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Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co.,
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Bessemerstr. 80, 4630 Bochum Druckentlastung für Räume oder Gebäude
Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungseinrichtung für insbesondere klimatisierte
Räume oder Gebäude, die beim Erreichen eines Auslösedruckes mit Verschlußorganen
versehene Druckausgleichsöffnungen freigibt. In gegenüber der Außenluft abgeschlossenen,
insbesondere mit Klimaanlagen versehenen Gebäuden, die Einrichtungen, wie z.B. Kompressoren,
Turbinen, Druckminderstationen etc. aufweisen, d.h. also in Gebäuden, wo nicht auszuschließen
ist, daß durch besondere Umstände Druckerhöhungen stattfinden können, die zu Schäden
führen würden, ist es notwendig, für die Möglichkeit eines Druckausgleichs zu sorgen.
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Bei explosionsgefährdeten Räumen oder Gebäuden sind für den Druckausgleich
vorzugsweise Berstplatten vorgesehen, während bei Räumen oder Gebäuden, in denen
langsamere Druckerhöhungen stattfinden können, vorzugsweise Pendelklappen, die durch
ihr Eigengewicht bei Normaldruck Druckausgleichsöffnungen verschließen, vorhanden
sind. Bei den bekannten DruckauEleichsvorrichtungen ist gemeinsam, daß sie einen
relativ hohen Auslösedruck benötigen, um anzusprechen. Dies ist besonders bei großflächigen
Räumen oder Gebäuden nachteilig, da durch diese bekannten Vorrichtungen nicht auszuschließen
ist, daß durch den relativ großen Innendruck, der zur Auslösung notwendig ist, Beschädigungen
auftreten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckentlastung anzugeben, die
mit sehr niedrigem Auslösedruck arbeiten kann, mechanisch
robust
und insbesondere für den Schutz von Räumen oder Gebäuden geeignet ist, die klimatisiert,
d.h. nach außen ?æeschlossen sind. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine
Lösung anzugeben, die unabhängig von dem Außendruck anspricht.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei der Druckentlastungseinrichtung
zumindest ein Energiespeicher vorhanden ist, dessen gespeicherte Energie die Verschlußorgane
nach Erreichen des Auslösedruckes öffnet. Durch den Energiespeicher steht für den
Öffnungsvorgang vorteilhaft eine von der Energie der Druckerhöhung unabhängige Energie
für die Bewegung der Verschlußorgane zur Verfügung. Hierdurch ist es möglich, schon
beim Auftreten sehr kleiner Druckerhöhungen eine Öffnung der Druckentlastungsöffnungen,
und zwar insbesondere eine vollständie Öffnung, zu erreichen. Durch den Energiespeicher
wird der Offnungsvorgang in ohne Hilfsenergie nicht erreichbarer Weise vorteilhaft
steuerbar.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Energiespeicher
als Federspeicher, insbesondere als Tellerfederpaket, ausbildet ist. Die Ausbildung
des Energiespeichers als Federspeicher ergibt vorteilhaft, daß die gespeicherte
Energie mit Sicherheit über längere Zeiträume, selbst über eine Reihe von Jahren
hinweg, ständig parat zur Verfügung steht. Dabei kann die Energie auf kleinstem
Raum gespeichert werden, insbesondere bei der Verwendung eines Tellerfederpaketes.
Tellerfedern haben dabei über ihre besonders günstige Raumausnutzung hinaus den
Vorteil, eine große Dämpfung aufzuweisen. Hierdurch kann ein versehentliches Öffnen,
beispielsweise beim Anstoßen an ein Verschlußorgan, vermieden werden.
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Nach der Erfindung ist es ferner von Vorteil, daß der Energiespeicher
mit einer Auslösevorrichtung ausgerüstet ist, die
vorzugsweise als
Haltemagnet ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines Haltemagneten ist eine gegenüber
einer mechanischen Sperrung absolut verklemmungssichere, leichte und einfache Auslösung
der in dem Energiespeicher gespeicherten Energie möglich.
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Zur Auslösung und zur Einstellung der Auslösekraft wird die Abschwächung
der Haltekraft mit zunehmendem Abstand von der Magnet oberfläche ausgenutzt.
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Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung darüber hinaus, daß der Federspeicher
eine axial bewegliche Mittelachse mit vorzugsweise ferromagnetischem Endteil aufweist,
das mit einstellbarem Abstand zum Haltemagneten angeordnet ist. Durch diese Anordnung
ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise mit einem mittels einer Gewindeanordnung
einstellbaren Luftspalt zwischen dem Haltemagneten und dem magnetseitigen Element
des Energiespeichers.
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In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die gespeicherte
Energie in ihrer Größe einstellbar ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, daß
die Druckentlastungseinrichtung vorteilhaft auf Veränderungen im Gewicht, der Zahl
oder der Anordnung der Verschlußorgane eingestellt werden kann.
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Weiterhin ist so die öffnungsgeschwindigkeit einstellbar. Die Einstellung
selbst erfolgt einfach durch änderung der Vorspannung der Feder.
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Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
zwischen dem Federspeicher oder, wenn mehrere Federspeicher vorgesehen sind, zwischen
diesen und den Verschlußorganen, mechanische Verbindungselemente, vorzugsweise in
Form von gelenkig miteinander verbundenen Stäben, angeordnet sind.
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Mechanische Verbindungselemente, vorzugsweise Stäbe, haben den Vorteil
der Wartungsfreiheit und Sicherheit sowie der leichten
Überprüfbarkeit.
Dies ist bei hydraulischen oder pneuuiischen Übertragungssystemen nicht in gleicher
Weise der Fall. Zu bedenken ist, daß das Übertragungslystem oft über Jahre hinweg
nicht betätigt wid.
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Der Haltemagnet ist gemäß der Erfindung als Elektromagnet ausgebildet.
Hierdurch ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, hohe magnetische Kräfte auf relativ
kleinem Raum zu konzentrieren und so eine Haltekraft zu haben, die in ihrer Energiedichte
etwa dem Tellerfederpaket entspricht. Weiterhin steht hierdurch eine Lösung zur
Verfügung, bei der eine zusätzliche Auslösung des Systems durch eine Abschaltung
des Magneten möglich ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Haltemagnet eine Skala zur Einstellung seines Abstandes zum Endteil des Federspeichers
aufweist. Durch diese Skala ist es leicht möglich, die Haltekraft des Magneten in
gewünschter Weise einzustellen. Mit Hilfe der Skala ist auch jederzeit eine leichte
Kontrolle möglich, ob der Luftspalt zwischen Magnet und Endteil der Solleinstellung
entspricht. Damit wird die Funktionssicherheit der Druckentlastungseinrichtung in
Verbindung mit dem leicht kontrollierbaren mechanischen Gestänge weiter erhöht.
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Nach der Erfindung ist es ferner vorteilhaft, daß der Elektromagnet
eine Abschaltvorrichtung, die mit einem Druckgerät verbunden ist, aufweist. Durch
die Verwendung eines zusätzlichen, im Innern des Raumes oder Gebäudes angebrachten
Druckmeßgerätes ist es ebenfalls möglich, die Druckentlastung vollkommen unabhängig
von dem Außendruck zu machen, der auf die Außenseiten der Verschlußorgane wirkt.
Jedoch ist hierbei keine genaue Krafteinstellung des Magneten erforderlich. Für
die Auslösung ist nicht mehr der Differenzdruck zwischen dem Inneren des Raumes
oder
Gebäudes und außen entscheidend, sondern der absolute Druck im Inneren.
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Es kann ferner in Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig sein, daß
das Druckmeßgerät auf einen niedrigeren Aus löse druck als das System Elektromagnet-Federspeicher
einstellbar ist.
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Eine vorteilhafte Möglichkeit, das Aufschwenken der Verschlußklappen
bei einer Erhöhung des Innendruckes zu erreichen, erfolgt durch die mechanische
Verbindung der Verschlußklappen mit dem Energiespeicher und dem Haltemagnet. Der
Energiespeicher ist so vorgespannt, daß selbst bei dem größten zu erwartenden Außendruck
die Klappen aufgeschwenkt werden können. Die in dem Energiespeicher anstehende Kraft
wird durch den Magneten gehalten. Durch Einstellung des Magneten (z.B. Verkleinerung
des Luftspaltes zwischen Magnet und magnetischen Endteil des Energiespeichern) wird
die Haltekraft in Verhältnis um den Betrag erhöht, welcher der Kraft durch den maximalen
Innendruck auf die Verschlußklappen entspricht. Wird der maximal zulässige Innendruck
überschritten, löst sich der magnetische Endteil des Speichers vom Magneten. Damit
wird die im Energiespeicher gespeicherte Energie frei, d.h. die Verschlußklappen
öffnen sich.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von Abbildungen eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Druckentlastungseinrichtung mit drei übereinander
angeordneten Verschlußorganen in Klappen form in der Draufsicht; Fig. 2 eine Ansicht
der Anordnung der Übertragungselemente und der Energiespeichereinheit; Fig. 3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1 und Fig. 4 einen vergrößerten Mngsschnitt
durch die Energiespeichereinheit und den Haltemagneten.
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In Fig. 1 bezeichnet 1 den Rahmen, in dem die Verschlußorgane 2 angeadnet
sind. Zwischen dem Rahmen und den VerschluB-organen 2 befinden sich insbesondere
bei mit Unterdruck arbeiwenden Räumen oder Gebäuden, z.B. bei klimatisierten Räumen,
Dichtungen. An der Seite des Rahmens 1 ist das Gestänge 5 angeordnet, das die einzelnen
Verschlußorgane 2 miteinander und mit dem Energiespeicherelement 6 verbindet. Die
Anordnung der Verschlußorgane 2 in dem Rahmen 1 ist besonders vorteilhaft, wenn
schon bestehende Gebäude nachträglich mit der Druckentlastungseinrichtung versehen
werden sollen. Durch das Einsetzen des Rahmens können so bauliche Änderungen vermieden
werden.
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Die Ausbildung des Gestänges 5 mit seinen einzelnen gelenkig miteinander
verbundenen Stäben 5a, 5b zeigt Fig. 2. Es ist vorzugsweise eine Parallelanordnung
der Stäbe 5a vorgeshen, die eine gleichmäßige Öffnung aller Verschlußorgane 2 ergibt.
Die Bewegung der Stäbe 5a um die Drehachse 4 der Verschlußorgane 2 ist durch die
Pfeile 13 gezeigt.
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Aus dem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, der in Fig.
3 dargestellt ist, ist die Anordnung der Verschlußorgane 2 in dem Rahmen 1 ersichtlich.
Die Schwenkbewegung der Verschlußorgane 2 erfolgt entsprechend der eingezeichneten
Pfeile 14. Der Rahmen 1 der Verschlußorgane 2 ist so tief ausgebildet, daß sich
die Verschlußorgane 2 auch in völlig geöffneter Stellung in seinem Inneren befinden.
Auf diese Weise können Schäden beim plötzlichen Öffnen der Verschlußorgane vermieden
werden.
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Falls erforderlich, ist auf der Seite 3 des Rahmens 1 ein Schutz in
Form eines Drahtgitters o.ä. vorgesehen.
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Das Tellerfederpaket 7 weist eine besonders große Energiedichte auf,
verglichen mit Schraubenfedern oder Blattfedern. Geeignete Tellerfedern stehen vorteilhaft
in verscdedenen Abmessungen
als Serienteile zur Vefügung. Der
genaue Aufbau der Energiespeichereinheit 6 und die Anordnung des Haltemagneten 18
ist aus Fig. 4 ersichtlich. Das Tellerfederpaket 7 wird zwischen dem Flansch 8 und
dem Ende 10a des in das Tellerfedergehäuse 6a einschraubbaren Magnetgehäuses 10
auf der axial beweglichen Mittelachse 9 gespannt. Durch unterschiedlich tiefes Einschrauben
des btagnetgehäuses 10 in das ellerfedergehäuse 6a wird eine unterschiedliche Spannung
des Tellerfederpaketes 7 erreicht.
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Die Einschraubtiefe kann durch eine am Einschraubteil des Magnetgehäuses
10 befestigte Skala leicht angezeigt und damit ständig kontrolliert werden. An dem
einen Ende der axial beweglichen Mittelachse 9 befindet sich das Gabelstück 15,
das die Bewegung der axial beweglichen Mittelachse 9 auf das Gestänge 5 überträgt.
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Zur Vergrößerung der Schwenkbewegung greift das Gabelstück 15, wie
aus Fig. 2 ersichtlich, etwa in der Mitte an einem Schwenkhebel 5a an. Das Gabelstück
15 kann jedoch ebenso an einem Gelenk zwischen den Stäben 5a und 5b angeordnet sein.
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An dem dem Gabelstück 15 gegenüberliegenden Ende der axial beweglichen
Mittelachse 9 ist das magnetische Endteil 16 angeordnet, das einteilig oder, wie
in Fig. 4 gezeigt, zweiteilig mit einer Scheibe 17, die beispielsweise aus ferromagnetischem
Material besteht, ausgebildet ist. Mit geringem Absand von der Oberfläche des magnetischen
Endteils 16, 17 ist der Haltemagnet 18 angeordnet, der über das Gewinde 19 in das
Magnetgehäuse 10 eingeschraubt ist. Zum Eindrehen dient der Vierkant 20, mit dessen
Hilfe der Magnet 18 bezüglich des Luftspaltes optimal eingestellt wurden kann.
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Der Ablauf einer erfindungsgemäßen Druckentlastung ist wie folgt:
Bei
steigendem Innendruck im Inneren eines Raumes oder Gebäudes wird eine Kraft auf
die Verschlußorgane 2 ausgeübt, die über das Gestänge 4 und das Gabelstück 15 auf
die axial bewegliche Mittelachse 9 wirkt. Die Innendruckkraft addiert sich nun zu
der Kraft, die von dem Tellerfederpaket 7 ausgeübt wird. Durch die Addition der
beiden Kräfte auf die axial bewegliche Mittelachse 9 in Richtung auf das Gbelstück
15 hin wird nun die Haltekraft zwischen dem Magneten 18 und dem magnetischen Endteil
16, 17 überschritten. Bewegt sich das magnetische Endteil 16, 17 etwas von dem Magneten
18 fort, erfolgt, da die magnetische Kraft mit wachsendem Abstand abnimmt, die Auslösung
des Tellerfederpaketes 7, die die in dem Tellerfederpaket 7 gespeicherte Energie
freisetzt. Die Druckentlastungsorgane schwingen auf.
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Nach Bdätigung der Druckentlastungseinrichtung erfolgt das erneute
Spannen durch ein einfaches Einschieben der axial beweglichen Mittelachse 9 in das
Energiespeichergehäuse 6a und die Vorrichtung ist wieder betriebsbereit. Zur Erleichterung
des Einschiebens kann zunächst das Magnetgehäuse 10 teilweise aus dem Federspeichergehäuse
6a herausgedreht werden. Das endgültige Spannen des Federpaketes erfolgt dann beim
Eindrehen des Magnetgehäuses 10 in das Federspeichergehäuse 6a. Die Eindrehtiefe
und damit der Spannweg wird anhand der Skala abgelesen.
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Als zusätzliche Maßnahme zur Stei-,gerung der Auslösegenauigkeit
ist der Einsatz eines Druckmeßgerätes als Auslöseelement möglich. Auch bei dem Einsatz
eines Druckmeßgerätes wird jedoch die Auslösemöglichkeit nach der erfindungsgemäßen
Grundidee aufrechterhalten. Es handelt sich lediglich um eine Zusatz-Ausrüstung.
Bei der Verwendung eines Elektromagnetes erfolgt bei Stromausfall eine automatische
Betätigung der Einrichtung. Ist dies nicht erwünscht, wird ein Permanentmagnet verwendet.
Das Magnetgehäuse
muß dann größer ausgeführt werden, da die Magnetkraft
eines Permanentmagneten je Flächeneinheit kleiner ist, als bei einem Elektromagneten.