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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, wobei zusätzlich eine Aufhalteeinrichtung vorgesehen ist, die den Klappdeckel nach einem Druckstoß zeitweise in der Öffnungsstellung hält.
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Derartige Vorrichtungen bzw. Explosionsklappen werden in geschlossenen Systemen, wie Silos, Rohrleitungen, Biogasanlagen od. dgl. eingesetzt, um im Falle von Druckstößen durch mögliche Staub- oder Gasexplosionen einen Druckausgleich zu schaffen. Hierdurch lassen sich eine Zerstörung des geschlossenen Systemes sowie weitere Sach- und Personenschäden vermeiden. In neuerer Zeit werden solche Vorrichtungen auch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, denn auch in der Lebensmittelindustrie gibt es Verarbeitungsprozesse in geschlossenen Systemen, die explosionsgefährdet sind, beispielsweise bei Mehl oder Gluten.
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Explosionen in solchen geschlossenen Systemen führen zunächst zu einem Überdruck, der durch das Öffnen des Klappdeckels der Vorrichtung entweichen kann. Anschließend entsteht jedoch, wenn der Klappdeckel wieder geschlossen ist, ein Unterdruck im Behälter des geschlossenen Systemes. Dieser kommt dadurch zustande, dass die im Behälter verbliebene Explosionswärme durch die Behälterwandung abgeleitet wird und der Behälterraum abkühlt. Es besteht dann die Gefahr, dass der Behälter einknickt.
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Zur Vermeidung eines Unterdruckes nach einer Explosion ist aus
DE 36 02 386 A1 eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 bekannt geworden. Diese Vorrichtung weist einen Klappdeckel auf, der stoßgedämpft und mit einer gesteuert lösbaren Fangeinrichtung versehen ist. Diese Fangeinrichtung hält die Explosionsklappe länger offen und erlaubt damit eine alsbald nach der Entlüftung eintretende umgekehrte Strömung, die den durch den Temperaturabfall entstehenden Unterdruck in den Behälter mindestens teilweise wieder ausgleicht. Dabei dient die Stoßdämpfung der Funktionssicherung der Fangeinrichtung, die von mechanischen Fanghaken gebildet ist. Das Lösen dieser Fanghaken und damit das Wiederverschließen des Klappdeckels erfolgt vorzugsweise ausgehend von einer Druckmessung in dem Behälter oder einer Strömungsmessung an der Klappdeckelöffnung. Alternativ kann auch eine Zeitsteuerung vorgesehen sein.
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Diese bekannte Vorrichtung ist aufgrund der mechanischen Ausbildung der Fangeinrichtung mit aufwendig gestalteten Fanghaken und hydraulischen Entriegelungselementen störungsanfällig und sehr aufwendig. Außerdem ist die Vorrichtung nicht wiederverwendbar, denn bei Öffnung des Klappdeckels im Explosionsfall wird der Stoßdämpfer bleibend verformt und muss zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Vorrichtung ausgewechselt werden, was entsprechend aufwendig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine solche Vorrichtung so weiterzuentwickeln, dass diese weitgehend wartungsfrei ausgebildet ist und auch nach mehrmaligem Öffnen und Wiederverschließen nach einer Explosion im geschlossenen System einsatz- und funktionsfähig bleibt.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Aufhalteeinrichtung eine pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, die einerseits an der Rückseite der Prallplatte und andererseits an wenigstens einem Schwenkhebel angelenkt ist, wobei der wenigstens eine Schwenkhebel mit der Schwenkachse des Klappdeckels verbunden ist.
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Die so ausgebildete Vorrichtung weist einen einfachen Aufbau auf und ist nahezu wartungsfrei. Dazu ist nur eine pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit erforderlich, die mit einem kleinen Druckmittelreservoir am oder in der Nähe der Prallplatte verbunden werden muss. Die pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit dient dabei nicht nur zum Offenhalten des Klappdeckels für eine gewisse Zeit nach dem Öffnen desselben, sondern auch als Stoßdämpfer, da sie die Öffnungsbewegung des Klappdeckels beim Eintritt einer Explosion im geschlossenen System dämpft. Anders als bei ungedämpften Vorrichtungen dieser Art öffnet sich dadurch der Klappdeckel nahezu kontinuierlich, ohne mehrmals an der Prallplatte anzuschlagen. Zu Wartungszwecken ist es möglich, den Klappdeckel durch entsprechende Betätigung der pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit zu öffnen und anschließend wieder zu schließen.
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Konstruktiv bevorzugt ist vorgesehen, dass der Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit rückseitig an der Prallplatte angelenkt ist und das vordere Ende der Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit am wenigstens einen Schwenkhebel angelenkt ist.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Kolben und dem rückseitigen Ende des Zylinders eine Druckfeder angeordnet ist. Diese Druckfeder unterstützt die Funktion der Aufhalteeinrichtung.
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In Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das rahmenförmige Element am oberen Ende eines domförmigen Auslassstutzens des geschlossenen Systems angeordnet ist. Diese Ausführungsform ist für sich betrachtet bekannt und üblicherweise in Silos od. dgl. vorgesehen. Bei dieser Variante steht für die Schwenkbewegung des wenigstens einen Schwenkhebels ausreichend Platz unterhalb der Schwenkachse des Klappdeckels zur Verfügung.
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Bei dieser Gestaltung ist deshalb bevorzugt vorgesehen, dass der wenigstens eine Schwenkhebel drehfest mit der Schwenkachse des Klappdeckels verbunden ist.
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Wenn dagegen das rahmenförmige Element der Vorrichtung nicht oberhalb des eigentlichen Behälters an einem domförmigen Auslassstutzen angeordnet ist, sondern direkt auf der Oberseite des geschlossenen Systems, wie beispielsweise im Lebensmittelbereich, ist bevorzugt vorgesehen, dass der wenigstens eine Schwenkhebel drehbar auf der Schwenkachse des Klappdeckels angeordnet ist und beabstandet von der Schwenkachse eine bogenförmige Führungsaussparung aufweist, in welcher eine Führungsbuchse verschiebbar aufgenommen ist, welche drehbar mit einem weiteren Schwenkhebel verbunden ist, der mit seinem anderen Ende drehfest mit der Schwenkachse des Klappdeckels verbunden ist. Diese Gestaltung mit wenigstens einem Schwenkhebel und mit wenigstens einem weiteren Schwenkhebel ist insbesondere dann einsetzbar, wenn die Schwenkachse des Klappdeckels sich im Niveau der Oberkante des Behältnisses des geschlossenen Systems befindet, da die Schwenkhebel der Aufhalteeinrichtung in diesem Falle zum Verschwenken nicht in den Bereich unterhalb der Schwenkachse geraten. Diese Variante kann selbstverständlich auch verwendet werden, wenn das domförmige Element und damit die Schwenkachse des Klappdeckels am oberen Ende eines domförmigen Auslassstutzens angeordnet ist.
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Bei der Gestaltung mit zusätzlichen weiteren Schwenkhebeln ist bevorzugt, dass zwei voneinander beabstandete Schwenkhebel mit bogenförmiger Führungsaussparung und zwei weitere Schwenkhebel mit Führungsbuchse vorgesehen sind.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
- 1 eine perspektivische Vorderansicht einer Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform mit geschlossenem Klappdeckel,
- 2 eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung nach 1,
- 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 2,
- 4 eine perspektivische Vorderansicht der Vorrichtung nach 1 mit teilweise geöffnetem Klappdeckel,
- 5 eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung nach 4,
- 6 eine Seitenansicht der 5,
- 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 mit vollständig geöffnetem Klappdeckel und aktiver Aufhalteeinrichtung,
- 8 eine perspektivische Ansicht der pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit der Vorrichtung,
- 9 eine perspektivische Vorderansicht einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform mit geschlossenem Klappdeckel,
- 10 eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung nach 9,
- 11 eine Seitenansicht der 10,
- 12 eine perspektivische Vorderansicht der Vorrichtung nach 9 mit teilweise geöffnetem Klappdeckel,
- 13 eine perspektivische Rückansicht der Vorrichtung nach 12,
- 14 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 13,
- 15 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach den 9 bis 14 mit vollständig geöffnetem Klappdeckel und aktiver Aufhalteeinrichtung sowie
- 16 ein vergrößertes Detail der Vorrichtung nach 9 bis 15.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform ist in den 1 bis 8 dargestellt und allgemein mit 1 bezeichnet. Die Vorrichtung 1 weist einen domförmigen Auslassstutzen 2 auf, der vorzugsweise als zylindrisches Rohr ausgebildet ist, wobei am unteren Ende des Auslassstutzens 2 ein Flansch 3 mit einer Vielzahl von Bohrungen 4 ausgebildet ist. Die Vorrichtung 1 wird mit dem Flansch 3 an einer Aussparung eines nicht dargestellten, geschlossenen Systems, z.B. eines Behälters oder eines Silos, lösbar angebracht. Dabei weist die Aussparung einen Durchmesser auf, der nicht größer ist als der Durchmesser des Auslassstutzens 2.
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Am anderen oberen Ende des Auslassstutzens 2 ist ein rahmenförmiges Element 5 vorgesehen, welches einen ringförmigen Rahmen 6, der außenseitig den Auslassstutzen 2 umgibt, sowie an der Rückseite zwei am Auslassstutzen 2 befestigte Seitenlaschen 7 aufweist, die in jeweils ein vertikales Rahmenteil 8 übergehen. An den beiden Rahmenteilen 8 ist eine leicht schräg stehende Prallplatte 9 befestigt. Zwischen den beiden Rahmenteilen 8 ist eine Schwenkachse 10 drehbar aufgenommen, die drehfest mit einem Klappdeckel 11 verbunden ist. Dieser Klappdeckel 11 weist einen zylinderförmigen Außenrand 12 auf, der in geschlossener Lage (1 bis 3) auf dem ringförmigen Rahmen 6 dicht aufliegt, wobei auf dem ringförmigen Rahmen 6 eine nicht dargestellte ringförmige Flachdichtung angeordnet ist. Der Klappdeckel 11 der Vorrichtung 1 ist in Ruhestellung am ringförmigen Rahmen 6 des rahmenförmigen Elementes 5 geschlossen gehalten, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel zwei pneumatische Zuhalteeinrichtungen 13 vorgesehen sind, auf deren genauere Gestaltung es im Rahmen der Erfindung nicht ankommt.
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Tritt im nicht dargestellten Behälter des geschlossenen Systems ein Überdruck, z.B. bei einer Explosion auf, ist die Andrückkraft der Zuhalteeinrichtungen 13 so bemessen, dass diese ein Öffnen des Klappdeckels 11 nicht verhindern.
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Um nach dem Öffnen des Klappdeckels 11 ein sofortiges Wiederverschließen desselben zu vermeiden, wodurch im geschlossenen System ein ungewünschter Unterdruck entstehen könnte, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 eine Aufhalteeinrichtung auf, die den Klappdeckel 11 nach einem Druckstoß zeitweise in der Öffnungsstellung hält.
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Diese Aufhalteeinrichtung weist zunächst eine pneumatische Kolben-Zylinder-Einheit 14 auf, deren Zylinder mit 15 und deren Kolbenstange mit 16 bezeichnet ist. Der mit der Kolbenstange 16 verbundene Kolben ist in den Zeichnungen nicht erkennbar. Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 ist einerseits an der Rückseite, also der dem Klappdeckel 11 abgewandten Seite, der Prallplatte 9 und andererseits an wenigstens einem Schwenkhebel 17 angelenkt, wobei der wenigstens eine Schwenkhebel 17 mit der Schwenkachse 10 des Klappdeckels 11 verbunden ist. Dabei ist der Zylinder 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 rückseitig an der Prallplatte 9 angelenkt und das vordere Ende der Kolbenstange 16 ist am wenigstens einen Schwenkhebel 17 angelenkt.
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Bei der Ausführungsform nach den 1 bis 8 weist die Vorrichtung 1 zwei voneinander beabstandete parallele Schwenkhebel 17 auf, die mit einem Ende jeweils drehfest an der Schwenkachse 10 des Klappdeckels 11 befestigt sind und die an ihrem anderen äußeren Ende über eine Anlenkachse 18 miteinander verbunden sind, wobei an der Anlenkachse 18 das vordere Ende der Kolbenstange 16 angelenkt ist.
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Innerhalb des Zylinders 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 ist vorzugsweise zwischen dem Kolben und dem rückseitigen Ende des Zylinders 15 eine nicht dargestellte Druckfeder angeordnet.
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Tritt im geschlossenen System ein Überdruck, beispielsweise im Falle einer Explosion auf, wird die Zuhaltekraft der Zuhalteeinrichtungen 13 überwunden und der Klappdeckel 11 freigegeben, so dass dieser aus der geschlossenen Ruhestellung gemäß 1 bis 3 zunächst in eine Zwischenstellung gemäß 4 bis 6 aufschwenkt.
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Die Öffnungsbewegung führt dabei zu einer Verschiebung des Kolbens innerhalb des Zylinders 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 und dadurch zu einem Herausgleiten der Kolbenstange 16. Diese Bewegung wird durch die Druckfeder unterstützt. Durch diese Kolbenbewegung wird das pneumatische Medium, insbesondere Druckluft, auf der der Kolbenstange 16 zugewandten Seite des Kolbens im Zylinder 15 komprimiert und damit die Verschiebung der Kolbenstange 16 und des Kolbens sowie die Schwenkbewegung des Klappdeckels 11 gedämpft. Gleichzeitig gelangt Druckluft aus einem mit der Kolben-Zylinder-Einheit 14 verbundenen Druckluftreservoir in den rückwärtigen Zylinderaum. Dieses Druckluftreservoir 19 ist nur in den 9 bis 15 im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt, es kann an der Rückseite der Prallplatte 9 oder in der Nachbarschaft angeordnet und über ein Steuerventil und eine entsprechende Leitung mit dem Zylinder 15 der KolbenZylindereinheit 14 verbunden sein.
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Am Ende der Öffnungsbewegung des Klappdeckels 11 schlägt der Klappdeckel 11 gedämpft an der Prallplatte 9 an (7). In dieser Lage ist die Kolbenstange 16 maximal ausgefahren, der Kolben mit der Kolbenstange 16 wird durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung aus dem Druckluftreservoir 19 in dieser Lage solange gehalten, bis ein innerhalb des geschlossenen Systems entstandener Unterdruck abgebaut ist. Anschließend wird z.B. durch Zeitsteuerung des Steuerventils oder durch einen Drucksensor die Druckmittelbeaufschlagung des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit 14 freigegeben, so dass der Klappdeckel 11 wieder schließt. In dieser Lage rasten dann die Zuhalteeinrichtungen 13 wieder ein.
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In den 9 bis 16 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. In diesen Figuren sind dieselben Bezugszeichen wie in den vorangehenden Figuren verwandt, sofern gleiche Teile betroffen sind.
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Die Vorrichtung 1 nach der zweiten Ausführungsform weist keinen domförmigen Auslassstutzen auf, sondern nur ein rechteckiges, rahmenförmigen Element 5, 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 die Prallplatte 9 angelenkt, und zwar derart, dass sie über zwei Schenkelfedern 20 aus der in 9 bis 11 dargestellten Lage begrenzt in eine größere Öffnungsposition gegenüber dem rahmenförmigen Element 5 verschwenkbar ist. Diese begrenzte Verschwenkbarkeit der Prallplatte 9 gegenüber dem rahmenförmigen Element 5 ist bevorzugt deshalb vorgesehen, um beim schlagartigen Öffnen des Klappdeckels 11 der Vorrichtung 1 das Auftreffen des Klappdeckels 11 auf die Prallplatte 9 zusätzlich zu dämpfen. Der Klappdeckel 11 ist unmittelbar benachbart zur Prallplatte 9 verschwenkbar am rahmenförmigen Element 5 angelenkt. Dazu ist er drehfest mit der Schwenkachse 10 verbunden, die verschwenkbar im rahmenförmigen Element 5 gelagert ist.
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An der der Schwenkachse 10 gegenüberliegenden Schmalseite des rahmenförmigen Elementes 5 sind mechanische Zuhalteeinrichtungen 13 vorgesehen, die bei Normaldruck im geschlossenen System den Klappdeckel 11 in geschlossener Lage gemäß 9 bis 11 halten.
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Da bei der Vorrichtung 1 nach den 9 bis 16 kein domartiger Anschlussstutzen vorgesehen ist, ist die Aufhalteeinrichtung bei dieser Ausführungsform etwas anders gestaltet, denn für ein Verschwenken der Schwenkhebel 17 nach unten steht bei dieser Ausführungsform kein Raum zur Verfügung. Die beiden Schwenkhebel 17 sind deshalb anders gestaltet und drehbar auf der Schwenkachse 10 des Klappdeckels 11 gelagert. Beide voneinander beabstandete Schwenkhebel 17 weisen beabstandet von der Schwenkachse 10 jeweils eine bogenförmige Führungsaussparung 21 auf. In jeder Führungsaussparung 21 ist verschiebbar eine Führungsbuchse 22 aufgenommen, welche drehbar mit einem weiteren Schwenkhebel 23 verbunden ist, der mit seinem anderen unteren Ende drehfest mit der Schwenkachse 10 des Klappdeckels 11 verbunden ist, wie am besten aus der vergrößerten Darstellung nach 16 hervorgeht. Die beiden Schwenkhebel 17 sind ebenfalls über eine Anlenkachse 18 miteinander verbunden, an der das vordere Ende der Kolbenstange 16 der Kolben-Zylinder-Einheit 14 angelenkt ist. Vorzugsweise ist die Schwenkachse 10 bei dieser Ausführungsform zweigeteilt und im Bereich zwischen den beiden Schwenkhebeln 17 unterbrochen. Grundsätzlich kann die Schwenkachse 10 aber auch durchgehend ausgebildet sein. Angrenzend an die Führungsaussparung 21 ist am jeweiligen Schwenkhebel 17 ein Anschlagpuffer 24 angeordnet.
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Das Funktionsprinzip der Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform ist ansonsten genauso wie dasjenige nach der ersten Ausführungsform gemäß den 1 bis 8. Aufgrund der Gestaltung der Schwenkhebel 17 und der weiteren Schwenkhebel 23 befinden sich jedoch das vordere Ende der Kolbenstange 16 und die beiden Schwenkhebel 17 auch in Öffnungsstellung des Klappdeckels 11 (15) oberhalb des Höhenniveaus des rahmenförmigen Elementes 5.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So kann auch die Vorrichtung 1 nach der zweiten Ausführungsform gemäß 9 bis 16 eine pneumatische Zuhalteeinrichtung aufweisen, die aufgebaut ist, wie diejenige nach der ersten Ausführungsform.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Auslassstutzen
- 3
- Flansch
- 4
- Bohrungen
- 5
- Element
- 6
- Rahmen
- 7
- Seitenlasche
- 8
- Rahmenteil
- 9
- Prallplatte
- 10
- Schwenkachse
- 11
- Klappdeckel
- 12
- Außenrand
- 13
- Zuhalteeinrichtung
- 14
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 15
- Zylinder
- 16
- Kolbenstange
- 17
- Schwenkhebel
- 18
- Anlenkachse
- 19
- Druckluftreservoir
- 20
- Schenkelfeder
- 21
- Führungsaussparung
- 22
- Führungsbuchse
- 23
- Weiterer Schwenkhebel
- 24
- Anschlagpuffer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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