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Verschlußvorrichtung für Belüftungskanäle von Luftschutzräumen u.
dgl. Die Erfindung betrifft eine Verschlußvorrichtung für Belüftungskanäle von Luftschutzräumen
u. dgl. mit einem Verschlußventil, das in einer Erweiterung des Belüftungskanals
angeordnet ist und einen dünnwandigen Verschlußkörper aufweist, der durch Federwirkung
in seiner Offenstellung gehalten ist und in eine innere Verschlußlage oder in zwei
entgegengesetzte Verschlußlagen verschiebbar ist.
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Luftschutzräume und andere Aufenthaltsräume, die gegen die zerstörende
Wirkung von kräftigen Luftstoßwellen schützen sollen, lassen sich in der Regel nicht
so einrichten, daß sie während der ganzen Zeit unmittelbarer Gefahr dicht abgeschlossen
sind. Schon aus Rücksicht auf die sich darin aufhaltenden Personen müssen solche
Räume ständig durch Entlüftungs- und Rauchkanäle mit der Außenluft Verbindung haben.
Damit besteht die Aufgabe, diese Kanäle, besonders die Belüftungskanäle, bei überraschend
auftretenden Luftstoßwellen sofort selbsttätig sicher zu schließen.
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Dazu sind bereits Verschlußvorrichtungen bekannt, die ein druckfestes
Gehäuse mit größerem Querschnitt als der Belüftungskanal und ein Ventil aufweisen,
dessen als Platte ausgebildeter Verschlußkörper durch Federn in der Offenstellung
gehalten und in eine innere Verschlußlage oder in zwei entgegengesetzte Verschlußlagen
verschiebbar ist. Der Verschlußkörper ist auf mehreren Führungswellen gelagert.
Dementsprechend ist die Reibung verhältnismäßig groß. Wegen der ebenen Ausbildung
des Verschlußkörpers hat dieser auch eine große Masse, die die Schließgeschwindigkeit
ungünstig beeinflußt. Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die Druckwellen von Kernexplosionen
eine sehr große Amplitude und eine steile Wellenfront haben, d. h. daß der Druck
bei diesen Luftstoßwellen innerhalb sehr kurzer Zeit sprunghaft ansteigt. Deshalb
muß das Ventil innerhalb noch kürzerer Zeit schließen, weil im Schutzraum sonst
ein das Schließen des Ventils bremsender oder blockierender Gegendruck entstehen
kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ventil so zu verbessern,
daß ein Verschlußkörper eine geringere Trägheit und weniger Reibung in seinen Lagern
hat und trotzdem so sicher geführt ist, daß er auch bei schräg auftretenden Druckwellen
rasch und sicher schließt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß der
Verschlußkörper eine nach dem Schutzrauminneren gekrümmte oder konisch zulaufende
Gestalt hat, mittig auf einer Achse verschiebbar gelagert ist und in der inneren
Verschlußlage mit seinem Mittelteil auf einem gitterartigen, der Verschlußkörperform
angepaßten Widerlager aufliegt, mit seinem äußeren Randteil dagegen an der inneren,
zum Schutzraum gekrümmten oder konisch zulaufenden Wand der Erweiterung dichtend
anliegt. Bei diesem Ventil hat der Verschlußkörper eine geringe Masse und Trägheit
und kann innerhalb einer Zeit von weniger als einer Millisekunde schließen. Trotz
seiner leichten Bauart bleibt das Ventil infolge der hohen Stabilität des als räumlicher
Tragkörper ausgebildeten Verschlußkörpers auch bei Luftstoßwellen längerer Dauer,
ohne zu flattern, sicher geschlossen. Der Schließspalt wird durch planparallele
Flächen gebildet, die bei offenem Ventil einen großen Durchtrittsquerschnitt freigeben
und in der Schließstellung sicher dichten. Der Verschlußkörper kann eine solche
konische Form haben, die auch bei einseitiger Belastung durch schräg eintreffende
Druckwellen Verformungen ausschließt. Durch die Verjüngung des Verschlußkörpers
zum Schutzrauminnem hin wird die Schließzeit weiter verkürzt, weil die eintretende
Luftstoßwelle den großen Widerstand, der Gegendruck im Schutzraum dagegen den geringsten
Widerstand am Verschlußkörper findet. Die Auflage des
Verschlußkörpers
auf einem gitterartigen Widerlager verringert den Strömungswiderstand in der Offenstellung
und entlastet den Ventilsitz in der Schließstellung.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar Fig.
1 einen Längsschnitt durch die Verschlußvorrichtung, Fig. 2 einen Querschnitt durch
die Erweiterung des Belüftungskanals, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere
Ausführungsform der Verschlußvorrichtung, Fig. 4 einen Querschnitt durch die Verschlußvorrichtung,
Fig. 5, 6 und 7 die Verschlußvorriehtung nach Fig. 3, jedoch mit einer anderen Ausbildung
des Entlüftungskanals, und Fig. 8 eine Ausführungsform der Verschlußvorrichtung
mit einer den Verschlußkörper in der Schließlage selbsttätig sperrenden Vorrichtung.
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In Fig. 1 wird angenommen, daß die Luftstoßwelle von links einfällt.
Durch den Belüftungskanal 1, dessen Länge vor dem Ventilsitz mindestens das 1,5fache
von seiner Breite oder seinem Durchmesser betragen soll, erhält die Luftstoßwelle
eine Richtung in der Längsachse des Kanals. Der Belüftungskanal 1 erweitert sich
dann zum Raum 2, in dessen hinterem, sich verjüngendem Teil ein gegen den Schutzraum
konisch zulaufender Verschlußkörper 3 angeordnet ist. Der Verschlußkörper 3 ist
auf einer Achse 4 verschiebbar gelagert und wird durch beiderseits des Verschlußkörpers
3 auf die Achse 4 aufgeschobene Federn 5 und 6 in der Offenstellung gehalten. In
der Schließstellung 3 a liegt der Außenrand des Verschlußkörpers 3 an einer den
Ventilsitz bildenden, zum Schutzraum konisch zulaufenden Wand 7 an, während sein
Mittelteil von einem gitterartigen Widerlager 8 abgestützt wird. In der Offenstellung
läßt der Verschlußkörper einen Spalt 9 Offen, durch den die Luft oder Rauchgase
abströmen. Die einfallende Luftstoßwelle wird beim Durchströmen des Belüftungskanals
1 auf den Verschlußkörper 3 gerichtet, so daß ihre Intensität im Mittelteil des
Verschlußkörpers am größten ist und nach dem Spalt 9 zu allmählich abnimmt. Durch
die Luftstoßwelle wird der Verschlußkörper 3 auf eine große Geschwindigkeit beschleunigt
und erreicht schnell die Schließlage 3 a. Während der weiteren überdruckphase des
Luftstoßes ist er dann gegen die Wand 7 und das Widerlager 8 gepreßt.
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Da der Verschlußkörper zum Schutzrauminnern konisch ausgebildet und
außerdem breiter ist als der Belüftungskanal 1, fängt er in der Offenstellung
den Hauptteil der einfallenden Luftstoßwelle auf. Dadurch belastet der Luftstrom
konzentriert den Verschlußkörper, dessen Schließzeit infolgedessen verkürzt wird.
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Das Widerlager 8 besteht aus radial verlaufenden und verhältnismäßig
dicht nebeneinander angeordneten dünnen Scheiben oder Stäben 10, die bei normaler
Entlüftung nur einen geringen Luftwiderstand bieten. Der Verschlußkörper 3 selbst
erhält durch dieses Widerlager in der Schließlage eine hohe Stabilität trotz geringer
Masse.
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Während der Unterdruckphase der Luftstoßwelle wird der Verschlußkörper
3 nach außen gesaugt und mit seinem Rand dichtend gegen die Wand des erweiterten
Kanalteils in die Lage 3 b gepreßt, so daß sich ein Unterdruck auf seiner Innenseite
nicht auswirken kann. Die konische Form erhöht dabei ebenfalls die Stabilität des
Verschlußkörpers.
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Nach dem Abklingen der Lufttoßwelle nimmt der Verschlußkörper 3 unter
dem Druck der Federn 5 und 6 wieder seine Ursprungslage ein. Den verhältnismäßig
geringen Luftstoßwellenteil, den die Verschlußvorrichtung durchläßt, kann man, falls
erforderlich, durch verhältnismäßig einfache Vorrichtung auf eine für den Schutzraum
zulässige Höhe verringern. In gewissen Fällen ist es jedoch unter Umständen erwünscht,
daß die Verschlußvorrichtung die Luftstoßwelle überhaupt nicht durchläßt.
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Eine solche Vorrichtung zeigen die Fig. 3 und 4. Die Verschlußvorrichtung
besteht dabei aus einem Innenkanal la und einem ringförmigen Außenkanal 12. Der
Innenkanal 1 a ist an den Raum 2 vor dem Verschlußkörper 3 angeschlossen, der mit
einem Rohrflansch 11 versehen ist. Der Außenkanal 12 ist durch ein oder mehrere
schraubenförmige Leitbleche 13 in einen oder mehrere Schraubenkanäle aufgeteilt,
durch die die verbrauchte Luft oder die Rauchgase strömen. Die Schraubenkanäle sind
an den Spalt 9 angeschlossen.
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In Fig. 3 wird angenommen, daß die Luftstoßwelle von links einfällt.
Die durch den Innenkanal la einfallende Luftstoßwelle wird vom Verschlußkörper 3
völlig aufgefangen, der dadurch stark in die Richtung zur Wand 7 und zum Widerlager
8 beschleunigt wird und schnell in die Schließlage 3 a gelangt. Die in den bzw.
die Außenkanäle 12 gleichzeitig einfallende Luftstoßwelle kommt infolge des dort
längeren schraubenlinienförmigen Weges verzögert am Spalt 9 an. Das Verhältnis zwischen
den Längen des Innen-und des Außenkanals la bzw. 12 ist so bemessen, däß die Verschlußvorrichtung
noch vor dem Eintreffen der Luftstoßwelle durch den Außenkanal12 am Spalt 9 schließen
kann. Diese Verzögerung kann man auf verschiedene Art herbeiführen. Eine besonders
für den Schutz von verhältnismäßig großen Belüftungskanälen oder mehrere Entlüftungsvorrichtungen
geeignete Lösung behandeln die Fig. 5, 6 und 7. Nach Fig. 5 ist im hinteren; Teil
eines Belüftungskanals 1 b der mit dem Rohrflansch 11 versehene Verschlußkörper
3 eingesetzt. Der Spalt 9 für den Durchtritt der verbrauchten Luft ist mit einem
größeren Raum 14 außerhalb der Verschlußvorrichtung verbunden. Die Fig.6 und 7 zeigen
schematisch die Ausbildung des Entlüftungsschutzes bei Anwendung der Verschlußvorrichtung
nach Fig. 5 im Schnitt und in der Ansicht von außen. Dabei ist der Raum 14 an zwei
Kanäle 15 angeschlossen, die an der Außenseite der Schutzraumwand münden. Die Luftstoßwelle
strömt durch die Belüftungskanäle 1 c, belastet den Verschlußkörper 3 und schließt
diesen. Zugleich strömt die Luftstoßwelle durch die Entlüftungskanäle 15 und pflanzt
sich über diese nach Raum 14 fort. Die Länge des Entlüftungskanals 15 ist so bemessen,
daß die Luftstoßbelastung den Verschlußkörper 3 schließen kann, bevor ein Teil der
durch die Entlüftungskanäle 15 einströmenden Luftstoßwelle den nächsten Spalt 9
erreichen kann. Die als Verzögerungskanäle wirksamen; Entlüftungskanäle 15 können
natürlich in verschiedener Weise angeordnet sein. Sie können z. B. als sich an den
Raum 14 anschließender,
im übrigen jedoch völlig getrennter Kanal
ausgeführt werden.
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Die Verschlußvorrichtungen können auch mit einer Vorrichtung versehen
sein, die den Verschlußkörper in der Schließlage selbsttätig sperrt, wenn er durch
eine Luftstoßwelle oder von Hand in diese Lage gebracht worden ist. Eine solche
Sperrvorrichtung zeigt Fig. B. In einer Ausnehmung 16 in der Aches 4 ist ein zylindrischer
Zapfen 17H angeordnet, der in einem Loch 16H der Achse 4 verschiebbar ist. Der verbreiterte
Unterteil 17 U des Zapfens 17H ist durch eine in der Ausnehmung 16 der Achse 4 untergebrachte
Feder 18 belastet. Der Verchlußkörper 3 wird durch die auf die Achse 4 hinter dem
Verschlußkörper aufgeschobene Druckfeder 6 in der Offenstellung gehalten.
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In der Offenstellung des Verschlußventils wird der Zapfen 17H von
der auf der Achse 4 gelagerten Gleithülse 19 des Verschlußkörpers 3 in die Achse
4 gedrückt. Ist der Verschlußkörper 3 dagegen in die Schließanlage gelangt, dann
kommt der Zapfen 17H von der Gleithülse 19 frei und wird von der Feder 18 aus der
Achse 4 herausgesehoben. Durch Anliegen der Gleithülsenstirnseite 19K an dem herausstehenden
Zapfen 17H bleibt der Verschlußkörper 3 dann in der Schließlage gesperrt.
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Die Sperrvorrichtung läßt sich natürlich auch anders ausführen, z.
B. mit einem Elektromagneten, der nach einer gewissen Zeit selbsttätig oder durch
einen von Hand ausgelösten Impuls die Sperre löst, worauf der Verschlußkörper 3
dann wieder in Offenstellung geht. Eine Sperrvorrichtung kann auch so arbeiten,
daß sie während der über- und Unterdruckphase der Luftstoßwelle den Verschlußkörper
sperrt und bei Nachlassen des Unterdrucks selbsttätig wieder freigibt.