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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Türschließdämpfer
und insbesondere einen Türschließdämpfer
zur Verwendung mit Drehflügel Brandschutztüren.
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Genauer
gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung einen Türschließdämpfer,
der einen hydraulischen Zylinder, in dem ein beweglicher Kolben
angeordnet ist, der den Zylinder in einen ersten Zylinderraum und
in einem zweiten Zylinderraum unterteilt, und eine Flussbegrenzungsvorrichtung
umfasst, die einen Fluss eines hydraulischen Mediums aus dem ersten
Zylinderraum begrenzt.
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Stand der Technik
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Moderne
Bauvorschriften legen fest, dass bauliche Anlagen so anzuordnen
sind, dass der Entstehung eines Brandes und der Ausbreitung von
Feuer und Rauch vorgebeugt wird und bei einem Brand die Rettung
von Menschen und Tieren sowie wirksame Löscharbeiten möglich
sind. Dazu ist es erforderlich, dass ein Gebäude in Segmente
abgeschottet werden kann, zwischen denen die Ausbreitung von Feuer
erschwert ist. Auf der anderen Seite müssen Fluchtwege
offengehalten werden, so dass ein ungehinderter Zugang zwischen
den abgeschotteten Segmenten des Gebäudes möglich
ist. Typischerweise werden die Gebäudesegmente durch Brandschutztüren
abgeschottet, die normalerweise offen stehen und die sich im Brandfall
selbstständig schließen. Sich selbstständig
schließende Türen müssen jedoch selbst
im Brandfall leicht zu öffnen sein, damit es möglich
ist, dass sich Menschen innerhalb eines abgeschotteten Segmentes
des Gebäudes selbst retten können. Somit gibt
es einen Konflikt zwischen der Anforderung, dass einzelne Gebäudesegmente möglichst
hermetisch abgedichtet werden, und der Anforderung, dass ein möglichst
ungehinderter Zugang für Menschen zwischen den abgedichteten
Gebäudesegmenten möglich ist.
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Um
diese Auflagen für den Brandschutz in Gebäuden
zu erfüllen, werden Brandschutztüren eingesetzt,
die eine Freilauf- oder Feststelleinrichtung aufweisen, die mit
einer Brandmeldeeinrichtung gekoppelt ist. Im Alltag wird die Tür
durch die Feststelleinrichtung ständig offengehalten. Im
Brandfall wird meistens ein mechanischer Türschließer
mit hoher Schließkraft aktiviert, so dass sich die Tür
automatisch schließt.
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1 zeigt
beispielhaft eine solche Anordnung. Eine Tür 3 ist
mit einem Schließmechanismus 2 verbunden. Eine
Feststelleinrichtung 4 halt die Tür im Alltagsbetrieb
offen. Ein Feststellmechanismus kann z. B. durch einen Elektromagneten
realisiert werden. Eine Feuermeldeeinrichtung 1, z. B.
ein Rauchmelder, ist mit der Feststelleinrichtung 4 funktional
verbunden. Wenn die Brandmeldeeinrichtung Feuer meldet, wird die
Feststelleinrichtung gelost, z. B. indem die Stromzufuhr zum Elektromagneten
unterbrochen wird. Eine Türschließvorrichtung 2 kann dann
die Türe 3 schließen. Eine Schließkraft
wird z. B. durch eine Feder erzeugt.
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Solche
Türschließvorrichtungen sind im Stand der Technik
hinreichend bekannt. Z. B. zeigt das
US-Patent
US 3,648,326 einen elektromechanischen Türhalter/Schließer
dieser Art. Das Türschließerprinzip der
US 3,648,326 wird in den
2a und
2b verdeutlicht.
2a zeigt
ein Schema des Türschließmechanismusses
2 für
eine geöffnete Tür und
2b zeigt
den Schließmechanismus
2 für eine Tür
3 in
geschlossenen Zustand. Der Türschließmechanismus
der
US 3,648,326 enthält
einen Arm
7, dessen eines Ende in eine Führungsschiene
8,
die an einer Tür
3 befestigt ist, beweglich eingreift.
Das andere Ende des Arms
7 ist an einem drehbaren Zylinder
9 senkrecht
zu einer Zylinderdrehachse
91 befestigt. Der Zylinder
9 ist
als Hohlzylinder ausgebildet. Der Hohlzylinder ist drehbar zur Zylinderdrehachse
91 gelagert
und über die Zylinderdrehachse
91 in einem Gehäuse
befestigt. Ein Zwischenraum
92 zwischen dem Zylinderhohlraum
und der Zylinderdrehachse
91 ist mit einem Dämpfungsmaterial
gefüllt. Das Dämpfungsmaterial ist ein viskoselastischer plastischer
Stoff, z. B. unvulkanisierter Siliziumgummi. Ein Ende einer Kette
6 ist
an dem Zylinder
9 so befestigt, dass durch einen Zug auf
die Kette
6 ein Drehmoment auf den Zylinder
9 übertragen
werden kann. Eine Feder
5a,
5b ist mit dem anderen
Ende der Kette
6 verbunden, um eine Federzugkraft über die
Kette
6 auf den Zylinder
9 in Form eines Drehmomentes
zu übertragen.
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Wird
die Tür 3 geöffnet, gleitet das eine
Ende des Armes 7 entlang der Führungsschiene 8 und
der Zylinder 9 dreht sich in dem in 2a gezeigten Schema
gegen den Uhrzeigersinn. Über die Kette 6 wird
die Feder gespannt. Um die Tür in offener Position zu halten,
wird der Zylinder 9 durch eine Feststellvorrichtung (nicht
gezeigt) arretiert. Die Arretierung kann z. B. durch einen Elektromagneten
bereitgestellt werden. Wird die Arretierung gelöst, z.
B. durch ein Signal eines Feuermelders, überträgt
die Kette 6 die Zugkraft der gespannten Feder 5a auf
den Zylinder 9 als Drehmoment und der Arm 7 dreht
sich in der in 2a gezeigten Darstellung in
Uhrzeigerrichtung, so dass sich die Tür 3 automatisch
schließt. Im geschlossenen Zustand (2b) ist
die Feder 5b entspannt. Durch das Dämpfungsmaterial
in dem Zwischenraum 92 zwischen der Zylinderdrehachse 91 und
dem Zylinderinnenvolumen wirkt der Zylinder 9 als Dämpfungselement,
so dass die Tür 3 beim Schließvorgang
nicht unkontrolliert beschleunigt wird und Personen verletzt oder
Material zersört.
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Die
vorher geschilderte Türschließvorrichtung weist
jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Zum einen setzt sich die Türschließvorrichtung
aus einer Vielzahl von beweglichen und verschleißanfälligen
Teilen, wie z. B. der Kette, der Feder, des drehbaren Zylinders
und des Dämpfungsmaterials, zusammen. Auf der anderen Seite
ist der Dämpfungsmechanismus des Zylinders auf eine bestimmte
Federkraft und ein bestimmtes Türgewicht fest abgestimmt
und lässt sich nur schwer justieren und auf andere Türen
und Türsysteme einstellen. Durch den natürlichen
Abrieb der beweglichen Teile kann es zu Fehlfunktionen kommen. Weiterhin
kann die Schließgeschwindigkeit der Tür nicht
wirkungsvoll kontrolliert werden. Abrieb in dem Zylinderhohlraum 92 kann
sogar zu einem Blockieren der Tür führen.
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Um
die Kontrolle über die Schließgeschwindigkeit
der Türschließvorrichtung und die Zuverlässigkeit
des Schließvorganges zu verbessern, verwendet man im Stand
der Technik hydraulische Systeme, bei denen sich entsprechend der
Bewegung der Tür ein Kolben in einem Zylinder bewegt. Dabei wird
eine hydraulische Flüssigkeit von einer Seite des Kolbens
auf die andere Seite innerhalb des hydraulischen Zylinders gedrückt.
Durch die begrenzte Fliessgeschwindigkeit der hydraulischen Flüssigkeit wird
die Bewegung der Tür gebremst.
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Ein
Beispiel eines solchen Systems wird in der europäischen
Patentanmeldung
EP-A
1 895 086 offenbart. In einem Zylinder ist ein zweiteiliger
beweglicher Zylinder angeordnet, so dass das Zylindervolumen in
zwei Teile aufgeteilt wird. Eine Spannfeder drückt den
Kolben in eine bestimmte Richtung. Die beiden Teile des Kolbens
sind durch eine Nocke verbunden, die eine lineare Bewegung des zweigeteilten
Kolbens in eine Rotationsbewegung für eine Schaftanordnung
umwandeln. Während der linearen Bewegung des Kolbens wird
hydraulische Flüssigkeit von der einen Seite des Kolbens
auf eine andere Seite des Kolbens bewegt. Die Geschwindigkeit der
Kolbenbewegung und damit die Schließgeschwindigkeit der
Tür wird durch die Fließgeschwindigkeit der hydraulischen
Flüssigkeit von einer Seite des Zylindervolumens zur anderen
Seite bestimmt. In der
EP-A
1 895 086 kontrolliert ein Steuerungsventil die Flussrate
des hydraulischen Öls, das von einer Seite zur anderen
Seite des Zylindervolumens fließt.
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Die
EP-A 1 895 086 weist
jedoch den Nachteil auf, dass die lineare Bewegung des Kolbens in eine
Rotationsbewegung der Schaftanordnung umgewandelt werden muss, wodurch
die Herstellung aufwendiger wird und mehr Verschleißteile
einen störungsfreien Betrieb erschweren. Weiterhin erfordert die
hydraulische Dämpfungsvorrichtung der
EP-A 1 895 086 eine komplizierte
Kanalstruktur in den Zylinderwänden des hydraulischen Zylinders
die kostenintensiv und verschleißanfällig ist.
Die erforderlichen Ventile sind ebenfalls in der komplizierten Kanalstruktur
in den Wänden des hydraulischen Zylinders eingearbeitet,
was die Herstellung und die Fehleranfälligkeit erhöht.
Weiterhin ist der Getriebemechanismus bestehend aus der Nocke und
der Schaftanordnung zur Umsetzung der linearen Bewegung des Kolbens
in eine Rotationsbewegung ungeeignet zur Aufnahme großer
Kräfte, wie sie z. B. bei stark belasteten großen
Türen in großen öffentlichen Gebäuden auftreten.
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Z.
B. können in Stadien, wie z. B. der Allianz-Arena in München,
starke Luftströmungen auftreten, die die Drehflügel
der Brandschutztüren stark beschleunigen. Herkömmliche
Schließ-/Dämpfungsmechanismen, wie z. B. die oben
beschriebenen, sind nicht ausreichend, die Beschleunigungskräfte aufzunehmen
und die Türen so abzubremsen, dass keine Beschädigungen
an den Türen auftreten. Die Folge ist, dass ein Großteil
der Türen immer wieder stark beschädigt wird und
ausgewechselt werden muss, was auch zu Konflikten mit den Brandschutzbehörden
führt.
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Im
Hinblick auf die oben geschilderten Nachteile ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen zuverlässigen Türschließdämpfer
bereitzustellen, der hohe Beschleunigungskräfte aufnehmen kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Türschließdämpfer
der eingangs genannten Art, der gekennzeichnet ist durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1.
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Insbesondere
ist der Türschließdämpfer der vorliegenden
Erfindung gekennzeichnet durch eine Kolbenstange, die sich von einer
ersten Endfläche eines beweglichen Kolbens, der einen hydraulischen Zylinder
in einen ersten und zweiten Zylinderraum unterteilt, entlang einer
Längsachse des hydraulischen Zylinders durch den ersten
Zylinderraum erstreckt und die aus dem hydraulischen Zylinder herausragt.
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Durch
diese Maßnahme kann der Türschließdämpfer
so zwischen Tür und Wand angeordnet werden, dass nur Kräfte
längs zum hydraulischen Zylinder auftreten. Drehbewegungen
im Türschließdämpfer werden vermieden.
Dadurch können weitaus größere Kräfte
aufgenommen werden. Weiterhin entsteht weniger Verschleiß durch
Abrieb und Materialermüdung, da das Material nicht durch
zusätzliche Torsions- und Scherkräfte belastet
wird. Auch die Anzahl der beweglichen Teile wird reduziert, so dass
die Fertigung kostengünstiger wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flussbegrenzungsvorrichtung
ein Flussregelventil. Dadurch lässt sich die Schließdynamik
einer Tür individuell auf die Randbedingungen, wie Türgewicht, Schließkraft, Öffnungskraft,
etc., anpassen.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist das Flussregelventil
so ausgelegt, dass es den Fluss abhängig von einer Schließkraft
als Last regelt. Dadurch schließt sich die Tür
immer gleich schnell unabhängig von den Windgeschwindigkeiten,
die auf den Fluchtwegen auftreten können.
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In
einer anderen Ausführungsform verbindet die Flussbegrenzungsvorrichtung
den ersten und den zweiten Zylinderraum. In diesem Fall wird das hydraulische
Medium nur zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinderraum hin-
und hergeschoben und keine externen Reservoirs für hydraulische
Medien und keine externen Druckzuführungen sind notwendig.
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In
einer noch anderen Ausführungsform kann die Flussbegrenzungsvorrichtung
einen ersten Zustand mit einer Flussregelung und einen zweiten Zustand
mit einem Flusswiderstand, der kleiner als der Flusswiderstand im
ersten Zustand ist, einnehmen. Da eine Brandschutztüre
zwei dynamische Zustände aufweist, nämlich den Öffnungsvorgang
und den Schließvorgang, kann durch diese Ausführungsform
jedem dynamischen Zustand eine eigene dynamische Charakteristik
zugewiesen werden. Z. B. darf sich die Tür nicht unkontrol liert
schließen, muss aber von Hand leicht zu öffnen
sein. Dadurch entsteht ein Konflikt zwischen den Anforderungen an
die dynamischen Zustände des Öffnens und Schließens.
Mit der vorliegenden Ausführungsform können den
beiden dynamischen Zuständen der Brandschutztür
unterschiedliche dynamische Charakteristika zugewiesen werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform davon schaltet die Flussbegrenzungsvorrichtung
automatisch in den zweiten Zustand mit einem geringen Flusswiderstand,
wenn eine Öffnungskraft auf die Tür wirkt, wobei
die Öffnungskraft über einem vorbestimmten Wert
liegen muss. Dadurch lässt sich die Tür leicht
von Hand öffnen, wenn ein bestimmter Schwellwert, z. B.
25 Newton (entspricht einem Gewicht von ca. 2,5 kg) überschritten
wird.
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In
einer besonderen Ausführungsform davon wird die Flussbegrenzungsvorrichtung
durch ein Zwei-Wege-Stromregelventil realisiert, das eine erste Stellung
entsprechend dem ersten Zustand und eine zweite Stellung entsprechend
dem zweiten Zustand aufweist. Zwei-Wege-Stromregelventile sind fertig konfiguriert
verfügbar und können quasi modular mit einem hydraulischen
Zylinder verbaut werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform davon wird die Flussbegrenzungsvorrichtung
durch eine Senkbremse realisiert, die den ersten Zylinderraum mit
dem zweiten Zylinderraum verbindet. Eine Senkbremse ist ein spezielles
Zwei-Wege-Stromregelventil, das z. B. in Gabelstaplern Einsatz findet.
Solche Senkbremsventile werden bevorzugt für Stromregelaufgaben
einfach wirkender Zylinder eingesetzt. Dabei wird die Senkgeschwindigkeit
unabhängig von der Größe der Last weitgehend
konstant gehalten. Eine integrierte Schubblende gibt in Gegenrichtung den
vollen Durchlassquerschnitt frei, so dass in Gegenrichtung der geringst
mögliche Flusswiderstand anliegt. Senkbremsventile sind
in verschiedenen Typenformen erhältlich und für
große Lasten ausgelegt. Z. B. gibt es Typen mit einer leichten
schwingungsvermeidenden Lastabhängigkeit sowie eine weitgehende
lastunabhängige Stromregelcharakteristik. Damit lassen
sich Türschließdämpfer für besonders stark
belastete Türen effizient und ökonomisch realisieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Flussbegrenzungsvorrichtung
in dem beweglichen Kolben integriert. Damit vermeidet man alle externen Fluidführungseinrichtungen
sowie Kanäle in der Zylinderwand. Leitungslängen
und Druckabfälle werden dadurch minimiert. Weiterhin ist
die Montage platzsparend und kostengünstig.
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In
einer Ausführungsform umfasst der Türschließdämpfer
eine Feststellvorrichtung, die den beweglichen Kolben an einer vorbestimmten
Position fixiert, so dass eine Tür in einer offenen Position
gehalten werden kann, wobei die Feststellvorrichtung von einer Feuermeldeeinrichtung
so angesteuert werden kann, dass sich die Arretierung löst,
wenn die Feuermeldeeinrichtung Feuer meldet. Die Feststellvorrichtung
erlaubt ein ständiges Offenhalten der Tür, so dass
im Normalzustand des Alltagsbetriebes ein barrierefreies Passieren
möglich ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst der Türschließdämpfer
eine Vorspannvorrichtung, die den beweglichen Kolben in eine vorbestimmte Richtung
drückt, so dass sich eine Tür selbst schließen
kann. Dadurch erhält der Türschließdämpfer eine
Türselbstschließfunktionalität, die für
Brandschutztüren notwendig ist, da sich Brandschutztüren im
Brandfall sicher selbst schließen müssen.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Kolbenstange eine
beidseitige Kolbenstange, die sich von gegenüberliegenden
Endflächen des beweglichen Kolbens entlang einer Längsachse
des hydraulischen Zylinders durch den ersten Zylinderraum und den
zweiten Zylinderraum erstrecken. Dadurch bleibt die Summe aus dem
Volumen des ersten Zylinderraums und des zweiten Zylinderraums konstant, selbst
wenn sich der Kolben bewegt. D. h., es ist kein Ausgleichsvolumen
für das hydraulische Medium notwendig, wenn sich der Kolben
im Zylinder bewegt.
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In
einer besonderen Ausführungsform davon ragt ein Ende eines
ersten Abschnitts der beidseitigen Kolbenstange aus dem hydraulischen
Zylinder heraus und ist mit einer Befestigungseinrichtung versehen,
und ein Ende eines zweiten Abschnitts der beidseitigen Kolbenstange
ragt in eine Druckkammer, wodurch der bewegliche Kolben in eine
vorbestimmte Richtung gedrückt wird. Durch die Befestigungseinrichtung
wird ein Mittel zur Befestigung des Türschließdämpfers
an einer Wand oder der Tür geschaffen. Durch die Druckkammer,
in die ein Ende eines zweiten Abschnittes der beidseitigen Kolbenstange
ragt, wird eine wartungsarme und effiziente Vorspanneinrichtung
geschaffen, die dafür sorgt, dass sich eine Tür
selbstständig schließen kann.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Brandschutztür
mit einem Türschließdämpfer nach einem
der vorher genannten Ausführungsformen, worin ein Ende
des Türschließdämpfers mit einer Wand
verbunden ist und ein anderes Ende des Türschließdämpfers
mit der Brandschutztür verbunden ist, und worin eine Feststellvorrichtung
als Türoffenhaltevorrichtung mit einer Feuermeldeeinrichtung
verbindbar ist, so dass sich die Brandschutztür schließt,
wenn die Feuermeldeeinrichtung Feuer meldet.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Weitere
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in
den beiliegenden Ansprüchen definiert und werden offensichtlicher
mit der folgenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang
mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 ein
Schema für eine Feuerschutztür gemäß des
Standes der Technik zeigt;
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2a und 2b einen
Türschließmechanismus gemäß des
Standes der Technik für eine Tür in geöffneten
Zustand bzw. für eine Tür in geschlossenen Zustand
zeigen;
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3 eine
Feuerschutztür gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 ein
Schema des Türschließdämpfers gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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5 ein
Schema eines Flussregelventils aus dem Türschließdämpfer
gemäß der 4 im Detail
zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
von bevorzugten Ausführungsformen
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsformen,
wie sie in der folgenden ausführlichen Beschreibung veranschaulicht
werden, beschrieben wird, ist die ausführliche Beschreibung nicht
dafür gedacht, die vorliegende Erfindung auf die besonderen
Ausführungsformen, die darin beschrieben werden, einzuschränken,
sondern die beschriebenen Ausführungsformen sollen nur
die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulichen,
deren Umfang durch die beiliegenden Ansprüche definiert
wird.
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3 zeigt
eine Brandschutztüranordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine Feuerschutztür 30,
einen Türschließdämpfer 20,
eine Türoffenhaltevorrichtung 40 und eine Feuermeldeeinrichtung 10.
Die Brandschutztür ist als Drehflügeltür
ausgebildet. In der 3 ist der Türschließdämpfer 20 als
hydraulischer Zylinder dargestellt, aus dessen einem Ende eine Kolbenstange
herausragt, die mit der Tür verbunden ist. Das andere Ende
des hydraulischen Zylinders ist mit der Wand verbunden. Der Türschließdämpfer 20 kann
mit einer Vorspanneinrichtung versehen sein, so dass sich die Tür
selbst schließt. Die Türoffenhaltevorrichtung 40 kann
z. B. an der Wand befestigt sein und kann z. B. durch einen Elektromagneten
realisiert werden. Obwohl in der 3 die Türoffenhaltevorrichtung
als externes Element dargestellt ist, kann die Türoffenhaltevorrichtung 40 auch
in Form einer Arretiervorrichtung des Kolbens oder der Kolbenstange
realisiert werden, die mit dem hydraulischen Zylinder integriert sein
kann. Eine Feuermeldeeinrichtung 10 ist funktional mit
der Türoffenhaltevorrichtung 40 verbunden.
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Im
Folgenden wird die Funktion der Bandschutztüranordnung
gemäß 3 erläutert.
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Wenn
die Tür z. B. von Hand geöffnet wird, schiebt
sich die Kolbenstange, die aus dem Zylinder herausragt, in den Zylinder
hinein. Der Zylinder bewegt sich in der Darstellung von 3 auf
die Türoffenhaltevorrichtung 40 zu. Wenn der Elektromagnet der
Türoffenhaltevorrichtung 40 aktiviert ist, wie
es im Normalzustand der Fall ist, halt die Türoffenhaltevorrichtung 40 den
Zylinder fest, z. B. wenn der Zylinder selbst aus seinem magnetisierbaren
Material besteht, oder wenn an dem Zylinder ein magnetisierbares
Element angebracht ist. Wenn z. B. die Feuermeldeeinrichtung 10 Feuer
registriert, z. B. durch Wärmeeinwirkung oder Rauch, kann
sie den Stromkreis zum Elektromagneten der Türoffenhaltevorrichtung 40 unterbrechen
und die Türoffenhaltevorrichtung entriegelt die Arretierung,
so dass sich die Tür schließen kann. Wenn der
Türschließdämpfer 20 mit einer Vorspanneinrichtung
versehen ist, wird die Tür aktiv durch die Kraft der Vorspannung
geschlossen. Ein Schließvorgang kann jedoch auch durch
das Eigengewicht bei entsprechender Lagerung der Tür insbesondere
bei Drehflügeltüren erfolgen.
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Die
Funktion der Brandschutztür wurde für eine Anordnung
gemäß der 3 erklärt,
bei der der Türschließdämpfer in demselben
Raum angeordnet ist, zu dem sich die Tür öffnet.
D. h. die Tür bewegt sich beim Öffnen auf den
Türschließdämpfer zu. Wie jedoch der
Fachmann leicht erkennen kann, ist es auch möglich, dass
der Türschließdämpfer der vorliegenden
Erfindung außerhalb des Raumes angeordnet ist, zu dem sich
die Tür öffnet. In diesem Fall bewegt sich die
Tür beim Öffnen von dem Türschließdämpfer
weg. D. h. die Vorspanneinrichtung muss so vorgesehen werden, dass
sich der hydraulische Zylinder zusammenzieht, wenn sich die Tür
schließt.
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Im
Folgenden wird der Türschließdämpfer 20 mit
Bezug auf 4 näher erläutert.
Zu Beachten ist, dass sich 4 auf einen
Türschließdämpfer bezieht, der für
eine Brandschutztüranordnung gemäß der 3 vorgesehen
ist. D. h. die Tür bewegt sich beim Öffnen auf
den Türschließdämpfer zu. Für
den Fall, dass der Türschließdämpfer
so angeordnet ist, dass sich die Tür beim Öffnen
von dem Türschließdämpfer weg bewegt,
müssen Funktionalitäten von Komponenten entsprechend
kinematisch invertiert werden, wie z. B. oben mit der Vorspanneinrichtung beispielhaft
erläutert wurde. Das heißt, die Kolbenstange müsste
sich in den Zylinder hineinbewegen, wenn sich die Tür schließt,
und die Vorspanneinrichtung muss so ausgelegt sein, dass die Kolbenstange in
den Zylinder hineingezogen wird. Die folgende Beschreibung beschränkt
sich jedoch beispielhaft auf die Anordnung von 3 und
den entsprechenden Details aus 4 und 5.
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4 zeigt
einen hydraulischen Zylinder 200, in dem ein beweglicher
Kolben 210 angeordnet ist, der den Zylinder 200 in
einen ersten Zylinderraum 200-1 und einen zweiten Zylinderraum 200-2 unterteilt.
Anzumerken ist, dass der Zylinder einen beliebigen Querschnitt aufweisen
kann, insbesondere einen kreisförmigen, ovalen oder vieleckigen.
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Eine
beidseitige Kolbenstange 220 erstreckt sich von gegenüberliegenden
Endflächen des beweglichen Kolbens 210 entlang
einer Längsachse des hydraulischen Zylinders 200 durch
den ersten Zylinderraum 200-1 bzw. durch den zweiten Zylinderraum 200-2 wobei
jeweils ein Ende eines ersten Abschnitts 200-1 bzw. eines
zweiten Abschnitts 200-2 der beidseitigen Kolbenstange 220 in
den angrenzenden Raum ragt. Das Ende des ersten Abschnittes 220-1 der
beidseitigen Kolbenstange 220 ist mit einer Befestigungseinrichtung 21 versehen,
mit der der Türschließdämpfer 20 an
einer Tür (oder einer Wand) befestigt werden kann. Der
erste und zweite Zylinderraum 200-1 und 200-2 ist
mit einem hydraulischen Medium, z. B. Öl, gefüllt.
In den Kolben 210 ist ein Zwei-Wege-Stromregelventil 400 und
ein Rückschlagventil 300 eingearbeitet. Das 2-Wege-Stromregelventil
kann z. B. eine Senkbremse der Firma HAWE vom Typ SB oder SQ sein.
Zum Beispiel bezeichnet der Typ SB ein Zwei-Wege-Stromregelventil mit
einer leicht schwingungungsvermeidende Druck-Volumenstrom-Kennlinie.
Der Typ SQ weist eine weitgehend lastunabhängige Kennlinie
auf. Ein Ende eines zweiten Abschnittes 220-2 der beidseitigen
Kolbenstrange 220 ragt aus dem zweiten Zylinderraum 200-2 heraus
und ragt in eine Druckkammer 200-3. Die Druckkammer 200-3 wird
z. B. durch Abtrennung eines Abschnittes des zweiten Zylinderraumes 200-2 mit
einer druck-, gas- und flüssigkeitsdichten Trennwand 230 gebildet.
Alternativ kann die Druckkammer 200-3 durch einen Aufsatz 200a bereitgestellt
werden, der an dem hydraulischen Hubzylinder angebracht ist. Die
Druckkammer 200-3 ist mit einem Gas gefüllt, so
dass ein konstanter Druck aufrecht erhalten wird, z. B. 3 Bar. An
einem Ende der Druckkammer 200-3, das dem zweiten Zylinderraum 200-2 gegenüberliegt,
ist auf der Außenseite der Druckkammer 200-3 eine
zweite Befestigungsvorrichtung 22 ausgebildet, mit der
der Türschließmechanismus 20 an der Wand
(bzw. der Tür) befestigt werden kann.
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Das
Zwei-Wege-Stromregelventil wird nun mit Bezug auf 5 näher
erläutert. Das Zwei-Wege-Stromregelventil 400 weist
zwei Anschlussleitungen 400-1 und 400-2 auf. Die
Anschlussleitung 400-1 ist mit dem zweiten Zylinderraum 200-2 verbunden und
die Anschlussleitung 400-2 ist mit dem ersten Zylinderraum 200-1 verbunden.
Das Zwei-Wege-Stromregelventil 400 weist zwei Schaltzustände 400A und 400B auf.
Eine Steuerleitung 401 ist mit dem Anschluss 400-1 verbunden.
Eine Steuerleitung 402 ist mit dem Anschluss 400-2 verbunden.
Die Steuerleitung 401 bewirkt, dass das Zwei-Wege-Stromregelventil
in den Zustand 400A schaltet, wenn auf der Anschlussleitung 400-1 ein
Druck anliegt, der groß genug ist, die Federkraft der Feder 410 zu überwinden.
Im Normalzustand befindet sich das Zwei-Wege-Stromregelventil in
Schaltstellung 400B. Die Steuerleitung 402 bewirkt,
dass der Durchfluss abhängig vom Druck an der Anschlussleitung 400-2 gesteuert
werden kann. Zum Beispiel kann der Leitungsquerschnitt bei der Schaltstellung 400B abhängig
vom Druck, der an der Anschlussleitung 400-2 anliegt, geregelt
werden. D. h., je nach Regelkennlinie, kann sich der Leitungsquerschnitt
zum Beispiel im einfachsten Fall proportional zum anliegenden Druck
verringern. Das heißt, in diesem Fall wäre die Fließgeschwindigkeit
konstant und unabhängig vom Druck. Es sind aber auch andere
Regelkennlinien möglich, bei denen zum Beispiel die Fließgeschwindigkeit
des hydraulischen Mediums und da mit die Schließgeschwindigkeit
der Tür mit zunehmendem Druck abnimmt. Somit lassen sich
beliebige dynamische Türschließabläufe
realisieren.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise des Türschließdämpfers
gemäß der 4, der in
einer Feuerschutztüranordnung gemäß der 3 eingebaut
ist, beschrieben. Im Normalzustand ist die Tür 30 in
der 3 geöffnet und wird von der Türoffenhaltevorrichtung 40 in
diesem Zustand festgehalten. Wenn die Feuermeldeeinrichtung 10 ein
Feuer meldet, wird die Türoffenhaltevorrichtung 40 entriegelt und
der Druck in der Druckkammer 200-3 übt eine Kraft
auf den Kolben 210 über die Endfläche
des zweiten Abschnittes 220-2 der beidseitigen Kolbenstange 220 aus.
Wenn z. B. ein Druck von 3 Bar in der Druckkammer 200-3 herrscht,
und wenn der Durchmesser der Endfläche des zweiten Abschnittes 220-2 der
beidseitigen Kolbenstange 220 beispielsweise ca. 5 cm beträgt,
wirkt eine Kraft von ca. 600 Newton auf den Kolben 210.
Durch diese Kraft verschiebt sich der Kolben 210 innerhalb
des hydraulischen Zylinders 200 und der erste Abschnitt 220-1 der
beidseitigen Kolbenstange 220 schiebt sich aus dem Zylinder 200.
Die Tür 30 wird aktiv geschlossen. Da sich der
Kolben 210 verschiebt, muss sich das hydraulische Medium,
z. B. Öl, von dem ersten Zylinderraum 200-1 in
den zweiten Zylinderraum 200-2 bewegen. Dies erfolgt über
das Zwei-Wege-Stromregelventil 400, das sich im Ruhezustand
in der Stellung 400b befindet. Der Druck in der Druckkammer 200-3 überträgt
sich über den zweiten Abschnitt 220-2 der beidseitigen
Kolbenstange 220 auf den Kolben 210 und damit
auf die Anschlussleitung 402. Über die Steuerleitung 402 wird
entsprechend dem Druck auf der Anschlussleitung 400-2 der
Durchgangsquerschnitt für einen bestimmten Durchfluss eingestellt.
Treten zusätzliche Schließkräfte, z.
B. durch einen Wind in dem Fluchtweg auf, erhöht sich der
Druck auf der Eingangsleitung 400-2, wodurch über
die Steuerleitung 402 der Durchgangsquerschnitt so verringert
wird, dass ein konstanter Durchfluss des hydraulischen Mediums vom
ersten Zylinderraum 200-1 in den zweiten Zylinderraum 200-2 erfolgt.
Aufgrund der beidseitigen Kolbenstange bleibt die Summe der Volumina
des ersten und zweiten Zylinderraums 200-1 und 200-2 konstant,
so dass keine Ausgleichsreservoirs für das hydraulische
Medium notwendig sind.
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Wird
die geschlossene Tür 30 von Hand geöffnet,
wird der erste Abschnitt 220-1 der beidseitigen Kolbenstange 220 in
den Zylinder 200 hineingeschoben. Dabei erhöht
sich der Druck im zweiten Zylinderraum 200-2, der sich
auf die Eingangsleitung 400-1 überträgt. Über
die Steuerleitung 401 wird der Druck auf der Anschlussleitung 401 zum
Umschalten des Zwei-Wege-Flussregelventils in den Zustand 400A genutzt,
wenn der Druck auf der Steuerleitung 401 eine Schaltkraft übersteigt,
die durch eine Feder 410 vorbestimmt ist. In der Stellung 400A kann
Hydraulikmedium von dem zweiten Zylinderraum 200-2 nahezu
ungehindert in den ersten Zylinderraum 200-A fließen
und die Tür 30 lässt sich so ohne große
Kraftaufwendung öffnen. Die Schließkraft, die
durch die Vorspannungseinrichtung (die Druckkammer in dieser Ausführungsform)
anliegt, wird durch die Hebelwirkung der Tür 30 beim Öffnen
reduziert.
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Um
den Fußwiderstand des Hydraulikmediums von dem zweiten
Zylinderraum 200-2 zu dem ersten Zylinderraum 200-A weiter
zu verringern, kann ein Rückschlagventil 300 eingesetzt
werden, wie in 3 gezeigt ist. Da der Durchfußwiderstand beim
Bewegen des Kolbens zusätzlich verringert wird, können
damit z. B. Kinder oder Menschen, die in Panik mit einer möglichst
geringen Öffnungskraft konfrontiert werden sollen, die
Türe besonders leicht öffnen. Weiterhin dient
das Rückschlagventil 300 als Sicherung für
den Fall unbeabsichtigter großer Öffnungskräfte,
wenn z. B. ein Fahrzeug versehentlich gegen die Tür stößt.
Zur Sicherheit öffnet sich dann das Rückschlagventil 300 und
verhindert so eine Zerstörung des Zwei-Wege-Flussregelventils 400 oder der
Tür 30 auf Grund der Druckentlastung über
das Rückschlagventil 300.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um einen Türschließdämpfer
für Feuerschutztüren bereitzustellen, der große
Kräfte aufnehmen kann, die beim Öffnen und Schließen
der Tür auftreten können, so dass die Feuerschutztüre
nicht beschädigt wird und trotzdem leicht von Hand zu öffnen
ist. Die Ausführungsform, die im Zusammenhang mit den 3, 4 und 5 beschrieben
wurde, stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform
dar, die den gewünschten Effekt besonders effizient und
kostensparend erreicht. Insbesondere durch den linearen Aufbau müssen
keine Kräfte umgelenkt und in Drehbewegungen umgesetzt
werden, wodurch die Kosten des Systems, der Verschleiß und
die Wartungsanfälligkeit steigen würden. Bei dem
Türschließdämpfer gemäß der
vorliegenden Erfindung werden alle Kräfte längs
zur Zylinderachse aufgenommen.
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Wie
der Fachmann erkennt, kann dieses Ziel auch durch Abwandlungen der
in den 3, 4 und 5 gezeigten
Ausführungsform erreicht werden. Z. B. ist es nicht zwingend
notwendig, dass das hydraulische Medium zwischen dem ersten und zweiten
Zylinderraum hin- und hergeschoben wird. Es wäre auch denkbar,
nur eine einseitige Kolbenstange zu verwenden und nur einen Zylinderraum
mit hydraulischem Medium zu füllen. In diesem Fall muss jedoch
ein externes Reservoir für das hydraulische Medium geschaffen
werden und ein Mittel zum Transportieren des hydraulischen Mediums.
Weiterhin kann die Vorspannung auch durch eine Feder erreicht werden.
Das Zwei-Wege-Flussregelventil oder alternativ die Senkbremse kann
auch durch eine Kombination von Einzelventilen ersetzt werden, die die
selben Funktionen ausführen können.
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Weiterhin
ist es nicht notwendig, das schließen der Tür
durch Ausfahren der Kolbenstange aus dem hydraulischen Zylinder
zu bewirken. Obwohl der gewünschte Effekt des Türschließdämpfers
durch die beschriebene Anordnung gemäss der 3, 4 und 5 besonders
einfach und effizient zu realisieren ist, kann der Türschließdämpfer
so ausgelegt und zwischen Tür und Wand angeordnet werden, dass
sich die Türe schließt, wenn sich die Kolbenstange
in den hydraulischen Zylinder schiebt. Wie vorher bereits erläutert
wurde, müssen Funktionalitäten von Komponenten
entsprechend kinematisch invertiert werden. Das heißt zum
Beispiel, dass die Vorspanneinrichtung so ausgelegt sein muss, dass
die Kolbenstange in den Zylinder hineingezogen wird.
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Weiterhin
ist es möglich, die Tür so zu lagern, dass sie
sich durch die Schwerkraft selbst schließt. Eine Vorspanneinrichtung
zum Schließen der Tür, wie sie in dieser Erfindung
geschildert wird, erhöht jedoch die Betriebssicherheit.
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Deshalb
sollte die Beschreibung nur als Veranschaulichung betrachtet werden
und dient dem Fachmann nur dazu, das allgemeine Prinzip der Durchführung
der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Umfang der Erfindung wird
deshalb nur durch die beiliegenden Patentansprüche definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 3648326 [0006, 0006, 0006]
- - EP 1895086 A [0010, 0010, 0011, 0011]