DE4125710C2 - Vorrichtung zur Druckentlastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Druckentlastung einer lüftungstechnischen Anlage, die aus einem schwenkbaren Klappenteil, einem daran angeschlossenen Tragteil und einer mit diesem verdrehfest verbundenen Welle besteht, über welche ein der Größe nach vom jeweiligen Schwenkwinkel des Klappenteils abhängiges Drehmoment auf das Klappenteil übertragbar ist.

Derartige Vorrichtungen sind allgemein bekannt und haben die Aufgabe, beim störungsfreien Betrieb einer lüftungstechnischen Anlage z. B. mittels des aus einer Einzelklappe bestehenden Klappenteils den Querschnitt einer Druckentlastungsöffnung dicht abzusperren und bei einem unzulässig hohen Druckanstieg, zum Beispiel verursacht durch die schlagartige Überführung einer Brandschutzklappe aus ihrer Offenstellung in ihre Schließstellung, mit dem Erreichen des maximal zulässigen Überdruckes Pmax die spontane Freigabe des Querschnittes der Druckentlastungsöffnung zu gewährleisten. Darüber hinaus soll das über die Welle auf das Klappenteil aufgebrachte Drehmoment sicherstellen, daß beim Absinken des Überdruckes auf einen zulässigen Wert eine selbsttätige Rückführung des Klappenteils in seine Schließstellung erfolgt und die Klappe erneut die Funktion einer dicht schließenden Absperrklappe übernimmt.

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß infolge der verhältnismäßig großen zu beschleunigenden Masse des Klappenteils dessen dynamisches Ansprechverhalten zu träge ist, um bei einem spontanen Druckanstieg so schlagartig den Öffnungsquerschnitt freizugeben, daß eine wesentliche Überschreitung des maximal zulässigen Überdruckes Pmax sicher ausgeschlossen werden kann. Darüber hinaus dichten die Klappen aufgrund ihrer zu Null werdenden Dichtungsanpreßkräfte nicht bis zum maximal zulässigen Druck vollständig ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß einerseits zur Betätigung des Klappenteils eine geringe Masse beschleunigt werden muß und infolgedessen mit der Vorrichtung eine spontane Druckentlastung einer lüftungstechnischen Anlage zu gewährleisten ist und andererseits das Klappenteil eine unverminderte Dichtigkeit bis zum Erreichen des zulässigen Druckes ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten gattungsgemäßen Art ausgegangen, welche erfindungsgemäß die in seinem kennzeichenden Teil angegebenen Merkmale aufweist.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 5.

Die Öffnungsbedingung für die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich wie folgt errechnen:

P_max.A₁.h₁ + M(α = 0) = P_max.A₂.h₂ (1)

M(α = 0) = P_max.(A₂.h₂ - A₁.h₁) (2).

Dabei bedeuten:

h₁ = Länge des Tragarmes einer ersten Klappe
h₂ = Länge des Tragarmes einer zweiten Klappe
A₁ = mit Druckmedium beaufschlagte Fläche der ersten Klappe
A₂ = mit Druckmedium beaufschlagte Fläche der zweiten Klappe
M(α = 0) = auf das Klappenteil zu übertragendes Drehmoment.

Die Gleichung (2) erlaubt die Berechnung des erforderlichen Drehmomentes zur Überführung des Klappenteils in seine Schließstellung für beliebige Öffnungsdrücke P_max und beliebige Klappengeometrien.

Nach dem Erreichen des maximal zulässigen Systemdruckes P_max verhindert die erfindungsgemäße Vorrichtung einen weiteren Druckanstieg, indem die beiden Klappen des Klappenteils eine vom Volumenstrom abhängige Öffnungsfläche freigeben. Dazu ist es lediglich erforderlich, daß ein von außen eingeleitetes Drehmoment M(α) für jede Winkellage im Gleichgewicht mit den übrigen bei P_max am Klappenteil angreifenden Kräften steht. Hierzu zählen, neben den aus der Druckdifferenz P_max - P_o resultierenden Druckkräften, zusätzliche Strömungskräfte.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dichtet unter Zuhilfenahme der auftretenden Drücke bis zur selbsttätigen Öffnung der Klappen mit hoher Dichtwirkung ab.

Als Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen in je einem Kanalstück eingebaut schematisch dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung mit zwei Klappen, die beide jeweils größere Abmessungen aufweisen als die einer zugehörigen Druckentlastungsöffnung,

Fig. 2 eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, bei der jedoch eine der beiden Klappen kleinere Abmessungen aufweist als die der zugehörigen Druckentlastungsöffnung.

Ein Kanalstück 1 ist durch eine senkrecht zur Kanalmittelachse angeordnete Trennwand 2 unterteilt. In der Trennwand 2 sind eine kleinere Öffnung 3 und eine größere Öffnung 4 vorgesehen. Ein Klappenteil 5 ist über ein Tragteil 6 verdrehfest auf einer Welle 7 befestigt, welche die Kanalachse kreuzt und zwischen den Öffnungen 3 und 4 in unterschiedlichen Abständen von deren jeweiligem Zentrum angeordnet ist. An die Welle 7 greift von außen mit an sich bekannten nicht dargestellten Mitteln, wie zum Beispiel eine Feder oder ein Gewicht, ein Drehmoment M(α) in Richtung des Pfeiles 8 an.

Das Tragteil 6 ist mit einem Tragarm 9 versehen, an dessen freiem Ende eine Klappe 10 angeordnet ist, mit der die Öffnung 3 verschließbar ist. Die wirksame Länge des Tragarmes 9 stellt die mit h₁ bezeichnete Strecke dar. Das Tragteil 6 ist weiterhin mit einem Tragarm 11 versehen, an dessen freiem Ende eine Klappe 12 angeordnet ist, mit der die Öffnung 4 verschließbar ist. Die wirksame Länge des Tragarmes 11 stellt die mit h₂ bezeichnete Strecke dar.

Während nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in der dargestellten Schließstellung des Klappenteils 5 die Ränder der Klappen 11 und 12 formschlüssig gegen Ränder der Öffnungen 3 bzw. 4 anliegen, ist nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die Klappe 10' im Durchmesser kleiner ausgebildet als die Öffnung 3 und fluchtet in Schließstellung mit der Trennwand 2. Die Klappe 12' fluchtet gleichfalls mit der Trennwand 2, ist aber mit einem den Öffnungsrand 4 überlappenden, nach außen vorstehenden Kragen 13 versehen.

An der Klappe 10' ist eine nach außen vorstehende Dichtung 14 befestigt, die in Schließstellung der Klappe 10' gegen den Rand der Öffnung 3 angepreßt ist und den Spalt zwischen der Klappe 10' und der Öffnung 3 bei Druckanstieg abdichtet.

Am Rand der Öffnung 4 ist eine nach innen vorstehende Dichtung 15 befestigt, gegen die sich in Schließstellung der Klappe 12' deren Rand anpreßt und den Spalt zwischen der Klappe 12' und der Öffnung 4 bei Druckanstieg abdichtet, so daß eine dichte Anlage des Kragens 13 auf den Rand der Öffnung 4 jedenfalls aus Abdichtungsgründen nicht erforderlich ist und dem Kragen 13 lediglich eine Anschlagfunktion zukommt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Druckentlastung einer lüftungstechnischen Anlage, bestehend aus einem schwenkbaren Klappenteil, einem an dem Klappenteil angeschlossenen Tragteil und einer mit dem Tragteil verdrehfest verbundenen Welle, über welche ein der Größe nach vom Schwenkwinkel des Klappenteils abhängiges Drehmoment auf das Klappenteil übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Klappenteil (5) aus zwei Klappen (10, 12) besteht, die auf gegenüberliegenden Seiten der Welle (7) angeordnet und durch das mit zwei Tragarmen (9, 11) ausgestattete Tragteil (6) miteinander verbunden sind, wobei die jeweils aus der mit Druckmedium beaufschlagten Fläche einer Klappe (10, 12) und der Länge (h₁, h₂) des ihr zugeordneten Tragarmes (9, 11) gebildeten Produkte unterschiedlich groß sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Druck beaufschlagten Flächen der Klappen (10, 12) und/oder die Längen (h₁, h₂) der Tragarme (9, 11) unterschiedlich groß sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Klappe (12), welche eine mit Druckmedium beaufschlagte größere Fläche aufweist, eine mit dieser Klappe (12) zu verschließende Öffnung (4) ringsum überragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenrand der Klappe (10), welche eine mit Druckmedium beaufschlagte kleinere Fläche aufweist, und einer Laibung der mit dieser Klappe (10) zu verschließenden Öffnung (3) ringsum ein Spalt vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Klappe (12) gegen eine Dichtung (15) anpreßbar ist, die am Rand der betreffenden Öffnung (4) befestigt ist, und daß an der kleineren Klappe (10) eine Dichtung (14) befestigt ist, die gegen den Rand der betreffenden Öffnung (3) anpreßbar ist.