DE19617058A1 - Druckluftzylinder zur Betätigung von Rauchabzugsklappen in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluftzylinder zur Betätigung von Rauchabzugsklappen in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Druckluftbehälter mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Kolben mit mindestens einer Arbeitsfläche, der in einem Zy­ linder mit mindestens einer Arbeitskammer durch Druckluft verschiebbar ist, werden in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen (abgekürzt: RWA-Anlagen) eingesetzt, um im Falle eines Bran­ des durch Beaufschlagen eines Zylinderraums bzw. einer Zylin­ derkammer mit Druckluft Rauch- und Wärmeabzugsklappen selbst­ tätig oder ferngesteuert zu öffnen, damit entstehender Rauch abziehen kann, der sonst eine Rettung erschwert oder verhin­ dert, und damit ein zentraler Zugang für die Rettung geschaf­ fen wird. Außerdem soll durch das Öffnen der Wärme- und Rauchabzugsklappen die Bildung von Stauhitzen verhindert werden. Die eingesetzten Druckzylinder müssen hohen Sicher­ heitsanforderungen genügen. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, Druckluftzylinder mit Endlageverriegelungen zu versehen, welche unter anderem eine weitgehende Einbruchs­ sicherheit gewährleisten sollen. Eine besonders vorteilhafte Endlagenverriegelung, die außerdem geeignet ist, eine Zwi­ schenstellung einer Kolbenstange des Druckluftzylinders zu arretieren, zeichnet sich dadurch aus, daß koaxial zu der Kolbenstange und gegenüber dieser bis zu einem Anschlag an der Kolbenstange verschiebbar, eine Zusatzriegelstange vor­ gesehen ist, die einen Teilhub der Kolbenstange begrenzt und in dieser Teilhubstellung in einen äußeren an einem Riegel­ kolben angeordneten Riegelzylinder ragt (EP 0 363 575 B1). In dem Riegelzylinder ist ein Zusatzriegelkolben verschiebbar, der mit einem hülsenartigen Abschnitt in Teilhubstellung Kugeln umgreift, die in eine ringförmige Nut in der Zusatz­ riegelstange eingreifen und sonst radial beweglich sind. Die radial nach außen beweglichen Kugeln werden freigegeben, wenn der hülsenartige Abschnitt axial weggerückt ist. Der Zusatz­ riegelkolben steht über ein druckgesteuertes Umsteuerventil bei Überschreiten eines vorbestimmten Drucks mit dem an näch­ sten benachbarten Zylinderraum in Verbindung. Diese Arretie­ rung einer Zwischenstellung ist kombiniert mit als Kugeln ausgebildeten Verriegelungselementen der Endlagenverriegelun­ gen, die über federbelastete Riegelkolben in Nuten der Kol­ benstange gehalten werden.

Zu den oben erwähnten Sicherheitsanforderungen der eingesetz­ ten Druckluftzylinder gehört, daß diese im Brandfall prak­ tisch fehlersicher die mit ihnen gekoppelten Rauchabzugsklap­ pen öffnen und in der geöffneten Stellung halten, wozu eine der genannten Endlageverriegelungen dienen kann. Damit das Öffnen der Rauchabzugsklappe auch im Brandfalle zuverlässig erfolgt, wird bei druckmittelbetätigten RWA-Zylindern das den Druck führende Medium über brandgeschützte Leitungen zugeführt. Die Verwendung und die Montage brandgeschützter Leitungen stellt jedoch einen erheblichen Zusatzaufwand dar.

Eine andere bekannte Möglichkeit der brandgeschützten Aus­ führung einer mit einem RWA-Zylinder aufgebauten RWA-Anlage besteht darin, daß der RWA-Zylinder mit einer Gasdruckfeder ausgerüstet ist. Diese Gasdruckfeder ist aber - abgesehen von dem hierfür bedingten Aufwand - unter Umständen noch nicht zuverlässig genug.

Weiterhin ist es bekannt, den RWA-Zylinder mit einer mechani­ schen Feder zu verbinden, die so viel Federenergie spei­ chert, daß eine Rauchabzugsklappe zusammen mit den beweglichen Teilen des RWA-Zylinders im Brandfall in ihre geöffnete Stel­ lung geschwenkt werden kann. Infolge dieser zusätzlichen Feder ist jedoch der damit ausgerüstete RWA-Zylinder volumi­ nös, insbesondere unhandlich lang.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen möglichst kompakten Druckluftzylinder als RWA-Zylinder zum Einsatz in einer unkompliziert installierbaren RWA-An­ lage, die ohne brandgesicherte Leitungen und ohne zusätzliche Hilfsenergie(art) auskommt, wobei der RWA-Zylinder zu schaf­ fen.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung eines Druckluftzylin­ ders der eingangs genannten Gattung mit den in dem kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Dieser Druckluftzylinder kommt ohne zusätzliche Hilfsenergie­ art aus, da er nur durch das für seinen normalen Betrieb vorhandene kompressible Druckmittel, d. h. insbesondere Druck­ luft, gesteuert wird. Bei einer normalen Betätigung dieses Druckluftzylinders zum Schließen einer Rauchabzugsklappe wird selbsttätig in der Speicherkammer des Druckluftzylinders abge­ schlossene Luft komprimiert, die somit in Verbindung mit dem Kolben eine Luftfeder bildet. Zum Öffnen einer Rauchabzugs­ klappe, also insbesondere im Brandfalle, braucht nur der auf der Arbeitsseite des Kolbens herrschende Druck durch Entlüf­ tung der Arbeitskammer abgebaut zu werden, um den Kolben unter der Wirkung der komprimierten Luft in der Speicherkam­ mer so zu verschieben, daß die Rauchabzugsklappe geöffnet wird. - Diese Arbeitsweise setzt also voraus, daß die Spei­ cherkammer, die an die der der Arbeitsfläche abgewandten Kompressionsseite des Kolbens angrenzt, mit Luft genügend vorgefüllt ist, bevor der Kolben bei Druck auf seine Arbeits­ fläche die kompressible Luft in der Speicherkammer ausrei­ chend komprimieren kann. Der in der Speicherkammer aufgebaute Druck hängt von dem Verhältnis der Arbeitsfläche des Kolbens zu dessen Kompressionsfläche ab, wobei die Arbeitsfläche insbesondere kleiner ist, sowie von dem Hub des Kolbens bzw. dessen Verdrängungsvolumen bei dessen Bewegung von einer ersten in eine zweite Endstellung. Diese Funktion setzt vor­ aus, daß jedenfalls bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen (Temperatur) insbesondere während der folgenden Hubbewegungen möglichst kein Luftverlust in der Speicherkammer eintritt.

In dem Fall, in dem der Druckluftzylinder in einer RWA-Anlage eingesetzt wird, bei der die Rauchgasklappe über einen vor­ gegebenen Öffnungswinkel hinaus, in der Regel 90°, unter dem Einfluß ihrer Schwerkraft weiter in einen größeren Öffnungs­ winkel von beispielsweise 140° schwenkt und dabei die Kol­ benstange des Druckluftzylinders über die üblichen mechani­ schen Verbindungselemente zwangsläufig mitnimmt, wird Luft in die Speicherkammer nachgesaugt, wodurch ein vorausgehender Druckmittelverlust wenigstens teilweise ausgeglichen werden kann. Eine geeignete konstruktive Maßnahme, um diesen Ansaug­ effekt in den letztgenannten bestimmten RWA-Anlagen mit gro­ ßen Öffnungswinkel gezielt zu nutzen, ist in Anspruch 9 ange­ geben.

Demgemäß besteht die Druckmittelnachfülleinrichtung für die genannten speziellen RWA-Anlagen in konstruktiv einfacher Weise darin, daß sie als Druckmittelansaugeinrichtung in Form eines Unterdruckventils vorzugsweise in einem Zylinderboden oder einer Zylinderwand ausgebildet ist, über welches der von der Arbeitskammer abgeteilte Zylinderraum mit der Außenatmo­ sphäre in Verbindung steht. Über dieses Unterdruckventil kann durch Ansaugen von Luft aus der Außenatmosphäre die Füllung der Speicherkammer unter Nutzung der normalen Funktion des Druckluftzylinders gezielt aufrechterhalten werden. Mit die­ ser Ausbildung des Druckluftzylinders ist außerdem eine kom­ pakte Bauweise erreichbar.

Alternativ kann als Drucknachfülleinrichtung gemäß Anspruch 7 die Arbeitskammer und der von ihm abgeteilte Zylinderraum über einen Strömungsweg in Verbindung stehen, in dem ein me­ chanisch selbsttätig gesteuerter Differenzdruckbegrenzer an­ geordnet ist. In diesem Fall wird in einer vorzugsweise durch einen Anschlag vorgegebenen Stellung des Kolbens maximaler Kompression der in der in der Speicherkammer enthaltenen komprimierten Luft der Weg zu der Arbeitskammer geöffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen Arbeitskammer und Speicher­ kammer einen an dem Differenzdruckbegrenzer voreingestellten Wert überschreitet. Dabei tritt ein partieller Druckausgleich ein, womit das durch evtl. Leckage verlorene Druckmittel in der Speicherkammer selbsttätig aufgefüllt wird.

Im einzelnen ist diese Variante der Drucknachfülleinrichtung vorteilhaft kompakt in dem Kolben gemäß Anspruch 8 ausgebil­ det: In dem Kolben sind in dem Kolben ein Ventilschieber sowie ein Rückschlagventil als Differenzdruckbegrenzer derge­ stalt angeordnet, daß ein Strömungsweg in dem Kolben zwischen der Arbeitskammer und dem von ihm abgeteilten Zylinderraum geöffnet werden kann. Hierzu ist der Ventilschieber durch einen in dem Zylinderraum, der die Speicherkammer bildet, angeordneten Anschlag betätigbar. Der Strömungsweg in dem Kolben ist geöffnet, wenn mit dem Kolben der Ventilschieber, insbesondere dessen Stößel an den Anschlag anstößt und eine Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und dem Zylinder­ raum einen an dem Rückschlagventil voreingestellten Wert überschreitet.

Diese Funktion des in dem Kolben angeordneten Ventilschiebers setzt also voraus, daß ein Anschlag, der die Kolbenbewegung begrenzt, in dem von der Arbeitskammer abgeteilten Zylinder­ raum angeordnet ist, wobei dieser Zylinderraum entweder die Speicherkammer vollständig bildet, siehe Anspruch 2, oder zumindest einen Teil dieser Speicherkammer darstellt, siehe Anspruch 3.

In dem erstgenannten Fall nach Anspruch 2, in dem die Spei­ cherkammer vollständig durch einen im wesentlichen geschlos­ senen Zylinderraum gebildet ist, der in dem Zylinder von der Arbeitskammer durch den Kolben abgeteilt ist, handelt es sich um eine äußerst unkomplizierte Bauweise verhältnismäßig schmalen Durchmessers.

In der Ausbildung gemäß Anspruch 3, bei der eine mit dem Zylinderraum, welcher einen Teil der Speicherkammer bildet, eine (weitere) Teilspeicherkammer über einen Strömungsweg in Verbindung steht, kann die Teilspeicherkammer weitgehend freizügig ausgebildet werden. Bevorzugt ist die Teilspeicher­ kammer eine Ringkammer, die um den Zylinder angeordnet ist. Hieraus ergibt sich eine verhältnismäßig kurze Bauweise des Zylinders, der jedoch einen verhältnismäßig großen Außenum­ fang aufweist.

Nach Anspruch 5 wird generell die Verschiebbarkeit des Kol­ bens durch einen Anschlag in die Zylinderkammer begrenzt, der von dem Arbeitsraum abgeteilt ist und eine Speicherkammer bzw. einen Teil hiervon bildet. Der Anschlag kann in diesem Fall auch außerhalb des Zylinderraums angeordnet sein und beispielsweise an eine Kolbenstange angreifen. Durch den Anschlag wird der Enddruck in der Speicherkammer durch Kom­ pression des kompressiblen Druckmittels, hier Luft oder Druckluft, mitbestimmt. Der Enddruck wird so groß gewählt, daß die Kraft-Hubkurve des Druckluftzylinders stets über der Belastungskurve liegt, die durch die Betätigung der Rauch­ abzugsklappe bestimmt ist.

Weiterhin steht nach Anspruch 10 bevorzugt der von der Ar­ beitskammer abgeteilte Zylinderraum über einen vorzugsweise in einem Zylinderboden oder einer Zylinderwand angeordnetes Überdruckbegrenzungsventil mit der Außenatmosphäre in Ver­ bindung. Damit wird erreicht, daß auch bei einer Erhöhung der Umgebungstemperatur der Enddruck in der Speicherkammer einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, um eine normale Funk­ tion des Druckluftzylinders zu gewährleisten und Überbean­ spruchungen der Wärmeabzugsklappe und der mit ihr verbundenen Verbindungselemente zu vermeiden.

Wie erwähnt kann der Druckluftzylinder gemäß Anspruch 11 vorteilhaft mit einer an die Kolbenstange angreifende Endla­ genverriegelung ausgestattet sein, durch die der Kolben zu­ mindest in der einen Endstellung bei entlüfteter Arbeitskam­ mer verriegelbar ist, um die Rauchabzugsklappe geöffnet zu halten. In einer Weiterbildung nach Anspruch 12 ist eine beidseitige Endlagenverriegelung der Kolbenstange vorgesehen.

In Anspruch 13 ist hervorgehoben, daß die Speicherkammer mit Luft, die auch von der Druckluft zur Betätigung des Druck­ luftzylinders abgezweigt sein kann, vorgefüllt ist.

Vier Varianten des erfindungsgemäßen Druckluftzylinders wer­ den im folgenden anhand einer Zeichnung mit sechs Figuren beschrieben, in denen jede Variante in einem Längsschnitt in zwei Stellungen dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Variante mit einer Druckmittelnach­ saugeinrichtung und einem Überdruckbe­ grenzungsventil in einer geöffneten Stellung der mit einer Kolbenstange in Verbindung ste­ henden, nicht dargestellten Rauchabzugsklappe;

Fig. 2 die erste Variante in einer Position, die ei­ ner geschlossenen Stellung der Rauchabzugs­ klappe entspricht;

Fig. 3 eine zweite Variante mit Druckmittelnachfüll­ einrichtung und Überdruckbegrenzungsventil in einer Position, die einer geöffneten Stellung der nicht dargestellten Rauchabzugsklappe ent­ spricht;

Fig. 4 die zweite Variante in einer Stellung, die der geschlossenen Stellung der Rauchabzugsklappe entspricht;

Fig. 5 eine dritte Variante ähnlich der zweiten Va­ riante, jedoch mit einer Teilspeicherkammer, die als Ringkammer um den Zylinder angeordnet ist, in einer der geöffneten Stellung der nicht dargestellten Rauchabzugsklappe zugeord­ neten Position;

Fig. 6 die dritte Variante gemäß Fig. 5, jedoch in einer Position, die der geschlossenen Stellung der Rauchabzugsklappe zugeordnet ist;

Fig. 7 eine vierte Variante ähnlich der ersten Variante ergänzt mit einem Thermoventil sowie einem beliebig betätigbaren Drei/Zweiwegeven­ til sowie mit einer Endlagenverriegelung in einer geöffneten Stellung der mit einer Kol­ benstange in Verbindung stehenden, nicht dar­ gestellten Rauchabzugsklappe;

Fig. 8 einen Querschnitt durch die vierte Variante nach Fig. 7 und

Fig. 9 die vierte Variante in einer Position, die einer geschlossenen Stellung der Rauchabzugs­ klappe entspricht, jedoch ohne Thermoventil und sonstiges Drei/Zweiwegeventil.

In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Druckluftzylinder bezeich­ net, der einen doppelseitig beaufschlagbaren Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 aufweist. Der Kolben 2 trennt eine Ar­ beitskammer 4 von einer Zylinderkammer 5, die als eine Luft bzw. Druckluft als kompressiblen Druckmittel speichernde Speicherkammer ausgebildet ist. In der Zylinderkammer 5 ist zentrisch ein Anschlag 8 an einem Zylinderboden 9 angebracht.

In dem Zylinderboden ist ein Unterdruckventil 10 eingelassen, und zwar in einem den Zylinderraum 5 mit einer nicht bezeich­ neten Außenatmosphäre verbindenden Strömungskanal 11. Das Unterdruckventil besteht im einzelnen aus einer mit einer federbelasteten Kugel, die durch den äußeren atmosphärischen Druck nach innen zu dem Zylinderraum gedrückt wird und den Strömungskanal 11 damit öffnet, der den Druck in dem Zylin­ derraum den Außendruck in der in Fig. 1 dargestellten Stel­ lung des Kolbens um einen vorgebenen Wert unterschreitet. In diesem Fall wird Luft unter atmosphärischen Druck in den Zylinderraum nachgefüllt.

Das ebenfalls in dem Zylinderboden eingelassene Überdruckbe­ grenzungsventil 12 ist ähnlich wie das beschriebene Unter­ druckventil 10 aufgebaut, jedoch umgekehrt in einem Strö­ mungskanal 13 orientiert, so daß es diesen zur Außenatmosphä­ re öffnet, wenn der Kolben 2 in der in Fig. 2 gezeigten Posi­ tion ist und in diesem Fall in dem Zylinderraum 5 ein Über­ druck herrscht, der einen an dem Überdruckbegrenzungsventil 12 voreingestellten wert überschreitet.

Die grundlegende Funktion des in den Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Druckluftzylinders 1 ist folgende, wobei wiederum anzu­ nehmen ist, daß die Kolbenstange 3 über nicht dargestellte Verbindungselemente mit einer schwenkbaren Rauchabzugsklappe in einer RWA-Anlage verbunden ist:

Um den in der Position des Kolbens 2 und der Kolbenstange 3 offene Abzugsklappe in eine geschlossene Stellung zu bewegen, wird die Arbeitskammer 4 über eine Anschlußbohrung 14 und einen Strömungskanal 15 durch nicht dargestellte Mittel, ins­ besondere gesteuerte Ventile, mit Druckluft versorgt. Die Druckluft wirkt über eine Arbeitsfläche 6 des Kolbens auf diesen ein, der in Fig. 1 nach rechts verschoben wird, da in der dargestellten Ausgangslage ein geringer Druck in dem Zylinderraum 5 als weitgehend abgeschlossene Speicherkammer herrscht. Bei der Verschiebung des Kolbens in Richtung auf den Zylinderraum 5 wird die in ihm vorgefüllte Luft durch die Kompressionsfläche 7 des Kolbens komprimiert, die sich also auf den Zylinderboden 9 zu bewegt. Dabei entsteht in dem Zylinderraum 5 ein geringerer Überdruck als der Druck der Druckluft in der Arbeitskammer 4, entsprechend dem Verhältnis der Arbeitsfläche 6 zu der Kompressionsfläche 7 und dem Kol­ benverdrängungsvolumen, welches der Kolben 2 in dem Zylin­ derraum 5 verdrängt, wenn er von der in Fig. 1 dargestellten Endposition in die in Fig. 2 gezeigte Endposition unter Ein­ wirkung des Drucks der Druckluft in der Arbeitskammer 4 ver­ schoben wird.

Wenn der Druck der in dem Zylinderraum somit komprimierten Luft einen vorgegebenen Wert insbesondere bei späterer Erhö­ hung der Umgebungstemperatur überschreitet, öffnet das Über­ druckbegrenzungsventil 12.

In der in Fig. 2 gezeigten Endposition ist somit der Kolben 5 unter dem Druck der kompressiblen Luft in dem Zylinderraum 5 als Speicherraum vorgespannt.

Wenn die nicht dargestellte Rauchabzugsklappe beispielsweise im Brandfall geschlossen werden soll, ist es nicht notwendig, daß dem Druckluftzylinder weitere Energie zugeführt wird, vielmehr genügt es, den Arbeitsraum durch eine an die An­ schlußbohrung 5 angeschlossene, nicht dargestellte Ventil­ anordnung zu entlüften, welche beispielsweise ein Magnetven­ til sein kann oder Drei/Zweiwegeventile. In diesem Fall ist also der Druck in der Arbeitskammer 4 praktisch gleich dem Druck der Außenatmosphäre, so daß unter dem Druck der in dem Zylinderraum 5 vorgespannten Luft der Kolben 2 aus der in Fig. 2 dargestellten Endposition wieder in die in Fig. 1 gezeigte Endposition vorrücken kann und die Rauchabzugsklappe öffnen kann. Wenn bei überschlagenden Rauchabzugsklappen ein vorgegebener Öffnungswinkel von beispielsweise 90° über­ schritten wird, fällt die Klappe selbsttätig in ihre geöffnete Endstellung von beispielsweise 140° und zieht die Kolbenstan­ ge 3 mit dem Kolben 2 mit, wodurch der Druck in dem Zylin­ derraum 5 unter den Druck der Außenatmosphäre sinken kann, wodurch aber der Zylinderraum 5 nicht mehr für die nächste Kompressionsphase beim Schließen der Rauchabzugsklappe genü­ gend vorgefüllt wäre. Um dies zu vermeiden, öffnet wie be­ schrieben das Unterdruckventil 10, bis der gewünschte Vor­ füllungsgrad erreicht ist.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte zweite Variante unterschei­ det sich von der besprochenen ersten Variante dadurch, daß anstelle des Unterdruckventils 10 in dem Zylinderboden eine Druckmittelnachfülleinrichtung in dem Kolben 16 angeordnet ist. Im übrigen tragen bei allen Varianten des Druckluftzy­ linders übereinstimmende Elemente gleiche Bezugszeichen. Im einzelnen besteht die Druckmittelnachfülleinrichtung in dem Kolben 16 im wesentlichen aus einem Ventilschieber 17 mit einem von einer Kompressionsfläche 18 des Kolbens hervorste­ hende Stößel 19 sowie einem federbelasteten und damit vorein­ stellbaren Rückschlagventil 20. Der Ventilschieber und das Rückschlagventil sind in nicht bezeichneten Bohrungen ange­ ordnet, die einen Strömungsweg von der Arbeitskammer 4 über das voreinstellbare Rückschlagventil 20 und den Ventilschie­ ber 17 zu dem Zylinderraum 5 bilden.

Im Bereich seines Zylinderbodens 21 ist die zweite Variante ebenfalls anders ausgebildet als die erste Variante, in dem bei der zweiten Variante ein Anschlag 22 in Form eines Hohl­ zylinders einstückig mit dem Zylinderboden 21 ausgeformt ist, und zwar so, daß der Stößel 19 des Ventilschiebers 17 auf eine Stirnfläche 23 des Anschlags stoßen kann.

Das Überdruckbegrenzungsventil 12 ist hier zentrisch zu der mit einer strichpunktierten Linie angedeuteten Längsachse 24 des Druckluftzylinders angeordnet, wobei der Strömungskanal 13 des Überdruckbegrenzungsventils 12 in das Innere des An­ schlags 22 hineinreicht. Bei dieser Bauweise wird eine siche­ re Anlage der Kompressionsfläche 18 des Kolbens 16 an der Stirnfläche 23 des Anschlags ohne Verkanten des Kolbens unter gleichzeitiger Betätigung des Stößels 19 erreicht.

In der in Fig. 3 gezeigten Position des Kolbens 16, der einer geöffneten Stellung der Rauchabzugsklappe zugeordnet ist, welche mit der Kolbenstange 3 in Verbindung steht, ist der Strömungsweg über das voreinstellbare Rückschlagventil 20 und den Ventilschieber 17 geschlossen, da der federbelastete Ventilschieber den Zylinderraum 5 gegenüber dem Strömungsweg abdichtet. Wird beispielsweise über Drei/Zweiwegeventile die Arbeitskammer 5 mit Druckluft beaufschlagt, so rückt der Kolben 16 unter Kompression der in dem Zylinderraum 5 vor­ gefüllten Luft wiederum nach rechts in Richtung auf den An­ schlag 23, entsprechend dem in dem Zylinderraum 5 herrschen­ den Anfangsdruck und dem Flächenverhältnis zwischen der Kom­ pressionsfläche 18 und der nicht bezeichneten Arbeitsfläche des Kolbens 16, und zwar so weit, bis die Kompressionsfläche 18 des Kolbens 16 an die Stirnfläche 23 des Anschlags 22 stößt, wobei gleichzeitig der Stößel 16 entgegen der Federbe­ lastung des Ventilschiebers 17 nach innen in den Kolben 16 geschoben wird und der Ventilschieber 17 den Strömungsweg in dem Kolben zu dem Zylinderraum 5 öffnet. Wenn dabei der in dem Zylinderraum 5 herrschende Enddruck (gleich Kompressions­ druck) in der Anschlagstellung des Kolbens 16 an dem Anschlag 22 noch um einen Differenzdruck zu niedrig ist, der an der an dem voreinstellbaren Rückschlagventil 20 eingestellt ist, so öffnet das Rückschlagventil, bis der Differenzdruck zwischen der Arbeitskammer 4 und dem Zylinderraum 5 den voreingestell­ ten Wert erreicht. Es liegen somit stets die gleichen An­ fangsbedingungen für eine Bewegung des Kolbens aus der in Fig. 4 dargestellten Endstellung in die in Fig. 3 gezeigte Endstellung vor. Diese Bewegung des Kolbens zum Öffnen der Rauchabzugsklappe erfolgt auch hier, wenn die Arbeitskammer 4 über die Anschlußbohrung 14 und die nicht dargestellten Drei/Zweiwegeventile entlüftet wird. Es ist zum Erreichen dieses Enddrucks in der Position nach Fig. 4 des Kolbens 16 in dem Zylinderraum 5 nicht erforderlich, daß der Druckluft­ zylinder mit einer überschlagenden Klappe in Verbindung steht, welche die Kolbenstange 3 über einer bestimmten Öff­ nungsstellung weiter in die Position zieht, die der vollstän­ dig geöffneten Stellung entspricht, vielmehr ist der Druck­ luftzylinder nach den Fig. 3 und 4 ohne diese Einschränkung einsetzbar und gewährleistet gleichwohl einen vorgegebenen Enddruck in dem Zylinderraum 5.

Die Funktion des Überdruckbegrenzungsventils, welche den Enddruck auch bei Temperaturänderungen, insbesondere Tempera­ turerhöhungen der Umgebung garantiert, ist die gleiche wie bei der ersten Variante gemäß den Fig. 1 und 2.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte dritte Variante unter­ scheidet sich von der oben gesprochenen zweiten Variante dadurch, daß die Speicherkammer, in welcher die vorgefüllte Luft durch den Kolben 16 komprimiert wird, nicht vollständig durch einen Zylinderraum 25 gebildet wird, sondern daß zu­ sätzlich eine Teilspeicherkammer als Ringkammer 26 um den Zylinder 24 angeordnet ist. Dabei steht die Ringkammer 26 mit dem Zylinderraum 25 über wenigstens eine Bohrung 27 in einer Zylinderwand 28 in Verbindung. Das Speichervolumen ist also hier um das Volumen der Ringkammer 26 größer als das Spei­ chervolumen des Zylinderraums 5 in der zweiten Variante nach den Fig. 3 und 4, gleiche Volumina der Zylinderräume 25 und 5 vorausgesetzt. Mit anderen Worten, wenn das gleiche Gesamt­ speichervolumen erzielt werden soll, kann der Druckluftzylin­ der 24 kürzer gebaut werden als der Druckluftzylinder 1 in den Fig. 3 und 4.

Im übrigen sind die Funktionen der in den Fig. 5 und 6 ge­ zeigten dritten Variante, wobei die Position in Fig. 5 der Position in Fig. 3 der zweiten Variante entspricht und die Position in Fig. 6 der Position in Fig. 4 der zweiten Varian­ te, die gleichen wie oben besprochen.

Die in den Fig. 7 bis 9 dargestellte vierte Variante des Druckluftzylinders 29 entspricht vor allem in dem Bereich des Zylinderraums 5 der ersten Variante mit dem Anschlag 8 in dem Zylinderraum sowie dem abschließenden Zylinderboden 9, in dem ein Unterdruckventil 10 mit einem Strömungskanal 11 sowie ein Überdruckbegrenzungsventil 12 mit einem Strömungskanal 13 angeordnet sind. Insoweit kann hinsichtlich der Funktions­ beschreibung auf die erste Variante verwiesen werden.

Gemäß der vorliegenden vierten Variante ist ein Kolben 30 mit einer Kolbenstange 32 verbunden, die aus einer Arbeitsfläche 31 des Kolbens herausragt. Die Arbeitsfläche 31 begrenzt wiederum eine Arbeitskammer 33, die andererseits durch einen Zylinderkopf 34 definiert ist.

Der Zylinderkopf 34 nimmt hier in seinem stirnseitigen äuße­ ren Bereich eine allgemein mit 35 bezeichnete Endlagenver­ riegelung auf, welche geeignet ist, die Kolbenstange 32 in der in Fig. 7 gezeigten Stellung, die der geöffneten Stellung einer mit der Kolbenstange 32 in Verbindung stehenden Rauch­ abzugsklappe (nicht dargestellt) entspricht, zu verriegeln. Hierzu umfaßt die Endlagenverriegelung einen Riegelkolben 36, den Federn in die Federkammer 37 in der Zeichnung nach rechts in Richtung auf Kugeln 42 als Verriegelungselemente zu schie­ ben suchen. Der Riegelkolben 36 begrenzt im Inneren des Zy­ linderkopfs einen Riegeldruckraum 38, der über eine (in Fig. 9 nicht dargestellte) Durchgangsbohrung 39 mit der Arbeits­ kammer in druckleitender Verbindung steht. Der Riegeldruck­ raum und die Arbeitskammer können über weitere Bohrungen 40 - die in Fig. 9 ebenfalls nicht dargestellt sind - über Venti­ le mit dem Druckmittel unter Arbeitsdruck versorgt werden oder aber entlüftet werden. Das Druckmittel ist auch hier bevorzugt Druckluft.

An einer inneren Stirnseite weist der Riegelkolben 36 weiter einen hülsenartigen Abschnitt 41 auf, der geeignet ist, die Kugeln 42 abzudecken, wenn die Kugeln in einer ringförmigen Nut 43 in der Kolbenstange liegen, siehe Fig. 7, oder aber freizugeben, so daß die Kugeln durch Verschiebung der Kolben­ stange 32 aus der ringförmigen Nut 43 herausgedrückt und in den Riegeldruckraum 38 radial nach außen bewegt werden kön­ nen, siehe Fig. 9.

Im einzelnen wird, wenn der Riegeldruckraum in Fig. 7 entlüf­ tet ist, womit auch die Arbeitskammer 33 entlüftet ist und der Kolben nach links in die die Rauchabzugsklappe öffnende Stellung geschoben ist, die ringförmige Nut 43 eine Lage unter dem hülsenförmigen Abschnitt 41 des in diesem Betriebs­ fall nach rechts geschobenen Riegelkolbens liegen, wodurch die Kugeln 42 in der ringförmigen Nut 43 zurückgehalten wer­ den und die Kolbenstange 32 arretieren.

In dem Betriebsfall nach Fig. 9, in dem in den Riegeldruck­ raum 38 und die Arbeitskammer 33 Druckluft unter Arbeitsdruck eingeströmt ist, wird hingegen der Riegelkolben nach links entgegen der Federkraft geschoben und die Kugeln 42 können radial nach außen zurückweichen und die ringförmige Nut 43 freigeben, wodurch die Kolbenstange 42 nicht mehr arretiert ist und durch den Kolben nach rechts mitgenommen werden kann, was der geschlossenen Stellung der Rauchabzugsklappe ent­ spricht.

Die Steuerung erfolgt bei der Variante 4 durch ein Drei/Zwei­ wege-Thermoventil 44, welches bei Erwärmung über einen vor­ gebenen Grenzwert den Riegeldruckraum 38 und die Arbeitskam­ mer 33 selbsttätig entlüftet. Das Thermoventil kann mit einem weiteren Drei/Zweiwegeventil 45 in Verbindung stehen, das beliebig, z. B. manuell oder magnetisch (als Magnetventil) betätigt werden kann. Diese Drei/Zweiwegeventil steht dazu mit einer Druckluftquelle in Verbindung.

Aus Fig. 8 ergibt sich ein Schnitt durch das Thermoventil 44 herkömmlicher Bauweise, welches deswegen nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht. Dieses Thermoventil steht, wie auch in Fig. 7 angedeutet, mit weiteren Bohrungen 40 in Ver­ bindung, die zu dem Riegeldruckraum 38 führen.

Claims (13)

1. Druckluftzylinder zur Betätigung von Rauchabzugsklappen in Rauch- und Wärmeabzugsanlagen, mit einem doppelseitig beaufschlagbaren Kolben (2, 16, 30) mit mindestens einer Arbeitsfläche (6, 31), der in einem Zylinder (1, 24, 29) mit mindestens einer Arbeitskammer (4, 33) durch Druck­ luft verschiebbar ist, und mit einem Energiespeicher mit Stellmitteln, welche durch eine Steuereinrichtung ge­ steuert die Rauchabzugsklappe öffnen bzw. offenhalten, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher eine Luft bzw. Druckluft als kompressibles Druckmittel speichernde Speicherkammer vorgesehen ist, die mit einer Kompressionsfläche (7, 18) des Kolbens (2, 16, 30) auf dessen der Arbeitsfläche (6, 31) abgewandten Seite in druckmittelleitender Verbindung steht, und daß die Steuereinrichtung ein mit der Arbeitskammer (4, 33) in druckluftleitender Verbindung stehendes Entlüftungsventil betätigt.

2. Druckluftzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer vollständig durch einen im we­ sentlichen abgeschlossenen Zylinderraum (5) gebildet ist, der in dem Zylinder (1, 29) von der Arbeitskammer (4, 33) durch den Kolben (2, 16, 32) abgeteilt ist.

3. Druckluftzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer nur zum Teil durch den Zylinder­ raum (25) gebildet ist, der in dem Zylinder (24) von der Arbeitskammer (4) durch den Kolben (16) abgeteilt ist, und daß mit diesem Zylinderraum (25) eine Teilspeicher­ kammer über einen Strömungsweg (Bohrung 27) in Verbin­ dung steht.

4. Druckluftzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilspeicherkammer eine Ringkammer (26) um den Zylinder (24) angeordnet ist.

5. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (8, 22) vorgesehen ist, der die Ver­ schiebbarkeit des Kolbens in den Zylinderraum (5, 25) begrenzt, der von der Arbeitskammer abgeteilt ist.

6. Druckluftzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (8, 22) in dem von der Arbeitskammer (4) abgeteilten Zylinderraum (5, 25) angeordnet ist.

7. Druckluftzylinder nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (4) und der von ihm abgeteilte Zylinderraum (5, 25) über einen Strömungsweg in Verbin­ dung stehen, in dem ein mechanisch selbsttätig gesteuer­ ter Differenzdruckbegrenzer angeordnet ist.

8. Druckluftzylinder nach den Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kolben (16) ein durch den Anschlag in dem Zylinderraum betätigbarer Ventilschieber (17) sowie ein Rückschlagventil (20) als Differenzdruckbegrenzer derge­ stalt angeordnet sind, daß ein Strömungsweg in dem Kol­ ben (16) zwischen dem Zylinderraum und der Arbeitskammer geöffnet wird, wenn der Ventilschieber an den Anschlag anstößt und ein Differenzdruck zwischen der Arbeitskam­ mer und dem Zylinderraum einen an dem Rückschlagventil voreingestellten Wert überschreitet.

9. Druckluftzylinder, der mit einer Rauchabzugsklappe der­ gestalt in Verbindung steht, daß bei deren Öffnen über eine konstruktiv vorgegebenen Öffnungswinkel der Kolben des Druckluftzylinders durch die Rauchabzugsklappe in Richtung auf die Arbeitskammer bewegt wird, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelnachfülleinrichtung als Druckmittel­ nachsaugeinrichtung in Form eines Unterdruckventils (10) vorzugsweise in einem Zylinderboden (9) oder einer Zy­ linderwand ausgebildet ist, über welches der von der Arbeitskammer (4) abgeteilte Zylinderraum (5) mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

10. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Arbeitskammer (4) abgeteilt Zylinderraum (5, 25) über ein vorzugsweise in einem Zylinderboden (9) oder einer Zylinderwand angeordneten Überdruckbegren­ zungsventil (12) mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht.

11. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange (32) mit mindestens einer Endla­ genverriegelung (35) in der durch den Druck in der Spei­ cherkammer bei entlüfteter Arbeitskammer (33) herausge­ fahrenen Stellung verriegelbar ist.

12. Druckzylinder nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine beidseitige Endlagenverriege­ lung der Kolbenstange.

13. Druckluftzylinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer mit Luft vorgefüllt ist.