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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für geschlossene Systeme zum Ausgleich von Druckstößen mit einem rahmenförmigen Element, an dem eine Prallplatte vorgesehen und ein Klappdeckel schwenkbar gelagert ist, wobei der Klappdeckel in einer Ruhestellung auf dem rahmenförmigen Element aufliegt und in einer Öffnungsstellung an der Prallplatte anliegt, wobei eine Zuhalteeinrichtung vorgesehen ist, die den Klappdeckel in der Ruhestellung am rahmenförmigen Element hält und im Falle eines Druckstoßes den Klappdeckel freigibt und anschließend wieder verschließt.
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Derartige Vorrichtungen bzw. Explosionsklappen werden in geschlossenen Systemen, wie Silos, Rohrleitungen, Biogasanlagen oder dergleichen, eingesetzt, um im Falle von Druckstößen durch mögliche Staub- oder Gasexplosionen einen Druckausgleich zu schaffen. Hierdurch lassen sich eine Zerstörung des geschlossenen Systems sowie weitere Sach- und Personenschäden vermeiden.
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Eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 ist z. B. aus
DE 36 26 946 A1 bekannt, wobei die Zuhalteeinrichtung als federgetriebenes Verschlusselement ausgebildet ist, welches den Klappdeckel in der Ruhestellung an einen ein rahmenförmiges Element bildenden Auslassstutzen drückt und im Explosionsfall freigibt. Im Falle einer Explosion muss der Klappdeckel die Rückstellkraft der Feder des Verschlusselementes überwinden, um eine Schwenkbewegung auszuführen und einen Druckausgleich zu ermöglichen. Nach dem Aufprall des Klappdeckels gegen die Prallplatte fällt dieser wieder zu und muss die Rückstellkraft der Feder des Verschlusselementes ein weiteres Mal überwinden, um den Auslassstutzen wieder luftdicht zu verschließen.
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Auch in der Lebensmittelindustrie gibt es Verarbeitungsprozesse in geschlossenen Systemen, die explosionsgefährdet sind, beispielsweise bei Mehl oder Gluten. In diesem Bereich sind strenge hygienische Anforderungen zu erfüllen und es werden bisher überwiegend Berstscheiben eingesetzt, die jedoch den offensichtlichen Nachteil haben, dass sie im Explosionsfall bersten und dann anschließend erneuert werden müssen mit der Folge, dass das geschlossene System bis zum Neueinbau einer Berstscheibe nicht weiter verwendet werden kann. Es besteht deshalb das Bedürfnis, solche Berstscheiben zu ersetzen.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung für geschlossene Systeme zum Druckausgleich insbesondere für die Lebensmittelindustrie zu schaffen, die herkömmliche Berstscheiben ersetzen kann, ohne konstruktive Veränderungen am jeweiligen geschlossenen System vornehmen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zuhalteeinrichtung wenigstens einen am rahmenförmigen Element angeordneten federbeaufschlagten Kolben aufweist, der in Ruhestellung einen am Klappdeckel angeordneten Verriegelungssteg festhält, wobei der wenigstens eine Kolben in Öffnungsstellung arretierbar ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist anders als herkömmliche Explosionsklappen keinen Auslassstutzen, sondern ein rahmenförmiges Element auf, das an die jeweilige Einbausituation angepasst ist, so dass z. B. auch eine vorhandene Berstscheibe einfach gegen eine Vorrichtung ausgetauscht werden kann. Die Funktionsfähigkeit des Offen- und Verschließmechanismus für den Klappdeckel ist autark und raumsparend ausgebildet, so dass ohne zusätzliche Maßnahmen am jeweiligen geschlossenen System die volle Funktionsfähigkeit und ein einfacher Einbau gewährleistet sind. Durch die Arretierung des Kolbens wird die Federenergie gespeichert und der Kolben bleibt in der Öffnungsposition, bis der Klappdeckel wieder schließt. In der Verschließposition wird die Arretierung des Kolbens wieder aufgehoben, so dass dieser den Klappdeckel wieder verriegelt.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass am Klappdeckel zwei Verriegelungsstege vorgesehen sind, die jeweils von einem Steg eines T-förmigen Verriegelungselementes gebildet sind und dass am rahmenförmigen Element für jeden Verriegelungssteg ein federbeaufschlagter Kolben vorgesehen ist. Auf diese Weise steht ein besonders sicherer und zuverlässiger Verschließmechanismus zur Verfügung.
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Dabei ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass das Verriegelungselement an der der Schwenkachse gegenüberliegenden Stirnseite des Klappdeckels angeordnet ist.
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Zur Arretierung des Kolbens ist bevorzugt vorgesehen, dass der wenigstens eine Kolben außenseitig eine Aussparung aufweist, in welche in Öffnungsstellung ein federbelasteter Schwenkhebel eingreift.
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Besonders zweckmäßig ist es dabei, dass der federbelastete Schwenkhebel drehfest auf einer Schwenkwelle angeordnet ist, wobei benachbart zum Schwenkhebel auf der Schwenkwelle drehfest ein Entriegelungshebel angeordnet ist, dessen freies Ende in Ruhestellung des Klappdeckels vom Verriegelungselement, den Schwenkhebel entriegelnd, nach unten gedrückt wird. Wenn der Klappdeckel in seine Ruheposition zurückschwenkt, bevorzugt unterstützt durch eine am rahmenförmigen Element angeordnete Rückstellfeder, wird automatisch die Verriegelung des wenigstens einen Bolzens aufgehoben und der Bolzen federbelastet in die Verriegelungsposition gedrückt.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass die Federkraft des wenigstens einen Kolbens einstellbar ist. Auf diese Weise ist eine einfache Anpassung des Verschließmechanismus an den jeweils relevanten Ansprechdruck im geschlossenen System möglich.
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In den meisten Anwendungsfällen ist vorgesehen, dass das rahmenförmige Element und der Klappdeckel rechteckig ausgebildet sind.
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Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Klappdeckel sandwichartig aufgebaut ist, wobei ein umlaufender Rahmen aus Metall und an beiden Außenseiten jeweils eine Deckelwand aus Metall vorgesehen sind. Der Rahmen besteht bevorzugt aus Aluminium und die beiden Deckelwände aus Edelstahl, um die hygienischen Anforderungen im Lebensmittelbereich zu erfüllen.
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Um gleichwohl das Gewicht des Klappdeckels möglichst gering zu halten, ist ferner vorgesehen, dass innerhalb des Rahmens zwischen den Deckelwänden wenigstens eine Glasfaserschicht angeordnet ist.
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Je nach Einbausituation ist zur Vermeidung des Auftretens von unerwünschtem Kondensat vorgesehen, dass zwischen den Deckelwänden eine elektrische Heizmatte angeordnet ist. Die elektrische Heizmatte dient auch dazu, Schnee oder Eis vom Klappdeckel abzuschmelzen.
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Um beim schlagartigen Öffnen des Klappdeckels den Aufprall auf die Prallplatte zu dämpfen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Prallplatte über zwei Schenkelfedern begrenzt verschwenkbar am rahmenförmigen Element angelenkt ist. Die Prallplatte kann dann beim Aufprall des Klappdeckels nach hinten ausfedern.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in
- 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in Ruhestellung,
- 2 eine weitere perspektivische Darstellung der Vorrichtung in Ruhestellung,
- 3 in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht auf eine Zuhalteeinrichtung der Vorrichtung,
- 4 einen Längsschnitt durch die Zuhalteeinrichtung,
- 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Klappdeckels der Vorrichtung und
- 6 eine perspektivische Darstellung des Klappdeckels.
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Eine Vorrichtung für geschlossene Systeme für den Ausgleich von Druckstößen ist allgemein mit 1 bezeichnet.
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Die Vorrichtung 1 weist zunächst ein vorzugsweise rechteckiges, rahmenförmiges Element 2 auf, welches an einer entsprechend gestalteten Öffnung eines geschlossenen Systems befestigt werden kann.
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An einer Schmalseite des rahmenförmigen Elementes 2 ist verschwenkbar eine Prallplatte 3 angelenkt, und zwar derart, dass sie über zwei Schenkelfedern 4 aus der in 1 dargestellten Lage begrenzt in eine größere Öffnungsposition gegenüber dem rahmenförmigen Element 2 verschwenkbar ist. Diese begrenzte Verschwenkbarkeit der Prallplatte 3 gegenüber dem rahmenförmigen Element 2 ist bevorzugt deshalb vorgesehen, um beim schlagartigen Öffnen eines Klappdeckels 5 der Vorrichtung 1 das Auftreffen des Klappdeckels 5 auf die Prallplatte 3 zu dämpfen. Der Klappdeckel 5 ist um eine Schwenkachse 6 unmittelbar benachbart zur Anlenkung der Prallplatte 3 am rahmenförmigen Element 2 angelenkt.
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In der in den 1 und 2 dargestellten Ruhestellung des Klappdeckels 5 liegt der Klappdeckel 5 dicht am rahmenförmigen Element 2 an, so dass die Öffnung eines geschlossenen Systems von der Vorrichtung 1 dicht verschlossen ist. Dazu ist vorzugsweise in das rahmenförmige Element 2 eine nicht näher dargestellte umlaufende (Flach-)Dichtung eingelegt. Dabei wird der Klappdeckel 5 von einer allgemein mit 7 bezeichneten Zuhalteeinrichtung in Ruhestellung am rahmenförmigen Element 2 gehalten. Diese Zuhalteeinrichtung 7 ist an der der Schwenkachse 6 gegenüberliegenden Seite des rahmenförmigen Elementes 2 am rahmenförmigen Element 2 angeordnet und wirkt mit einem T-förmigen Verriegelungselement 8 an der zugeordneten Stirnseite des Klappdeckels 5 in nachfolgend näher beschriebener Weise zusammen. Dieses T-förmige bzw. umgekehrt T-förmige Verriegelungselement 8 weist zwei T-Stege auf, die jeweils einen Verriegelungssteg 9 bilden.
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Die Zuhalteeinrichtung 7 ist zu einer Symmetrieachse 10 symmetrisch aufgebaut und weist beiderseits angrenzend an die Symmetrieachse 10 eine Aussparung 11 auf, die so dimensioniert ist, dass das T-förmige Verriegelungselement 8 des Klappdeckels 5 in Ruhestellung, also in geschlossener Stellung des Klappdeckels 5, in die Aussparung 11 eingreifen kann.
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Um das Verriegelungselement 8 und damit die beiden Verriegelungsstege 9 sowie den Klappdeckel 5 in geschlossener Ruhestellung am rahmenförmigen Element 2 zu halten, weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Zuhalteeinrichtung 7 beidseitig der Symmetrieachse 10 jeweils einen federbeaufschlagten Kolben 12 auf, der jeweils von einer Druckfeder 13 in die Aussparung 11 gedrückt wird und ober- und innenseitig am jeweiligen Verriegelungssteg 9 des Verriegelungselementes 8 anliegt, so dass das Verriegelungselement 8 und somit der Klappdeckel 5 am rahmenförmigen Element 2 gehalten ist.
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Der jeweilige Kolben 12 ist in Öffnungsstellung, d.h. bei geöffnetem Klappdeckel 5, arretierbar ausgebildet und weist dazu außenseitig eine Aussparung 14 auf, in welche in Öffnungsstellung ein federbelasteter Schwenkhebel 15 (mit Drehfeder 16) eingreift. Dieser Schwenkhebel 15 ist drehfest auf einer Schwenkwelle 17 angeordnet, wobei benachbart zum jeweiligen Schwenkhebel 15 auf der jeweiligen Schwenkwelle 17 jeweils drehfest ein Entriegelungshebel 18 angeordnet ist. Dabei ist der jeweilige Entriegelungshebel 18 so dimensioniert, dass sich sein freies Ende 18a bis in den Bereich erstreckt, in dem sich ein Bereich 8a des Verriegelungselementes 8 des Klappdeckels 5 befindet, wenn sich der Klappdeckel 5 nach dem Öffnungsvorgang wieder schließt. Die beiden Entriegelungshebel 18 werden also beim Schließvorgang von der in 3 rechts dargestellten Lage in die in 3 links dargestellten Lage heruntergedrückt, wodurch die beiden Schwenkhebel 15 zwangsweise mit verschwenkt werden und aus der jeweiligen Aussparung 14 des zugeordneten Kolbens 12 herausgleiten und die Kolben 12 freigegeben werden.
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Die Federkraft der Druckfedern 13 der beiden Kolben 12 ist einstellbar, um die Schließkraft der Zuhalteeinrichtung 7 an die jeweiligen Gegebenheiten anpassen zu können, d.h. an den jeweils relevanten Ansprechdruck im geschlossenen System, nach dessen Überschreiten die Zuhalteeinrichtung 7 den Klappdeckel 5 freigeben muss. Dazu ist beim Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die beiden innerhalb des jeweiligen Kolbens 12 angeordneten Druckfedern 13 über eine Stellschraube 19 mehr oder weniger weit in den jeweiligen Kolben 12 eingedrückt werden, wodurch die Federvorspannung entsprechend verändert wird.
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Tritt im geschlossenen System ein Überdruck, also ein Druckstoß auf, wird durch den Druckstoß der Klappdeckel 5 zwangsweise geöffnet, weil die Zuhaltekraft der Kolben 12 nicht ausreicht. Dabei werden die Kolben 12 aus der Ausnehmung 11 jeweils nach außen gedrückt, bis die Schwenkhebel 15 einrasten. Der Klappdeckel 5 selbst prallt gegen die Prallplatte, die zum Energieabbau gegen die Kraft der Schenkelfedern 4 ausschwenken kann. Anschließend fällt der Klappdeckel 5 aufgrund seines Eigengewichtes und einer vorzugsweise am rahmenförmigen Element 2 vorgesehenen Rückstellfeder 20 aus der Öffnungsstellung wieder in Richtung auf das rahmenförmige Element 2 in Ruhestellung. Dabei trifft das T-förmige Verriegelungselement 8 des Klappdeckels 5 auf die Entriegelungshebel 18, wodurch die Kolben 12 wieder freigegeben werden und von den Druckfedern 13 in die Verriegelungsposition gedrückt werden.
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Der Klappdeckel 5 ist in den 5 und 6 näher dargestellt und ist bevorzugt sandwichartig aufgebaut. Dazu weist er einen aus mehreren Teilen gebildeten umlaufenden Rahmen 21 aus Metall, vorzugsweise Aluminium, und an beiden Außenseiten jeweils eine Deckelwand 22, 23, vorzugsweise aus Edelstahl, auf. Zwischen den beiden Deckelwänden 22, 23 sind zwei Glasfaserschichten 24 angeordnet, ggf. kann auch eine weitere Schicht 25, z.B. aus einem Hartschaummaterial, vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn zur Vermeidung von Kondensatbildung im geschlossenen System der Klappdeckel 5 beheizbar sein soll. In diesem Fall ist, wie in 5 dargestellt, zwischen der Glasfaserschicht 24 und der weiteren Schicht 25 eine elektrische Heizmatte 26 angeordnet. Des Weiteren sind jeweils am Rahmen 21 befestigte Lagerlaschen 27 zur Anlenkung des Klappdeckels 5 am rahmenförmigen Element 2 im Bereich der Schwenkachse 6 vorgesehen. Außerdem kann ein Temperatursensor 28 vorgesehen sein.
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Zum Anschließen der Heizmatte 26, des Temperatursensors 28 und ggf. weiterer Sensoren kann auf der Rückseite der Prallplatte 5 eine mit 29 angedeutete Anschlussdose angeordnet sein.
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Ferner ist vorzugsweise im Bereich der Zuhalteeinrichtung 7 ein nicht dargestellter Sensor vorgesehen, der den Öffnungs- oder Schließzustand der Zuhalteeinrichtung 7 erfasst und an eine zentrale Steuerung oder Regelung weitergibt.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann grundsätzlich die Zuhalteeinrichtung 7 auch nur einen Kolben 12 aufweisen, bevorzugt ist aber die dargestellte Ausführungsform.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- rahmenförmiges Element
- 3
- Prallplatte
- 4
- Schenkelfeder
- 5
- Klappdeckel
- 6
- Schwenkachse
- 7
- Zuhalteeinrichtung
- 8
- Verriegelungselement
- 8a
- Bereich
- 9
- Verriegelungssteg
- 10
- Symmetrieachse
- 11,14
- Aussparung
- 12
- Kolben
- 13
- Druckfeder
- 15
- Schwenkhebel
- 16
- Drehfeder
- 17
- Schwenkwelle
- 18
- Entriegelungshebel
- 18a
- freies Ende
- 19
- Stellschraube
- 20
- Rückstellfeder
- 21
- Rahmen
- 22,23
- Deckelwand
- 24
- Glasfaserschicht
- 25
- weitere Schicht
- 26
- Heizmatte
- 27
- Lagerlasche
- 28
- Temperatursensor
- 29
- Anschlussdose
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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