[0001] Die Erfindung betrifft einen Druckluftzylinder mit Endlageverriegelung, insbesonder
zur Betätigung von Rauchabzugsklappen in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Derartige Druckluftzylinder mit Endlageverriegelung werden in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen
(abgekürzt: RWA-Anlagen) eingesetzt, um im Falle eines Brandes Rauch- und Wärmeabzugsklappen
selbsttätig oder ferngesteuert zu öffnen, damit entstehender Rauch abziehen kann,
der sonst eine Rettung erschwert oder verhindert, und damit ein zentraler Zugang für
die Rettung geschaffen wird. Außerdem soll durch das Öffnen der Wärme- und Rauchabzugsklappen
die Bildung von Stauhitzen verhindert werden. Die eingesetzten Druckluftzylinder
müssen hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Zu den einschlägigen Druckluftzylindern
gehören Endlageverriegelungen, welche Riegelkräfte aufzubringen haben, die ein Vielfaches
gegenüber der normalen Arbeitskraft der Druckluftzylinder betragen. Insbesondere soll
durch die Endlageverriegelung eine weitgehende Einbruchsicherheit gewährleistet
werden. Die Endlageverriegelung erfolgt nach dem Stand der Technik durch mechanisch-selbsthaltende
Elemente.
[0003] Bei einem bekannten Druckluftzylinder der eingangs genannten Gattung ist hierzu
eine Endlageverriegelung bekannt, bei der ein belasteter Stift oder Bolzen oder Kugeln
in eine Nut einschnappen. Durch dieses ständig belastete Verriegelungselement entsteht
ein erheblicher Abrieb, der die zulässige Schaltzahl begrenzt. Außerdem stört die
verhältnismäßig lange Bauweise einer solchen Verriegelung, die somit die Gesamthöhe
des Druckluftzylinders negativ beeinflußt, einen erhöhten Raumbedarf verursacht und
eventuell die Schwenkbarkeit des Druckluftzylinders beschränkt.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftzylinder
mit Endlageverriegelung der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß die
Verriegelung in beiden Endlagen möglichst verschleißarm erfolgt, daß eine hohe Schaltzahl
zulässig ist. Dabei soll der Druckluftyzlinder mit der Endlageverriegelung kompakt
sein, insbesondere eine geringe Gesamtbaulänge aufweisen.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Druckluftzylinders mit Endlageverriegelung
mit den in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
[0006] Durch den konzentrisch zu der Kolbenstange - und gegebenenfalls der mit der Kolbenstange
fluchtend verbundenen Riegelstange - verschiebbaren Riegelkolben kann eine weitgehend
lastfreie Verriegelung der radial beweglichen Kugeln erreicht werden, die partiell
in eine abgerundete Nut der Kolbenstange bzw. der Riegelstange eingreifen. In der
verriegelten Lage werden die Kugeln zuverlässig in den Nuten durch den hülsenartigen
Abschnitt der Riegelkolben gehalten, der die Kugeln umgreift. Wenn hingegen der Riegelkolben
von den Kugeln zurückgeschoben ist, was selbsttätig bei der Beaufschlagung des Druckluftzylinders
mit dem Druckmittel erfolgt, liegen die Kugeln an einer der beiden Nuten frei, so
daß sie bei einer Bewegung der Kolbenstange bzw. der Riegelstange aus den Nuten radial
nach außen gleiten können. Wenn die Kolbenstange bzw. die Verriegelungsstange in
eine Endlage gerät, können die Kugeln wieder leicht in die Nut durch den selbsttätig
verschobenen Riegelkolben zurückgeführt werden. Hierzu ist die Stirnseite des Riegelkolbens
zweckmäßig mit einer Anphasung versehen. Die Bewegung des Riegel kolbens erfolgt
also selbsttätig, wenn der zugehörige Druckraum des Gegenzylinders mit dem Druckmittel
beaufschlagt wird, da ein Riegeldruckraum auf einer Seite des Riegekolbens mit einem
der beiden Zylinderräume in druckleitender Verbindung steht. Wenn hingegen der Druck
in diesem Zylinderraum abgebaut wird, folgt eine selbsttätige Rückbewegung des Riegelkolbens
in seine verriegelte Stellung, wozu der Riegelkolben insbesondere durch eine Druckfeder
belastet ist. Diese Druckfeder wirkt jedoch nicht unmittelbar auf die Kugeln ein,
die in die Nut der Kolbenstange bzw. Riegelstange eingreifen, sondern verschiebt
lediglich den Riegelkolben, der verschleißarm auf der Kolbenstange bzw. der Riegelstange
und mit seinem hülsenartigen Abschnitt über die Kugeln gleitet.
[0007] Die besonderen Vorteile dieses Druckluftzylinders mit Endlageverriegelung bestehen
darin, daß aufgrund der praktisch lastfreien Ver- und Entriegelung die Verriegelungselemente
keinem nennenswerten Verschleiß unterliegen, so daß die Werkstoffe, aus denen diese
Elemente hergestellt werden, weitgehend frei gewählt werden können. So ist eine Ausbildung
aus Metallen, beispielsweise Messing, oder aber Kunststoff möglich. Durch den Einsatz
besonders widerstandsfähiger Werkstoffe kann allerdings die zulässige Schaltzahl
noch erhöht werden.
[0008] Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß durch die Anordung, insbesondere
des Riegelkolbens in dem Riegeldruckraum konzentrisch zu der Kolbenstange bzw. der
Riegelstange, wobei der hülsenartige Abschnitt des Riegelkolbens die Kugeln umschließt,
eine besonders kompakte, insbesondere kurze Dimensionierung des Druckluftzylinders
ohne Einschränkung der Funktionstüchtigkeit möglich ist.
[0009] Es bereitet keine Schwierigkeiten, den Druckluftyzlinder mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen in rationeller Weise mit verschiedenen Baulängen und Durchmessern zu fertigen.
Bei kurzen Gesamtbaulängen steht für die Montage und den Betrieb des Druckluftzylinders
auch bei senkrechtem Einbau eine größere nutzbare Raumhöhe zur Verfügung. Außerdem
ergibt sich aus der kurzen Bauweise eine Materialersparnis bei der Herstellung.
[0010] Gemäß Anspruch 2 sind die rollbaren Kugeln, die zur Verriegelung dienen, radial
geführt, wozu insbesondere eine Kugelhülse nach Anspruch 11 dienen kann.
[0011] In vorteilhafter Weise kann jedoch auf eine radiale Führung durch die Kugelhülse
verzichtet werden, wenn die Kugeln gemäß Anspruch 3 kranzförmig in Umfangsrichtung
aneinanderliegen. In diesem Fall kann eine größere Anzahl verhältnismäßig kleiner
Kugeln eingesetzt werden, die nicht durch Abschnitte der Kugelhülse voneinander getrennt
sind. Durch die Vielzahl der kleinen Kugeln, z.B. 10 Kugeln und mehr, kann eine besonders
hohe Riegelkraft in unkomplizierter Weise bei gleichmäßiger Anlage der Kugeln in der
Nut erreicht werden.
[0012] Bei der Ausbildung nach Anspruch 4, bei der die Kolbenstange auf einer Seite des
Kolbens in die Riegelstangen übergeht, kann die Kolbenstange aus einem hochbelastbaren
Werkstoff, insbesondere V2A, hergestellt werden, während für die Riegelstange ein
leichterer Werkstoff, insbesondere eine Aluminiumlegierung, gewählt werden kann.
[0013] Der nach Anspruch 6 aus dem Druckluftzylinder herausragende Abschnitt jedes der
beiden Riegelkolben ermöglicht - mit einem entsprechenden Profil versehen - eine hilfsweise
manuelle Entriegelung.
[0014] Nach Anspruch 7 ist in dem Riegelkolben, der auf der Kolbenstange verschiebbar ist,
zweckmäßig ein äußerer und ein innerer Nutring angeordnet, die zur Abdichtung des
Riegeldruckraums nach außen dienen.
[0015] Nach Anspruch 8 ist der Druckluftzylinder vorteilhaft an jedem Ende durch einen Anschlagdeckel
abgeschlossen, der wenigstens einen Federaufnahmeraum und einen Anschlag für den Riegelkolben
jeweils konzentrisch zu der Kolbenstange bzw. Riegelstange bildet. Hiermit wird die
kompakte Bauweise des Druckluftzylinders gefördert.
[0016] Nach Anspruch 9 weist der aus einem der Anschlagdeckel herausragende Abschnitt des
Riegelkolbens in an sich bekannter Weise eine Bohrung auf, durch welche die Kolbenstange
verschiebbar geführt ist.
[0017] Nach Anspruch 10 ist der aus dem anderen Anschlagdeckel herausragende Abschnitt
des Riegelkolbens geschlossen. In diesem Abschnitt ist besonders vorteilhaft ein
Stützteil verschiebbar gelagert, welches mit der Riegelstange fluchtet und mit einer
Feder gegen deren Stirnseite gedrückt ist. Mit diesem raumsparend angeordneten Stützteil
wird erreicht, daß in dem Fall, in dem die Riegelstange von den Kugeln weggeschoben
ist, diese nicht in den dadurch sonst entstehenden Leerraum hineinfallen können,
sondern auf dem Stützteil liegen.
[0018] Für eine besonders kompakte Ausbildung des Druckluftzylinders sind nach Anspruch
12 einer der Riegelkolben, das Stützteil und der Anschlagdeckel mit dem Federaufnahmeraum
an einem Ende des Druckluftzylinders zumindest teilweise einander übergreifend konzentrisch
angeordnet.
[0019] Der Druckluftzylinder kann nach Anspruch 13 die beiden Druckmittelanschlüsse für
die beiden Zylinderräume - und zugeordneten Riegeldruckräume - in einer Ebene miteinander
fluchtend rechtwinklig zu einer Hauptlängsrichtung des Druckluftzylinders an dem Zylinderkopf
oder aber dem Zylinderboden aufweisen. Wenn dazu nach dem weiteren Merkmal des Anspruchs
13 der Zylinderkopf und der Zylinderboden gegeneinander austauschbar sind, wozu unter
anderem gleiche Bohrungen für die Kolbenstange bzw. die Riegelstange gehören, so
kann je nach der Konfiguration des Zylinderkopfs und des Zylinderbodens eine Aufhängung
des Druckluftzylinders, die an den Druckmittelanschlüssen gelagert ist, im oberen
Teil oder im unteren Teil des Zylinders, der als Doppelrohrzylinder ausgebildet ist,
angreifen.
[0020] In der Alternative nach Anspruch 14 hingegen ist nur je ein Druckmittelanschluß an
dem Zylinderkopf und dem Zylinderboden angeordnet, dem jeweils in einer Ebene ein
entsprechender Blindanschluß gegenübersteht. Bei diesem Einrohrzylinder ist ebenfalls
die Anbringung der Aufhängung im oberen oder im unteren Teil des Druckluftzylinders
möglich.
[0021] Besonders zweckmäßige Werkstoffe für einzelne Elemente des Druckluftzylinders, die
eine leichte, aber zuverlässige Bauweise ermöglichen, sind in den Ansprüchen 15 und
16 angegeben.
[0022] Wesentliche Weiterbildungen des Druckluftzylinders bestehen darin, daß dieser als
sogenannter Doppelhubzylinder nicht nur einen Hub durchfahren kann, sondern außer
einem kleineren Hub, dem beispielsweise ein Winkel bis 90° entspricht, einen wesentlich
größeren Hub, entsprechend einem Winkel von bis ca. 165° bei einer Umlenkung des Hubs
in eine Schwenkbewegung insbesondere zur Betätigung der Rauchabzugsklappen. Mit dem
kleineren Hub wird die normale Lüftung eingestellt, während der größere Hub für den
Alarmzustand, beispielsweise einen Brandfall, gefordert wird. Der kleinere Hub kann
dabei auch als Teilhub des größeren Hubs aufgefaßt werden. Bei den bisherigen Ein
richtungen mit Druckluftzylindern, die einen solchen doppelten Hub durchfahren können,
traten bisher Nachteile der Baugröße, insbesondere der Baulänge sowie Dichtprobleme
bei großen abzudichtenden Flächen auf, die gegeneinander zu verschieben sind. Außerdem
konnten bisher ein großer Verschleiß der Endlageverriegelung und zusätzlich einer
Teilhubverriegelung auftreten
[0023] Ein als Doppelhubzylinder ausgebildeter Druckluftzylinder gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung nach Anspruch 17, mit dem eine kurze Bauform der Verriegelung und des
Zylinders selbst realisiert wird und der sich außerdem durch hohe Verschleißfreiheit
auszeichnet, hat die Merkmale, daß koaxial zu der Kolbenstange und zu dieser bis zu
einem Anschlag an der Kolbenstange verschiebbar eine Zusatzriegelstange vorgesehen
ist, die einen Teilhub der Kolbenstange begrenzt und in dieser Teilhubstellung aus
einem der beiden Riegelkolben herausragt, die für die normale Endlagenverriegelung
vorgesehen waren, daß an diesem Riegelkolben außen ein äußerer Riegelzylinder angeordnet
ist, in dem ein Zusatzriegelkolben verschiebbar gelagert ist, der mit einem hülsenartigen
Abschnitt in Teilhubstellung Kugeln umgreift, die in eine ringförmige Nut in der
Zusatzriegelstange eingreifen und sonst radial beweglich sind, und der die radial
nach außen beweglichen Kugeln freigibt, wenn er von diesen axial weggerückt ist,
und daß der Zusatzriegelkolben über ein druckgesteuertes Umsteuerventil bei Überschreiten
eines vorbestimmten Drucks mit dem am nächsten benachbarten Zylinderraum in Verbindung
steht.
[0024] Dieser Doppelhubzylinder zeichnet sich durch eine kurze Bauform der Verriegelung
und des Zylinders aus; der Doppelhubzylinder braucht nicht wesentlich länger als
die voranstehend beschriebene Grundversion des Druckluftzylinders zu sein.
[0025] Sämtliche Verriegelungseinrichtungen der Kolbenstange sind nach dem gleichen Prinzip
verschleißarm aufgebaut. Die voranstehend beschriebene Grundversion des Druckluftzylinders
läßt sich mit geringem Aufwand zu einem Doppelhubzylinder erweitern. Dabei werden
äußere Anschlagdeckel für die Riegelkolben benutzt, die jeweils eine Bohrung aufweisen.
Es ist also kein Anschlagdeckel geschlossen ausgebildet. Durch einen der Anschlagdeckel
reicht wie bisher die Kolbenstange, die in diesem Bereich von einem der beiden Riegelkolben
umgeben ist. Durch die Bohrung des anderen Anschlagdeckels und den anderen zur Endlagenverriegelung
vorgesehenen Riegelkolben ist die Zusatzriegelstange geführt, die auf der Außenseite
durch einen Zusatzriegelkolben in der Teilhubstellung arretierbar ist. Der Zusatzriegelkolben
mit den mit ihm zusammenwirkenden Elementen, insbesondere den Kugeln, die in eine
Nut in der Zusatzriegelstange hineingleiten können, ist nach dem gleichen Prinzip
wie die Riegelkolben für die Endlagenverriegelung aufgebaut. Durch das druckgesteuerte
Umsteuerventil wird der Zusatzriegelkolben selbsttätig dann in eine die Teilhubbegrenzung
aufhebende Stellung geschoben, wenn der steuernde Druck des Mediums, insbesondere
der Druckluft, für das Ausfahren der Kolbenstange einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Diese Druckluft wird dem Zusatzriegelkolben bzw. dem angrenzenden Riegeldruckraum
aus dem benachbarten Riegeldruckraum des hinteren oder unteren Riegelkolbens auf einem
kurzen Weg zugeführt. Der Riegelzylinder, in dem der Zusatzriegelkolben verschiebbar
angeordnet ist, befindet sich vorzugsweise direkt an dem hinteren bzw. unteren Riegelkolben.
Abgesehen von einer hierzu zweckmäßigen verlängerten Ausführung des hinteren Riegelkolbens
können die Teile an dem hinteren und vorderen Bereich des Doppelhubzylinders baugleich
und somit austauschbar ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere für die Austauschbarkeit
des Zylinderkopfes mit dem Zylinderboden.
[0026] Im einzelnen ist bei dem Doppelhubzylinder zweckmäßig in einer Bohrung in der Kolbenstange
eine Führungsstange verschiebbar gelagert, deren eines Ende einen Anschlag aufweist,
der die gegenseitige Verschiebbarkeit der Kolbenstange und der Führungsstange begrenzt,
und dessen anderes Ende mit der Zusatzriegelstange verbunden ist. Statt der Bohrung
in einer massiven Kolbenstange kann die Kolbenstange auch als Rohr ausgeführt sein.
Durch die zentrische Verschiebbarkeit der Führungsstange und der Kolbenstange ineinander
kann eine sehr kurze Baulänge des Zylinders erzielt werden. Die Gesamtabmessungen
des Druckluftzylinders mit Endlageverriegelung sind praktisch nur um die Maße der
Teilhubbegrenzung und -verriegelung vergrößert.
[0027] Der Doppelhubzylinder kann sowohl als Doppelrohrzylinder als auch als Druckluftzylinder
mit nur einem Rohr ausgebildet sein.
[0028] Durch die Ausbildung des Umsteuerventils, welches den Zusatzriegelkolben nach Anspruch
19 betätigt, wird, wenn kein erhöhter Druck zur Entriegelung des Zusatzriegelkolbens
herrscht, eine Leckluftverbindung von dem Zusatzriegelkolben bzw. dem benachbarten
Riegeldruckraum nach außen hergestellt, die als Leckagesicherung ein unbeabsichtigtes
Verschieben des Zusatzriegelkolbens und damit Entarretierung verhindert.
[0029] Nach Anspruch 20 gehört zu dem Umsteuerventil eine federbelastete Topfmanschette,
die eine Verbindung ab einem voreingestellten Druck zwischen einer Druckmittelzufuhr
und einem Ventilraum herstellen kann, in den radiale Bohrungen münden. Durch Änderung
der Federbelastung, insbesondere Einstellung einer Vorspannung, kann der Grenzwert
des Luftdrucks bestimmt werden, ab dem die Druckmittelzufuhr zu dem Ventilraum durchgeschaltet
wird und der Doppelhubzylinder in die voll ausgefahrene Endstellung - Alarmstellung
- fährt.
[0030] Hierzu ist die Ventilbohrung des Umsteuerventils nach Anspruch 21 bevorzugt mit dem
am nächsten benachbarten Zylinderraum Druckmittel leitend verbunden, und die radialen
Bohrungen führen zu einem Riegeldruckraum in dem äußeren Riegelzylinder.
[0031] Das druckgesteuerte Umsteuerventil läßt sich gemäß Anspruch 22 einfach und in rationeller
Weise als Zuschaltventil einsetzen, mit dem durch Druckmittel betätigte Elemente,
insbesondere wenigstens ein Einhubzylinder, in einer Druckluftzylinderanordnung
erst ab einem vorgegebenen Mindestdruck betätigt werden. Das Zusatzventil ist hierzu
in die Druckmittelleitung zu dem Einhubzylinder eingefügt. Das Zuschaltventil umfaßt
nach Anspruch 22 ein druckgesteuertes Umsteuerventil und in der hier vorliegenden
Variante zweckmäßig eine an dem Umsteuerventil anliegend befestigte Anschlußplatte,
an welche die - durch das Zuschaltventil unterbrochene - Druckmittelleitung angeschlossen
werden kann. Die Anschlußbohrungen stehen über Verbindungsbohrungen unmittelbar mit
den radialen Bohrungen des Umsteuerventils in Verbindung. Das Umsteuerventil ist
wie gemäß Anspruch 20 aufgebaut. Die gleiche Ventilbauart kann also für zwei unterschiedliche
Zwecke verwendet werden, je nachdem, wie es mit dem Druckluftzylinder bzw. einer Druckluftzylinderanordnung
verbunden wird.
[0032] Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit 18 Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Druckluftzylinders, der als Einrohrzylinder
ausgebildet ist, in einem Längsschnitt,
Fig. 2 die dazugehörige Außenansicht,
Fig. 3 eine Einzelheit zu dem Einrohrzylinder einer anderen Baugröße, nämlich einen
Riegelkolben im Längsschnitt,
Fig. 4 entsprechend Fig. 3 eine andere Einzelheit des Druckluftzylinders, nämlich
eine Kugelhülse im Längsschnitt,
Fig. 5 als weitere Einzelheit ein Stützteil im Längsschnitt,
Fig. 6 als weiteres Einzelelement einen Anschlagdeckel, ebenfalls im Längsschnitt,
Fig. 7 eine zweite Ausführungsform des Druckluftzylinders, der als Doppelrohrzylinder
ausgebildet ist, in einem Längsschnitt,
Fig. 8 die zu Fig. 7 gehörende Außenansicht des Druckluftzylinders in einer ersten
Konfiguration,
Fig. 9 eine Außenansicht des Druckluftzylinders nach Fig. 7 in einer anderen, zweiten
Konfiguration,
Fig. 10 die erste Ausführungsform des Druckluftzylinders nach Fig. 1, wobei der obere
Teil der Fig. 10 in der unteren endverriegelten Stellung, d.h. der eingefahrenen
Stellung der Kolbenstange dargestellt ist und der untere Teil der Fig. 10 in der oberen
endverriegelten Stellung, d.h. der ausgefahrenen Stellung gezeigt ist,
Fig. 11 die zweite Ausführungsform nach Fig. 7, wobei der obere Teil der Fig. 11 in
der eingefahrenen Position der Kolbenstange dargestellt ist und der untere Teil der
Fig. 11 in der ausgefahrenen Position der Kolbenstange,
Fig. 12 eine dritte Ausführungsform des Druckluftzylinders, der hier als Doppelhubzylinder
und Doppelrohrzylinder ausgebildet ist, wobei der untere Teil eine einge fahrene
Stellung der Kolbenstange zeigt und der obere Teil eine voll ausgefahrene Stellung
der Kolbenstange darstellt,
Fig. 13 die dritte Ausführungsform in einer Teilhubstellung, wobei Zylinderkopf und
Zylinderboden gegenüber Fig. 12 vertauscht sind,
Fig. 14 eine vierte Ausführungsform des Druckluftzylinders, der hier als Doppelhubzylinder
und Einrohrzylinder ausgebildet ist, wobei der untere Teil und der obere Teil der
Fig. 14 analog zur Fig. 12 zwei Endstellungen der Kolbenstange zeigen,
Fig. 15 die vierte Ausführungsform in einer Teilhubstellung,
Fig. 16 ein Zuschaltventil, bestehend aus einem druckgesteuerten Umschaltventil und
einer Anschlußplatte in einer Schnittebene A-A (Figur 17) geschnitten,
Fig. 17 das Zuschaltventil gemäß Fig. 16 mit einem Schnitt durch die Anschlußplatte
in der Schnittebene B-B (Fig. 16) und
Fig. 18 die Einfügung eines Zuschaltventils in schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Druckluftzylinderanordnung mit einem Einhubzylinder und einem Doppelhubzylinder.
[0033] In Fig. 1 ist ein Druckluftzylinder mit Endlageverriegelung dargestellt, wie er beispielsweise
mit Durchmessern von 80 mm (Fig. 1 und 2) oder 50 mm (Fig. 3 - 6) ausgebildet sein
kann. Die Durchmesserangaben sind dabei diejenigen des Kolbens 12. Der Druckluftzylinder
besteht im wesentlichen aus einem Zylinderkopf 1 und einem Zylinderboden 2, die über
ein Zylinderrohr 9 miteinander in Verbindung stehen. Der Zylinderkopf, der Zylinderboden
und das Zylinderrohr schließen zwei Zylinderräume 9a und 9b ein, die durch den doppelseitigen
Kolben 12 voneinander getrennt sind. Der Kolben 12 ist zwischen einer Riegelstange
7, die auch als Riegelbolzen bezeichnet wird, und einer Kolbenstange 10 fixiert.
[0034] Es wird bemerkt, daß die Längserstreckung der Zylinderräume 9a und 9b größer ist
als in Fig. 1 dargestellt, so daß sich der Kolben 12 hierin um den Hub bewegen kann,
bis er an einen der Anschläge stößt, die durch Stirnseiten 1a und 2a des Zylinderkopfes
und des Zylinderbodens gebildet werden. Die Riegelstange 7 und die Kolbenstange 10
sind in Fig. 1 beide in der verriegelten Stellung dargestellt, obwohl tatsächlich
jeweils nur eine Verriegelung in einer der beiden möglichen Endlagen des Kolbens verriegelnd
wirksam ist.
[0035] Zu der Verriegelung in einer der Endlagen sind die Riegelstange 7 und die Kolbenstange
10 mit jeweils einer Nut 7a bzw. 10a versehen, die mit einem Krümmungsradius ausgeformt
ist, der dem Radius von Kugeln 11 aus Stahl entspricht, die zur Verriegelung in den
Nuten 7a, 10a einliegen.
[0036] Die Ausbildung von Kugelhülsen 6a und 6b, welche jeweils vier Kugeln 11 radial verschiebbar
und drehbar, nicht aber axial verschiebbar, halten, geht im einzelnen aus Fig. 4 hervor.
Die Kugelhülse bildet im wesentlichen einen Ring, der längs des Umfangs um 90° versetzt
vier Bohrungen aufweist, von denen die Bohrungen 19 - 21 zu sehen sind.
[0037] Die Kugelhülsen und die mit ihnen zusammenwirkenden Verriegelungselemente befinden
sich jeweils in einem Riegeldruckraum 22 bzw. 23, der von einem Mantelabschnitt des
Zylinderkopfes 1 bzw. des Zylinderbodens 2 eingeschlossen ist. In dem Mantelabschnitt
ist jeweils ein Riegelkolben 3 bzw. 4 konzentrisch zu der Kolbenstange 10 bzw. der
Riegelstange 7 verschiebbar geführt. Die Form des Riegelkolbens 4 ergibt sich im
einzelnen aus Fig. 3. Hierin sind erkennbar abgestufte zylindrische Hohlräume 24,
25 zur Aufnahme der Kugelhülse mit den Kugeln sowie eines Stützteils 8 in Fig. 1.
Das Stützteil 8 ist ebenfalls in Hauptlängsrichtung, die durch eine unterbrochene
Linie 26 angedeutet ist, verschiebbar und wird durch eine angedeutete Feder 18 gegen
die Stirnseite der Riegelstange gedrückt. Zu der Formgebung des Riegelkolbens 4 ist
noch eine Nut 13a in Fig. 3 zu erwähnen, die zur Aufnahme eines Nutrings 13 dient.
Das entgegengesetzte hintere Ende des Riegelkolbens weist eine kleinere Ausnehmung
13b auf, an die ein Werkzeug zur manuellen Verschiebung des Riegelkolbens in Sonderfällen
angesetzt werden kann.
[0038] Der Riegelkolben 4, welcher der hintere oder untere Riegelkolben des Druckluftzylinders
ist, wird durch einen hinteren Anschlagdeckel 5 verschiebbar geführt. Die Form des
Anschlagdeckels ist im einzelnen aus Fig. 6 ersichtlich. Sie weist eine Bohrung 5a
zur gleitbeweglichen Führung des hinteren Riegelkolbens 4 auf sowie eine Stütz fläche
5b, an der sich eine in Fig. 1 angedeutete Feder 17 abstützen kann, welche den hinteren
Riegelkolben in Richtung auf die Kugelhülse 6a und die Kugeln 11 schiebt.
[0039] Die in dem linken Teil der Figur 1 dargestellte Verriegelungseinrichtung zur Endlagenverriegelung
mit einem vorderen oder äußeren Riegelkolben 3, die ebenfalls durch einen Anschlagdeckel
5 geführt ist, entspricht im wesent lichen der oben beschriebenen Verriegelungseinrichtung
mit dem hinteren oder unteren Riegelkolben 4, mit folgenden Ausnahmen: Der Riegelkolben
3 ist nicht nach außen geschlossen und bildet keinen Raum zur Aufnahme eines Stützteils,
sondern er weist eine durchgehende Bohrung 3a auf, durch welche die Kolbenstange 10
nach vorne herausragt. Zur Abdichtung des Riegeldruckraums 22 gegenüber der Umgebung
des Druckluftzylinders dienen angrenzend an die Bohrung 3a ein Nutring 14 sowie ein
Abstreifer 15. Eine nur angedeutete Feder, welche den vorderen Riegelkolben 3 in Richtung
auf die Kugelhülse 6b und die Kugeln 11 drückt, ist mit 17 bezeichnet.
[0040] Zur Zufuhr der den Druckluftzylinder betätigenden Druckluft sowie zur wahlweisen
Aufhängung des Druckluftzylinders dienen in einer Ebene angeordnete Paare von Sacklöchern
27, 28 in dem Zylinderkopf bzw. 29, 30 in dem Zylinderboden. Das Sackloch 27 steht
dabei über Kanäle 31, 32 mit dem Zylinderraum 9a bzw. dem Riegeldruckraum 22 in Verbindung;
das Sackloch 30 ist über Kanäle 34, 35 mit dem Zylinderraum 9b bzw. dem Riegeldruckraum
23 verbunden.
[0041] Zur Erklärung der Wirkungsweise sei angenommen, daß sich die Kolbenstange 10 in der
unteren endverriegelten Lage befindet, in der der Kolben 12 an der Stirnseite 2a anliegt
und die Endverriegelung durch die in die Nut 7a eingreifenden Kugeln 11 wirksam ist.
Abweichend von der vereinfachend in Figur 1 dargestellten Situation befindet sich
in diesem Zustand die abgerundete Nut 10a in der Kolbenstange rechts außerhalb der
Kugeln 11 in der Kugelhülse 6b. Wenn jetzt der Druckluftzylinder betätigt werden
soll, wird das Sackloch 30 mit Druckluftbeaufschlagt, die den Kolben 12 nach links
außen drückt. Gleichzeitig wird durch die in den Riegeldruckraum 23 einströmende Druckluft
der Riegelkolben 4 nach rechts bzw. hinten gedrückt, so daß die Kugeln 11 in der Kugelhülse
6a nicht mehr in der gezeichneten Stellung durch einen hülsenartigen Abschnitt 4a
zurückgehalten werden, sondern unter dem Einfluß der nach links bewegten Riegelstange
7 radial nach außen herausbewegt werden. Damit die Kugeln 11 nicht in den von der
Riegelstange 7 freigelassenen Raum fallen, wenn die Riegelstange von den Kugeln hinwegrückt,
wird das Stützteil 8 durch die in dessen Federraum 8a eingreifende Druckfeder 18
selbsttätig nachgeschoben. Die Bewegung der Kolbenstange nach vorne erfolgt solange
bis der Kolben 12 an der Stirnseite 1a des Zylinderkopfs 1 anstößt, wobei die Kugeln
11 in der Kugelhülse 6b in die entsprechend der Zeichnung positionierte Nut 10a in
der Kolbenstange eingerückt sind. Die Endverriegelung ist wirksam, weil die Kugeln
11, wenn die Kolbenstange nach rechts belastet wird, nicht aus der Nut 10a radial
nach außen zurückweichen können, sondern durch einen hülsenartigen Abschnitt 3b des
Riegelkolbens in der gezeichneten Lage verharren, in der sie ein Vielfaches der Betätigungskraft
des Kolbens aufnehmen können. Wenn der Druckluftzylinder bei Ausfall der Druckluftversorgung
entriegelt werden soll, ist dies durch Herausziehen des Riegelkolbens 3 nach vorne
bzw. außen möglich, analog zu dem Herausziehen des Riegelkolbens 4 in der anderen
Endstellung durch Eingriff eines Werkzeugs in dessen Ausnehmung 13b.
[0042] In Fig. 10 sind die beiden voranstehend in Verbindung mit Fig. 1 besprochenen Endstellungen
des Kolbens 12 bzw. der Kolbenstange 10 deutlicher veranschaulicht. Dabei zeigt der
obere, oberhalb der Längshauptachse 26 liegende Teil der Zeichnung den Kolben und
die Kolbenstange in der unteren endverriegelten Stellung, die der eingefahrenen Stellung
der Kolbenstange entspricht. Es ist zu sehen, wie der Kolben 12 an der Stirnseite
2a des Zylinderbodens anliegt. Die in der Zeichnung rechts dargestellte Endverriegelung
der Kolben stange ist wirksam, da die Kugeln 11 in die Nut 7a abgesenkt sind. Die
linke Endverriegelung ist hingegen frei, da der Riegelkolben 3 soweit zurückgezogen
ist, daß die Kugeln 11 in der Kugelhülse 6b radial nach außen geschoben sind, wo sie
auf dem Mantel der Kolbenstange 10 abrollen können.
[0043] Der untere Teil der Fig. 10 zeigt hingegen die voll nach oben ausgefahrene Endstellung
der Kolbenstange 10. Der Hub in die diese ausgefahrene Endstellung ist erst möglich,
wenn durch die in das Sackloch 30 eingeströmte Druckluft der Riegelkolben 4 nach
rechts außen geschoben ist, so daß die Kugeln 11 frei aus der Nut 7a herausrollen
können, wobei sich die Kugeln radial nach außen verschieben. Unter der Einwirkung
der Druckluft wird der Kolben 12 dann bis an die Stirnseite 1a des Zylinderkopfes
1 gedrückt. In dieser Stellung sind die Kugeln 11 in die Nut 10a in der Kolbenstange
unter der Wirkung des feder-belasteten Riegelkolbens 3 abgesenkt. Diese Feder ist
in Fig. 10 nicht dargestellt; auch nicht eine entsprechende Feder an dem Riegelkolben
4.
[0044] Die Ausführungsform des Druckluftzylinders nach den Figuren 7 - 9 als Doppelrohrzylinder
unterscheidet sich von derjenigen gemäß den vorangehend besprochenen Figuren, insbesondere
Figuren 1 und 2, im wesentlichen dadurch, daß hier nur ein Zylinderkopf 41 mit miteinander
fluchtenden, in einer Ebene liegenden Sacklöchern 61, 62 ausgestattet ist, von denen
jedes wahlweise zur Druckluftzufuhr dient und die beide gemeinsam zur Aufhängung des
Druckluftzylinders herangezogen werden. Außerdem sind der Zylinderkopf 41 und ein
Zylinderboden 42 gegenseitig austauschbar, so daß wahlweise die Aufhängung an dem
oberen Abschnitt des Druckluftzylinders erfolgen kann, siehe Fig. 8, oder aber an
dessen unterem Abschnitt gemäß Fig. 9, je nachdem, wo der Zylinderkopf 41 angesetzt
ist. Es sei hier bemerkt, daß die Darstellungen der Figuren 8 und 9 gegenüber derjenigen
in Fig. 7 um 90° um die Hauptlängsachse 26 gedreht sind.
[0045] Zur Erläuterung der Fig. 7 wird darauf hingewiesen, daß die Druckluftzufuhr von dem
Sackloch 61 zu einem ersten Zylinderraum 63 über einen Kanal 64 und nicht dargestelltes
Spiel an einer Kolbenstange 51 erfolgt. Die Druckluftzufuhr zu dem Riegeldruckraum
45 erfolgt ebenfalls durch das Spiel der Kolbenstange 51. Die Druckluft leitende Verbindung
zwischen dem Sackloch 62 und einem Riegeldruckraum 46 an dem rechten bzw. unteren
Ende des Druckluftzylinders erfolgt über Kanäle 47, 48 sowie einen Zwischenraum zwischen
einem Zylinderrohr 49 und einem Schutzrohr 50, welche den Zylinderkopf und den Zylinderboden
miteinander verbinden. Ein zweiter Zylinderraum 65 wird wiederum über ein Spiel einer
Riegelstange 52 mit Druckluft gespeist. Ein Kolben 53 wird also je nachdem, welches
der Sacklöcher 61, 62 mit Druckluft beaufschlagt wird, nach vorne bzw. oben oder nach
hinten bzw. unten unter gleichzeitiger Lösung der Endverriegelung an einem hinteren
Riegelkolben 44 oder an einem vorderen Riegelkolben 43 bewegt.
[0046] In Fig. 11 sind deutlicher die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange 51 in dem oberen
Teil, d.h. oberhalb der Hauptlängsachse 66 einerseits sowie in dem unteren Teil der
gleichen Figur die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange dargestellt. In der eingefahrenen
Stellung rasten die nicht bezeichneten Kugeln in dem rechten Riegelkolben 44 in eine
Nut der Riegelstange 52. Die Kugeln in dem Bereich des linken Riegelkolbens 43 sind
hingegen nach außen auf den Umfang der Kolbenstange 51 herausgedrückt. Umgekehrt rasten
in der voll ausgefahrenen, unteren Stellung der Kolbenstange 52 die Kugeln in dem
Bereich des Riegelkolbens 43, der über die Kugeln gedrückt ist, in eine Nut in der
Kolbenstange ein, während die rechts davon befindliche Nut in der Riegelstange 52
von den radial nach außen gedrückten Kugeln im Bereich des nach rechts außen geschobenen
Riegelkolbens 44 frei ist.
[0047] Die Ausführungsform gemäß den Figuren 7 - 9 und 11 ist insbesondere für kleinere
Durchmesser von beispielsweise 35 mm des Kolbens vorgesehen.
[0048] Während die voranstehend beschriebenen Ausführungsformen des Druckluftzylinders Einhubzylinder
darstellen, bei denen ein einzelner Hub durch zwei definierte Endlagen gekennzeichnet
ist, in denen die Kolbenstange verriegelt wird, betreffen die nachfolgenden Ausführungsformen
Doppelhubzylinder. Bei den Doppelhubzylindern kann die Kolbenstange um einen verhältnismäßig
großen Hub bewegt und in dessen Endlagen verriegelt werden, außerdem aber um einen
definierteren kleineren Hub, indem die Kolbenstange durch den anstehenden Druck gehalten
wird.
[0049] Im einzelnen entspricht die Ausführungsform eines Doppelhubzylinders nach den Figuren
12 und 13 der Zweirohrzylinderform gemäß Fig. 7, so daß in den Figuren 7, 12 und 13
übereinstimmende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Insoweit kann auch
auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet werden. Bemerkt wird, daß in der
Ausführungsform des Doppelhubzylinders gemäß den Figuren 12 und 13 das Zylinderrohr
49 und das Schutzrohr 50 in Verbindung mit dem Zylinderkopf 41 und dem Zylinderboden
42 so lange Zylinderräume 63, 65 bilden, daß der Kolben 53 um den maximalen Hub, insbesondere
zur Betätigung von Rauchabzugsklappen verstellt werden kann.
[0050] In dem oberen Teil der Fig. 12 oberhalb einer Hauptlängsachse 67 ist der Kolben 53
in einer linken oder oberen Stellung dargestellt, in welcher die Kolbenstange 51 voll
ausgefahren ist. In dem unteren Teil der Fig. 12 unterhalb der Hauptlängsachse 67
befindet sich dagegen der Kolben 53 in seiner rechten oder unteren Endstellung, die
der eingefahrenen Stellung der Kolbenstange 51 entspricht. In Fig. 13 nimmt der Kolben
53 eine Zwischenstellung entsprechend einem Teilhub der Kolbenstange 51 ein.
[0051] Die Ausführungsform des Doppelhubzylinders gemäß den Figuren 12 und 13 unterscheidet
sich von derjenigen in Fig. 7 zunächst dadurch, daß innerhalb einer Bohrung 68, siehe
Fig. 13, der Kolbenstange sowie innerhalb einer Bohrung 69 innerhalb der mit der Kolbenstange
im Bereich des Kolbens verschraubten Riegelstange 70 eine Führungsstange 71 koaxial
verschiebbar gelagert ist. An dem in der Bohrung 68 befindlichen Ende der Führungsstange
ist diese mit einem ebenfalls gleitbeweglichen Anschlag 72 versehen - siehe Fig. 13
- der an einer verjüngten Stirnseite 73 der Riegelstange 70 zur Anlage gelangen kann
und dort einen Anschlag bildet. An dem entgegengesetzten Ende ist an die Führungsstange
71 eine Zusatzriegelstange 74 größeren Durchmessers angeschraubt, die zur Teilhubbegrenzung
verriegelt werden kann.
[0052] Damit die Zusatzriegelstange 74 außerhalb eines hinteren Riegelkolbens 75 verriegelt
werden kann, ist der Riegelkolben 75 mit einem nach außen offenen Ansatz 76 versehen,
an dem ein äußerer Riegelzylinder 77 angebracht ist. In dem Riegelzylinder 77 ist
ein Zusatzriegelkolben 78 verschiebbar gelagert, der sich gegen eine nur angedeutete
Feder 79 an einem Anschlagdeckel 80 abstützt. Die Teile 77 - 80 dienen in Verbindung
mit den noch zu besprechenden Elementen zur Hubbegrenzung, d.h. zur Arretierung der
Kolbenstange bei einem Teilhub. Hierzu weist im einzelnen der Zusatzriegelkolben 78
einen hülsenartigen Abschnitt 81 auf, unter dem Kugeln 82 in eine ringförmige Nut
83 in der Zusatzriegelstange 74 eingreifend arretiert werden können. Es liegt dann
ein Satz sich um den Umfang der Nut 83 kranzförmig aneinanderliegender kleiner Kugeln
in der Nut.
[0053] In ähnlicher Weise sind Sätze kleinerer Kugeln 84 und 85 ohne Kugelhülse in den Bereichen
der hülsenartigen Abschnitt 86 und 87 gelagert, damit diese in ringförmige Nuten 88,
89 in der Riegelstange 70 bzw. der Kolbenstange 89 eingeschoben werden können. Damit
die Kugeln 82 bzw. 84 bei zurückgezogener Zusatzriegelstange 74 bzw. Riegelstange
70 nicht unkontrolliert in die dadurch freigegebenen Hohlräume hineinfallen können,
sind feder-belastete verschiebbare Stützteile 90, 91 vorgesehen, welche die Kugeln
in diesen Fällen abstützen.
[0054] Die Verbindung zwischen dem Sackloch 62 und einem Riegeldruckraum 92 sowie dem zweiten
Zylinderraum 65 ist die gleiche wie zu Fig. 7 beschrieben. Zusätzlich besteht jedoch
in der Ausführungsform nach den Figuren 12 und 13 eine Verbindung zwischen dem Riegeldruckraum
92 und einem Riegeldruckraum 93 über einen Kanal 94 in dem Ansatz 76. Der Kanal 94
führt zu einem Umsteuerventil 95, welches eine Topfmanschette 96 aufweist, die auf
einer Seite unter dem einstellbaren Druck einer Federhülse 97 steht und sich auf einem
Ventilsitz 114 abstützen kann. Zur Druckeinstellung dienen eine Feder 98, ein Gewindestift
99 in einer Mutter 100. Der Gewindestift ist durch eine zweite Mutter 101 arretierbar.
[0055] Durch die Einstellung der Vorspannung der Feder 98 wird bestimmt, ab welchem Druck
in dem Sackloch 62 die Kolbenstange in die voll ausgefahrene Stellung geschoben wird,
nachdem die Verriegelung an der Zusatzriegelstange 74 gelöst wird. Hierzu gibt die
Federhülse 97 einen Ventilraum 102 frei, in dem der darin über den Kanal 94, eine
radiale Bohrung 103a und eine Ventilbohrung 103 aufgebaute Druck die Topfmanschette
96 entgegen der Federkraft zurückdrückt. Die Druckluft kann deswegen durch radiale
Bohrungen 104, 105 strömend den Riegeldruckraum 93 erreichen und damit den Zusatzriegelkolben
78 nach rechts bzw. unten zurückschieben, so daß dessen hülsenartiger Abschnitt 81
die Kugeln 82 freigibt, die aus der Nut 83 herausgedrückt werden können, wenn der
Kolben 53 infolge des Drucks in dem Zylinderraum 65 ganz nach links bzw. oben in die
voll ausgefahrene Stellung geschoben wird. Diese Stellung ist wie gesagt in dem oberen
Teil der Fig. 12 dargestellt. Hier rasten die Kugeln 85 in die Nut 89 der Kolbenstange
ein, um eine große Riegelkraft oder Haltekraft in der voll ausgefahrenen Stellung
zu gewährleisten.
[0056] Wenn hingegen der Druck in dem Sackloch 62 unter einer vorgegebenen Druckstufte
von z.B. 5 bar bleibt, fährt der Kolben nur um einen Teilhub bzw. einen Lüftungshub
aus. Bei diesem in Fig. 13 dargestellten Betriebszustand reicht der Druck in der Ventilbohrung
103 nicht aus, um die Topfmanschette 96 abzuheben und die Verbindung zu den radialen
Bohrungen 104, 105 über den Ventilraum 102 herzustellen. In diesem Fall besteht eine
Leckluftverbindung zwischen dem Riegeldruckraum 93 an dem Zusatzriegelkolben 78 und
die radiale Bohrung 105 entlang der Außenseite der Federhülse 97 nach außen. Durch
diese Leckagesicherung wird verhindert, daß bei Verschmutzung oder Abnutzung des Umsteuerventils
ein unbeabsichtigtes Freigeben der Kugeln 82 durch Verschieben des Zusatzriegelkolbens
78 eintritt. Die Zusatzriegelstange 74 bleibt also in der verriegelten rechten bzw.
unteren Stellung. Daher kann sich der Kolben 53 bei Aufbau des Drucks in dem zweiten
Zylindrraum 65 nur soweit nach oben verschieben, bis der Anschlag 72 zur Anlage an
der Stirnseite 73 der Riegelstange 70 in der Kolbenstange 51 gelangt und die Kolbenstange
in dieser Position festhält. Die Kugeln 85 sind dabei aus der Nut 89 in der Kolbenstange
von der vorangegangenen Rückstellung des Kolbens gelöst, die in Verbindung mit dem
unteren Teil der Fig. 12 besprochen wird.
[0057] Zur Rückstellung bzw. zum Schließen der Rauchabzugsklappen wird je nach der Variante
gemäß Fig. 12 oder 13 eines der beiden Sacklöcher 61, 62 mit Druckluft eines Drucks
beauf schlagt, der in diesem Fall unkritisch ist. Es wird speziell auf den unteren
Teil in Fig. 12 Bezug genommen. Zur Rückstellung der Kolbenstange bzw. zum Schließen
der Rauchabzugsklappe, die mit der Kolbenstange in Verbindung steht, wird das Sackloch
61 mit Druck beaufschlagt, der sich entlang der Kolbenstange in den Überdruckraum
45 sowie in den ersten Zylinderraum 63 fortpflanzt. Dadurch wird die Kolbenstange
53 nach rechts bzw. unten bis zum Anschlag an dem Zylinderboden 42 verschoben. Dabei
gelangen die Kugeln 84 in die ringförmige Nut 88 der Riegelstange 70 und werden dort
durch den mittels Federkraft über sie geschobenen hülsenartigen Abschnitt 86 gehalten.
Außerdem werden über den Anschlag 72, der am Ende der Bohrung 68 in der Kolbenstange
anstößt, die Führungsstange 71 und die Zusatzriegelstange 74 nach rechts bzw. unten
in die Endstellung gefahren, die sie zur Hubbegrenzung bzw. zur Einstellung eines
Teilhubs annehmen. In dieser Lage fallen die Kugeln 82 in die Nut 83 in der Zusatzriegelstange
und werden in dieser Position durch die unter Federkraft durch den nach links bzw.
oben geschobenen Zusatzriegelkolben 78 gehalten.
[0058] Es wird zu den Figuren 12 und 13 noch bemerkt, daß in den beiden Figuren der Zylinderkopf
41 und der Zylinderboden 42 gegeneinander vertauschte Lagen einnehmen, was infolge
des Aufbaus des Druckluftzylinders ohne weiteres möglich ist, wobei allerdings die
Sacklöcher 61 und 62 ihre Funktionen vertauschen. Durch Austausch des Zylinderkopfes
41 mit dem Zylinderboden 42 ist es möglich, die Anbringung des Druckluftzylinders
an den Sacklöchern 61 und 62 je nach den Einbauvoraussetzungen zu verändern.
[0059] Die Rückstellung kann sowohl aus der voll ausgefahrenen Stellung in dem oberen Teil
der Fig. 12 erfolgen, wie voranstehend beschrieben, als auch aus der Teilhubstellung
in Fig. 13, wobei die Kugeln 85 nicht entriegelt zu werden brauchen, da sie hier nicht
in die Nut 89 der Kolbenstange eingefallen sind.
[0060] In den Figuren 14 und 15 sind die gleichen Hubstellungen wie in den Figuren 12 und
13 dargestellt, jedoch für einen Druckluftzylinder, der nur ein Zylinderrohr 9 entsprechend
der Ausführungsform nach Fig. 1 aufweist. In gleicher Weise wie in Fig. 1 sind auch
die übrigen nicht bezeichneten Teile dieses Doppelrohrzylinders nach den Figuren 14
und 15 ausgebildet, bis auf die geringfügige Modifikation der Kolbenstange 106, die
hier wiederum mit einer Bohrung 107 zur Lagerung eines Anschlags 108 an einer Führungsstange
109 versehen ist. Die Führungsstange ist an ihrem entgegengesetzten Ende in eine Zusatzriegelstange
110 eingeschraubt, die durch den mit einem Ansatz 111 versehenen Riegelkolben 112
in einen äußeren Riegelzylinder 113 reicht. Der äußere Riegelzylinder 113 ist mit
den in ihm montierten Teilen einschließlich eines angesetzten Umsteuerventils 95 in
gleicher Weise aufgebaut wie der äußere Riegelzylinder 77 mit dem Umsteuerventil 95,
so daß sich eine Wiederholung der Beschreibung erübrigt. Unterschiedlich zur der Ausführungsform
in den Figuren 12 und 13 sind bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 14 und 15
der Zylinderkopf 1 und der Zylinderboden 2, zu deren Erläuterung auf die entsprechenden
Teile in Fig. 1 Bezug genommen wird. Zwischen einem Sackloch 27 in dem Zylinderkopf
1 und einem Zylinderraum 9a bzw. einem Riegeldruckraum 22 sind Verbindungskanäle vorgesehen.
Analog dazu liegen Verbindungskanäle zwischen einem Sackloch 30 in einem Zylinderboden
und einem zweiten Zylinderdruckraum 9b einerseits sowie einem Riegeldruckraum 23 vor.
Der Riegeldruckraum 23 steht dabei wiederum über einen Kanal 94 mit dem Riegeldruckraum
93 des Zusatzriegelkolbens 78 in Verbindung.
[0061] Es wird an dieser Stelle bemerkt, daß bei sämtlichen Ausführungsformen nach den
Figuren 12 - 15 die Teilhub-Verriege lung durch Herausziehen des Zusatzriegelkolbens
78 leicht gelöst werden kann. Der hintere Riegelkolben 112 kann zusammen mit dem äußeren
Riegelzylinder 113 ebenfalls leicht zur Lösung der Teilhubstellung herausgezogen werden,
indem ein Werkzeug in das Sackloch 115 eingeführt wird.
[0062] Das druckmittelbetätigte Umsteuerventil 95 kann auch als Zuschaltventil insbesondere
von Druckluftzylindern, die als Einhubzylinder ausgebildet sind, in einem Leitungszug
einer druckmittelbetätigten Anordnung zur Rauchklappenbetätigung eingesetzt werden.
[0063] Hierzu ist das Umsteuerventil 95 mit einer Anschlußplatte 116 versehen, siehe Figuren
16 und 17. Die Gesamtheit des Umsteuerventils 95 und der Anschlußplatte 116 wird
als Zuschaltventil angesehen. Der Aufbau und das Wirkungsprinzip des druckmittelbetätigten
Umsteuerventils sind die gleichen wie voranstehend beschrieben. Die Bezugszeichen
der einzelnen Elemente des Umsteuerventils wurden daher in den Figuren 16 und 17 beibehalten.
[0064] Die Anschlußplatte 116 ist annähernd quaderförmig mit zumindest einer planen Seite
117 ausgebildet, die an einer ebenfalls ebenen Seite 118 des Umsteuerventils dicht
anliegt. Diese beiden Elemente sind durch nicht dargestellte Inbusschrauben fest
zusammengehalten, die durch Bohrungen in der Anschlußplatte 119, 120 hindurchreichen
und in Gewindelöcher in dem Umsteuerventil eingeschraubt sind.
[0065] Befestigungslöcher zur Montage des Zuschaltventils sind mit 121, 122 bezeichnet.
Zum Anschluß einer ersten Leitung, die unter dem gesteuerten Druck eines Druckmittels
steht, dient eine erste Anschlußbohrung 123, in die quer eine erste Verbindungsbohrung
124 hineinragt. Diese geht in die radiale Bohrung 103a des aufgesetzten Umsteuerventils
über. Eine zweite Anschlußbohrung 125 zum Anschluß einer abgehenden, zweiten Leitung
steht über einen verjüngten Bohrungsabschnitt i26 mit einer Querbohrung 127 in Verbindung,
von der rechtwinklig zu der zweiten Anschlußbohrung und zu der Querbohrung - eine
zweite Verbindungsbohrung und eine dritte Verbindungsbohrung 128, 129 abgehen. Die
zweite und die dritte Verbindungsbohrungen gehen in die radiale Bohrung 104 bzw. 105
des aufmontierten Umsteuerventils über. Die Querbohrung ist durch einen Gewindestift
130 abgeschlossen.
[0066] Je nach dem Druck, mit dem das derart aufgebaute Zuschaltventil 95, 116 beaufschlagt
wird, stellt dieses eine Druckmittelleitende Verbindung zwischen der ersten Anschlußbohrung
124 und der zweiten Anschlußbohrung 125 her:
[0067] Wenn der Druck in dem ersten Druckmittelanschluß 123 einen vorbestimmten Mindestwert
nicht erreicht, so wird die Topfmanschette 96 in der in Fig. 16 dargestellten Ruhestellung
auf den Ventilsitz 114 unter der Wirkung der Federhülse 97 und der Feder 98 gedrückt.
Dadurch ist eine Druckmittelleitende Verbindung zwischen der ersten Anschlußbohrung
und der zweiten Anschlußbohrung unterbrochen. Ein Ausgleich des Drucks an der zweiten
Anschlußbohrung 125 kann über die dritte Verbindungsbohrung 129, die radiale Bohrung
105 entlang der Außenseite der Federhülse 97 nach außen erfolgen. Wenn jedoch der
Druck an der ersten Anschlußbohrung 123 so hoch ist, daß die Topfmanschette 96 entgegen
der Kraft der Feder 98 von dem Ventilsitz 114 abhebt, so liegt eine Druckmittel-leitende
Verbindung zwischen der ersten Anschlußbohrung über die erste Verbindungsbohrung
124, die radiale Bohrung 103a, die Ventilbohrung 103, den Ventilraum 102, die radialen
Bohrungen 104, 105, die ebenso wie die sich daran anschließenden Verbindungsbohrungen
128, 129 parallel liegen, über die Querbohrung 127 zu der zweiten Anschlußbohrung
125 vor.
[0068] In der in Fig. 18 schematisch dargestellten Druckluftzylinderanordnung sind ein
Einhubzylinder 131 sowie ein Doppelhubzylinder 132 zur Betätigung je einer Rauch-
und Wärmeabzugsklappe 133 bzw. 134 vorgesehen. Mit dem Doppelhubzylinder 132 ist
ein wie vorstehend beschriebenes druckgesteuertes Umsteuerventil 135 integriert.
Zu der Druckluftzylinderanordnung gehört weiterhin ein Handsteuerventil 136, dessen
einer Ausgang über Leitungen 137, 138, 139 mit nicht bezeichneten Eingängen bzw. Sacklöchern
des Einhubzylinders 131 und des Doppelhubzylinders 132 in Verbindung steht, um die
Rauch- und Wärmeabzugsklappen in die geschlossene Stellung zu fahren. Zur Betätigung
der Rauch- und Wärmeabzugsklappen in der entgegengesetzten Richtung zum Öffnen ist
ein weiterer Ausgang des Handsteuerventils über Leitungen 140, 141 mit der Druckluftzufuhr
bzw. einem Sackloch des Doppelhubzylinders 132 verbunden. Von einer Verbindungsstelle
142 ist eine Druckmittelleitung, bestehend aus Abschnitten 143, 144 abgezweigt, in
welcher ein Zuschaltventil 145 eingeschaltet ist. Das Zuschaltventil ist wiederum
druckgesteuert. Die Druckmittelleitung, bestehend aus den Abschnitten 143, 144 führt
zu einer Druckluftzufuhr bzw. einem Sackloch des Einhubzylinders 131. Wenn an dem
Handsteuerventil 136 ein die Leitung 140 beaufschlagender Druck eingestellt ist, der
einen vorbestimmten Druck nicht überschreitet, so fährt der Doppelhubzylinder 132
die Rauch- und Wärmeabzugsklappe 134 in eine erste geöffnete Stellung, da das Umsteuerventil
135 einen weitergehenden Hub unterbindet. Da in diesem Druckbereich das druckgesteuerte
Zuschaltventil die Druckmittelleitung, bestehend aus den Abschnitten 143, 144 unterbricht,
wird die Rauch- und Wärmeabzugsklappe 133 nicht betätigt. - Erst in einem Alarmfall,
wenn der Druck an dem Handsteuerventil einen vorgegebenen Druck überschreitet, leitet
das Zuschaltventil 145 diesen Druck in den Abschnitt 144 der Druckmittelleitung und
von dort in den Einhubzylinder 131 weiter, der somit die Rauch- und Wärmeabzugsklappe
133 in die offene Alarmstellung schwenkt. Außerdem gibt das Umsteuerventil 135 an
dem Doppelhubzylinder 132 den weitergehenden Alarmhub des Doppelhubzylinders frei,
welcher die Rauch- und Wärmeabzugsklappe 134 entsprechend weit öffnet.
[0069] Es sind viele Varianten der Druckluftzylinderanordnung denkbar, in denen das Zuschaltventil
und das Umsteuerventil, die beide druckgesteuert und im wesentlichen baugleich sind,
vorteilhaft eingesetzt werden können.
1. Druckluftzylinder mit Endlageverriegelung, insbesondere zur Betätigung von Rauchabzugsklappen
in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, mit einem doppelseitigen Kolben, der in einem Gegenzylinder
mit zwei Zylinderräumen durch ein Druckmittel verschiebbar ist, sowie mit wenigstens
einer mit einer Kolbenstange in Verbindung stehenden Verriegelungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß beidseitig außerhalb der abgeschlossenen Zylinderräume (9a, 9b) und zu je einem
dieser Zylinderräume benachbart je ein Riegelkolben (3 bzw. 4) konzentrisch zu der
Kolbenstange (10) verschiebbar ist, der mit dem benachbarten Zylinderraum (9a bzw.
9b) in Druckmittel leitender Verbindung steht, daß jeder Riegelkolben (3, 4) einen
hülsenartigen Abschnitt (z.B. 4a) aufweist, der in einer Verriegelungsstellung radial
geführte Kugeln (11) umgreift, die in eine ringförmige, mit der Kolbenstange (10)
in Verbindung stehende Nut (z.B. 10a) partiell eingreifen, und der die Kugeln radial
nach außen freigibt, wenn er von diesen axial weggerückt ist.
2. Druckluftzylinder mit Endlageverriegelung, insbesondere zur Betätigung von Rauchabzugsklappen
in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, mit einem doppelseitigen Kolben, der in einem Gegenzylinder
mit zwei Zylinderräumen durch ein Druckmittel verschiebbar ist, sowie mit wenigstens
einer mit einer Kolbenstange in Verbindung stehenden Verriegelungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß beidseitig außerhalb der abgeschlossenen Zylinderräume (9a, 9b) und zu je einem
dieser Zylinderräume benachbart je ein Riegelkolben (3 bzw. 4) konzentrisch zu der
Kolbenstange (10) verschiebbar ist, der mit dem benachbarten Zylinderraum (9a bzw.
9b) in Druckmittel leitender Verbindung steht, daß jeder Riegelkolben (3, 4) einen
hülsenartigen Abschnitt (z.B. 4a) aufweist, der radial und rollbarbewegliche Kugeln
(11) in einer Verriegelungsstellung umgreift, die in eine ringförmige, mit der Kolbenstange
(10) in Verbindung stehende Nut (z.B. 10a) partiell eingreifen, und der die Kugeln
radial nach außen freigibt, wenn er von diesen axial weggerückt ist.
3. Druckluftzylinder nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugeln in der in die Nut abgesenkten Stellung in Umfangsrichtung der Nut kranzförmig
aneinanderliegen.
4. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1- 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der doppelseitige Kolben (12) zwischen der Kolbenstange (10) und einer Riegelstange
(7) befestigt ist, die mit der Kolbenstange fluchtet, und daß außer der Kolbenstange
(10) die Riegelstange (7) mit je einer ringförmigen Nut (7a) zur partiellen Aufnahme
der verriegelnden Kugeln (11) versehen ist.
5. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Riegelkolben (3, 4) durch mindestens eine Feder (17) in Richtung auf die
benachbarten Kugeln (11) gedrückt ist.
6. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Riegelkolben (3, 4) einen aus dem Druckluftzylinder herausragenden Abschnitt
aufweist.
7. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Riegelkolben (3), der auf der Kolbenstange (10) verschiebbar ist, je ein
innerer und ein äußerer Nutring (14, 15) angeordnet sind.
8. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes der beiden Enden des Druckluftzylinders durch einen Anschlagdeckel (5) abgeschlossen
ist, der wenigstens einen Federaufnahmereaum (Stützfläche 5b) und einen Anschlag
für den Riegelkolben jeweils konzentrisch zu der Kolbenstange (10) bzw. Riegelstange
(7) bildet.
9. Druckluftzylinder nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aus einem der Anschlagdeckel (5) heraustretende Abschnitt des Riegelkolbens
(3) eine Bohrung (3a) aufweist, durch welche die Kolbenstange (10) verschiebbar geführt
ist.
10.Druckluftzylinder nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der aus dem anderen Anschlagdeckel (5) herausragende Abschnitt des Riegelkolbens
(4) geschlossen ist und daß in diesem Abschnitt ein Stützteil (8) verschiebbar gelagert
ist, welches mit der Riegelstange fluchtet und mit einer Feder (18) gegen deren Stirnseite
gedrückt ist.
11.Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1, 3 - 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugeln (11) in einer Kugelhülse (6a, 6b) rollbar und radial verschiebbar gelagert
sind.
12. Druckluftzylinder nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Riegelkolben (4), das Stützteil (8) und der Anschlagdeckel (5) mit dem
Federaufnahmeraum zumindest teilweise einander übergreifend konzentrisch angeordnet
sind.
13. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Druckmittelanschlüsse (Sacklöcher 61, 62) der beiden Zylinderräume (63, 65)
an dem Zylinderkopf (41) angeordnet sind und daß der Zylinderkopf und der Zylinderboden
(42) gegeneinander austauschbar sind.
14. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1 - 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Druckmittelanschlüsse (Sackloch 27 bzw. 30) der beiden Zylinderräume
(9a, 9b) jeweils an dem Zylinderkopf (1) und dem Zylinderboden (2) angeordnet ist
und daß jedem Druckmittelanschluß ein ähnlich geformter Blindanschluß (Sackloch 28
bzw. 29) gegenübersteht.
15. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderkopf (1), der Zylinderboden (2), die Riegelkolben (3, 4), die Anschlagdeckel
(5), die Kugelhülsen (6a, 6b), die Riegelstange (7) und das Stützteil (8) aus einer
AlCuMgPb-Legierung bestehen.
16. Druckluftzylinder nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (10) aus V2A-Stahl besteht.
17. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1 - 9, 12 - 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Ausbildung des Druckluftzylinders als Doppelhubzylinder koaxial zu der Kolbenstange
(51) und gegenüber dieser bis zu einem Anschlag an der Kolbenstange (Anschlag 72,
Stirnseite 73) verschiebbar eine Zusatzriegelstange (74) vorgesehen ist, die einen
Teilhub der Kolbenstange begrenzt und in dieser Teilhubstellung aus einem der beiden
Riegelkolben (75) herausragt, daß an diesen Riegelkolben (75) außen ein äußerer Riegelzylinder
(77) angeordnet ist, in dem ein Zusatzriegelkolben (78) verschiebbar gelagert ist,
der mit einem hülsenartigen Abschnitt (81) in Teilhubstellung Kugeln (82) umgreift,
die in eine ringförmige Nut (83) in der Zusatzriegelstange eingreifen und sonst radial
beweglich sind, und der die radial nach außen beweglichen Kugeln (82) freigibt, wenn
er von diesen axial weggerückt ist, und daß der Zusatzriegelkolben (78) über ein
druckgesteuertes Umsteuerventil (95) bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks
mit dem am nächsten benachbarten Zylinderraum (65) in Verbindung steht.
18. Druckluftzylinder nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Bohrung (68) in der Kolbenstange (51) eine Führungsstange (71) verschiebbar
gelagert ist, deren eines Ende einen Anschlag (72) aufweist, der die gegenseitige
Verschiebbarkeit der Kolbenstange und der Führungsstange begrenzt, und dessen anderes
Ende mit der Zusatzriegelstange (74) verbunden ist.
19. Druckluftzylinder nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Umsteuerventil (95) bei Unterschreiten eines vorbestimmten Drucks eine Leckluftverbindung
(Kanäle 104, 105) von einem Riegeldruckraum (93) an dem Zusatzriegelkolben (78) nach
außen herstellt.
20. Druckluftzylinder nach Anspruch 17 oder 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Umsteuerventil (95) eine feder-belastete Topfmanschette (96) aufweist, die
auf einer Seite eine Ventilbohrung (103), die mit einer Druckmittelzufuhr in Verbindung
steht, gegenüber einem Ventilraum (i02) abschließt, in den radiale Bohrungen (104,
105) münden.
21. Druckluftzylinder nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ventilbohrung (103) des Umsteuerventils (95) mit dem am nächsten benachbarten
Zylinderraum (65) Druckmittel leitend verbunden ist und daß die radialen Bohrungen
(104, 105) zu einem Riegeldruckraum (93) in dem äußeren Riegelzylinder (77) führen.
22. Druckluftzylinderanordnung insbesondere unter Verwendung mindestens eines Einhubzylinders
nach einem der Ansprüche 1 - 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer Druckmittelleitung zu dem Einhubzylinder ein Zuschaltventil angeordnet
ist,welches ein druckgesteuertes Umsteuerventil (95) und eine an dieser anliegend
befestigte Anschlußplatte (116) umfaßt, daß das Umsteuerventil (95) eine feder-belastete
Topfmanschette (96) aufweist, die auf einer Seite eine Ventilbohrung (103), die mit
einer Druckmittelzufuhr in Verbindung steht, gegenüber einem Ventilraum (102) abschließt,
in den radiale Bohrungen (104, 105) münden, daß die Anschlußplatte (116) eine erste
Anschlußbohrung (123) und eine zweite Anschlußbohrung (125) aufweist, an welche die
Druckmittelleitung anschließbar ist, und daß die Anschlußbohrungen über Verbindungsbohrungen
(128, 129) unmittelbar mit den radialen Bohrungen (104, 105) des Umsteuerventils in
Verbindung stehen.