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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schließvorrichtung für einen Führungsbereich für ein strömungsfähiges Medium, insbesondere für einen Ansaug- oder einen Abluftkanal, mit einer in dem Führungsbereich positionierbaren Anordnung aus Schließelementen, wobei mindestens zwei um jeweils eine Achse drehbare Schließelemente aus einer Öffnungsstellung in eine Verschlussstellung oder umgekehrt derart drehbar sind, dass der Führungsbereich zumindest bereichsweise verschlossen oder geöffnet wird, wobei zumindest ein erstes drehbares Schließelement an einem ersten Schubelement gelagert ist und zumindest ein zweites drehbares Schließelement an einem zweiten Schubelement gelagert ist und wobei das erste und das zweite Schubelement über einen Motor derart in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind, dass durch diese Bewegung der Schubelemente das zumindest eine erste drehbare Schließelement und das zumindest eine zweite drehbare Schließelement gedreht werden.
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Schließvorrichtungen sind aus der Praxis bekannt und existieren in unterschiedlichen Ausführungsformen. Dabei werden Schließvorrichtungen bspw. in als Ansaug- oder Abluftkanal ausgebildeten Führungsbereichen für ein strömungsfähiges Medium – in diesem beispielhaften Fall Luft – eingesetzt, um je nach gewünschtem Betriebszustand einen Durchfluss der Luft zu ermöglichen oder zu sperren oder zu steuern. Im Ergebnis können sich vollständig geöffnete oder verschlossene Führungsbereiche oder nicht vollständig verschlossene oder geöffnete Führungsbereiche – je nach Schließstellung der Schließelemente – ergeben. Auch ist es denkbar, derartige Schließvorrichtungen nur in einem vorgebbaren Bereich oder nur in vorgebbaren Bereichen eines Führungsbereichs anzuordnen, um dadurch selektiv das Strömungsverhalten des Mediums im Führungsbereich zu beeinflussen.
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Je nach individueller Anwendungssituation ist es von großer Bedeutung, Schließelemente einer Schließvorrichtung flexibel ansteuern und bewegen zu können, um individuellen Erfordernissen Rechnung tragen zu können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schließvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine flexible und sichere Drehung von Schließelementen mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Schließvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch eine geschickte Ausgestaltung und Anordnung von Kraftübertragungselementen eine besonders flexible und sichere Drehung von Schließelementen realisierbar ist. Hierzu sind im Konkreten zumindest ein erstes drehbares Schließelement an einem ersten Schubelement und zumindest ein zweites drehbares Schließelement an einem zweiten Schubelement gelagert. Hierdurch ist eine Aufteilung und sichere Bewegbarkeit der Schließelemente mit jeweils zugeordneten Schubelementen gewährleistet. Dabei können jedem Schubelement mehrere Schließelemente zugeordnet sein. In weiter erfindungsgemäßer Weise sind das erste und das zweite Schubelement über einen Motor derart in entgegengesetzte Richtungen bewegbar, dass durch diese Bewegung der Schubelemente das zumindest eine erste drehbare Schließelement und das zumindest eine zweite drehbare Schließelement gedreht werden. Mit anderen Worten wird durch die in entgegengesetzte Richtungen erzeugte Bewegung der Schubelemente eine Drehbewegung der Schließelemente erzeugt. Durch das gewählte Ausmaß der Bewegung der Schubelemente in entgegengesetzte Richtungen wird somit das Ausmaß der Drehung der Schließelemente vorgegeben und gesteuert. Dabei findet letztendlich eine Transformation einer longitudinalen Bewegung der Schubelemente in eine rotatorische Bewegung der Schließelemente statt.
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Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung eine Schließvorrichtung angegeben, mit der eine flexible und sichere Drehung von Schließelementen mit konstruktiv einfachen Mitteln ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schließvorrichtung können durch die Bewegung der Schubelemente das zumindest eine erste drehbare Schließelement im Uhrzeigersinn und das zumindest eine zweite drehbare Schließelement entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden. Hierdurch sind eine flexible und hinsichtlich des Ausgleichs von erzeugten Drehmomenten vorteilhafte Drehung von Schließelementen und eine einfache Konstruktion der Schließvorrichtung realisiert.
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Im Hinblick auf eine besonders sichere und einfache Konstruktion der Schließvorrichtung können die Schubelemente als Schubstangen, Strangguss-Profile, Zahnstangen, C-Profile oder Kantprofile ausgebildet sein. Bei der Auswahl der entsprechenden konstruktiven Ausgestaltung ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustellen.
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In konstruktiv besonders einfacher Weise kann der Motor an einem Schubelement gelagert oder befestigt sein. Hierdurch ist eine sichere Abstützung und Lagerung des Motors bereitgestellt.
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Hinsichtlich eines sicheren Antriebs der Schubelemente über den Motor kann das andere Schubelement über ein mit dem Motor zusammenwirkendes und an diesem anderen Schubelement gelagertes Antriebselement relativ zu dem Motor und zu dem einen Schubelement bewegbar sein. Das Antriebselement kann dabei vorzugsweise eine Wendelstange, ein Zahnstange, eine Gewindestange oder eine pneumatische oder hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit sein. Bei der Auswahl des konkreten Antriebselements ist in jedem Fall sicher zu stellen, dass eine sichere Bewegung der Schubelemente in den entgegengesetzten Richtungen erzeugbar ist. Bei einer derart erzeugten Bewegung der Schubelemente drücken sich die Schubelemente mittels des Motors quasi gegeneinander ab, um die Drehung der Schließelemente zu bewirken.
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Bei einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung können die Schließelemente jeweils über vorzugsweise vorgespannte Federn an den Schubelementen gelagert sein. Die Lagerung mittels der Federn ermöglicht ein Ausgleichen des Auftretens externer Kräfte auf die Schließvorrichtung. Beispielsweise können bei einem Einsatz der Schließvorrichtung im Freien Windkräfte auftreten, die über eine derartige Lagerung der Schließelemente an den Schubelementen aufgefangen oder kompensiert werden können. Eine Schädigung des Motors, der Schubelemente oder der Schließelemente aufgrund solcher externer Kräfte kann hierdurch weitestgehend vermieden werden. Im Konkreten würde hierdurch bspw. ein Auslenken der Schließelemente bei starkem Windeinfall und ein anschließendes Rückstellen der Schließelemente bei Nachlassen des Winds ermöglicht. Weiterhin könnte hierdurch ein Einleiten auftretender externer Kräfte in den Führungsbereich oder in einen den Führungsbereich aufweisenden Baukörper weitestgehend verhindert werden.
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In analoger Weise kann eine Kopplung zweier über das erste oder das zweite Schubelement drehbarer Schließelemente über eine vorzugsweise vorgespannte Feder realisiert sein. Bei Zuordnung weiterer Schließelemente zu einem der Schubelemente können diese Schließelemente in gleichermaßen vorteilhafter Weise über eine derartige Feder miteinander verbunden sein. Dies bringt den weiteren Vorteil, dass beim Bewegen der Schubelemente und dem Transformieren der translatorischen Bewegung in eine rotarische Bewegung der Schließelemente eine quasi gefederte und vor Beschädigungen schützende Kraftübertragung auf die Schließelemente erfolgen kann. Letztendlich kann eine Dämpfung der zu übertragenden Kräfte sowohl zwischen nebeneinander liegenden drehbaren Schließelementen als auch zwischen dem Schubelement und einem Schließelement hierdurch realisiert sein.
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Alternativ oder zusätzlich zur obigen Realisierung von Federn im Bereich der Schließelemente und Schubelemente kann grundsätzlich zwischen den drehbaren Schließelementen und dem Schubelement und/oder zwischen zwei über das erste oder das zweite Schubelement drehbaren Schließelementen ein Stoßdämpfer oder Dämpfer aus einem elastischen Material, vorzugsweise Gummi, wirken oder angeordnet sein. Bei der konkreten Realisierung und Anordnung derartiger Stoßdämpfer oder Dämpfer ist auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustellen.
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Bei der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung können mehrere Schließelemente in konstruktiv einfacher Weise nebeneinander angeordnet sein. Bei einer derartigen Anordnung oder auch bei einer beliebigen anderen Anordnung der Schließelemente kann – je nach Anwendungsfall – eine definierbare Anzahl von Schließelementen drehbar ausgebildet sein. Andere Schließelemente können hierbei nicht drehbar ausgebildet sein. Dadurch kann individuellen Erfordernissen der Führung eines strömungsfähigen Mediums im Führungsbereich Rechnung getragen werden. In konstruktiv einfacher Weise ist vorzugsweise jedes zweite Schließelement drehbar.
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Hinsichtlich einer besonders sicheren Anordnung eines Motors der Schließvorrichtung kann der Motor an mindestens einem nicht drehbaren Schließelement abgestützt und/oder geführt sein. Hierdurch kann auftretenden externen Kräften besonders wirkungsvoll entgegengewirkt werden und die Positionierung des Motors stabil aufrecht erhalten werden.
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In weiter vorteilhafter Weise kann der Motor schwebend oder zweiachsig schwimmend gelagert sein. Hierdurch kann die Übertragung von Vibrationen oder von durch den Motor erzeugten Kräften vom Motor auf den Führungsbereich oder einen den Führungsbereich aufweisenden Baukörper weitestgehend vermieden werden.
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In konstruktiv besonders einfacher Weise können die Schließelemente als Platten oder plattenförmig ausgebildet sein. In weiter alternativer und vorteilhafter Weise können die Schließelemente durch Kulissen bspw. einer Schalldämmkulisse gebildet sein. Dabei können in vorteilhafter Weise eine Schalldämmfunktion und eine Schließfunktion durch im Wesentlichen ein und dasselbe Bauteil bereitgestellt werden. Dies spart Bauraum für zusätzliche Bauteile und spart Kosten bei der Realisierung der gewünschten Schalldämm- und Schließfunktionen.
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Im Konkreten kann die Schließvorrichtung einen Verstellmechanismus für Schalldämmkulissen bilden, der es ermöglicht, einzelne Bereiche oder auch den kompletten mit Kulissen ausgestatteten Bereich zu verschließen oder bezüglich der Strömung eines Mediums wie bspw. Luft zu regeln. Insbesondere könnte eine Anwendung im Bereich von Kühlturmkulissen oder auch bei Ansaugkulissen oder Abluftkulissen im Bereich bspw. einer Gasturbine vorteilhaft erfolgen.
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Der Motor zum Antrieb der Schubelemente kann auf einfache Weise ein Elektromotor sein. Eine kraftschlüssige Verbindung mit einem den Führungsbereich aufweisenden Baukörper kann vermieden werden. Eine schwebende Lagerung des Motors ist bevorzugt.
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Aus Gründen der Sturmsicherheit bei einem Einsatz der Schließvorrichtung im Freien können die Schließelemente oder Kulissen sowohl in der geschlossenen als auch in der geöffneten Stellung flexibel gehalten werden. Ein Auslenken der Schließelemente oder Kulissen bei starkem Windeinfall ist durch geeignete Lagerung über Federn und Dämpfer gewährleistet, wobei eine automatische Rückstellung der Kulissen oder Schließelemente bei nachlassendem oder wegfallendem Wind erfolgen kann. Hierbei wird einerseits eine Beschädigung vermieden und andererseits eine Positioniersicherheit der Schließelemente oder Kulissen gewährleistet. Ein Einleiten auftretender Kräfte, die aus der Verstellung oder Drehung der Schließelemente oder Kulissen resultieren, in einen vorhandenen Baukörper, bspw. Betonbau, oder Kühlturm wird im Wesentlichen oder vollständig vermieden.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
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1 in einer schematischen Draufsicht, teilweise, ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung in einer geschlossenen Position,
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2 in einer schematischen Draufsicht, teilweise, das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer geöffneten Position,
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3 in einer schematischen Draufsicht, teilweise und vergrößert, das Ausführungsbeispiel aus 1 in der geschlossenen Position,
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4 in einer schematischen Draufsicht, in einer Übersichtsdarstellung, das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer geschlossenen Position,
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5 in einer schematischen Draufsicht, in einer Übersichtsdarstellung, das Ausführungsbeispiel aus 1 in einer geöffneten Position entsprechend der 2 und
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6 in einer Seitenansicht, in einer Übersichtsdarstellung, das Ausführungsbeispiel aus 1 entsprechend der Draufsicht aus 5.
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1 zeigt in einer schematischen und teilweisen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung für einen Führungsbereich für ein strömungsfähiges Medium. Im Konkreten handelt es sich hier um eine Schließvorrichtung für als Schließelemente 1 dienende Kulissen einer Schalldämpferkulisse, die bspw. bei einem Kühlturm verwendet wird. Die Schließvorrichtung ist dabei quasi in die Schalldämpferkulisse integriert. Bei dem Ausführungsbeispiel sind mehrere Schließelemente 1 nebenbeinander angeordnet. Mehrere Schließelemente 1 sind um jeweils eine Achse aus einer Öffnungsstellung in eine Verschlussstellung oder umgekehrt drehbar. 1 zeigt die vollständige Verschlussstellung der Schließelemente 1.
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2 zeigt in einer schematischen und teilweisen Draufsicht das Ausführungsbeispiel aus 1 in der Öffnungsstellung der Schließelemente 1. Die Schließvorrichtung ist jedoch derart ausgebildet, dass auch Zwischenstellungen der Schließelemente 1 einstellbar sind, so dass auch eine teilweise Öffnung oder ein teilweiser Verschluss des Führungsbereichs vorgebbar ist.
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Gemäß den 1 und 2 sind erste drehbare Schließelemente 1 an einem ersten Schubelement 2 gelagert und sind zweite drehbare Schließelemente 1 an einem zweiten Schubelement 3 gelagert. An den Schubelementen 2 und 3 sind jeweils noch weitere Schließelemente 1 gelagert, die in den 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit gar nicht oder nur bruchstückweise gezeigt sind. Letztendlich sind jedem Schubelement 2 und 3 mehrere drehbare Schließelemente 1 zugeordnet.
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Das erste und das zweite Schubelement 2 und 3 sind über einen Motor 4 derart in entgegengesetzte Richtungen bewegbar, dass durch diese Bewegung der Schubelemente 2 und 3 die ersten drehbaren Schließelemente 1 und die zweiten drehbaren Schließelemente 1 um ihre jeweiligen Achsen gedreht werden. Die in den 1 und 2 rechts der Mitte gezeigten Schließelemente 1, die an dem Schubelement 3 gelagert sind, drehen sich zum Schließen des Führungsbereichs im Uhrzeigersinn. Die in den 1 und 2 links der Mitte gezeigten Schließelemente 1, die am Schubelement 2 gelagert sind, drehen sich beim Schließen des Führungsbereichs entgegen dem Uhrzeigersinn. Hierdurch wird jedes zweite Schließelement 1 verdreht, so dass ein im gemäß 2 geöffneten Zustand zwischen den Schließelementen 1 jeweils vorhandener Spalt beim Schließvorgang geschlossen wird.
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Der Motor 4 ist an dem Schubelement 3 gelagert oder befestigt. Das andere Schubelement 2 wird beim Betrieb des Motors 4 über ein mit dem Motor 4 zusammenwirkendes und an diesem anderen Schubelement 2 gelagertes Antriebselement 5 relativ zu dem Motor 4 und zu dem einen Schubelement 3 bewegt. Das Antriebselement 5 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Wendelstange ausgebildet. An dem dem Motor 4 abgewandten Ende des Antriebselements 5 ist ein Schwenklager 6 zur Ankopplung an das Schubelement 2 vorgesehen. An diagonal gegenüberliegenden Enden der drehbaren Schließelemente 1 sind Dichtungselemente 7 und/oder Anschlagpunkte ausgebildet, die eine Abdichtung gegen die nicht drehbaren Schließelemente 1 im geschlossenen Zustand gemäß 1 ermöglichen. Die Dichtungselemente 7 bilden dabei definierte Anschlagpunkte der drehbaren Schließelemente 1 für den Anschlag an den nicht drehbaren Schließelementen 1.
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Das Schubelement 3 wird mittels des Motors 4 quasi direkt bewegt, wohingegen das Schubelement 2 über das Antriebselement 5 durch den Motor 4 bewegt wird. Beim Betrieb des Motors 4 drücken sich die Schubelemente 2 und 3 quasi gegeneinander ab. Der Motor 4 ist zweiachsig schwimmend gelagert.
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3 zeigt in einer schematischen und vergrößerten Draufsicht das Ausführungsbeispiel aus 1 mit geschlossenen Schließelementen 1 und einer detaillierteren Darstellung der Lagerung der Schließelemente 1 an dem Schubelement 3. Das in 3 hauptsächlich gezeigte Schließelement 1 ist über eine vorgespannte Feder 8 an dem Schubelement 3 gelagert. Die Feder 8 ist der Einfachheit der Darstellung halber nicht vollständig zwischen dem Schubelement 3 und dem Schließelement 1 dargestellt, verläuft aber durchgehend zwischen diesen beiden Bauteilen.
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Des Weiteren ist in 3 angedeutet, dass eine Kopplung zweier über das Schubelement 3 drehbarer Schließelemente 1 über eine weitere vorzugsweise vorgespannte Feder 8 realisiert ist. Die Verschiebung der Schubelemente 2 und 3 wird über die vorgespannten Federn 8 auf die jeweiligen Schließelemente 1 übertragen. Die Vorspannung der Federn 8 ermöglicht einerseits die Rückführung jedes einzelnen Schließelements 1 bei Auslenkung durch Windeinflüsse im Freien in seine unausgelenkte Position, und zwar ungeachtet der Position des Schließelements 1 und ungeachtet der Windrichtung, und andererseits werden die Windkräfte nicht in den Motor 4 abgeleitet.
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Die 4 und 5 zeigen jeweils in schematischen Draufsichten und Übersichtsdarstellungen die komplette Schließvorrichtung, wie sie in einen Führungsbereich oder Kanal eingebaut werden kann. 4 zeigt dabei den der 1 entsprechenden geschlossenen Zustand und 5 zeigt den der 2 entsprechenden offenen Zustand der Schließvorrichtung. Der 4 ist entnehmbar, dass an dem Schubelement 3 vier Schließelemente 1 und an dem Schubelement 2 fünf Schließelemente 1 drehbar gelagert sind.
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6 zeigt in einer schematischen Vorderansicht die mit der Schließvorrichtung integral ausgebildete Schalldämpferkulisse mit dem rückseitig angeordneten Motor 4 zum Antrieb der drehbaren Schließelemente 1.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel gibt es zwei Arten von Schließelementen 1 oder Kulissen. Dabei handelt es sich um feststehende und drehbare Schließelemente 1. Die drehbaren Schließelemente 1 verschließen die Spalte des kompletten Führungsbereichs, in denen diese Schließelemente 1 bis auf einen definierten Anschlagpunkt gedreht oder gefahren werden.
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Die drehbaren Schließelemente 1 werden mittels je zwei auf Zug gespannten Federn 8 mit den Schubelementen 2 und 3 verbunden. Wenn der Motor 4 startet, wird über eine Drehbewegung des Motors 4 ein Antriebselement 5 durch eine Getriebemutter des Motors 4 gezogen. Dieses Antriebselement 5 ist mit den Schubelementen 2 und 3, einmal über das Schwenklager 6 und einmal direkt über den Motor 4, verbunden und verschiebt die Schubelemente 2 und 3. Hierbei werden die Schließelemente 1 über die mit den Federn 8 verbundenen Schubelemente 2 und 3 verdreht. Bei mittig angeordnetem Motor 4 können bspw. 50% der drehbaren Schließelemente 1 nach links und die anderen 50% der drehbaren Schließelemente 1 nach rechts verdreht werden. Die Verstellung der Schließelemente 1 erfolgt durch unterschiedliche Kräfteverteilung wechselwirksam. Diese Wechselwirkung ist vorgegeben, da die Kräfte aufgrund der schwimmenden Motorlagerung nicht gesteuert werden können.
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Die Endposition der Schließelemente 1 wird durch definierte Anschlagpunkte oder Dichtungselemente 7 vorgegeben. Der Motor 4 wird so lange betrieben, bis beide drehbaren Schließelementsätze an ihre Anschlagpunkte gedrückt werden. Nach Erreichen der Anschlagpunkte läuft der Motor 4 über eine definierte Zeit weiter, um eine vorgegebene Spannung der Federn 8 zu erreichen. Die Laufzeit des Motors 4 wird dabei über Endlagenschalter am Motor 4 bestimmt.
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Ist die Endposition der Schließelemente 1 erreicht und hat sich der Motor 4 abgeschaltet, werden die Schließelemente 1 durch die Federn 8 in ihrer Position gehalten. Die Schließelementlagerung ist federnd ausgeführt, um den Schließelementen 1 zu ermöglichen, auf starke Windeinflüsse zu reagieren. Bei einem Auftreffen des Winds auf die Schließelemente 1 können diese aus ihrer Endlage gedreht werden. Lässt der Winddruck nach, werden die Schließelemente 1 durch die Federkraft wieder in ihre ursprüngliche Position zurückgeführt.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
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Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließelement
- 2
- Schubelement
- 3
- Schubelement
- 4
- Motor
- 5
- Antriebselement
- 6
- Schwenklager
- 7
- Dichtungselement
- 8
- Feder
