DE102010060837A1

DE102010060837A1 - Luftklappenvorrichtung für eine lufttechnische Einrichtung

Info

Publication number: DE102010060837A1
Application number: DE102010060837A
Authority: DE
Inventors: Armin Reynartz
Original assignee: Meltem Lueftungsgeraete & Co KG GmbH; Meltem Lueftungsgerate & Co KG GmbH
Current assignee: Meltem Lueftungsgeraete & Co KG GmbH; Meltem Lueftungsgerate & Co KG GmbH
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2010-11-26
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftklappenvorrichtung (1) für eine lufttechnische Einrichtung mit einer Luftklappe, wobei die Luftklappe (2) eine Schließstellung (3) und eine Offenstellung (4) in einem rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuse (5) aufweist. In der Schließstellung (3) hält die Luftklappe (2) eine Öffnung (6) in einem Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz (7) innerhalb des Gehäuses (5) geschlossen und in der Offenstellung (4) ist die Luftklappe (2) um ein Schwenkgelenk (8) geklappt, wobei die Luftklappe (2) eine gewölbte Fläche eines Hyperboloidsegments (10) aufweist, das von ellipsenförmigen Kanten (11 bis 14) mit einer Schwenkkante (14) begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftklappenvorrichtung für eine lufttechnische Einrichtung, wobei die Luftklappe eine Schließstellung und eine Offenstellung in einem rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuse aufweist. In der Schließstellung hält die Luftklappe eine Öffnung in einem Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz innerhalb des Gehäuses geschlossen und in der Offenstellung ist die Luftklappe um ein Schwenkgelenk geklappt.
Aus der Druckschrift DE 199 52 305 ist eine lufttechnische Einrichtung mit einem Gehäuse bekannt, in der eine Luftklappe zum Einsatz kommt. Diese Luftklappe ist als Butterfly-Luftklappe ausgebildet und schwenkt um eine Symmetrieachse die beiden Hälften der Butterfly-Klappe aus einer Schließstellung in eine Offenstellung und/oder umgekehrt. Dabei wird die bekannte Luftklappe in Form einer Butterfly-Klappe als Brandschutzklappe eingesetzt.
Da sich der Schwenkmechanismus für die Klappe über die gesamte Öffnungsbreite eines Luftkanals erstreckt, geht für die Luftführung bzw. Luftströmung im geöffneten Zustand der Butterfly-Klappe ein erheblicher Querschnittsanteil des Lüftungskanals verloren. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Schwenkmechanik erhebliche Verwirbelungen des Luftstroms oder des Rauchgasstroms verursacht und damit den Strömungswiderstand in dem Kanal erhöht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftklappenvorrichtung für eine lufttechnische Einrichtung zu schaffen, welche die Nach-Nachteile im Stand der Technik überwindet und vielseitig in lufttechnischen Einrichtungen zuverlässig einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Es wird eine Luftklappenvorrichtung mit einem Gehäuse, einer Öffnung innerhalb des Gehäuses, und einer Luftklappe, die seitlich um ein Schwenkgelenk schwenkbar ist, bereitgestellt. Die Luftklappe ist in eine Schließstellung und eine Offenstellung schwenkbar. In der Schließstellung hält die Luftklappe die Öffnung geschlossen zum Verhindern eines Luftstroms durch das Gehäuse. In der Offenstellung hält die Luftklappe die Öffnung offen zum Ermöglichen eines Luftstroms durch das Gehäuse. Die Luftklappe weist eine gewölbte Fläche auf, deren Wölbung in der Offenstellung der Luftklappe, von der Mitte des Gehäuses betrachtet, nach außen gerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Fläche, während der Offenstellung der Luftklappe betrachtet, nach außen gewölbt. Die Fläche ist somit, wieder auf die Mitte des Gehäuses bezogen, konvex.
Der Ausdruck ”nach außen” ist dabei auf die Mitte des Gehäuse bezogen. Die Mitte des Gehäuses wird beispielsweise durch eine Mittenachse bei einem rohrförmigen Gehäuse realisiert. Dadurch, dass die Luftklappe seitlich, das heißt an einer ihrer Seiten, an dem Schwenkgelenk angebracht ist, öffnet die Luftklappe nur auf einer Seite des Schwenkgelenks.
Dies bewirkt, dass die Montage der Luftklappenvorrichtung vereinfacht wird. Dagegen würde, falls die Luftklappe mittig, dass heißt in der Mitte der Luftklappe angebracht würde, die Luftklappe an beiden Seiten der Schwenkkante öffnen und schließen. Dabei müsste auf beiden Seiten der Schwenkkante darauf geachtet werden, dass die Luftklappe möglichst exakt öffnet und schließt. Bei der seitlichen Anordnung ist lediglich das Spiel auf einer Seite der Schwenkkante zu beachten.
Die Wölbung bewirkt, dass in der Offenstellung der Öffnungsquerschnitt für den Luftstrom gegenüber einer geraden Fläche oder einer nach innen gewölbten Fläche vergrößert ist. Durch den erhöhten Öffnungsquerschnitt werden Verwirbelungen das Luftstroms an der Luftklappe reduziert und es kommt zu einem regelmäßigeren Luftstrom durch das Gehäuse.
Außerdem wird die gewölbte Luftklappe um eine Schwenkseite von einer Schließstellung in eine Offenstellung umgeschwenkt, so dass bereits durch Gravitation die Luftklappe in einer Schließstellung dauerhaft gehalten werden kann, ohne sie mittels zusätzlicher Federn in der Schließstellung vorzuspannen. Gleiches gilt auch für die Offenstellung, wenn eine dauerhafte Offenstellung gewünscht ist und nur bei starkem Luftstrom in entgegen gesetzter Richtung die Luftklappe aus ihrer Offenstellung in die Schließstellung geschwenkt werden soll. Wenn lediglich die Gravitationskräfte ein dauerhaftes Verharren in der Schließstellung oder ein dauerhaftes Verharren in der Offenstellung sichern sollen, so ist der Einbau der Luftklappe lageabhängig, um die Gravitationskraft optimal zu nutzen.
Vorzugsweise ist die Öffnung in einem Einsatz, der innerhalb des Gehäuses angebracht ist, vorgesehen. Der Einsatz kann derart gestaltet sein, dass er möglichst gut an die Fläche der Luftklappe angepasst ist, damit die Luftklappe möglichst gut schließt. Damit kann das Gehäuse ohne Berücksichtigung der besonderen Form der Luftklappe in einer Standardform gefertigt werden kann. Vorzugsweise ist dabei das Gehäuse Rohr- oder Kegelstumpfförmig. Der Einsatz schließt dabei zum Gehäuse hin nach außen dicht ab. Der Einsatz kann an allen Seiten des Gehäuses anliegen, kann aber in anderen Ausführungsformen nur an einem Teil der Innenwand des Gehäuses anliegen. Der andere Teil wird dann durch die Luftklappe unmittelbar geschlossen.
Falls der Einsatz ebenfalls Rohr- oder Kegelstumpfförmig ausgeführt wird, ermöglichst dies einen möglichst hohen Öffnungsquerschnitt in der Offenstellung.
Es wird in einer weiteren Ausführungsform eine Luftklappenvorrichtung für eine lufttechnische Einrichtung geschaffen, die eine Luftklappe aufweist. Die Luftklappe kann eine Schließstellung und eine Offenstellung in einem rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuse einnehmen. In der Schließstellung hält die Luftklappe eine Öffnung in einem Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz innerhalb des Gehäuses geschlossen und in der Offenstellung ist die Luftklappe um ein Schwenkgelenk geklappt, wobei die Luftklappe eine gewölbte Fläche eines Hyperboloidsegments aufweist, das von ellipsenförmigen Kanten mit einer Schwenkkante begrenzt ist.
Diese Luftklappe hat den Vorteil, dass sich die Wölbung optimal in der Offenstellung der Innenwand des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses durch seine ellipsenförmigen Kanten anpassen kann und gleichzeitig durch die Wölbung einen größeren offenen Querschnitt gegenüber herkömmlichen Luftklappen in der Offenstellung ermöglicht.
Die Öffnung des Rohr- und Kegelstumpfeinsatzes weist Randbereiche des Rohr- oder Kegelstumpfeinsatzes auf, die an die Innenwand des Gehäuses und an die gewölbte Fläche des Hyperboloidsegments der Luftklappe angepasst sind, wobei die Öffnung von ellipsenförmigen Kanten mit einer Schwenkkante begrenzt ist. Damit ist sichergestellt, dass die Randbereiche der Öffnung in der Schließstellung mit der gewölbten Luftklappe abgedichtet werden können.
Von den ellipsenförmige Kanten der Luftklappe sind zwei Kanten einander gegenüberliegend zu einer Symmetrieachse der Luftklappe angeordnet und bilden Schnittlinien der Innenwand des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses mit dem Hyperboloidsegment, wenn die Luftklappe in Offenstellung ist. Damit wird gewährleistet, dass die zwei ellipsenförmigen Kanten der gewölbten Luftklappe in der Offenstellung die Innenwand des Gehäuses berühren und die Luftklappe eine gewölbte Fläche eines Hyperboloidsegments aufweist. Die Krümmung des Hyperboloidsegments ermöglicht einen größtmöglichen Querschnitt für den Durchlass in der Offenstellung der Luftklappenvorrichtung gegenüber einer herkömmlichen flachen und ebenen Luftklappe.
Vorzugsweise ist eine dritte ellipsenförmige Kante der gewölbten Luftklappe gegenüberliegend zu der Schwenkkante der Luftklappe angeordnet, und die Ellipse der dritten Kante weist einen größeren oder gleichen Abstand der Ellipsenbrennpunkte wie die Schnittlinie der Innenwand des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses mit dem Hyperboloidsegment der Luftklappe in Schließstellung auf. Durch diese Gestaltung der dritten Kante wird erreicht, dass das Hyperboloidsegment beim Schwenken in die Offenstellung nicht blockiert wird. Durch eine schlankere Ausbildung der dritten Ellipse gegenüber der Schnittlinie zwischen Innenwand und Hyperboloid ist es möglich, dass die Luftklappe innerhalb des rohr- oder kegelförmigen Gehäuses um die Schwenkkante ungehindert geschwenkt werden kann.
Eine vierte ellipsenförmige Kante gegenüberliegend zu der dritten ellipsenförmigen Kante ist die Schwenkkante der Luftklappe, wobei an der Schwenkkante der Luftklappe ein Schwenkgelenkt mit einem Übergang zu der vierten ellipsenförmigen Kante angeordnet ist. Dieses Schwenkgelenk ermöglicht es, dass die gewölbte Luftklappe aus der Schließstellung in die Offenstellung und umgekehrt verwendbar ist. Dabei weist auch diese Ellipse der vierten Kante einen größeren oder gleichen Abstand der Ellipsenbrennpunkte auf wie die Schnittlinie der Innenwand des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses mit dem Hyperboloidsegment der Luftklappe in Schließstellung. Der Übergang zu dem Schwenkgelenk kann direkt an die ellipsenförmige Kante mittels Spritzgussverfahrens einstückig angespritzt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Federelement in der Luftklappenvorrichtung vorgesehen, das die Luftklappe in der Schließstellung oder in der Offenstellung vorspannt, so dass diese Stellungen unabhängig von der Gravitation und damit unabhängig von der Lage des Einbaus der Luftklappe in einen Luftkanal sind.
Wie oben bereits erwähnt, kann die Luftklappenvorrichtung ein Federelement aufweisen, wobei das Federelement die Luftklappe in der Schließstellung oder in der Offenstellung vorspannt. Dieses hängt von der Aufgabe der Luftklappe ab. Wenn sie in der Schließstellung gehalten werden soll und nur bei Bedarf einem erhöhten Luftdruck nachgeben soll, ist es von Vorteil, die Luftklappe in der Schließstellung vorzuspannen. Andererseits, wenn die Luftklappe vorzugsweise in einer Offenstellung verharren soll und lediglich bei Bedarf in ihre Schließstellung gepresst werden soll beispielsweise durch Umkehr der Strömungsrichtung im Luftkanal, ist das Federelement derart angebracht, dass es die Luftklappe in der Offenstellung vorspannt. Das Federelement kann dazu als Torsionsfeder in der Schwenkachse angeordnet oder die Schwenkachse selbst kann als Torsionsfederelement ausgebildet sein.
In der Offenstellung liegen zwar die erste und die zweite Kante der gewölbten Luftklappe an der Innenwand des Gehäuses an, jedoch, um die Luftklappe in einer derartigen Stellung mindestens zeitweise zu fixieren, weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Innenwand des Gehäuses der lufttechnischen Einrichtung eine Anschlagfläche für die Luftklappe in der Offenstellung auf. Diese Anschlagfläche kann zur zeitweisen Fixierung der gewölbten Luftklappe eine Beschichtung mit einem thermoplastischen Kunststoff aufweisen, dessen Erweichungstemperatur T_E zwischen 60°C ≤ T_E ≤ 150°C liegt. Solange ein Luft- oder Rauchgasstrom diese Temperatur T_E nicht erreicht, bleibt die Luftklappe in Offenstellung.
Anstelle eines thermoplastischen Kunststoffes kann auch ein entsprechendes Wachs vorgesehen werden, um die gewölbte Luftklappe zumindest zeitweise in der Offenstellung an der Anschlagfläche zu fixieren, wozu diese Anschlagfläche der Innenwand des Gehäuses eine Beschichtung aus Wachs aufweist, dessen Erweichungstemperatur T_W zwischen 60°C ≤ T_W ≤ 120°C liegt. In dem Augenblick, in dem eine kritische Temperatur, d. h. die Erweichungstemperatur entweder des Kunststoffs oder des Wachses in der lufttechnischen Einrichtung erreicht wird, schwenkt eine in der Offenstellung vorgespannte gewölbte Luftklappe in die Schließstellung und verbleibt dort solange bis beispielsweise bei einer Wartung die Luftklappe erneut an dem Anschlag der Innenwand des Gehäuses durch einen Thermokleber oder ein Wachs fixiert wird. Bei Entwicklung von heißem Rauch kann somit die Luftklappe als Brandschutzklappe dienen und Zufuhr von Frischluft zu einem Brandherd verhindern.
Soll die Luftklappe jedoch in der Schließstellung zeitweise fixiert werden, so weisen die Randbereiche der Öffnung und/oder die Ränder der Fläche eine Beschichtung eines thermoplastischen Kunststoffes auf, dessen Erweichungstemperatur T_E zwischen 60°C ≤ T_E ≤ 150°C liegt. Wiederum können die Randbereiche der Öffnung Einsatzes und/oder die Ränder der Fläche auch eine Beschichtung aus Wachs aufweisen, dessen Erweichungstemperatur T_W zwischen 60°C ≤ T_W ≤ 120°C liegt. Mit der zeitweisen Fixierung der Luftklappe durch Thermoplaste bzw. Wachse in einer vorgespannten Schließstellung springt die Luftklappe in eine Offenstellung, sobald die Erweichungstemperaturen dieser Thermofixierung oder Beschichtung erreicht ist.
Eine derart vorbereitete Luftklappenvorrichtung mit einer zeitweise fixierten Luftklappe kann beispielsweise in einer lufttechnischen Einrichtung eingesetzt werden, bei der z. B. Luft- oder Rauchgase von einem Luftkanal zu einem anderen Luftkanal umzuleiten sind. Für eine derartige Umleitung werden vorzugsweise zwei derartige zeitweise fixierte gewölbte Luftklappen eingesetzt, wobei die eine in einer Schließstellung fixiert ist und die andere in einer Offenstellung fixiert ist und beim Umschalten bzw. beim Erreichen einer kritischen Temperatur ein Umschalten durch die beiden Luftklappen möglich wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse einen Kegelstumpf mit einer kreisförmigen Grundfläche und einer kreisförmigen Kegelstumpfkopffläche auf. Ein derartiger gerader bzw. senkrechter Kegelstumpf kann einen Kegelstumpfeinsatz mit Öffnung oberhalb der Grundfläche aufweisen, wobei die Schießstellung der Luftklappe oberhalb der Grundfläche definiert ist, und wobei die Luftklappe in Richtung auf die Kegelstumpfkopffläche in die Offenstellung schwenkbar ist. Wenn ein senkrechtes Kegelstumpfgehäuse vorgesehen ist, so kann sich der Kegelstumpf zur Kegelstumpfkopffläche derart verjüngen, dass die Größe der kreisrunden Kegelstumpfkopffläche exakt der Größe der Öffnung in dem Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz entspricht. Damit kann der Luftstrom nahezu laminar die lufttechnische Einrichtung mit einer derartigen gewölbten Luftklappe in geöffneter Position passieren, zumal sich in der Offenstellung die gewölbte Luftklappe an die Innenwand des kegelstumpfförmigen Gehäuses anschmiegt.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Gehäuse mit seiner Grundfläche auf einem Adaptersockel fixiert ist, der die Grundfläche an einen Querschnitt eines Lüftungskanals adaptiert. Dazu kann der Einsatz eine kleinere kreisförmige Grundfläche aufweisen als das rohr- oder kegelstumpfförmige Gehäuse.
Ist der Einsatz als Kegelstumpf ausgebildet, kann dieser eine kreisförmige Grundfläche und eine winklig zur Grundfläche angeordnete Kegelstumpfkopffläche aufweisen. Dazu weist die Kegelstumpfkopffläche des Einsatzes ellipsenförmige Ränder auf, die den ellipsenförmigen Kanten der gewölbten Luftklappe angepasst sind.
Dieser Kegelstumpfeinsatz kann mit einem Adaptersockelunterteil ein einstückiges Spritzgussteil aus einer Kunststoffmasse bilden. Andererseits kann das vorzugweise rohr- oder kegelstumpfförmige Gehäuse mit einem Adaptersockeloberteil ein einstückiges Spritzgussteil aus einer Kunststoffmasse bilden, wobei das Adaptersockeloberteil Öffnungen für Schnapphaken des Adaptersockelunterteils aufweist, mit denen die Öffnungen nach Zusammenbau von Gehäuse und Kegelstumpfeinsatz in Eingriff stehen. Diese Konstruktion der Luftklappenvorrichtung aus zwei mit Adaptersockelteilen einstückig verbundenen Kegelstümpfen ermöglicht einen schnellen und kostengünstigen Zusammenbau bei gleichzeitig kostengünstiger Lagerung, da lediglich drei Elemente zu einer Lüftklappenvorrichtung zusammenzustecken oder zusammenzubauen sind, nämlich die gewölbte Luftklappe, die an dem Kegelstumpfeinsatz gelenkig angebracht ist, und das Kegelstumpfgehäuse, das als Haube über den Kegelstumpfeinsatz mit Luftklappe gestülpt und über die Adaptersockelteile passgenau mit dem Kegelstumpfeinsatz zusammengefügt wird.
Eine derartig montierte und kostengünstige Luftklappenvorrichtung kann für eine Brandschutzschließvorrichtung verwendet werden, um Rauchgase und/oder Luft im Brandfall automatisch abzuleiten, umzuleiten oder zu trennen.
Darüber hinaus ist es möglich, die Luftklappenvorrichtung als Rückschlagventil oder Rückschlagklappe einzusetzen, das einen Luftstrom in einer Richtung durch Schwenken der Luftklappe in die Offenstellung passieren lässt und einen Luftstrom in entgegen gesetzter Richtung durch automatisches Schwenken der Luftklappe in die Schließstellung blockiert.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftklappenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftklappenvorrichtung gemäß 1;
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftklappenvorrichtung gemäß 1 mit einer Anschlagfläche;
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Luftklappenvorrichtung gemäß 1 in einer Schließstellung der gewölbten Luftklappe entlang der Schnittlinie A-A der 3;
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Luftklappenvorrichtung gemäß 1 mit einer Offenstellung der gewölbten Luftklappe entlang der Schnittlinie A-A der 3;
6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Luftklappenvorrichtung gemäß 1 mit der gewölbten Luftklappe in einer Offenstellung.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Luftklappenvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Diese Luftklappenvorrichtung 1 weist eine Luftklappe 2 mit einer gewölbten Fläche 9 eines Hyperboloidsegments 10 auf. Dieses Hyperboloidsegment 10 wird von ellipsenförmigen Kanten 11, 12, 13 und 14 begrenzt. Dabei liegen in der hier gezeigten Offenstellung 4 der gewölbten Luftkappe 2 eine erste ellipsenförmige Kante 11 und eine zweite gegenüberliegende ellipsenförmige Kante 12 an der Innenwand 19 eines kegelstumpfförmigen Gehäuses 5 an. Diese ellipsenförmigen Kanten 11 und 12 sind symmetrisch zu einer Symmetrieachse 20 der gewölbten Luftklappe 2 angeordnet und bilden eine Schnittlinie 21 bzw. 22 zwischen der kegelstumpfförmigen Innenwand 19 des Gehäuses 5 und dem Hyperboloidsegment 10 bei der hier gezeigten Offenstellung 4 der Luftklappe 2. Die Symmetrieachse 20 ist gleichzeitig die Mittenachse des Gehäuses 5.
Eine dritte ellipsenförmige Kante 13 bildet den oberen Rand der Luftklappe 2, wobei die Ellipse dieser ellipsenförmigen Kante 13 einen Zentrumsabstand zwischen den Ellipsenbrennpunkten der Ellipse aufweist, der größer ist als der Zentrumsabstand einer Schnittlinie der kegelstumpfförmigen Innenwand 19 des Gehäuses 5 mit dem Hyperboloidsegment 10 in einer Schließstellung 3 der Luftklappe 2. Auf diese Schließstellung 3 wird noch näher in 4 eingegangen. In der Schließstellung 3 kann die Luftklappe 2 eine Öffnung 6 in einem Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz 7 vollständig abdecken, da die Randbereiche der Öffnung 6 den ellipsenförmigen Kanten 11 bis 14 der gewölbten Luftklappe 2 angepasst sind. Der Einsatz 7 ist in dem Gehäuse vorgesehen und speziell an die Wölbung der Luftklappe angepasst. Der Einsatz 7 schließt zu den Innenseiten des Gehäuses 5 dicht ab und begrenzt die Öffnung 6 seitlich.
Eine vierte ellipsenförmige Kante 14 bildet eine Schwenkkante und weist einen Übergang zu einem Schwenkgelenk 8 auf, um das die Luftklappe 2 von der hier gezeigten Offenposition 4 in eine Schließposition 3 geschwenkt werden kann. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist das kegelstumpfförmige Gehäuse 5 auf einem Adaptersockel 27 fixiert, der beispielsweise die Luftklappenvorrichtung 1 an einen Luftkanal adaptiert.
In der Offenstellung ist gezeigt, dass das Schenkgelenk 8 in der Nähe einer Innenseite des Gehäuses 5 vorgesehen ist. Im Vergleich zu einer Anordnung in der Mitte des Gehäuses kommt es somit zu keinen Verwirbelungen in der Mitte des Gehäuses.
Die Fläche 9 ist gewölbt. Die Wölbung zeigt nach außen, wobei dies von der Mittenachse des Gehäuses 5 betrachtet ist. Die Wölbung bewirkt einen großen Öffnungsquerschnitt für den Luftstrom.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftklappenvorrichtung 1 gemäß 1, wobei die gewölbte Luftklappe 2 in ihrer Offenstellung 4 angeordnet ist. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. In dieser Draufsicht weist die in Offenstellung 4 angeordnete gewölbte Luftklappe 2 an der vierten ellipsenförmigen Kante 14 einen Übergang zu dem Schwenkgelenk 8 auf, so dass die Luftklappe 2 um eine einseitig angeordnete Schwenkachse 32 aus der Offenstellung 4 in eine Schließstellung 3 zur Abdeckung der Öffnung 6 in den Randbereichen 15, 16 und 17 geschwenkt werden kann.
Außerdem zeigt diese Draufsicht ein Adaptersockeloberteil 34, das mit dem Gehäuse 5 stoffschlüssig verbunden ist und einstückig mittels Kunststoffspritzgießverfahrens herstellbar ist. Dieses Adaptersockeloberteil 34 weist Öffnungen 28, 29, 30 und 31 auf, die beispielsweise mit Schnapphaken 35 eines Adaptersockelunterteils, das den Kegelstumpfeinsatz 7 trägt in Eingriff stehen. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist zunächst keine der Stellungen der Luftklappe 2 vorgespannt, so dass die Luftklappe 2 frei um die Schwenkachse 32 klappbar ist und je nach Lage der Luftklappenvorrichtung 1 in einer lufttechnischen Einrichtung aufgrund der Gravitation entweder in einer Schließstellung 3 oder in einer Offenstellung 4 geklappt sein kann. Somit kann die Luftklappe 2 beispielsweise als Rückschlagklappe eingesetzt werden, bei der die Luftströmung nur in einer Richtung durchgelassen und in der entgegen gesetzten Richtung blockiert wird. Durch die Wölbung und Ausbildung der Luftklappe 2 als Hyperboloidsegment, ist gegenüber einer planen oder ebenen Luftklappe ein Querschnittsgewinn zu verzeichnen, da die Wölbung der Luftklappe 2 den Durchlassquerschnitt in einer Offenstellung der Luftklappe 2 vergrößert.
Insbesondere ist die Kante 13 zu erkennen, die, wieder von der Mittenachse des Gehäuses 5 aus betrachtet, nach außen gewölbt ist. Die Kante 13 liegt dem Schwenkgelenk 8 gegenüber. Somit ist auch diejenige Kante, die dem Schwenkgelenk 8 gegenüberliegt, zum Erhöhen des Durchflussquerschnitts für den Luftstrom gewölbt.
3 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Luftklappenvorrichtung 1 gemäß 1 mit einer Anschlagfläche 23 in der Offenstellung 4 der gewölbten Luftklappe 2. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. Die Funktion der Anschlagfläche 23, die an der Innenwand 19 des kegelstumpfförmigen Gehäuses 5 fixiert ist, besteht darin, dass mittels eines thermoplastischen Klebstoffs oder mittels Wachs die Offenstellung 2 durch Anhaften der Luftklappe 4 an der Anschlagfläche 23 unabhängig von der Gravitation solange in einer Offenstellung gehalten werden kann, bis eine Temperatur in der Luftklappenvorrichtung erreicht ist, die das Wachs bzw. eine Beschichtung aus thermoplastischen Kunststoff auf der Anschlagfläche 23 erweichen lässt, so dass die in der Offenstellung vorgespannte Luftklappe 2 in die Schließstellung 3 klappen kann und dort durch eine Vorspannung eines Federelements gehalten wird. Dieses Federelement kann als Torsionsfeder an der Schwenkachse 32 angeordnet sein oder die Schwenkachse selbst kann als Torsionsfederelement ausgebildet sein.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Luftklappenvorrichtung 1 gemäß 1 in einer Schließstellung 3 der gewölbten Luftklappe 2 entlang der Schnittlinie A-A der 3. Dazu ist die Luftklappe 2 aus der in 3 gezeigten Offenstellung 4 in eine Schließstellung 3 um die Schwenkachse 32 geklappt und schließt dabei die Öffnung 6 in dem kegelstumpfförmigen Einsatz 7 der Luftklappenvorrichtung 1. Dabei liegen die elliptischen Kanten 11, 12 und 14 auf Randbereichen 15, 16 und 18 des Kegelstumpfeinsatzes 7 auf. Ferner zeigt diese Darstellung, dass ein Adaptersockeloberteil 34 über Schnapphaken 35 mit einem Adaptersockelunterteil 33 verbunden ist und dass das Adaptersockelunterteil 33 den kegelstumpfförmigen Einsatz 7 für die Luftklappenvorrichtung 1 trägt. Während das Gehäuse 5 einen geraden oder vertikalen Kegelstumpf mit einer Grundfläche 35 und einer Kegelstumpf-Kopffläche 26, die beide kreisförmig sind, bildet, ist die Kopffläche des Kegelstumpfeinsatzes 7 gegenüber der Grundfläche 25 schräg angeschnitten, so dass die Öffnung 6 mit ihren Randbereichen 15, 16 und 18 an die ellipsenförmigen Kanten 11, 12 und 14 der gewölbten Luftklappe 2 angepasst ist.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Luftklappenvorrichtung 1 gemäß 1 mit einer Offenstellung 4 der gewölbten Luftklappe 2 entlang der Schnittlinie A-A der 3. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. In der Offenstellung 4 der Luftklappe 2 bilden die ellipsenförmigen Kanten 11 und 12 Schnittlinien 21 und 22 der kegelstumpfförmigen Innenwand 19 mit dem Hyperboloidsegment 10 der gewölbten Fläche 9 der Luftklappe 2, so dass die ellipsenförmigen Kanten 11 und 12 eng an der Innenwand 19 des kegelstumpfförmigen Gehäuses 5 anliegen.
6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Luftklappenvorrichtung 1 gemäß 1 mit der gewölbten Luftklappe 2 in einer Offenstellung 4. In diesem Fall weist der Kegelstumpf 24 des Gehäuses 5 eine Höhe h auf, sodass die gewölbte Luftklappe 2 in Offenstellung 4 aus der kreisförmigen Kegelstumpfkopffläche 26 mit seiner dritten ellipsenförmigen Kante 13 voll herausragt, während von den ellipsenförmigen Kanten 11 und 12 nur noch kurze Abschnitte zu erkennen sind. Wie bereits oben erwähnt, steht das Gehäuse 5 auf einem Adaptersockel 27 aus einem Adaptersockelunterteil 33, das einstückig mit dem in 5 gezeigten Kegelstumpfeinsatz 7 herstellbar ist und mit dem Adaptersockeloberteil 34, welches das Gehäuse 5 trägt, wobei die Adaptersockelteile 33 und 34 mechanisch lösbar miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Luftklappenvorrichtung
2: Luftklappe
3: Schließstellung
4: Offenstellung
5: Gehäuse
6: Öffnung
7: Rohr- oder Kegelstumpfeinsatz
8: Schwenkgelenk
9: gewölbte Fläche
10: Hyperboloidsegment
11: ellipsenförmige Kante
12: ellipsenförmige Kante
13: ellipsenförmige Kante
14: ellipsenförmige Kante bzw. Schwenkkante
15: Randbereich der Öffnung
16: Randbereich der Öffnung
17: Randbereich der Öffnung
18: Randbereich der Öffnung
19: Innenwand
20: Symmetrieachse
21: Schnittlinie
22: Schnittlinie
23: Anschlagfläche
24: Kegelstumpf (des Gehäuses)
25: kreisförmige Grundfläche
26: kreisförmige Kegelstumpf-Kopffläche
27: Adaptersockel
28: Öffnung
29: Öffnung
30: Öffnung
31: Öffnung
32: Schwenkachse
33: Adaptersockelunterteil
34: Adaptersockeloberteil
35: Schnapphaken
h: Höhe des Zylinderstumpf-Gehäuses

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19952305 [0002]

Claims

Luftklappenvorrichtung (1), aufweisend: – ein Gehäuse (5), – eine Öffnung (6) innerhalb des Gehäuses (5), – eine Luftklappe (2), die seitlich um ein Schwenkgelenk (8) schwenkbar angebracht ist, – wobei die Luftklappe (2) in eine Schließstellung (3) und eine Offenstellung (4) schwenkbar ist, – wobei in der Schließstellung (3) die Luftklappe (2) die Öffnung (6) geschlossen hält zum Verhindern eines Luftstroms durch das Gehäuse (5), – in der Offenstellung (4) die Luftklappe (2) die Öffnung (6) offen hält zum Ermöglichen eines Luftstroms durch das Gehäuse (5), – und wobei die Luftklappe (2) eine gewölbte Fläche (9) aufweist, deren Wölbung in der Offenstellung der Luftklappe (2), von der Mitte des Gehäuses (5) betrachtet, nach außen gerichtet ist.
Luftklappenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Öffnung in einem Einsatz (7), der innerhalb des Gehäuses (5) angebracht ist, vorgesehen ist.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (5) Rohr- oder Kegelstumpfförmig ist.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei der Einsatz (7) Rohr- oder Kegelstumpfförmig ist.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Fläche (9) ein Hyperboliodsegment bildet, das von ellipenfömigen Kanten mit einer Schwenkkante (14) begrenzt ist.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Randbereiche (15 bis 18) der Öffnung (6)(7) an die Innenwand (19) des Gehäuses (5) und an die gewölbte Fläche (9) der Luftklappe (2) angepasst sind und die Öffnung von ellipsenförmigen Kanten (12, 13) mit einer Schwenkkante begrenzt ist.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ellipsenförmige Kanten (12, 13) der gewölbten Luftklappe (2) einander gegenüberliegend zu einer Symmetrieachse (20) der Luftklappe (2) angeordnet sind und Schnittlinien (21, 22) der Innenwand (19) des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses (5) mit dem Hyperboloidsegment (10) der Luftklappe (2) in Offenstellung (4) bilden.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte ellipsenförmige Kante (13) der Luftklappe (2) gegenüberliegend zu der Schwenkkante (14) der Luftklappe (2) angeordnet ist und die Ellipse der dritten Kante (13) einen größeren Abstand der Ellipsenbrennpunkte als die Schnittlinie der Innenwand (19) des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses (5) mit dem Hyperboloidsegment (10) der Luftklappe (2) in Schließstellung (3) aufweist.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte ellipsenförmige Kante (14) gegenüberliegend zu der dritten ellipsenförmigen Kante (13) die Schwenkkante (14) der Luftklappe (2) bildet, wobei die Ellipse der vierten Kante (14) einen größeren Abstand der Ellipsenbrennpunkte als die Schnittlinie der Innenwand des rohr- oder kegelstumpfförmigen Gehäuses (5) mit dem Hyperboloidsegment (10) der Luftklappe (2) in Schließstellung (3) aufweist, und wobei die Schwenkkante (14) einen Übergang zu dem Schenkgelenk (8) aufweist.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lufttechnische Einrichtung ein Federelement aufweist, wobei das Federelement die Luftklappe (2) in der Schließstellung (3) oder in der Offenstellung (4) vorspannt.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkgelenk (8) eine Torsionsfeder vorgesehen ist.
Luftklappenvorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (19) des Gehäuses (5) eine Anschlagfläche (23) für die Luftklappe (2) in der Offenstellung (4) aufweist.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (23) der Innenwand (19) des Gehäuses (5) eine Beschichtung mit einem thermoplastischen Kunststoff aufweist, dessen Erweichungstemperatur T_E zwischen 60°C ≤ T_E ≤ 150°C liegt.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagfläche (23) der Innenwand (19) des Gehäuses (5) eine Beschichtung aus Wachs aufweist, dessen Erweichungstemperatur T_W zwischen 60°C ≤ T_W ≤ 120°C liegt.
Luftklappenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (15 bis 18) der Öffnung (6) und/oder die Ränder der Fläche (9) eine Beschichtung eines thermoplastischen Kunststoffes aufweisen, dessen Erweichungstemperatur T_E zwischen 60°C ≤ T_E ≤ 150°C liegt.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche (15 bis 18) der Öffnung (6) des Einsatzes (7) und/oder die Ränder des der Fläche (9) eine Beschichtung aus Wachs aufweisen, dessen Erweichungstemperatur T_W zwischen 60°C ≤ T_W ≤ 120°C liegt.
Luftklappenvorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) einen Kegelstumpf (24) mit einer kreisförmigen Grundfläche (25) und einer kreisförmigen Kegelstumpfkopffläche (26) aufweist, und wobei der Kegelstumpfeinsatz (7) mit Öffnung (6) oberhalb der Grundfläche (25) angeordnet ist und die Schießstellung (3) der Luftklappe (2) definiert, und wobei die Luftklappe (2) in Richtung auf die Kegelstumpfkopffläche (26) in die Offenstellung (4) schwenkbar ist.
Luftklappenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) mit seiner Grundfläche (25) auf einem Adaptersockel (27) fixiert ist, der die Grundfläche (25) an einen Querschnitt eines Lüftungskanals adaptiert.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (7) eine kleinere kreisförmige Grundfläche aufweist als das Gehäuse (5).
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (7) ein Kegelstumpf mit kreisförmiger Grundfläche und winklig zur Grundfläche angeordneter Kegelstumpfkopffläche ist, wobei die Kegelstumpfkopffläche des Einsatzes (7) ellipsenförmige Ränder aufweist, die den ellipsenförmigen Kanten der gewölbten Luftklappe (2) angepasst sind.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adaptersockelunterteil (33) und der Rohr oder Kegelstumpfeinsatz (7) ein einstückiges Spritzgussteil aus einer Kunststoffmasse bilden.
Luftklappenvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Adaptersockeloberteil (34) und das rohr- oder kegelstumpfförmige Gehäuse (5) ein einstückiges Spritzgussteil aus einer Kunststoffmasse bilden und wobei das Adaptersockeloberteil (34) Öffnungen (28 bis 31) für Schnapphaken (35) des Adaptersockelunterteils (33) aufweist, mit denen die Öffnungen (28 bis 31) nach Zusammenbau von Gehäuse (5) und Einsatz (7) in Eingriff stehen.