[0001] Die Erfindung betrifft eine öffenbare Klappe, insbesondere Rauchgas-Klappe, nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Öffnungs-Mechanismus hierfür.
[0002] Rauchgas-Abzugs-Klappen werden überwiegend aus Sicherheitsgründen in Industriegebäuden
eingesetzt. Sie sollen einerseits zum Einlass von Frischluft und gegebenenfalls Licht
geöffnet werden können, sollen andererseits aber automatisch öffnen, wenn beispielsweise
ein Brand ausbricht o.dgl. Die Klappen werden üblicherweise mittels eines Seils gehalten,
mittels dessen sie auch wieder geschlossen werden können. Wird das Seil aus seiner
Halterung an einer zugänglichen Stelle gelöst, so wird die Klappe automatisch mittels
eines Öffnungs-Mechanismus geöffnet. Mittels des Seiles kann sie gegen die Kraft des
Öffnungsmechanismus wieder geschlossen werden. Das Seil ist mittels einer Halte-Einrichtung,
beispielsweise eines Schlosses mit einer Schmelzsicherung, an der Klappe gehalten.
Im Falle eines Brandes öffnet diese Halte-Einrichtung, so dass dann automatisch ein
Öffnen der Klappe eintritt. Für kleine Klappen werden Gasfedern als Öffnungs-Mechanismus
eingesetzt, die einerseits am Rahmen und andererseits an der Klappe angelenkt sind.
Für größere Klappen haben sich die Gasfedern als nicht geeignet herausgestellt. Der
Grund liegt unter anderem darin, dass der Öffnungs-Mechanismus nicht nur das Eigengewicht
der Klappe überwinden muss, sondern dass solche Öffnungs-Mechanismen auch noch in
der Lage sein müssen, verhältnismäßig große, auf der Klappe liegende Schneelasten
mit anzuheben und beim Überschwenken über den oberen Totpunkt zur Seite zu pressen.
Es hat sich deshalb eingebürgert. dass bei größeren Klappen als Öffnungs-Mechanismus
anstelle von Gasledern pneumatisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Antriebe eingesetzt
werden, die zum Öffnen von einer Druckgas-Quelle, beispielsweise eine CO
2-Druckgas-Flasche, versorgt werden.
[0003] Aus der DE 33 38 092 C3 ist eine Klappe der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der
der Neben-Kraftspeicher direkt am Hubarm angelenkt ist. Dies führt zu einer außerordentlich
sperrigen Ausgestaltung. Des Weiteren sind die Kraftangriffsrichtungen sehr ungünstig,
so dass schwere Klappen nicht oder nur unter erschwerten Bedingungen geöffnet werden
können.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine öffenbare Klappe der gattungsgemäßen
Art so auszugestalten, dass mit einfachen Mitteln auch große und schwere Klappen geöffnet
werden können.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches
1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, dass die Haupt-Gasfeder
zu Beginn des Öffnungsvorganges, wenn also die größte Last zu überwinden ist, ausschließlich
oder mindest ganz überwiegend die Öffnungsarbeit leistet und die Neben-Gasfeder nur
als Druckstange zur Übertragung der Öffnungskräfte vom Hubarm auf die Klappe dient.
Erst wenn die Klappe so weit geöffnet ist, dass eine eventuell auf ihr liegende Schneelast
abgerutscht ist und gegebenenfalls Windkräfte überwunden sind, ist die Haupt-Gasfeder
vollständig ausgefahren. Dann übernimmt die Neben-Gasfeder das vollständige Öffnen
der Klappe bis zu einem Winkel von etwa 140° gegenüber der geschlossenen Stellung
der Klappe. Die Ausgestaltung ist insbesondere zum Heben schwerer Klappen geeignet.
Hierbei wird durch den gemäß Anspruch 2 weitergebildeten Öffnungs-Mechanismus eine
Art Getriebe geschaffen, durch das am An lang der öffnungsbewegung, wenn besonders
große Öffnungskräfte erforderlich sind, eine gewisse Untersetzung geschaffen wird,
während bei fortschreitender Öffnungsbewegung, wenn die erforderlichen Kräfte abnehmen,
eine gewisse Übersetzung geschaffen wird.
[0006] Durch die vorteilhafte Weiterbildung nach Anspruch 3 wird sichergestellt, dass der
Ausschubweg der Haupt-Gasfeder beschränkt wird, und dass der getriebeartige Öffnungs-Mechanismus
nicht überschlagen kann.
[0007] Weiterhin ist die Weiterbildung nach Anspruch 4 in der Regel von großem Vorteil,
da durch sie die geschilderte Kraftaufteilung vorteilhaft unterstützt wird.
[0008] Da in der Regel in der Endphase der Öffnungsbewegung die Klappe unter Schwerkraft-Einfluss
steht, ist die Ausgestaltung nach Anspruch 5 in der Regel von besonderem Vorteil.
[0009] Die Ansprüche 6 bis 9 geben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.
[0010] Anspruch 10 gibt wieder, dass auch der Öffnungs-Mechanismus mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen unter Schutz gestellt wird.
[0011] Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt
- Fig. 1 bis 5
- ein erstes Ausführungsbeispiel einer Rauchgas-Klappe in verschiedenen Stellungen von
einer geschlossenen bis zu einer vollständig geöffneten Stellung,
- Fig. 6 bis 10
- ein gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel geringfügig abgewandeltes zweites Ausführungsbeispiel
einer Rauchgas-Klappe in verschiedenen Stellungen der Klappe von einer geschlossenen
bis zu einer vollständig geöffneten Stellung und
- Fig. 11
- das erste Ausführungsbeispiel mit abgewandeltem Kraftspeicher.
[0012] Das in der Zeichnung dargestellte Dachflächen-Fenster hat die Funktion einer sogenannten
Rauchgas-Abzugs-Klappe, wie sie hauptsächlich in Dächern von Industrie-Hallen eingesetzt
wird. Sie weist einen nur angedeuteten quaderförmigen, unten und oben offenen Rahmen
1 auf, der eine Vorderwand 2, zwei Seitenwände, von denen nur eine Seitenwand 3 dargestellt
ist, und eine Rückwand 4 auf. Am oberen Rand der Rückwand 4 ist die eigentliche Klappe
5, die fensterartig ausgebildet sein kann, mittels eines Gelenks 6 in der Weise angelenkt,
dass sie aus einer auf dem Rahmen 1 aufliegenden Position in eine um deutlich mehr
als 90°, beispielsweise etwa 140°, aufgeklappte Position verschwenkt werden kann,
wie sie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Die Klappe 5 wird mittels eines
nur angedeuteten Seils 7 in ihrer geschlossenen Position gehalten, wobei in einer
Halte-Einrichtung 8, mittels deren das Seil 7 an der Klappe 5 im Bereich der Vorderwand
2 des Rahmens 1 befestigt ist, eine übliche Schmelz-Sicherung o. dgl. eingeschlossen
ist, die die Verbindung zwischen Seil 7 und Klappe 5 in einem Brandfall selbsttätig
löst. Derartige HalteEinrichtungen 8 mit derartigen Sicherungen sind in der Praxis
allgemein üblich.
[0013] Zum Öffnen der Klappe 5. sei es durch Lösen des Seils 7 oder das erwähnte Öffnen
der Halte-Einrichtung 8 ist ein Öffnungs-Mechanismus 9 vorgesehen, der im Bereich
der Seitenwand 3 vorgesehen ist. Selbstverständlich kann insbesondere bei schweren
Klappen 5 aus Symmetriegründen ein solcher Mechanismus 9 jeder Seitenwand 3 zugeordnet
sein. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, mehrere derartige Öffnungs-Mechanismen
9 der Rückwand 4 zuzuordnen.
[0014] Der Mechanismus 9 weist einen Hubarm 10 auf, der benachbart zur Rückwand 4 mittels
eines Schwenk-Gelenks 11 angelenkt ist. Der Hubarm 10 erstreckt sich über einen wesentlichen
Teil der Länge der Seitenwand 3. An seinem der Vorderwand 2 benachbarten Ende ist
eine als Druckgasfeder ausgebildete Haupt-Gasfeder 12 als Haupt-Kraftspeicher mittels
eines Schwenk-Gelenks 13 angelenkt. Das andere Ende der Gasfeder 12 ist mittels eines
weiteren Schwenk-Gelenks 14 unterhalb des Hubarms 10 an einer Grundplatte 15 angelenkt,
die an der Rückwand 4 angebracht ist. Die Haupt-Gasfeder 12 ist ebenfalls an der Grundplatte
15 angelenkt.
[0015] Es ist eine Neben-Gasfeder 16 als Neben-Kraftspeicher vorgesehen, die mit dem Hubarm
10 über einen doppelarmigen Hebel 17 verbunden ist, der mittels eines in seiner Mitte
angebrachten Schwenk-Gelenks 18 am Hubarm 10 angelenkt ist. Die Neben-Gasfeder 16
ist an einem, und zwar dem bei geschlossener Klappe 5 unten liegenden Ende des Hebels
17 mittels eines Schwenk-Gelenks 19 angelenkt. Am entgegengesetzten Ende des Hebels
17 greift ein als Zugstange oder Zugseil ausgebildetes Zugglied 20 über ein Gelenk
21 an. Das Zugglied 20 ist wiederum über ein Gelenk 22 an der Grundplatte 15 befestigt.
Das dem Schwenk-Gelenk 19 entgegengesetzte Ende der Neben-Gasfeder 16 ist mittels
eines Schwenk-Gelenks 23 an der Klappe 5 angelenkt. Am Hubarm 10 ist ein ortsfester
Anschlag 24 vorgesehen, an den der doppelarmige Hebel 17 benachbart zum Gelenk 19
zur Anlage kommt. kurz bevor die Haupt-Gasfeder 12 vollständig ausgefahren ist. Es
sei klargestellt, dass die Neben-Gasfeder 16, der doppelarmige Hebel 17 und das Zugglied
20 sich zwischen der Grundplatte 15 und dem Hubarm 10 befinden. Lediglich aus Gründen
der größeren Anschaulichkeit sind diese Teile auch im Bereich des Hubarms 10 in ausgezogenen
Linien dargestellt.
[0016] Die Ausschubkraft F
12 der Haupt-Gasfeder 12 ist deutlich größer als die Ausschubkraft F
16 der Neben-Gasfeder 16. Es gilt: F
12> F
16 und insbesondere 6F
16≥F
12≥ 2 F
16 und ganz besonders 10 F
16≥F
12 ≥2 F
16. Die konkrete Dimensionierung hängt von der genauen Anordnung der Gasfedern 12, 16,
der Länge und der Anlenkung des Hubarms 10, dem Gewicht der Klappe 5 und weiteren
Einflussgrößen ab.
Die Funktion ergibt sich aus den Figuren 1 bis 5:
[0017] Wenn - wie bereits angesprochen - das Seil 7 gelöst wird, dänn wird die Klappe 5
mittels des Öffnungs-Mechanismus 9 geöffnet. Zuerst wird nur die Kolbenstange 25 der
Haupt-Gasfeder 12 aus deren Gehäuse 26 ausgefahren und schwenkt den Hubarm 10 aus
der angenähert zur Seitenwand 3 parallelen Position in eine angenähert senkrecht hierzu
stehende Position hoch. Die Neben-Gasfeder 16 wirkt beim Hochschwenken der Klappe
5 aus ihrer geschlossenen Position gemäß Fig. 1 um 80° - 90° in ihre etwa senkrecht
zum Rahmen 1 hochgeschwenkte Position, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, nur als
Übertragungsstange, also als Druckstange. Nunmehr ist die Haupt-Gasfeder 12 vollständig
ausgefahren.
[0018] Der durch das Schwenk-Gelenk 19 gebildete Anlenkpunkt der Neben-Gasfeder 16 wird
am Beginn der Öffnungsbewegung der Klappe 5, etwa bis in die Stellung nach Fig. 2
relativ zum Hubarm 10 zurückverlagert, also im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt. Beim
Ausfahren der Kolbenstange 25 der Haupt-Gasfeder 12 erfolgt also eine Zurückverlagerung
der bei diesem Teil der Öffnungsbewegung nur als Druckstange dienenden Neben-Gasfeder
16. Für die gleiche Ausfahrstrecke der Kolbenstange 25 aus dem Gehäuse 26 der Haupt-Gasfeder
12 wird also nur ein relativ kleinerer Öffnungsweg der Klappe 5 erreicht. Dies ist
in dem Öffnungs-Bereich gegeben, in dem die Haupt-Gasfeder 12 die größte Öffnungskraft
aufzubringen hat. Im weiteren Verlauf der Öffnungsbewegung dreht sich dann die Schwenkbewegungsrichtung
des doppelarmigen Hebels 17 um; er wird relativ zum Hubarm 10 im Uhrzeigersinn verschwenkt
mit der Konsequenz, dass, obwohl die Neben-Gasfeder 16 immer noch lediglich als Druckstange
arbeitet, deren Anlenkpunkt 19 am Hebel 17 zusätzlich in Öffnungsrichtung verlagert
wird. Dies liegt daran, dass beim Hochschwenken des Hubarms 10 der Abstand des Gelenks
18 vom Gelenk 22 vergrößert wird mit der Konsequenz, dass das Zugglied 20 den doppelarmigen
Hebel 17 in der Weise verschwenkt, dass der durch das Gelenk 19 gebildete Anlenkpunkt
zur Klappe 5 hin verlagert wird. Die Ausfahrbewegung der Haupt-Gasfeder 12 wird beendet,
wenn der doppelarmige Hebel 17 zur Anlage am Anschlag 24 kommt. Damit wird auch sichergestellt,
dass das Zugglied 20 nicht plötzlich Druckkräften ausgesetzt wird. Die Neben-Gasfeder
16 und der doppelarmige Hebel 17 schließen auf der Seite der Klappe 5 einen Winkel
ein, der kleiner 180° ist. Damit wird auch sichergestellt, dass die geschilderte Getriebefunktion
erhalten bleibt.
[0019] Anschließend wird die Klappe 5 durch Ausfahren der Kolbenstange 27 aus dem Gehäuse
28 der Neben-Gasfeder 16 bis in ihre weit über den oberen Totpunkt hinausgehende,
in Fig. 5 dargestellte Position geöffnet. Da dieser Teil der Öffnungsbewegung der
Klappe 5 nicht - wie derjenige bis zur Position gemäß Fig. 4 - gegen die Schwerkraft,
sondern unter dem Einfluss der Schwerkraft erfolgt, kann es ausreichend sein, wenn
die Neben-Gasfeder 16 primär oder ausschließlich die Funktion eines Gasdruck-Dämpfers,
also einer Gasfeder mit hoher Dämpfungswirkung in Ausschubrichtung, erfüllt. Derartige
Gasfedern sind handelsüblich. Wenn dagegen die Klappe 5 bei der Öffnungsbewegung aus
der Position gemäß Fig. 4 in die Position gemäß Fig. 5 beispielsweise noch Schnee
zur Seite schieben bzw. komprimieren muss, oder gegen eine Windkraft gedrückt werden
muss, dann kann es auch sinnvoll sein, wenn die Neben-Gasfeder 16 eine größere Ausschubkraft
aufweist. Die Dämpfüngs-Funktion kann aber in jedem Fall nützlich sein.
[0020] Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 10 unterscheidet sich nur geringfügig
von dem nach den Fig. 1 bis 5. Fig. 6 zeigt in einer perspektivischen Darstellung
die Ausgestaltung und Befestigung der Grundplatte 15' am Rahmen 1. Sie zeigt auch
in perspektivischer Darstellung die Ausgestaltung der Klappe 5. Der doppelarmige Hebel
17' weist ein konzentrisch zum Schwenk-Gelenk 18 angeordnetes, teilkreisförmiges Langloch
29 auf, in dem ein Anschlag-Bolzen 30 geführt ist, der am Hubarm 10 fest angebracht
ist. Das Zugglied 20' weist ein in seiner Längsrichtung verlaufendes Langloch 31 auf,
in dem ein Bolzen 32 geführt ist, der fest mit dem doppelarmigen Hebel 17' verbunden
ist und der gleichzeitig das Gelenk 21 bildet. Der Anschlag 24 des ersten Ausführungsbeispiels
ist nicht vorhanden.
[0021] Wie sich aus der die geschlossene Stellung der Klappe 5 wiedergebenden Fig. 7 ersehen
lässt, befindet sich der Anschlag-Bolzen 30 etwa in der Mitte des teilkreisförmigen
Langlochs 29. Der Bolzen 32 liegt gegen das dem Gelenk 22 abgewandte Ende des Langlochs
31 an. Beim Hochschwenken der Klappe 5 gemäß Fig. 8 wird - in der bereits geschilderten
Weise - der doppelarmige Hebel 17' so verschwenkt, dass der Anschlag-Bolzen 30 im
Langloch 29 zu dessen dem Gelenk 21 benachbarten Ende hin verschoben wird, ohne dort
anzuschlagen. Die Lage des Bolzens 32 relativ zum Langloch 31 hat sich nicht verändert.
Beim weitergehenden Öffnen der Klappe 5 durch vollständiges Ausfahren der Haupt-Gasfeder
12 dreht sich - in der bereits geschilderten Weise - die Schwenkbewegung des doppelarmigen
Hebels 17' relativ zum Hubarm 10 um, ohne dass der Anschlag-Bolzen 30 an dem dem Schwenk-Gelenk
19 benachbarten Ende des teilkreisförmigen Langlochs 29 bereits zur Anlage kommt,
wie es in Fig. 9 erkennbar ist. Das weitere Öffnen der Klappe 5 erfolgt aufgrund des
Schwungs von der vorherigen Öffnungsbewegung und durch die Neben-Gasfeder 16. Wenn
die Klappe 5 genügend weit über ihren Totpunkt hinausgeschwenkt ist, wird die weitere
Öffnungsbewegung von der Öffnungs-Gasfeder 16 gedämpft. Der Hebel 17' wird jetzt so
verschwenkt, dass der Anschlag-Bolzen 30 an dem dem Schwenkgelenk 19 benachbarten
Ende des Langlochs 29 zur Anlage kommt, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Der Bolzen
32 ist im Langloch 31 in Richtung zu dessen dem Gelenk 21 benachbarten Ende gewandert,
ohne dort zur Anlage zu kommen. Dieses erwähnte Spiel ist vorgesehen, damit das Zugglied
20' nicht unter Druckspannungen gerät, sondern grundsätzlich nur auf Zug beansprucht
werden kann. Die Lagen der Bolzen 30, 32 relativ zu den Langlöchern 29 bzw. 31 verändern
sich nicht mehr. Durch das geschilderte Verschwenken kann ein sehr großer Öffnungswinkel
der Klappe 5 erreicht werden, wobei insbesondere durch Verändern des Langlochs 29
der Öffnungswinkel beeinflusst werden kann.
[0022] Der Haupt-Kraftspeicher kann auch als Federstrebe 33 ausgebildet sein, die eine vorgespannte
Schrauben-Druck-Feder 34 aufweist, die einerseits in einem Führungsrohr 35 angeordnet
ist, das mit dem Schwenk-Gelenk 13 am Hubarm 10 angelenkt ist. Andererseits weist
sie eine Führungsstange 36 auf, die mittels des Schwenk-Gelenks 14 an der Grundplatte
15 angelenkt ist. Diese Ausgestaltung ergibt sich aus Fig. 11, wobei der Neben-Kraftspeicher
- wie bereits geschildert - als reiner Dämpfer ausgebildet sein kann oder auch als
eine gleichartige Federstrebe.
1. Öffenbare Klappe, insbesondere Rauchgas-Abzugs-Klappe,
- mit einem Rahmen (1),
- mit einer am Rahmen (1) angelenkten Klappe (5),
- mit einer Halte-Einrichtung (8) zum Halten der Klappe (5) in einer geschlossenen
Stellung und
- mit einem Hubarm (10), der um ein relativ zum Rahmen (1) ortsfestes erstes Gelenk
(11) schwenkbar gelagert ist,
- mit einem Haupt-Kraftspeicher (12), der mit einem ersten Ende an einem relativ zum
Rahmen (1) ortsfesten zweiten Gelenk (14) und mit einem zweiten Ende mittels eines
dritten Gelenks (13) im Abstand zum ersten Gelenk (11) am Hubarm (10) angelenkt ist
und
- mit einem Neben-Kraftspeicher (16), der mit einem ersten Ende zwischen dem ersten
und dem zweiten Gelenk (11, 13) mit dem Hubarm (10) gelenkig verbunden und mit einem
zweiten Ende an der Klappe (5) angelenkt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Hubarm (10) ein doppelarmiger Hebel (17, 17') mittels eines Schwenk-Gelenks (18)
angelenkt ist, an dessen einem, dem Haupt-Kraftspeicher (12) zugewandten ersten Ende
der Neben-Kraftspeicher (16) mit seinem ersten Ende angelenkt ist, und an dessen der
Klappe (5) zugewandten zweiten Ende ein Zugglied (20) mit einem ersten Ende angelenkt
ist, das mit seinem zweiten Ende relativ zum Rahmen (1) angelenkt ist.
2. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der doppelarmige Hebel (17, 17') und das Zugglied (20. 20') derartig angeordnet und
ausgebildet sind, dass zu Beginn der Öffnungsbewegung der Klappe (5) unter Verschwenken
des doppelarmigen Hebels (17, 17') das erste Ende des Neben-Kraftspeichers (16) entgegen
der Richtung des Neben-Kraftspeichers (16) bewegt wird, und dass im Verlauf der Öffnungsbewegung
der Klappe (5) die Verschwenk-Bewegung des doppelarmigen Hebels (17, 17') umgekehrt
wird.
3. Klappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass im Schwenkweg des doppelarmigen Hebels (17, 17') am Hubarm (10) ein Anschlag (24,
30) vorgesehen ist.
4. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass für die Ausschubkraft (F12) des Haupt-Kraftspeichers (12) im Verhältnis zur Ausschubkraft (F16) des Neben-Kraftspeichers (16) gilt: F12 ≥ F16 und insbesondere 6 F16 ≥ F12 ≥ 2 F16 und ganz besonders 10 F16 ≥ F12≥2F16.
5. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Neben-Kraftspeicher (16) als in Ausschubrichtung gedämpfte Gasfeder (16) ausgebildet
ist.
6. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelarmige Hebel (17') ein konzentrisch zum Schwenk-Gelenk (18) ausgebildetes,
teilkreisförmiges Langloch (29) aufweist, in dem ein am Hubarm (10) ausgebildeter
Anschlag-Bolzen (30) geführt ist.
7. Klappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (29') ein Langloch (31) aufweist, in dem ein am doppelarmigen Hebel
(17') angebrachter Bolzen (32) geführt ist.
8. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Haupt-Kraftspeicher und/oder der Neben-Kraftspeicher als Gasfeder (12, 16) ausgebildet
ist.
9. Klappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Haupt-Kraftspeicher und /oder der Neben-Kraftspeicher als Federstrebe (33) ausgebildet
ist.
10. Öffnungs-Mechanismus für eine öffenbare Klappe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und
gegebenenfalls einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9.