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Die
Erfindung betrifft einen Dämpfzylinder
für temperaturbelastete
Einsätze
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Derartige
Dämpfzylinder
sind für
Brandschutzeinrichtungen von Gebäuden
bekannt. Sie bestehen aus einem zylindrischen Gehäuse mit
einer innen liegenden Fluidkammer, die mit einem Dämpffluid
gefüllt
ist und in der ein Dämpfkolben
mit einer Kolbenstange verschiebbar gelagert ist. Die Kolbenstange
wird von einem schließenden
Schiebetor oder dergl. betätigt
und dämpft
dessen Schließbewegung am
Ende.
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Bei
derartigen Dämpfzylindern
besteht das Problem, dass unter Hitzeeinwirkung, z.B. bei Montage
des Dämpfzylinders
auf der befeuerten Gebäudeseite,
im Dämpfzylinder
ein Innendruck in der Fluidkammer entstehen kann, der die Kolbenstange
wieder ausfahren lässt
und ggf. das geschlossene Schiebetor öffnen kann. Die Brandschutzfunktion wäre in einem
solchen Fall gefährdet.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Dämpfzylinder
für temperaturbelastete
Einsätze
aufzuzeigen.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Die
zusätzliche
Auffangkammer mit der Fluidverbindung und dem unter Hitzeeinwirkung
lösbaren
Verschluss ermöglichen
bei temperaturbelasteten Einsätzen
und bei Entstehung eines unerwünschten Überdrucks
in der Fluidkammer ein Abfließen
des Dämpffluids
und damit einen Abbau des besagten Überdrucks. Hierdurch werden
ein unerwünschtes Ausfahren
der Kolbenstange und eine Fehlfunktion des Dämpfzylinders verhindert. Diese
Sicherheitseinrichtung löst
erst ab einer gewissen Hitze oder einer Temperaturschwelle aus,
in der die besagten Probleme entstehen können. Im Normalbetrieb und
bei Umgebungstemperaturen unter der Auslöseschwelle bleiben der Verschluss
intakt und die Fluidverbindung geschlossen. Der Dämpfzylinder
kann seine normalen Funktionen erfüllen.
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Mit
der Erfindung wurde erkannt, dass das Problem auf die bei Dämpfzylindern
vorhandene Gas- oder Luftblase in der Fluidkammer zurückzuführen ist,
welche für
den Ausgleich des Kolbenstangenvolumens vorhanden ist und je nach
Eintauchtiefe der Kolbenstange mehr oder weniger komprimiert ist. Die
im stangenfreien Kammerbereich befindliche Luftblase kann sich bei
Hitzebeaufschlagung unter Umständen
soweit ausdehnen, dass sie den Kolben und die Kolbenstange ausschiebt.
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Die
Auffangkammer hat ferner den Vorteil, dass sie einen unerwünschten
Austritt des Dämpffluids
aus dem Dämpfzylinder
und dessen Entzündung verhindert.
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Für die Anordnung
der Auffangkammer sowie die Anordnung und Ausgestaltung der Fluidverbindung
und des Verschlusses gibt es verschiedene Möglichkeiten. Ein Schmelzverschluss
hat den Vorteil, dass er mit seiner materialseitig vorgegebenen Schmelztemperatur
auf eine bestimmte und gewünschte
Auslösetemperatur
eingestellt werden kann. Das für
den Verschluss eingesetzte Material, z.B. ein Wachs, ein Kunststoff
oder dergl., kann durch eine sich verjüngende Formgebung der Fluidverbindung
und insbesondere eine Stufengestaltung, stabilisiert werden, so
dass es im Normalbetrieb den Innendrücken in der Fluidkammer mit
ausreichender Sicherheit widersteht und die Verschlussfunktion aufrecht
erhält.
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Alterantiv
kann der Verschluss als Klemm- oder Klebeverschluss ausgebildet
sein und einen Stopfen aufweisen, der in die Auslassöffnung der
Fluidverbindung und ihres Durchflusskanals eingesetzt ist. Der Stopfen
entfaltet in der Auslassöffnung
eine Klemm- oder Klebekraft, die für den Normalbetrieb ausreichend
groß ist
und den Stopfen festhält.
Erst bei Überschreiten
eines bestimmten Innendrucks in der Fluidkammer wird der Stopfen
ausgestoßen.
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Die
Auffangkammer kann unterschiedlich ausgestaltet und in unterschiedlicher
Weise am Dämpfzylinder
angeordnet sein. Eine fluchtende Anordnung hinter der Fluidkammer
hat den Vorteil, dass der Dämpfzylinder
schlank baut und in Führungsschienen
des Torlaufwerks oder dergl. anderen engen Einbauorten Platz finden
kann. Wenn es hingegen auf die minimale Baulänge des Dämpfzylinders ankommt und der
Durchmesser weniger wichtig ist, kann die Auffangkammer außenseitig
die Fluidkammer umgeben.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt. Im einzelnen zeigen
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1:
Eine Gebäude-Brandschutzeinrichtung
mit einem Dämpfzylinder,
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2:
eine erste Variante eines Dämpfzylinders
mit Auffangkammer, Fluidverbindung und Verschluss im teilweise abgebrochenen
Längsschnitt,
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3:
einen vergrößerten Längsschnitt durch
eine Trennwand zwischen Fluidkammer und Auffangkammer,
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4:
eine geklappte Stirnansicht der Trennwand von 3 und
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5:
einen vergrößerten und
abgebrochenen Längsschnitt
durch eine zweite Ausführungsform des
Dämpfzylinders.
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1 zeigt
eine Brandschutzeinrichtung (1) für Gebäude. Die Gebäudeöffnung (2)
wird im Brandfall durch ein Tor (3), hier ein Schiebetor,
mittels eines geeigneten Auslösers
und Antriebs verschlossen. Als Antrieb können ein Gewicht, eine Federseilrolle
oder dergleichen dienen. In 1 ist ein
Gewicht schematisch dargestellt. Die Schließbewegung des Schiebetors (3)
wird am Ende durch einen Dämpfzylinder
(4) bedämpft,
der in den nachfolgenden 2–5 in zwei
Varianten im einzelnen beschrieben ist.
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Der
Dämpfzylinder
(4) kann an beliebiger Stelle der Brandschutzeinrichtung
(1) angeordnet sein. Er kann sich an oder in der Gebäudewand
befinden. Er kann aber auch in der Laufschiene des Schiebetors integriert
angeordnet sein. Anstelle eines Schiebetors kann eine Klappe, eine
Schwenktüre
oder dergl. vorgesehen sein. Der Dämpfzylinder (4) lässt sich
außerdem
für andere
temperaturbelastete Einsätze
verwenden, z.B. bei Maschinen, Anlagen oder dergleichen.
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Der
Dämpfzylinder
(4) besteht aus einem Gehäuse (5) mit einer
innenliegenden abgeschlossenen Fluidkammer (6), in der
ein fluidisches Dämpfmedium,
z.B, ein Hydrauliköl,
angeordnet ist. In der Fluidkammer (6) ist ein Dämpfkolben
(8) axial beweglich gelagert, der auf der einen Seite mit
einer Kolbenstange (10) verbunden ist. Auf der anderen
Seite kann ein Rückstellelement
(11), z.B. eine gehäuseseitig
abgestützte
Feder, auf den Dämpfkolben
(8) einwirken. Im Dämpfkolben
(8) ist mindestens eine Drossel (9) vorhanden,
die ein Überströmen des Dämpffluids
(15) von der einen zur anderen Kolbenseite ermöglicht und
dabei für
die Dämpfwirkung sorgt.
Die Drossel bzw. die Überströmkanäle sind
in den Zeichnungen schematisch angedeutet.
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Wie 1, 2 und 5 verdeutlichen, kann
in der Fluidkammer (6) mindestens eine Gas- oder Luftblase
(7) vorhanden sein, die zumindest bereichsweise auf der
stangenfreien Seite des Dämpfkolbens
(8) angeordnet ist. Sie befindet sich in dem Fluidkammerbereich,
der beim Einfahren des Dämpfkolbens
(8) komprimiert wird. Die Luftblase (7) sorgt für einen
Ausgleich der wegen des Kolbenstangenvolumens unterschiedlich großen fluidgefüllten Volumina
beidseits des Dämpfkolbens
(8).
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Der
Dämpfzylinder
(4) besitzt in den beiden Ausführungsformen von 1 bis 4 und 5 jeweils
mindestens eine Auffangkammer (22), in welche das Dämpffluid
(15) im Störungsfall überströmen kann,
wenn auf der federbelasteten Seite des Dämpfkolbens (8) der
Druck in der Fluidkammer (6) so hoch wird, dass der Dämpfkolben
(8) und seine Kolbenstange (10) in unerwünschter
Weise ausfahren. Ein solcher Fall kann bei hohen Umgebungstemperaturen
und insbesondere bei einer Befeuerung des Dämpfzylinders (4) im
Brandfall auftreten. Daneben kann es andere Auslöseerscheinungen für den besagten Überdruck
geben.
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Die
Auffangkammer (22) kann das überströmende Dämpffluid (15) aufnehmen.
Sie ist hierfür vorzugsweise
leer. Sie kann alternativ mit einem saugfähigen oder bindefähigen Material
für das Dämpffluid
(15) oder mit einem Gas oder dergl. gefüllt sein. Die Auffangkammer
(22) ist mit der Fluidkammer (6) an mindestens
einer Stelle über
eine Fluidverbindung (16) verbunden. In der Fluidverbindung (16)
befindet sich ein Verschluss (19), der im Normalbetrieb
die Fluidverbindung (16) dicht verschließt und kein
Dämpffluid
(15) durchlässt.
Erst im Auslösefall, insbesondere
unter Hitzeeinwirkung, Überdruck
in der Fluidkammer (6) oder aus anderen Gründen wird der
Verschluss (19) gelöst
und ggf. entfernt, wobei er die Fluidverbindung (16) öffnet und
ein Überströmen des
Dämpffluids
(15) unter Druckentlastung der Fluidkammer ermöglicht.
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Die
beiden Ausführungsformen
zeigen verschiedene Möglichkeiten
zur Gestaltung und Anordnung der Auffangkammer (22) und
des Verschlusses (19).
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Im
Ausführungsbeispiel
von 2 bis 4 ist die Auffangkammer (22)
in Axialrichtung hinter der Fluidkammer (6) angeordnet
und ist von dieser durch eine Trennwand (24) getrennt.
In diesem Fall bietet die Trennwand (24) den rückseitigen
Abschluss der Fluidkammer (6). An der Vorderseite ist die
Fluidkammer (6) durch ein Abschlussteil (13) bzw.
einen Deckel mit einer Durchlassöffnung
für die
Kolbenstange (10) verschlossen.
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Die
Fluidkammer (6) und die Auffangkammer (22) weisen
in der dargestellten Ausführungsform fluchtende
Rohren (12, 23) mit gleicher Querschnittsform
und gleichem Durchmesser, z.B. zylindrische Rohre, auf. Beide Rohre
(12, 23) sind mit der Trennwand (24)
verbunden. Das Rohr (23) der Auffangkammer (22)
ist rückseitig
mit einem Abschlussteil (14) oder einem Boden abgeschlossen.
Die Abschlussteile (13, 14) und die Trennwand
(24) können mit
den Rohren (12, 23) in beliebig geeigneter Weise verbunden
sein. In der gezeigten Ausführungsform sind
dies Schraubverbindungen oder Gewinde (28). Die Abschlussteile
(13, 14) können
außenseitig
vorstehende Ansätze
mit einem weiteren Gewinde (28), einem Auge oder dergleichen
zum Anschluss von anderen Teilen oder zur Befestigung aufweisen.
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3 und 4 verdeutlichen
die Ausgestaltung der Trennwand (24) und der darin angeordneten
Fluidverbindung (16) mit dem Verschluss (19) im
Detail. Die Fluidverbindung (16) weist in diesem Fall einen
an geeigneter Stelle, z.B. zentral angeordneten, axial verlaufenden
Kanal (18) auf, der die beiden Kammern (6, 22)
verbindet. In diesem Kanal (18) ist der Verschluss (19)
angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform hat der Kanal (18)
eine zur Auffangkammer (22) hin sich verjüngende Querschnittsform.
Dies kann eine zumindest bereichsweise konisch sich verjüngende Form
sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Kanal (18) stufenförmig ausgebildet und besitzt
mindestens eine verengende umlaufende Stufe (25). Diese
sich verjüngende
oder abgestufte Querschnittsgestaltung hat Vorteile für die formschlüssige Abstützung des
Verschlusses (19) und kann außerdem als Drossel für das im
Auslösefall überströmende Dämpffluid
(15) dienen.
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Im
Ausführungsbeispiel
von 2 bis 4 ist der Verschluss (19)
als Schmelzverschluss (20) ausgebildet. Er besteht aus
einem beliebigen geeigneten Material mit einer Schmelztemperatur,
die auf die jeweilige Auslösesituation
oder Gefahrensituation abgestimmt ist. Eine solche Ausgestaltung
eignet sich besonders für
Brandschutzeinrichtungen oder für
andere temperatur- oder hitzebelastete Einsätze. Die Schmelztemperatur
wird z.B. auf die temperaturbestimmte Druckentwicklung in der Fluidkammer
(6) auf der federbelasteten bzw. stangenfreien Seite des Dämpfkolbens
(8) abgestimmt. Dies kann rechnerisch oder empirisch ermittelt
werden. Der Schmelzverschluss (20) schmilzt und öffnet dann
bei einer Auslösetemperatur,
ab der im besagten Bereich der Fluidkammer (6) ein zu großer Druck
entstehen und ein unerwünschtes
Ausschieben der Kolbenstange (10) drohen würde. Bei
dieser Auslegung können auch
die Masse bzw. Haftreibung des Schiebetors (3) oder eine
andere Gegenkraft einbezogen werden. Die Schmelztemperatur bzw.
Auslösetemperatur kann
insbesondere so hoch gewählt
werden, dass erst nach einer längeren
Befeuerung oder anderweitigen Temperaturbeaufschlagung der Auslösefall eintritt.
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Der
Schmelzverschluss (20) kann aus einem beliebig geeigneten
Material bestehen. Vorzugsweise handelt es sich um ein anfangs plastisch
verformbares und später
verfestigendes Material, welches von außen in die Fluidverbindung
(16) bzw. in den Kanal (18) eingebracht werden
kann. Als Material eignen sich thermoplastische Kunststoffe, Wachse oder
dgl., die in einem warmen plastischen Zustand eingebracht werden
und beim Abkühlen
erstarren. Es eignen sich aber aber auch beliebige andere Materialien.
Alternativ kann die Trennwand (24) teilbar oder öffenbar
sein, was die Einbringung eines Festkörper-Schmelzverschlusses (20) in
die Fluidverbindung (16) ermöglicht.
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Der
Schmelzverschluss (20) hat vorzugsweise eine an die Fluidverbindung
(16) bzw. den Kanal (18) angepasste Querschnittsform
und füllt
diesen vollständig
aus. Durch die Formanpassung und die vorerwähnte sich verjüngende oder
abgestufte Gestaltung findet eine formschlüssige Abstützung und eine Stabilisierung
des Verschlusses (19) statt. Ferner kann der Verschluss
(19) an ein oder beiden Seiten aus der Fluidverbindung
(16) bzw. dem Kanal (18) ragen und einen verbreiterten
Kopf (26) mit einem radialen Überstand (27) aufweisen.
Der verbreiterte Kopf (26) auf der Seite der Fluidkammer
(6) sorgt für
eine zusätzliche
Abstützung
des Verschlusses (19) im Normalbetrieb und gegen die Einwirkung der
bei der Dämpffunktion
des Zylinders (4) auftretenden Fluidbrücke in der Fluidkammer (6).
Der Überstand
(27) liegt hierbei an der Wandung einer Vertiefung (30)
der Trennwand (24) an und sorgt für eine formschlüssige Abstützung. Die
bodenseitige Wandung der Vertiefung (30) kann konkav ausgebildet
sein. Der verbreiterte Kopf auf der anderen Seite der Auslassöffnung (17)
kann ggf. nachträglich
angebracht oder angeformt werden und verhindert ein unerwünschtes
Austreten des Verschlusses (19) in die Fluidkammer (6).
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Die
Trennwand (24) hat in der gezeigten Ausführungsform
mittig einen radialen Bund (29), der als Anschlag für die beidseitige über Gewinde
(28) aufgeschraubten Rohre (12, 23) dient.
Hier können außerdem Dichtungen
angeordnet sein. Die Trennwand (24) hat für diese
Haltefunktion eine entsprechende axiale Länge. An beiden Stirnseiten
sind die vorerwähnten
Vertiefungen (30) vorhanden, die eine entsprechende Verkürzung des
Kanals (18) und des Verschlusses (19) bewirken.
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Im
Ausführungsbeispiel
von 2–4 hat
der Dämpfzylinder
(4) durch die fluchtende Kammeranordnung ein schlankes
und stufenlos durchgehendes Gehäuse
(5). In dieser Bauvariante hat der Dämpfzylinder (4) die
gleiche Außenumfangsform wie
ein konventioneller Zylinder und ist nur in der Länge durch
die angesetzte Auffangkammer (22) vergrößert. Alternativ können die
Auffangkammer (22) und das Rohr (23) im Durchmesser
verkleinert oder vergrößert sein,
wodurch sich eine gestufte Gehäuseausbildung
ergibt. In weiterer Abwandlung kann die Auffangkammer (22)
an der Frontseite des Dämpfzylinder
(4) vor dem Dämpfkolben
(8) angeordnet sein. Die Trennwand (24) ist dann
ebenfalls entsprechend anders angeordnet und auch anders ausgebildet,
wobei sie einen zentralen Durchlass für die Kolbenstange (10)
aufweist oder ein oder mehrere außenseitig um die Kolbenstange
(10) angeordnete Fluidverbindung (16) und Verschlüsse (19)
aufweist.
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In
der Variante von 5 ist die Auffangkammer (22)
außenseitig
von der Fluidkammer (6) angeordnet und umgibt diese zumindest
teilweise an ihrem Umfang. In der gezeigten Ausführungsform umschließen sich
die Kammern (6, 22) ringförmig. Das Rohr (23)
der Auffangkammer (22) kann in beliebig geeigneter Weise
am Rohr (12) oder in den Abschlussteilen (13, 14)
angeordnet und befestigt sein, wobei das Rohr (23) auch
selbst Stirn- oder Bodenwände
haben kann. 5 zeigt diese beliebig wellbare
Anordnung lediglich schematisch. Die Auffangkammer (22)
kann sich über
einen Teil oder über
die ganze Länge
der Fluidkammer (6) erstrecken.
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5 zeigt
auch eine Variante der Fluidverbindung (16) und des Verschlusses
(19). Die Fluidverbindung (16) ist hier als abgewinkelter
Kanal (18) ausgebildet, welcher z.B. im frontseitigen Abschlussteil
(13) bzw. Deckel der Fluidkammer (6) angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist
auch eine Anordnung am rückwärtigen Abschlussteil
oder Boden (14) möglich.
Der abgewinkelte Kanal (18) besitzt einen horizontalen
Abschnitt mit geringem Durchmesser, der einerseits an der Deckelstirnwand
und an der Fluidkammer (6) mündet und andererseits an einer
quer verlaufenden Auslassöffnung
(17) mündet,
welche einen größeren Durchmesser
als der besagte Kanalabschnitt hat. In der Auslassöffnung (17)
ist der Verschluss (19) angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel
als Klemm- oder Klebeverschluss (21) ausgebildet ist. Dieser
besteht aus einem Stopfen, der in die Auslassöffnung (17) eingepresst
oder eingeklebt ist und in der Öffnung
durch Klemmkraft oder durch Haftkraft hält. Der Stopfen kann ebenfalls
einen verbreiterten Kopf (26) haben. Die Haltekraft des Klemm-
oder Klebeverschlusses (21) wird auf die vorerwähnte Überdruckentwicklung
in der Fluidkammer (6) im Auslösefall abgestimmt. Im Normalbetrieb bei
ruhendem Dämpfkolben
(8) herrscht im Dämpffluid
(15) in der Fluidverbindung (16) nur ein geringer Druck,
dem der Klemm- oder Klebeverschluss (21) wiedersteht. Das
gleiche gilt bei einer normalen Entlastung und Ausfahrbewegung des
Dämpfkolbens
(8) unter Einfluss der üblicherweise
relativ schwach ausgelegten Feder (11). Der über die
Drossel- oder Dämpfwirkung
entstehende Druckanstieg in der Fluidverbindung (16) kann
immer noch vom Verschluss (19) abgestützt werden. Erst wenn im Auslösefall, insbesondere
bei einer Befeuerung oder anderweitig erhöhten Umgebungstemperaturen
der Fluiddruck wegen der Gasblasenausdehnung über ein vorbestimmtes Maß ansteigt,
rutscht der Stopfen aus der Auslassöffnung (17) und gibt
den Durchfluss frei. Bei der Auslegung der Klemm- oder Klebekräfte können thermische
Einflüsse
und eine damit einhergehende Reaktion des Stopfenmaterials berücksichtigt
werden.
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Weitere
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
sind in verschiedener Weise möglich.
Zum einen lassen sich die Merkmale der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsformen
untereinander vertauschen und variieren. Z.B. kann der Verschluss
(19) im Ausführungsbeispiel
von 2 bis 4 als Klemm- oder Klebeverschluss
(21) ausgebildet sein und in der zur Auffangkammer (22)
weisenden Auslassöffnung
(17) angeordnet sein. Umgekehrt kann auch im Ausführungsbeispiel
von 5 der Verschluss (19) als Schmelzverschluss
(20) ausgebildet sein. Daneben sind weitere Verschlussvarianten
möglich,
die auf Temperatur, Druckanstieg oder andere im Auslösefall eintretende
Zustandsänderungen
reagieren.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist die Auffangkammer (22) in den Dämpfzylinder (4) und
in dessen Gehäuse
(5) integriert. In Abwandlung hierzu kann die Auffangkammer
(22) extern angeordnet und über eine entsprechende Leitung
mit dem Dämpfzylinder
(4) verbunden sein. Hierbei können mehrere Dämpfzylinder
(4) an einer gemeinsamen Auffangkammer (22) angeschlossen
sein. Auch bei der integrierten Anordnung der Auffangkammer (22) sind
weitere Abwandlungen, ihre Gestaltung und Anordnung möglich. Variabel
ist auch die Gestaltung und Anordnung der Fluidverbindung (16).
Sie kann z.B. bei der Ausführungsform
von 5 im Mantel oder Rohr (12) der Fluidkammer
(6) angeordnet sein.
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- 1
- Brandschutzeinrichtung
- 2
- Gebäudeöffnung
- 3
- Tor,
Schiebetor
- 4
- Dämpfer, Dämpfzylinder
- 5
- Gehäuse
- 6
- Fluidkammer
- 7
- Luftblase
- 8
- Dämpfkolben,
Kolben
- 9
- Drossel, Überströmkanal
- 10
- Kolbenstange
- 11
- Rückstellelement,
Feder
- 12
- Rohr
von Fluidkammer
- 13
- Abschlussteil,
Deckel
- 14
- Abschlussteil,
Boden
- 15
- Dämpffluid, Öl
- 16
- Fluidverbindung
- 17
- Auslassöffnung
- 18
- Kanal
- 19
- Verschluss
- 20
- Schmelzverschluss
- 21
- Klemm-
oder Klebeverschluss, Stopfen
- 22
- Auffangkammer
- 23
- Rohr
von Fluidkammer
- 24
- Trennwand
- 25
- Stufe
- 26
- Kopf
- 27
- Überstand
- 28
- Gewinde
- 29
- Bund
- 30
- Vertiefung