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Die
Erfindung bezieht sich auf eine schwimmerbetätigte Schließvorrichtung
zum Abschotten einer Gebäudeöffnung.
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Sie
eignet sich dazu, Gebäude
bei einem ansteigenden Wasserspiegel gegen das Eindringen von Wasser
zu schützen.
Hiervon besonders betroffen sind Kellerräume, die zu der Außenumgebung
Fenster, Türen
oder sonstige Öffnungen
aufweisen, welche zur Belüftung
der Räume
zumindest gelegentlich geöffnet
werden sollen. Wird bei einem Ansteigen des Wasserspiegels das Schließen solcher
Gebäudeöffnungen übersehen,
können
große
Schäden
auftreten. Insbesondere in engen Kellerschächten kann bereits starker
Niederschlag zu einem vorübergehenden
Wasserstand führen,
der über
dem Niveau der Gebäudeöffnung liegt.
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Es
besteht daher ein großes
Interesse an einer Schließvorrichtung,
die bei einem Ansteigen des Wasserspiegels die Gebäudeöffnung automatisch und
zuverlässig
abschottet.
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In
diesem Zusammenhang ist aus der
DE 103 13 281 A1 eine schwimmerbetätigte Schließvorrichtung
der eingangs genannten Art bekannt, bei der im Falle eines ansteigenden
Wasserspiegels ein Verschlußdeckel
durch die Auftriebskraft eines Schwimmers automatisch in eine die
Gebäudeöffnung abschottende
Schließstellung
bewegt wird. Dazu ist der Verschlußdeckel über einen Hebel, an dem auch
der Schwimmer angreift, schwenkbar an der Außenseite des Gebäudes angelenkt.
Jedoch sind die mit dieser Schließvorrichtung erzeugbaren Schließkräfte in engen
Kellerschächten
beschränkt,
da sich das Volumen des Schwimmers sowie dessen wirksamer Hebelarm
an dem Schwenkhebel nicht beliebig vergrößern lassen. Unter Umständen wird
keine ausreichende Schließkraft
erzeugt, so daß ansteigendes Wasser
die Dichtung des Verschlußdeckels überwinden
kann. Dem ließe
sich zwar durch einen sehr kleinen Öffnungswinkel des Verschlußdeckels
entgegenwirken. Jedoch wäre
in einem solchen Fall die Belüftungsfunktion
in der Öffnungsstellung
gering.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Schließvorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einer kompakten
Bauweise hohe Schließkräfte ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schließvorrichtung
mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
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Über den
Scherengelenkmechanismus in Verbindung mit dem axial verschiebbaren
Verschlußdeckel
wird ein verhältnismäßig großer Belüftungsquerschnitt
in der Öffnungsstellung
verbunden mit einer hohen Schließkraft in der Schließstellung
erzielt. Letztere resultiert vor allem aus der starken Aufspreizung
der beiden Hebel im Moment des Schließens. Auf diese Weise läßt sich
mit verhältnismäßig geringen
Auftriebskräften
auch unter beengten Raumverhältnissen
ein zuverlässiges
selbsttätiges
Schließen gefährdeter
Gebäudeöffnungen
erzielen.
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Durch
die Anbindung des Scherengelenkmechanismus an einen gebäudeseitig
befestigbaren Bügel
lassen sich bestehende Gebäudeöffnungen
ohne großen
Aufwand nachrüsten.
Der Verschlußdeckel kann
beispielsweise wie in der
DE
20 2004 013 274.5 beschrieben ausgeführt sein.
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Weitere,
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben.
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So
kann das Scherengelenk eine an den Hebeln gelagerte Gelenkachse
aufweisen und das Betätigungsorgan
in der Schließstellung
auf die Gelenkachse drücken.
Dies ermöglicht
im Moment des Schließens
eine optimale Kraftübertragung
mit hohen Kräften
in Axialrichtung der Führungsschiene.
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Es
ist daher vorteilhaft, wenn der Spreizwinkel der beiden Hebel in
der Schließstellung
in Bezug auf die Anlenkpunkte an dem Verschlußdeckel und der Führungsschiene
größer als
150 Grad ist.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Auftriebskraft
des Schwimmers lediglich bei starker Spreizung unmittelbar auf die
Gelenkachse des Scherengelenks aufgebracht. Bei sehr geringeren
Spreizwinkeln bestünde dagegen
aufgrund von systemimmanenter Reibung am Scherenmechanismus Selbsthemmungsgefahr. Im
Hinblick auf eine besonders kompakte Bauweise und einen großen Belüftungsquerschnitt
sind jedoch geringe Spreizwinkel durchaus wünschenswert. Um eine Selbsthemmung
bei solchen Winkeln zu vermeiden, weist das Betätigungsorgan eine längliche
Ausnehmung auf, durch die sich die Gelenkachse erstreckt. Hierdurch
ist eine Entkopplung der Gelenkachse von dem Betätigungsorgan bei kleinen Spreizwinkeln
möglich.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung wird die Auftriebskraft, solange der
Scherenmechanismus wenig aufgespreizt ist, mittels des Betätigungsorgans
unmittelbar auf die beiden Hebel aufgebracht. Zu diesem Zweck kann
an dem Betätigungsorgan
mindestens eine Führungsrolle
vorgesehen sein, die in der Öffnungsstellung
bei einer Auftriebskraft des Schwimmers gegen einen Hebel anliegt.
Die Führungsrollen
erleichtern bei kleinen Spreizwinkeln die anfängliche Bewegung des Verschlußdeckels
aus der Öffnungsstellung
in Richtung der Schließstellung durch
die günstigere
Kraftwirkungsrichtung, da die Rolle die Hebel auseinanderdrückt.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Hebel
beidseits des Betätigungsorgans
angeordnet, wobei je Hebel eine Führungsrolle vorgesehen ist.
Dies ist insbesondere für
die Stabilität
des Scherengelenks vorteilhaft.
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Im
weiteren Verlauf der Schließbewegung nimmt
der Spreizwinkel zu. Über
das Betätigungsorgan
wird bei einer geeigneten Winkelstellung, vorzugsweise kurz vor
Erreichen der Schließstellung durch
das Verschlußorgan,
von der Kraftübertragung unmittelbar
auf die Hebel auf die Kraftübertragung über die
Gelenkachse umgeschaltet. Die entsprechende Steuerung erfolgt über die
Ausgestaltung der oben erwähnten
Ausnehmung in dem Betätigungsorgan.
In der Schließstellung
sind die Führungsrollen somit
außer
Eingriff mit den Hebeln des Scherenmechanismus.
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Vorzugsweise
beträgt
der Spreizwinkel der Hebel in der Öffnungsstellung in Bezug auf
die Anlenkpunkte an dem Verschlußdeckel und der Führungsschiene
weniger als 90 Grad, vorzugsweise weniger als 70 Grad.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung greift an dem
Betätigungsorgan
eine Schubstange an. Zudem ist der Schwimmer über einen Hebel gebäudeseitig
schwenkbar angelenkt und die Druckstange mit dem Schwimmerhebel gekoppelt.
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Hierdurch
kann zum einem eine günstige Kraftwirkungsrichtung
an dem Betätigungsorgan
eingestellt werden. Überdies
läßt sich
durch die Abstimmung der Hebelverhältnisse die Schließkraft beeinflussen.
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Anstelle
der Druckstange kann auch ein Gas- oder Luftdruckzylinder vorgesehen
sein. Möglich
ist überdies
der Einsatz von Federn oder auch von motorisch gesteuerten Mechaniken. Über den Schwimmer
kann bei einem Anstieg und Absinken des Wasserspiegels ein Ein-
und Ausschalten erfolgen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an dem Verschlussdeckel
ein Gleitelement oder eine Rolle vorgesehen, das bzw. die mit einer
an dem Bügel
ausgebildeten oder befestigten Führungsschiene
in Eingriff steht. Hierdurch wird ein gutes Schließverhalten
erzielt.
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Weiterhin
ist es möglich,
den Verschlußdeckel über zwei
Führungsschienen
und entsprechende Gleitelemente bzw. Rollen an einem Bügel zu führen. Dadurch
kann insbesondere das Gewicht des Verschlußdeckels abgestützt und
ein Verkippen vermieden werden. Anstelle einer zweiten Führungsschiene
können
der Bügel
und der Verschlußdeckel auch
durch eine zusätzliche
Koppeleinrichtung verbunden sein, die eine Axialbewegung gestattet.
Zudem kann vorgesehen werden, daß die Koppeleinrichtung in
Axialrichtung eine Führungsfunktion
aufweist.
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Der
der Bügel
ist bevorzugt U-förmig
ausgebildet und mit seinen freien Enden gebäudeseitig befestigbar. Für ein möglichst
gleichmäßiges Anpressen
des Verschlußdeckels
können
auch mehrere Bügel
vorgesehen werden, die gegebenenfalls untereinander verbunden sind.
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können an einem Bügel zwei
Scherengelenkmechanismen angreifen, die durch ein gemeinsames Betätigungsorgan
betätigt werden.
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Prinzipiell
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
individuell an einer Gebäudeöffnung montiert
werden. Es ist jedoch auch möglich,
die Vorrichtung zu modularisieren. In einer weiteren, vorteilhaften
Ausgestaltung ist diese an einer Aufsatzplatte angebracht, die ihrerseits
am Gebäude,
beispielsweise vor einem Fenster oder an einer Tür montiert wird. An der Aufsatzplatte
sind eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen.
Zudem sind der bzw. die Bügel
an der Aufsatzplatte befestigt. Der Verschlußdeckel öffnet und schließt dann
gegen die Öffnung
bzw. die Öffnungen
der Aufsatzplatte.
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Weiterhin
kann die Aufsatzplatte transparent ausgestaltet werden, um einen
Lichteinfall zu gewährleisten.
In vorteilhafter Ausgestaltung besteht die Aufsatzplatte aus einem
transparenten Kunststoff wie beispielsweise Acrylglas oder Polycarbonat.
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Auch
der Schwimmerhebel kann an der Aufsatzplatte oder an einem Bügel gelagert
werden. Hierdurch wird ein vollständig vormontiertes Modul erhalten,
das als Einheit im Bereich einer Gebäudeöffnung, beispielsweise in einem
Lichtschacht vor einem Kellerfenster eingebaut werden kann.
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Mit
der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung
lassen sich zudem Hochwasserschutzfenster und -türen mit einer Lüftungsöffnung realisieren,
bei denen der Verschlußdeckel
der Schließvorrichtung gegen
die in dem Fenster bzw. der Tür
ausgebildete Lüftungsöffnung schließt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
für eine
schwimmerbetätigte
Schließvorrichtung
nach der Erfindung in der Öffnungsstellung,
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2 eine
Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
in der Schließstellung,
und in
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3 eine
Ansicht in Richtung durch den transparenten Verschlußdeckel
nach außen.
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Das
in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt eine Schließvorrichtung 1 zum selbsttätigen Schließen einer
Gebäudeöffnung,
die sich für
den Hoch- und Grundwasserschutz eignet und beispielsweise in einem
Lichtschacht außenseitig
vor einem Kellerfenster eingebaut werden kann. Die Schließvorrichtung 1 besitzt
hierzu einen Schwimmer 2, dessen Auftriebskraft bei einem
ansteigenden Wasserspiegel zur Erzeugung einer Schließkraft an
einem Verschlußdeckel 3 verwendet wird.
Letzterer ist einer oder mehreren Lüftungsöffnungen 4 vorgelagert,
die in der Schließstellung
der Schließvorrichtung 1 durch
den Verschlußdeckel 3 gegen
einen Wassereintritt abgeschottet werden. An dem Verschlußdeckel 3 und/oder
im Bereich der Lüftungsöffnungen 4 sind
hierzu geeignete elastische Dichtungen 5 vorgesehen. Diese
Dichtungen 5 sind so angeordnet, daß außenseitig an dem Verschlußdeckel 3 anstehendes
Wasser die Dichtwirkung erhöht.
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Erfindungsgemäß ist der
Verschlußdeckel 3 an
einer Führungsschiene 6 axial
geführt,
die an einem gebäudeseitig
befestigbaren Bügel 7 ausgebildet
oder angebracht ist. Die Führungsschiene 6 verläuft dabei
senkrecht zu der bzw. den zu verschließenden Lüftungsöffnungen 4 sowie dem
zugehörigen
Verschlußdeckel 3.
Der Verschlußdeckel 3 kann so
translatorisch zwischen der in 1 gezeigten Öffnungsstellung
und einer in 2 gezeigten Schließstellung,
in der der Verschlußdeckel 3 gegen die
die Lüftungsöffnung 4 umgebende
Wand anliegt, hin und her bewegt werden.
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Der
Bügel 7 ist
U-förmig
ausgebildet und mit seinen freien Enden 7a und 7b an
der Außenseite
eines Gebäudes
befestigbar. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bügel 7 vertikal
angeordnet, so dass dessen Schenkel 7c und 7d übereinander
liegen. Die Führungsschiene 6 wird
vorzugsweise durch den unterliegenden Schenkel 7d gebildet, an
dem der Verschlußdeckel 3 über eine
Rolle 3a geführt
ist. Anstelle einer Rolle 3a können jedoch auch andere Gleitelemente
zum Einsatz kommen. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es weiterhin möglich, den
Verschlußdeckel 3 zusätzlich auch
an dem oberen Schenkel 7c zu führen. Ferner besteht die Möglichkeit,
den U-förmigen
Bügel 7 mit
entsprechenden Führungsschienen 6 horizontal
anzuordnen.
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Optional
können
der Bügel
7 und
der Verschlußdeckel
3 zusätzlich durch
eine oder mehrere Koppeleinrichtung miteinander verbunden sein,
die jeweils eine Axialbewegung gestatten und in Axialrichtung überdies
eine Führungsfunktion
aufweisen. Beispiele hierfür
sind teleskopierbare Führungsschienen
oder mit einen Längsschlitz
versehene Streben. Auch ein Führungsmechanismus,
wie in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2005 027 428.5 beschrieben
ist, kann zwischen dem Verschlußdeckel
3 und
dem Bügel
7 eingekoppelt
werden. Weiterhin ist es möglich,
den Verschlußdeckel
3 allein über eine
oder mehrere Koppeleinrichtungen axial zu führen.
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Vorzugsweise
werden an einer Lüftungsöffnung 4 zwei
Bügel 7 vorgesehen,
wie dies in 3 gezeigt ist. Diese können im
wesentlichen außerhalb der
Lüftungsöffnung 4 angeordnet
werden, so dass der Durchblick weitestgehend unbeeinträchtigt bleibt. Es
ist auch möglich,
mehr als zwei Bügel 7 vorzusehen.
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Weiterhin
umfaßt
die Schließvorrichtung zwei
Hebel 8 und 9, die scherenartig über ein
Gelenk 10 miteinander gekoppelt sind. Dabei ist ein Hebel 8 mit
einem Endabschnitt an dem Verschlußdeckel 3 und der
andere Hebel 9 mit einem Endabschnitt am Bügel 7 angelenkt.
Bei einer Verschiebung des Verschlußdeckels 3 entlang
der Führungsschiene 6 ändert sich
der Spreizwinkel α zwischen
den beiden Hebeln 8 und 9. Wie 1 entnommen
werden kann, ist in der Öffnungsstellung
der Schließvorrichtung 1 die durch
die beiden Hebel 8 und 9 gebildete Schere lediglich
wenig aufgespreizt. Für
eine kompakte Bauweise und einen großen Belüftungsquerschnitt an den Lüftungsöffnungen 4 werden
Spreizwinkel α in der
Größenordnung
von kleiner als 90 Grad, vorzugsweise kleiner als 70 Grad vorgesehen.
In der in 2 gezeigten Schließstellung
sind die Hebel 8 und 9 hingegen stark aufgespreizt.
Vorzugsweise werden hier Spreizwinkel α von mehr als 150° erreicht.
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Das
Aufspreizen der Hebel 8 und 9 wird durch die Auftriebskraft
des Schwimmers 2 bewirkt, die über ein Betätigungsorgan 12 in
diesen Scherengelenkmechanismus eingeleitet wird. Prinzipiell ist
es hierbei möglich,
die im wesentlichen aufwärts
gerichtete Kraft des Betätigungsorgans 12 unmittelbar
auf die Hebel 8 und 9 oder unmittelbar auf die
Gelenkachse 13 des zugehörigen Spreizgelenks 10 aufzubringen.
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Durch
die nachfolgend näher
erläuterte
Ausgestaltung des Betätigungsorgans 12 läßt sich
die Kraftwirkung jedoch weiter verbessern, was sich vorteilhaft
auf das Schließverhalten
und die erzielbare Schließkraft
auswirkt. Dabei wird von der Überlegung ausgegangen,
daß durch
eine starke Spreizung der Hebel 8 und 9 sehr hohe
Schließkräfte in Axialrichtung
der Führungsschiene 6 erzeugt
werden können, wenn
in dieser Situation die Auftriebskraft des Schwimmers 2 im
wesentlichen senkrecht zu der Schließrichtung auf die Gelenkachse 13 des
Spreizgelenks 10 einwirkt. Bei sehr kleinen Spreizwinkeln α, d. h. in
der Öffnungsstellung,
ergäben
sich bei einer solchen Krafteinleitung hingegen lediglich geringe
Kräfte
in Axialrichtung der Führungsschiene,
so daß unter
Umständen
reibungsbedingte Selbsthemmungseffekte ein Aufspreizen vereiteln
könnten.
In einer solchen Situation ist es vielmehr günstiger, die Schenkel der Hebel 8 und 9 keilartig
auseinanderzudrücken.
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Um
dies zu erreichen, wird das Betätigungsorgans 12 als
Klotz mit einer Ausnehmung 14 ausgeführt, durch die sich die Gelenkachse 13 erstreckt. Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Ausnehmung 14 ein quer zur Führungsschiene 6 verlaufendes
Langloch. Im Bereich der Schließstellung
drückt,
wie in 2 gezeigt, das Betätigungsorgan 12 mit
der Ausnehmung 14 die Gelenkachse 13 nach oben.
In der Öffnungsstellung
hingegen wird, wie in 1 gezeigt, im Bereich der Ausnehmung 14 keine
Kraft auf die Gelenkachse 13 senkrecht zur Schließrichtung
ausgeübt.
Zu diesem Zweck sind an dem Betätigungsorgan 12 gelagerte
Führungsrollen 15 vorgesehen,
die gegen die beiden Hebel 8 und 9 drücken, um
diese auseinanderzuspreizen. In der Schließstellung sind die Führungsrollen 15 hingegen von
den Hebeln 8 und 9 entkoppelt. Anstelle von Rollen
können
an dem Betätigungsorgan 12 auch
andere Einrichtungen vorgesehen sein, welche gegen die Hebel 8 und 9 drücken, beispielsweise in
Form von Gleitschuhen oder einfachen Stiften. Weiterhin ist es möglich, beide
Hebel 8 und 9 über
ein einziges Element, also beispielsweise eine einzige Rolle 15 zu betätigen.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
zur Erzeugung einer guten Dichtwirkung zwei Scherengelenkmechanismen
je Bügel 7 vorgesehen, die
von einem gemeinsamen Betätigungsorgan 12 betätigt werden.
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Dieses
Betätigungsorgan 12 ist über einen Hebelmechanismus
mit dem Schwimmer 2 gekoppelt. Letzterer ist über einen
Hebel 16 gebäudeseitig oder,
wie hier gezeigt, an dem Bügel 7 schwenkbar gelagert.
Eine Schubstange 17 ist jeweils gelenkig mit dem Betätigungsorgan 12 und
dem Schwimmerhebel 16 verbunden. Hierbei ist die Schubstange 17 derart
angeordnet, daß deren
Kraftwirkungsrichtung im wesentlichen quer zur Schließrichtung
verläuft. Das
Hebelverhältnis
ist in Bezug auf den Anlenkpunkt 18 am Bügel 7 so
gewählt,
daß die
Auftriebskraft verstärkt
wird.
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Die
vorstehend erläuterte
Schließvorrichtung 1 kann
mit den Bügeln 7 unmittelbar
an einer Gebäudewand
montiert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Schließvorrichtung
an einer Aufsatzplatte 19 zu montieren, welche die oben
erwähnten
Lüftungsöffnungen 4 aufweist.
Sowohl der bzw. die Bügel 7 als auch
der Schwimmerhebel 16 sind dann an dieser Aufsatzplatte 19 angebracht,
wodurch sich eine einsatzfertige Baueinheit ergibt.
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Anstelle
mit einer Aufsatzplatte können
die freien Enden 7a und 7b mehrerer Bügel 7 mit
einem Rahmen verbunden werden, der um eine Gebäudeöffnung befestigt wird.
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Wird
die Aufsatzplatte 19 vor einem Fenster oder einer Türfüllung montiert,
so wird diese vorzugsweise transparent ausgeführt, wobei sich als Material insbesondere
Acrylglas oder Polycarbonat anbieten. Auch der Verschlußdeckel 3 kann
zumindest teilweise transparent ausgeführt werden.
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In
Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels ist es auch
möglich,
die Schließvorrichtung 1 unmittelbar
in die Scheibe eines Fensters oder einer Tür zu integrieren oder eine
Aufsatzplatte in einen Rahmen eines bzw. einer solchen einzubetten.
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Weiterhin
kann die Schließvorrichtung 1 auch
zum selbsttätigen
Abschotten von Abluftöffnungen
eingesetzt werden.
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Die
Aufsatzplatte 19, der Verschlußdeckel 3, die Lüftungsöffnung 4 sowie
der Scheremechanismus und die Bügel 7 können ohne
weiteres in verschiedenen Größen passend
für zu
schließende Maueröffnungen
bereitgestellt werden. Zudem sind insbesondere für die Anbindung des Schwimmers 2 an
das Betätigungsorgan 12 vielfältige Variationen möglich, um
den räumlichen
Gegebenheiten Rechnung zu tragen. Auch der Verschlußdeckel 3 und
die gegebenenfalls vorhandene Aufsatzplatte 19 können in
vielfältiger
Weise variiert werden.
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Die
Erfindung wurde vorstehend im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel und die beschriebenen
Abwandlungen beschränkt,
sondern umfaßt
vielmehr alle durch die Ansprüche
definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Schließvorrichtung
- 2
- Schwimmer
- 3
- Verschlußdeckel
- 3a
- Rolle
- 4
- Lüftungsöffnung
- 5
- Dichtung
- 6
- Führungsschiene
- 7
- Bügel
- 7a,
7b
- freies
Ende
- 7c
- unterer
Schenkel des Bügels
- 7d
- oberer
Schenkel des Bügels
- 8
- Hebel
- 9
- Hebel
- 10
- Gelenk
- 11
- Endabschnitt
- 12
- Betätigungsorgan
- 13
- Gelenkachse
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Führungsrolle
- 16
- Schwimmerhebel
- 17
- Schubstange
- 18
- Anlenkpunkt
- 19
- Aufsatzplatte
- α
- Spreizwinkel