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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement zur Drehmomentübertragung zwischen einer Hohlwelle und einem Nabenelement, insbesondere zum Betätigen einer Druckentlastungsklappe oder Luftregelklappe, wie sie beispielsweise in Brandschutzanlagen Verwendung findet.
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DE 40 30 978 A1 beschreibt eine Einrichtung zum Verbinden zweier lediglich statisch belasteter Rohre oder Stangen mittels eines gemeinsamen Bolzens auf dessen Enden jeweils ein Spreizteil aufschraubbar ist und mit einem dübelförmigen Teil verklemmbar ist.
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EP 0 227 221 B1 beschreibt die Befestigung einer drehbaren Möbelrolle in einem Ende eines Rohres ähnlich der Druckschrift.
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DE 87 04 044 U1 beschreibt eine Verriegelungsvorrichtung für eine Textilspule.
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Druckentlastungsklappen in Brandschutzanlagen werden beispielsweise in Treppenhäusern eingebaut, um einen Abzug zu verschließen, solange der Luftdruck im Treppenhaus einen gewissen Wert noch nicht überschritten hat, und um diesen Abzug dann zu öffnen, wenn der vorgegebene Wert erreicht beziehungsweise überschritten wurde. Bei Gebäudebränden ist es nämlich üblich, die Treppenhäuser mit Druckluft zu beaufschlagen, um in diesen einen bestimmten Überdruck gegenüber der Umgebung einzustellen und dadurch zu verhindern, dass Rauch in das Treppenhaus eindringt. Der vorgegebene Überdruck darf jedoch einen bestimmten Wert, beispielsweise 50 Pa, nicht überschreiten, da anderenfalls die Gefahr besteht, dass Fluchttüren entgegen diesem Überdruck nicht mehr ausreichend leicht, beispielsweise von Kindern, geöffnet werden können. Aufgabe einer Druckentlastungsklappe, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft, ist es demnach, den gewünschten Überdruck durch Ablassen von mehr oder minder viel Luft einzustellen, wenn gleichzeitig mittels eines Gebläses an einer anderen Stelle Druckluft in das Treppenhaus eingeblasen wird.
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Da solche Druckentlastungsklappen äußerst zuverlässig arbeiten müssen, werden diese in der Regel ausschließlich durch den Überdruck in Strömungsrichtung der Luft vor der Druckentlastungsklappe beziehungsweise durch das Druckgefälle über der Druckentlastungsklappe, also der Abzugsöffnung betätigt. So ist wenigstens eine Lamelle, in der Regel eine Vielzahl von Lamellen vorgesehen, die verschwenkbar über einer Drehachse, in der Regel an ihrem oberen Ende, aufgehängt sind und die Abzugsöffnung durch ihr Eigengewicht, wenn sie in die geschlossene Stellung verbracht werden, verschließen. Wenn sich nun ein entsprechender Überdruck vor der Druckentlastungsklappe aufbaut, so greift die Luft, vorliegend Abzugsluft genannt, an der oder den Lamellen an und drückt diese in die geöffnete Stellung, um die Abzugsöffnung freizugeben. Wenn eine Vielzahl von Lamellen vorgesehen sind, können diese beispielsweise nach Art einer Jalousie arbeiten und somit gleichzeitig durch die Abzugsluft verschwenkt werden.
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Um ein leichteres Verschwenken in die geöffnete Stellung der Lamelle(n) zu ermöglichen, kann eine Vorspannungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Gegengewichtes, vorgesehen sein, welche die Lamelle(n) im Sinne eines Öffnens der Abzugsöffnung mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Je nach Anwendungsfall kann jedoch auch eine Vorspannkraft im Sinne eines Schließens der Abzugsöffnung über die Drehachse auf die Lamelle(n) aufgebracht werden.
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Bei einem anderen Anwendungsgebiet, nämlich bei einer Luftregelklappe, wird auf die eine Öffnung, durch welche der zu regelnde Luftstrom strömt, wahlweise verschließende(n) Lamelle(n) wahlweise eine Kraft im Sinne eines Aufschwenkens oder Zuschwenkens der Lamelle(n) aufgebracht, um die Öffnung mehr oder minder zu verschließen. Auch hier erfolgt in der Regel eine Krafteinleitung über eine Drehachse der Lamelle(n).
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Bei den zuvor genannten Ausführungsformen, welche die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft, kann die Drehachse durch eine Hohlwelle gebildet werden, an welcher die Druckentlastungsklappe oder Luftregelklappe, insbesondere in Lamellenform, angeschlossen ist, beziehungsweise sind eine Vielzahl solcher Hohlwellen mit Klappen beziehungsweise Lamellen vorgesehen, die nach Art einer Jalousie zusammenarbeiten. Die Hohlwelle beziehungsweise die Hohlwellen müssen dabei drehbar in einem stationären Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse gelagert werden und zudem, wie dargestellt, mittels eines Drehmomentes drehbar angetrieben oder vorgespannt werden. Herkömmlich erfolgt dieser Antrieb beziehungsweise diese Vorspannung über ein Nabenelement, das unlösbar in der Hohlwelle verkeilt ist, um zwischen dem Nabenelement und der Hohlwelle eine drehfeste Verbindung herzustellen. Das bedeutet, dass nach einem einmaligen Zusammenbau das Nabenelement nur noch durch Zerstörung von der Hohlwelle getrennt werden kann.
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Da das Nabenelement in der Regel außen an einem axialen Ende an der Hohlwelle angeschlossen ist, ist es nun notwendig, zunächst die Hohlwelle durch das notwendige Lager an diesem axialen Ende zu lagern und anschließend das Nabenelement zu befestigen. Im befestigten Zustand des Nabenelementes kann das Lager herkömmlich nicht ausgetauscht werden.
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In der Praxis hat sich nun herausgestellt, dass es für Wartungszwecke und Reparaturzwecke ungünstig ist, dass das Nabenelement unlösbar mit der Hohlwelle verbunden ist. Dies gilt insbesondere, weil sich in der Praxis ein vergleichsweise häufiger Lagerwechsel als notwendig erwiesen hat, um die einwandfreie Funktion einer Druckentlastungsklappe oder Luftregelklappe sicher zu gewährleisten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement zur Drehmomentübertragung zwischen einer Hohlwelle und einem Nabenelement, insbesondere zum Betätigen einer Druckentlastungsklappe oder Luftregelklappe anzugeben, welches einerseits eine sichere drehfeste Verbindung zwischen dem Nabenelement und der Hohlwelle herstellt, kostengünstig herstellbar ist und andererseits ein zerstörungsfreies Lösen des Nabenelementes von der Hohlwelle ermöglicht. Zugleich soll die Möglichkeit einer zuverlässigen und leicht zugänglichen Lagerung der Hohlwelle mittels des Verbindungselementes geschaffen werden.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verbindungselement zur Drehmomentübertragung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement zur Drehmomentübertragung zwischen einer Hohlwelle und einem Nabenelement, insbesondere zum Betätigen einer Druckentlastungsklappe oder Luftregelklappe der eingangs beschriebenen Art, umfasst einen Grundkörper mit einem Verbindungsbereich, mittels welchem dieser unter Herstellung einer drehfesten Verbindung mit der Hohlwelle in ein Ende der Hohlwelle einführbar ist. Der Grundkörper weist ferner einen Kupplungsbereich zum kraft- und/oder formschlüssigen Verbinden mit dem Nabenelement auf. Dabei ist der Grundkörper nach Art eines Dübels als Hohlkörper ausgeführt und weist im Verbindungsbereich eine Spreizzone auf. Weiterhin umfasst der Grundkörper einen Drehlagerbereich zur Aufnahme oder Ausbildung eines Drehlagers, mittels welchem die Hohlwelle über das Verbindungselement gegenüber einem stationären Bauelement abstützbar ist. Grundsätzlich könnte die Hohlwelle auch gegenüber einem relativ zu dieser umlaufenden Bauteil abgestützt sein, wenn aus hier nicht näher genannten Gründen eine Relativlagerung vorteilhaft ist. Dabei wird der Drehlagerbereich vom Grundkörper ausgebildet.
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Der Erfinder hat somit ein Verbindungselement geschaffen, welches die Funktionen der Lagerung, der Koppelung des Nabenelements an die Hohlwelle sowie der Drehmomentübertragung zwischen diesen beiden Elementen in sich vereint. In das erfindungsgemäße Verbindungselement, genauer in den Grundkörper desselben, muss lediglich ein Klemmkörper eingeführt werden, um den Grundkörper in der Spreizzone des Verbindungsbereiches innerhalb der Hohlwelle drehfest zu verspreizen. Zuvor, oder gemäß einer anderen Ausführungsform auch danach, kann das Drehlager zur Lagerung der Hohlwelle auf den Drehlagerbereich des Grundkörpers aufgeschoben werden, beispielsweise ein Wälzlager, das durch den Drehlagerbereich getragen wird.
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Gemäß einer Ausführungsform wird auch das Nabenelement, bevor der Klemmkörper in den Grundkörper eingeführt wird, im Bereich des Kupplungsbereiches auf den Grundkörper aufgesetzt oder in diesen eingesetzt, um die Kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Grundkörper und Nabenelement und nach drehfester Verkeilung des Grundkörpers in der Hohlwelle zwischen dem Nabenelement und der Hohlwelle herzustellen. Vorteilhaft wird dabei das Nabenelement durch Einführen und insbesondere Verschrauben des Klemmkörpers, der beispielsweise als Schraube, insbesondere Holzschraube oder Blechschraube ausgeführt ist, gegen den Grundkörper, beispielsweise eine seitliche Anlagefläche eines radialen Vorsprungs des Grundkörpers verklemmt.
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Mit Vorteil ist der Grundkörper aus Kunststoff, insbesondere einem Thermoplasten wie Polyamid (PA6, PA6.6) oder einem anderen Material mit vergleichbaren Eigenschaften hergestellt.
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Bevorzugt kann dieser Kunststoff dann Verstärkungsstoffe wie Glas- oder Kohlefasern, Füllstoffe oder sonstige Additive enthalten und somit als gefüllter Kunststoff ein Compound darstellen.
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Anstelle des dargestellten Wälzlagers, das auf den Drehlagerbereich aufgeschoben wird, kann gemäß einer alternativen Ausführungsform der Drehlagerbereich selbst die Lauffläche beziehungsweise Gleitfläche eines Gleitlagers oder Wälzlagers bilden. Bei Ausbildung als Gleitlager können beispielsweise das stationäre Bauteil oder das relativ zu der Hohlwelle umlaufende Bauteil und der Drehlagerbereich des Grundkörpers, der insbesondere eine zylindrische äußere Oberfläche aufweist, unmittelbar oder nur durch einen Schmierfilm getrennt aneinander abgestützt sein. Durch eine geeignete Auswahl des Materials des Grundkörpers im Drehlagerbereich kann auch ein selbstschmierendes Drehlager geschaffen werden.
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Um das Aufspreizen des Verbindungsbereiches des Grundkörpers in der Spreizzone zu erleichtern, kann der Grundkörper in der Spreizzone entlang der Längsrichtung des Verbindungselementes geschlitzt sein. Die Schlitze können an einem axialen Ende des Verbindungselementes randoffen oder geschlossen ausgeführt sein.
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Vorteilhaft weist der Kupplungsbereich zum Anschluss des Nabenelementes eine innere und/oder äußere Oberfläche zur Aufnahme beziehungsweise Anlage des Nabenelementes auf, die eine Polygonform, beispielsweise die Form eines Vierecks, aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Verbindungsbereich, mittels welchem der Grundkörper in die Hohlwelle einführbar ist, eine äußere polygonförmige Oberfläche aufweisen.
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Für das Nabenelement und/oder für das Drehlager und/oder für die Hohlwelle kann ein Vorsprung im Grundkörper vorgesehen sein, der sich in Radialrichtung erstreckt, sodass eine seitliche Anlagefläche zur Abstützung des Nabenelementes und/oder des Drehlagers und/oder der Hohlwelle geschaffen wird.
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Vorteilhaft schließt sich der Verbindungsbereich unmittelbar an den Drehlagerbereich des Grundkörpers an, bezogen auf die Längsrichtung des Verbindungselementes.
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Bei Vorsehen einer seitlichen Anlagefläche für das Nabenelement schließt sich diese vorteilhaft unmittelbar an den Kupplungsbereich an.
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Von Vorteil ist es, wenn im eingeführten Zustand des Klemmkörpers in das Verbindungselement beziehungsweise in dessen Grundkörper nicht nur der Grundkörper in der Spreizzone des Verbindungsbereiches innerhalb der Hohlwelle drehfest verspreizt wird, sondern der Klemmkörper auch das Nabenelement gegen den Grundkörper verklemmt und/oder das Drehlager zwischen der Hohlwelle und dem Grundkörper, insbesondere der seitlichen Anlagefläche des Grundkörpers für das Drehlager, einklemmt.
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Eine erfindungsgemäße Druckentlastungsklappe, insbesondere für Brandschutzanlagen, umfasst eine durch wenigstens eine Lamelle verschließbare Abzugsöffnung, wobei die Lamelle drehfest mit einer Hohlwelle ausgeführt ist, über deren Drehachse sie durch ihr Eigengewicht in eine die Abzugsöffnung verschließende Stellung verschwenkbar aufgehängt ist, um durch Abzugsluftangriff die Lamelle in eine die Abzugsöffnung freigebende Stellung zu verschwenken. Weiterhin ist ein Nabenelement vorgesehen, an welchem eine Vorspanneinrichtung angreift, wobei die Vorspanneinrichtung auf die Lamelle eine Vorspannkraft im Sinne eines Drehmoments zum Aufschwenken der Lamelle und Freigeben der Abzugsöffnung ausübt. Dabei ist zur Drehmomentübertragung zwischen dem Nabenelement und der Hohlwelle eine Verbindung vorgesehen, die gemäß der Erfindung ausgeführt ist.
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Eine erfindungsgemäß ausgeführte Luftregelklappe umfasst entsprechend wenigstens eine Lamelle, um eine Öffnung oder Kanal, durch die/den ein zu regelnder oder steuernder Luftstrom strömt, wahlweise mehr oder minder in seinem Querschnitt zu verschließen. Die Lamelle, die, wie auch die zuvor genannten Lamellen, auch als Klappe bezeichnet werden könnte, insbesondere wenn nur eine einzige vorgesehen ist, um die Öffnung zu verschließen, ist entsprechend an eine Hohlwelle angeschlossen, in die ein erfindungsgemäßes Verbindungselement eingebracht ist, um die erfindungsgemäße Verbindung zur Drehmomentübertragung herzustellen. Auch hier kann eine Vielzahl von Lamellen eine Jalousie ausbilden, um die Öffnung mehr oder minder zu verschließen, in Abhängigkeit ihrer relativen Verdrehung zur Querschnittsfläche der Öffnung.
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Prinzipiell können die Lamellen nicht nur, wie eingangs dargelegt, mit ihrem oberen Ende an der Hohlwelle angeschlossen sein, um ein Verdrehen in die geschlossene Stellung durch Eigengewicht zu ermöglichen, sondern auch ein Anschluss im Bereich ihrer Mitte oder an ihrem unteren Ende ist möglich.
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Durch die Erfindung wird ein kostengünstiger Multifunktionsdübel geschaffen, welcher eine lösbare Verbindung zwischen einem Nabenelement und einer Hohlwelle herstellt und zugleich zur Aufnahme eines Drehlagers zur Lagerung der Hohlwelle dient. Hierdurch wird ein Lagerwechsel leicht möglich und die Montage des Nabenelements zusammen mit dem Drehlager an der beziehungsweise auf der Hohlwelle ist besonders einfach.
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Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden. Es zeigen:
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1 eine bevorzugte Ausführungsform des Verbindungselementes in zwei dreidimensionalen Ansichten, einmal schräg von vorne und einmal schräg von hinten, bezogen auf die Längsrichtung des Verbindungselementes;
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2 eine mit dem Verbindungselement hergestellte Verbindung eines Nabenelementes mit einer Hohlwelle in einer teilweise geschnittenen Ansicht;
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3 einen möglichen Einsatzbereich der Verbindung in einer Druckentlastungsklappe einer Brandschutzanlage.
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In 1 (Ansichten a und b) ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbindungselementes dargestellt. Dieses umfasst einen Grundkörper 3, der nach Art eines Dübels ausgeführt ist, umfassend einen Verbindungsbereich 3.1 mit einer Spreizzone 3.3, einen Kupplungsbereich 3.2 sowie einen Drehlagerbereich 3.4.
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Die Spreizzone 3 umfasst dabei vorliegend vier Längsschlitze, die sich von einem Ende des Grundkörpers 3 über den Verbindungsbereich 3.1 auf den Drehlagerbereich 3.4 hin erstrecken. Natürlich können auch mehr oder weniger als vier Schlitze vorhanden sein. Die Schlitze sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an dem dem Kupplungsbereich 3.2 entgegengesetzten Ende des Grundkörpers, mit welchem der Grundkörper 3 zuerst in die Hohlwelle eingeführt wird, als randoffene Schlitze ausgeführt. Selbstverständlich könnten die Schlitze alternativ auch an diesem Ende des Grundkörpers mit einem geschlossenen Rand ausgeführt sein.
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Der Grundkörper 3 weist eine in Längsrichtung des Verbindungselementes durchgehende Bohrung auf, in welche am Ende des Kupplungsbereiches 3.2 ein Klemmkörper (nicht gezeigt in der 1) eingeführt werden kann, um den Grundkörper 3 im Bereich des entgegengesetzten Endes in der Spreizzone 3.3 radial nach außen zu verformen. Hierzu ist die Durchgangsbohrung im Bereich der Spreizzone 3.3 vorteilhaft verjüngt, insbesondere in Richtung des freien Endes der Spreizzone 3.3 zunehmend verjüngt ausgeführt, wie sich beispielsweise aus der Darstellung in der 2 ergibt.
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Der Kupplungsbereich 3.2 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Vierkant, vorliegend mit abgerundeten Ecken, ausgeführt, sodass ein Nabenelement (in der 1 nicht dargestellt) mit einer viereckigen, insbesondere quadratischen Öffnung, formschlüssig auf diesen Vierkant des Kupplungsbereiches 3.2 aufgesetzt werden kann, sodass es an der seitlichen Anlagefläche 3.5 für das Nabenelement anliegt. Die seitliche Anlagefläche 3.5 wird vorliegend durch einen Vorsprung in Radialrichtung des Grundkörpers 3 mit zylindrischem Umfang gebildet.
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Auch in Axialrichtung neben dem Drehlagerbereich 3.4 ist ein in Radialrichtung nach außen ragender Vorsprung vorgesehen, um eine seitliche Anlagefläche 3.6 für das Drehlager auszubilden.
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Der Verbindungsbereich 3.1 des Grundkörpers 3, der zur vollständigen Einführung in die Hohlwelle ausgeführt ist, weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls eine äußere Oberfläche in Form eines Vierkants mit abgerundeten Ecken auf. Dies ermöglicht ein besonders leichtes und durch die Oberfläche der abgerundeten Ecken zugleich geführtes Einschieben des Grundkörpers 3 in die Hohlwelle.
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Um den in der 2 gezeigten montierten Zustand einer erfindungsgemäßen Verbindung zu erreichen, wurde zunächst das Drehlager 8 auf den Drehlagerbereich 3.4 des Grundkörpers 3 aufgeschoben. Anschließend wurde der Verbindungsbereich 3.1 des Grundkörpers 3 in die Hohlwelle eingeschoben. Das Drehlager 8 beziehungsweise dessen Lagerinnenring liegt nun mit seiner ersten axialen Seite an der seitlichen Anlagefläche 3.6 für das Drehlager 8 an und mit seiner zweiten axialen Seitenfläche an der Stirnseite der Hohlwelle 1.
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Danach wurde das Kupplungselement 2 auf den Kupplungsbereich 3.2 des Grundkörpers 3 aufgeschoben, bis es an der seitlichen Anlagefläche 3.5 für das Nabenelement 2 anliegt. Zuletzt wurde der Klemmkörper 4, hier in Form einer Schraube, insbesondere Holzschraube oder Blechschraube, in die Durchgangsbohrung des Grundkörpers 3 eingeschraubt, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Unterlegscheibe, bis das Nabenelement 2 zwischen dem Klemmkörper 4 beziehungsweise der Unterlegscheibe und der seitlichen Anlagefläche 3.5 des Grundkörpers 3 gehalten wird und der Grundkörper 3 durch Aufspreizen seiner Spreizzone 3.3 drehfest mit der Hohlwelle 1 verbunden ist, indem der Verbindungsbereich 3.1 nach außen verspreizt gegen die innere Oberfläche der Hohlwelle 1 wurde.
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Das Nabenelement 2 ist vorliegend als Hebel ausgeführt, um einen Einsatz wie bei dem in der 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zu ermöglichen.
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Die in der 3 dargestellte Druckentlastungsklappe weist eine Vielzahl von Lamellen 5 auf, von denen jede drehfest an jeweils an einer Hohlwelle 1 mittels der in der 2 dargestellten Verbindung angeschlossen sind. Die Lamellen 5 sind jeweils über ihre Drehachse verschwenkbar, um im senkrecht nach unten verschwenkten Zustand eine Abzugsöffnung 6 zu verschließen und im nach oben verschwenkten Zustand diese Abzugsöffnung 6 mehr oder minder freizugeben. Die Abzugsöffnung 6 ermöglicht dabei einen Austritt von Abzugsluft aus einem Treppenhaus 9 immer dann, wenn der Raum des Treppenhauses 9 unter einen Überdruck gegenüber der Umgebung 10 gesetzt wird, beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Gebläses.
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Das Öffnen beziehungsweise Aufschwenken der Lamellen wird durch die Druckdifferenz zwischen dem Raum des Treppenhauses 9 und der Umgebung 10 erreicht beziehungsweise durch den Angriff der Abzugsluft an den Lamellen 5 an der dem Treppenhaus 9 zugewandten Angriffsfläche 7.
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Um ein leichteres Verschwenken der Lamellen 5 in die geöffnete Stellung der Druckentlastungsklappe zu erreichen, greift über das Nabenelement 2, das zumindest an einer der Hohlwellen 1 angeschlossen ist, eine Vorspanneinrichtung (nicht gezeigt) an, die eine Vorspannungskraft im Sinne eines Öffnens der Druckentlastungsklappe bewirkt. Gemäß einer Ausführungsform sind alle Hohlwellen 1 mit einem Nabenelement 2 versehen, das gemäß der Verbindung in der 2 an der Hohlwelle 1 angeschlossen ist. Es ist jedoch auch eine andere mechanische Verbindung zwischen den einzelnen Hohlwellen 1 beziehungsweise Lamellen 5 möglich, um durch Betätigen einer Hohlwelle 1 mit einem entsprechenden Nabenelement 2 alle Lamellen 5 zu verschwenken.
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Durch die erfindungsgemäße Anbindung des Nabenelementes 2 an der Hohlwelle 1, die lösbar ausgeführt ist, können die im Bereich des axialen Endes der Hohlwelle 1 angeordneten Drehlager (in der 3 nicht dargestellt), mittels welchen die Hohlwellen 1 in dem Gehäuse der Druckentlastungsklappe getragen werden, leicht ausgetauscht werden. Zugleich ist eine besonders einfache Montage der Druckentlastungsklappe beziehungsweise der Hohlwellen 1 und des Anschlusses des Nabenelementes 2 an der Hohlwelle 1 möglich.
