines Luftzylinders wäre bei dem dargestellten Ausgangspunkt das Ende der Kolbenstange an der Klappe 14 in der Nähe des gegenüber der Achse 16 liegenden Randes in einem Gelenk 24 angebracht.

Der Schwenkhebel 20 ist in der Stellung der Fig. 1, in der die Klappe 14 ge­ schlossen ist, von der Traverse 18 aus schräg abwärts zu der von der Klap­ pen-Achse 16 abgewandten Seite gerichtet. Dabei nimmt der Schwenkhebel 20 gegenüber der Waagerechten bzw. gegenüber der Traverse 18 einen Win­ kel von beispielsweise 40-60° ein. In dieser Winkelstellung wird der Schwenkhebel 20 gegen eine weitere Schwenkung nach unten durch einen Anschlag 26 abgestützt.

Aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist der Schwenkhebel 20 in Uhrzeiger­ richtung bis in die im wesentlichen senkrecht nach oben aufgerichtete Stel­ lung um die mit 28 bezeichnete Schwenkachse in bezug auf die Traverse 18 schwenkbar. Diese aufgerichtete Endstellung wird durch einen weiteren An­ schlag 30 markiert. Am freien Ende ist der Schwenkhebel 20 in einer weite­ ren Achse 32 schwenkbar mit dem Antriebsglied 22 verbunden. Für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es von wesentli­ cher Bedeutung, daß diese Schwenkbewegung auf einen vorgegebenen Winkel nach beiden Seiten der in Fig. 1 gezeigten, rechtwinkligen Anordnung der Teile 20 und 22 begrenzt ist. Dieser begrenzte Schwenkwinkel wird in Fig. 1 durch die Anschläge 34 und 36 symbolisiert. Eine konstruktiv praxisgerechte Lösung soll später erläutert werden.

Beim Einleiten der Öffnungsbewegung verlängert sich das Antriebsglied 22 in Axialrichtung. Dabei ergibt sich aus den bestehenden Hebelverhältnissen, daß zunächst nur das Antriebsglied 22 durch Verlängerung wirksam wird. Da das Antriebsglied 22 an beiden Enden in den Achsen 24 und 32 schwenkbar ge­ lagert ist, entstehen bei Beginn der Öffnungsbewegung nur reine Axialkräfte in dem Antriebsglied. Wäre das Antriebsglied 22 dagegen starr mit dem Schwenkhebel 20 verbunden, so ließe sich die Klappe zwar öffnen, jedoch würde das Antriebsglied mit erheblichen Biegekräften belastet, die sich bei­ spielsweise bei Verwendung eines Pneumatikzylinders als Antriebsglied in ei­ nem Schleifen des Kolbens im Zylinder und einer möglichen Verbiegung der Kolbenstange äußern würde. Es ist also zweckmäßig, in der Anfangsphase des Öffnungsvorganges, in der die Öffnungskräfte unter den bestehenden Winkel­ verhältnissen besonders hoch sind, die Kräfte nur durch axiale Ausdehnung des Antriebsgliedes 22 aufzubringen.

Erst wenn das Antriebsglied 22 gegen den Anschlag 34 an dem Schwenkhe­ bel 20 trifft, bewegen sich der Schwenkhebel 20 und das Antriebsglied 22 als starre Einheit weiter im Uhrzeigersinn, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Schwenkbereich sind die erforderlichen Hubkräfte zum Anheben der Klappe 14 bereits wesentlich geringer als in der Anfangsphase, so daß auch die Bie­ gebelastung des Antriebsgliedes 22 entsprechend geringer ist und beispiels­ weise von üblichen Pneumatikzylindern ohne Schaden aufgenommen werden kann.

Bei der Öffnungsbewegung bleibt die in Fig. 2 gezeigte, eingeknickte Stellung zwischen dem Schwenkhebel 20 und dem Antriebsglied 22 erhalten, bis die Klappe 14 im wesentlichen die senkrechte Stellung erreicht hat. Da das An­ triebsglied 22 jetzt nicht mehr auf Druck, sondern auf Zug belastet wird, zieht es den Schwenkhebel 20 in die senkrecht aufgerichtete Stellung gegen den Anschlag 30. Dabei verändert sich der zwischen dem Schwenkhebel 20 und dem Antriebsglied 22 gebildete Winkel von einem spitzen Winkel in ei­ nen stumpfen Winkel, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Der spitze Winkel gemäß Fig. 2 und der stumpfe Winkel gemäß Fig. 3 zwi­ schen dem Schwenkhebel 20 und dem Antriebsglied 22 liegen im Bereich von 60 bzw. 120°, d. h., die Schwenkbarkeit zwischen den Teilen 20 und 22 wird in bezug auf die 90°-Stellung in einem Winkelbereich von ±30° zugelas­ sen. Dieser Winkel kann jedoch im einzelnen entsprechend den Dimensionen der zu öffnenden Klappe gewählt werden und kann im übrigen auch nicht nur von dem Wert ±30° abweichen, sondern auch asymmetrisch sein.

Von der in Fig. 3 erreichten Stellung aus wird die Klappe 14 wiederum allein durch Ausdehnung des Antriebsgliedes 22 bewegt, bis die Klappe über die Stellung der Fig. 4 in die vollständig geöffnete Stellung gemäß Fig. 5 gelangt ist.

Die Tatsache, daß die Klappe 14 bei der Bewegung aus der Stellung der Fig. 3 bis in die Stellung der Fig. 5 allein durch Ausdehnung des Antriebsgliedes be­ wegt wird, ist weniger für die Öffnungsbewegung, als vielmehr für die gegen­ läufige Schließbewegung der Klappe von besonderer Bedeutung. Auch zu Be­ ginn der Schließbewegung ist das Antriebsglied 22 frei in bezug auf den Schwenkhebel 20 schwenkbar, so daß das Antriebsglied in diesem Stadium, in dem die Belastung besonders groß ist, ausschließlich Axialkräften ausge­ setzt ist. Erst wenn die Teile 20 und 22 bei der Schließbewegung wieder die Stellung der Fig. 3 erreicht haben, in der die Belastung bereits wesentlich ge­ ringer ist, werden der Schwenkhebel 20 und das Antriebsglied 22 wieder als starre Einheit in Gegenuhrzeigerrichtung geschwenkt.

Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem Bereich des Schwenkhebels 20 und der angrenzenden Teile. Die bereits bei den ersten Figuren eingesetzten Bezugsziffern werden auch in Fig. 6 verwendet. Der Schwenkhebel 20 ist nach Art eines Gehäuses mit zwei gegenüberliegenden Wandplatten 40 ausgebildet, von denen in Fig. 6 nur die dem Betrachter zu­ gewandte sichtbar ist und zwischen denen das Antriebsglied 22, etwa in der Form eines Pneumatikzylinders liegt und in bezug auf den Schwenkhebel 20 um die Achse 32 schwenkbar ist. Die Begrenzung des Schwenkwinkels zwi­ schen dem Antriebsglied 22 und dem Schwenkhebel 20 wird erreicht durch Zusammenwirken eines am Antriebsglied 22 befestigten Stifts 42 und bogen­ förmige Langlöcher 44 in den Wandplatten 40 des Schwenkhebels 20, die konzentrisch in bezug auf die Achse 32 ausgebildet sind.

Die Traverse 18 wird gebildet durch zwei parallele, die Öffnung in einer ihrer Achsen überbrückende Profile (Fig. 7), die sich in Abstand zueinander befin­ den und zwischen denen der Schwenkhebel 20 in der Achse 28 gelagert ist. Diese Achse kann nach den Erfordernissen des Einzelfalls entlang der Tra­ verse 18 versetzt werden und auch im wesentlichen am Ende der Traverse unmittelbar angrenzend an den Rand der Öffnung angeordnet werden.

Der Schwenkhebel 20 kann mit einem geeigneten Dämpfungsglied verbun­ den sein, das insbesondere wirksam wird, wenn die Klappe 14 beim Öffnen und Schließen die senkrechte Stellung überschreitet und sich die Wirkrich­ tung der Kräfte im Antriebsglied schlagartig umkehrt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Öffnen und Schließen einer Klappe (14), insbesondere Rauchabzugskuppel oder Lüftungsklappe, die an einem Rand einer Öffnung (10) in einer ortsfesten Achse (16) über einen Winkel von etwa 180° schwenkbar gelagert ist, mit einem linearen Antriebsorgan (22), das an der Klappe (14) in dem der Klappen-Achse gegenüberliegenden Bereich einer­ seits und an einem Schwenkhebel (20) andererseits gelagert ist, der in einer ortsfesten Position parallel zur Klappe (14) schwenkbar angebracht ist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (20) an einer die Öffnung in Abstand zu der Klappenebene überbrückenden Traverse (18) gelagert ist, daß der Schwenkwinkel des Schwenkhebels (20) durch Anschläge (26, 30) in ei­ ner im wesentlichen senkrecht aufgerichteten Stellung und einer schräg ab­ wärts zur Öffnungsseite der Klappe (14) gerichteten Stellung begrenzt ist und daß das Antriebsorgan (22) mit dem Schwenkhebel (20) über einen durch Anschläge (34, 36, 40, 42) begrenzten Winkel zu beiden Seiten einer Stellung schwenkbar verbunden ist, in der das Antriebsorgan (22) und der Schwenkhebel (20) zueinander senkrecht stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (20) an der Traverse (18) im Bereich des ersten Drittels der Traverse (18), ausgehend von der Seite der Achse (16) der Klappe (14) gela­ gert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel zwischen dem Schwenkhebel (20) und dem Antriebsglied (22) auf etwa ±30° beiderseits der 90°-Stellung begrenzt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schwenkhebel (20) mit einem Dämpfungsglied verbunden ist.