NO134471B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en dørlukker omfattende en med døren forbundet og dreibar akseltapp, en fjærmekanisme, en hydraulisk bremse med en innstillbar strupeinnretning og en mellom fjærmekanismen og bremsen innsatt leddforbindelsesmekanisme som er slik innrettet at den aktiveres av dørens bevegelse og påvirker fjærmekanismen og bremsen.

I kjente dørlukkere anvendes det strupeinnretnin-ger som er slik utformet at strupevirkningen oppstår fra en væskestrømning med i det minste tilnærmelsesvis laminær friksjon. For eksempel kan strupeinnretningen ha form av en ringformet rille som ligger mellom et konisk sete og en ventilnål. Strupeåpningens tverrsnittsareal er temmelig stort og dermed er strupevirkngen liten og strupelengden er stor i forhold til rillens bredde. Derfor stammer trykkfallet i det vesentlige fra væskens friksjon mot veggene. Som følge av væskens høye viskositet u er strømningen laminær uansett gjennomløpsmengden Q og analog Poiesuilles lov kan trykkfallet Ap uttrykkes ved ligningen:

der 1 = strupeåpningens lengde, r = strupeåpningens radius og a = rillens bredde.

Det viser seg at strupevirkningen har en direkte innflytelse på dørens lukke- eller åpningshastighet.

Hvis det antas at C representerer det tilbakefør-ingsmoment som mekanismen utøver på døren, dø en liten variasjon av dørens åpningsvinkel, w dørens åpnings- eller lukkehastighet, F den av f jærmekanismen ut-øvede kraft, dL fjærens utvidelse tilsvarende dø, og v fjærens sammentryknings- eller utvidelseshast-ighet, kan det såkalte transmisjonsforhold a, dvs. forholdet mellom fjærens kraft og tilbakeføringsmomentet, uttrykkes ved ligningen:

I realiteten er det bremsemoment Cr som mekanismen utøver på døren under dennes åpning, som følge av indre friksjonskrefter, større enn det teoretiske, ovenfor angitte moment C. Under dørens lukking oppstår det derimot et drivmoment C som er mindre

m

enn momentet C og som svarer til forskjellen mellom den energi som er oppsamlet i fjæren og den energi som kreves til å overvinne de indre friksjonskrefter.

Man definerer vanligvis virkningsgraden n som

middelverdien av forholdet

Med drivmomentet. kan man definere en fiktiv driv-kraft Fm for fjæren. Når brukeren slipper døren, skal denne kraft være^ tilstrekkelig til hurtig å overvinne dørens trege masse slik at døren lukkes i løpet av noen få sekunder. Dog skal dørens hastighet nedsettes når døren kommer i nærheten av lukket stilling. Av denne grunn kombineres fjærmekanismen med en bremse med en strupeinnretning for å nedsette dørens hastighet til en rimelig verdi.

For likevektstilstanden kan man skrive:

der S er nyttearealet for den hydrauliske bremses stempel, w er stemplets hastighet, Ap som tidligere nevnt trykkfallet i strupeåpningen og y betegner det såkalte transmisjonsforhold mellom fjæren og den hydrauliske bremse.

Dessuten er den gjennom.bremsen passerende væske-mengde, dvs. den ovenfor nevnte gjennomløpsmengde Q, direkte proporsjonal med bremsestemplets hastighet:

På grunn av de ovenfor angitte ligninger kan man derfor skrive: Q samt

Ut fra uttrykket for trykkfallet Ap og ut fra de ovenfor gitte ligninger når man frem til følgende ligning:

Denne ligning viser at lukke- eller åpningshastig-heten oi står i direkte forhold til strupeinnretningens dimensjoner og dermed også til viskositeten. Dette er en vesentlig ulempe ved de kjente dørlukkere hvis funksjon avhenger av temperaturfor-holdene og i de kjente konstruksjoner har man forsøkt å avhjelpe denne ulempe ved anvendelse av en temperaturavhengig regulering a-v strupevirkningen, noe som dog fører til en komplisert konstruksjon eller en sessongpreget etterjustering.

Dessuten innebærer anvendelsen av en laminær strøm-ning den risiko at det kan oppstå driftforstyrrelser hvis rillen tiltettes av urenheter.

Ved oppfinnelsen søker man å tilveiebringe en dør-lukker der de ovenfor nevnte ulemper i forbindelse med tempera-turavhengigheten og driftsforstyrrelsene er avhjulpet og med henblikk på dette karakteriseres dørlukkeren ifølge oppfinnelsen ved at strupeinnretningens åpning har en lengde som er betydelig mindre enn åpningens tverrsnitt.

Med en slik utformet strupeinnretning oppnås det

en turbulent strømning praktisk talt uten laminær friksjon. Det herved oppnådde bremsemoment er meget mere stabilt og avhenger ikke vesentlig av temperaturen. Det er derfor ikke lenger nød-vendig å anvende en temperaturavhengig regulering og det skal ikke foretas noen sessongpreget justering, og som følge av dette kan det også velges en tyntflytende hydraulisk væske.

Med den her definerte utforming av strupeåpningen kan man se bort fra det trykkfall som skyldes friksjonen langs strupeåpningens vegger og som bekjent kan det trykktap som kun skyldes den turbulente strømning uttrykkes ved en ligning:

der k angir væskens tetthet, mens u angir væskens strømningshast-

ighet.

Denne ligning kan også uttrykkes ved

hvor a og b betegner åpningens dimensjoner og A en koeffisient.

Under disse betingelser kan dørens åpnings- eller lukkehastighet nå uttrykkes ved:

Denne formel viser at hastigheten w nå er proporsjonal med /F~, av hvilken grunn den som ovenfor nevnt blir mindre påvirket av variasjoner av friksjonen.

Ifølge en hensiktsmessig utførelsesform for oppfinnelsen kan strupeinnretningens justeringsorgan ha et kamparti med skarpe kanter. Herved økes tapskoeffisienten for den turbulente strømning.

Av det ovenfor angitte fremgår det at hastigheten m ved anvendelse av en struping av den angitte art, dvs. ifølge oppfinnelsen, nå er proporsjonal med >/F^~. Da koeffisienten A

kun har en enkelt verdi og da transmisjonsforholdet y praktisk talt er konstant varierer hastigheten to som produktet a/ F~.

m Derfor skal det velges et passende kompromiss mellom transmisjonsforholdet a og ° drivkraften F m sp^esielt i det tilfellet hvor det dreier seg om en dørlukker.til utvendige dører som ikke låses og hvor drivmomentet Cm utnyttes for å

unngå at døren åpnes f.eks. ved vindstøt. For å opprettholde et lukkemoment skal momentforløpet avta hurtigst mulig, noe som betyr at a skal vokse hurtig.

Med henblikk på dette kan en dørlukker hvor en styreskive er forbundet med akseltappen ifølge oppfinnelsen være slik utformet at leddforbindelsesmekanismen mellom bremsen og fjærmekanismen omfatter en enkelt vektstang utstyrt med huller til anlegg mot styreskiven og er slik utformet at bremsen og fjærmekanismen befinner seg på den samme side av vektstangen og påvirker bremsen og fjærmekanismen i innbyrdes motsatte retninger mens styreskiven har en slik krumning at det for dørens bevegelse oppnås et sterkt og jevnt varierende momentforløp på

en slik måte at transmisjonsforholdet a = ^, hvor F = fjærens

kraft og C = tilbakeføringsmomentet, varierer fra 1-3 fra begynnelsen til enden av dørens åpning.

Herved trekker man fordel av den turbulente strøm-ning mens det allikevel oppnås et passende kompromiss mellom transmisjonsforholdet og drivkraften.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der: fig-. 1 viser et snitt av en dørlukker ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 er en skisse i snitt langs linjen II-II av fig. 1,

fig. 3 er et snitt av stemplet i 45° på aksen av stemplet,

fig. 4 er et snitt av strupeinnretningen langs

■linjen IV-IV på fig. 1,

fig. 5 viser de prinsipielle trekk for funksjonen av dørlukkeren ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser et snitt av en variant av dørlukkeren ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 viser et snitt i oppriss langs linjen VII-VII på fig. 6, og

fig. 8 viser de karakteristiske trekk for funksjonen av dørlukkeren på fig. 6 og 7•

Den dørlukkeren som prinsippiel er vist på fig. 1 og 2, er anbragt inne i en kasse 1 forsynt med et deksel 2 og skrudd på ører 3- Kassen er bestemt til å bli innstøpt i mur-verk ved foten av døren. Mekanismen finnes i boksen 4 som er i en del og er lukket av et skjold 5 og av to deksler 6 og 7 som utgjør leier for akseltappen 8.

Boksen kan orienteres i forhold til kassen 1 og stillingen av dreieaksen kan dessuten justeres ved hjelp av to skrueanlegg 9- De tre skruer 10 gjør det mulig å gjøre dette nøyaktig. Man fester deretter boksen ved hjelp av vinkelbeslag-et 11 ved å blokkere de tre loddrette huller som er synlige på fig. 1, ved hjelp av to bolter 12.

Veggene i boksen 4 danner to sylindriske rom som er tilnærmet parallelle.

Inne i det første er anbragt en dobbelt spiralfjær 13 hvis ene ende hviler mot skål 14 montert på en regulerings-skrue som ligger an mot skjoldet 5- Den annen ende av fjæren har doppsko 15 leddforbundet med en arm 16 som er bevegelig om vertikal rotasjonsaksel 7 som befinner seg nær den sentrale del av armen. Den første gren av armen 16 har en trinse 18 som under påvirkning av fjæren 13, ligger an mot sentret for en horisontal kam 19 festet på omdreiningsaksen og hvis kant driver døren 11 til rotasjon. Den annen gren er leddforbundet på en liten drivstang som setter igang bevegelsen av et dempningsstempel 20 montert glidende i utboringen i det annet rom. Av dette arrange-ment følger at fjæren 13 og demperen motvirker hverandre, dvs. at når fjæren sammentrekkes, forskyves stemplet 20 mot venstre ifølge fig. 1, til en proporsjonal hastighet, og omvendt.

Tappen 8 bærer også en mitdkam 21 som samarbeider med en trinse 22 hvis rolle vil bli forklart senere.

Som vist på fig. 3 er stemplet forsynt med to ventiler.' Ventilen 23 er en tilførselsventil med stor diameter og er forsynt med en kule som er omsluttet av en bolt 24.

Ventilen 25 som er montert i motsatt retning, er en sikkerhetsventil hvis kule ligger an mot sitt sete ved hjelp av en snodd fjær 26.

Skjoldet 5 omfatter en midtre skillevegg som ad-skiller rommet 27 som befinner seg til høyre for stemplet, fra det rom som omslutter fjæren, og resten av mekanismen. Dette skillerom har et sylindrisk rør 28 som er lukket ved hjelp av en skrunøkkel 29. Gjennom røret som er vist mer i detalj på

fig. 4, går to sirkulære åpninger 30 og 31, hvorav det snevreste 30 munner ut i et lite rom 32. Den nedre ende av nøkkelen 29

har en konisk uttaking med en kant med bevegelig anlegg som del-vis dekker hullet 30. Åpningen av dette hull kan således justeres- manuelt ved dreining av nøkkelen 29 i de gjenger som er anordnet i den øvre del.

Man ser på fig. 4 at lengden av hullet 30 som er omtrent 0,3 mm, er meget mindre enn dets diameter som er av størrelsesordenen millimeter. Skrueveggen som begrenser det, dannes også av et diafragma med meget liten tykkelse forsynt med et bevegelig anlegg.

Leddingen av doppskoen 15 for fjæren 13 pa armen 16 er laget ved hjelp av en kniv som griper inn i en rille anordnet på et sete 33 festet til armen. Kniven og setet 33 er forbundet ved hjelp av et spesialstål., og de er lik de som brukes på vipper.

På grunn av arten av sine leddforbindelser blir de glidninger som frembringes betydelig redusert i forhold til leddforbindelser som f.eks. leddskåler. Videre er på grunn av denne anordning reaksjonen fra armen tilnærmet i aksen for fjæren, -hvilket reduserer tendensen til at sistnevnte bøyes ut og følgelig reduserer friksjonen mot boksens vegger.

På den annen side er t-appen 8 for døren, rota-sjonskasen 17 for -armen 16 og aksen for trinsen 18 forsynt med kulelagere eller viserlagre som er synlig på fig. 1, og er bestemt til å forbedre virkningsgraden av apparatet og reversi-biliteten av det.

Boksen er fylt med olje og forsynt med på fig-urene synlige skjøter.

Fig. 1 viser dørlukkeren i lukket tilstand. Da anslaget kan åpne seg i to retninger, har kammen 19 to skråstil-inger med likedannet profil, slik at den bevegelseslov som opptrer for armen, er den samme i begge retninger.

Omkretsen av kammen omfatter en hul del 34 i hvilken den trinse 18 som bæres -av armen 16, hviler-, -når døren er i lukket stilling. På begge sider av den hule del 34 strekker seg to konvekse deler som er sterkt bølget, slik som 35, og er innbyrdes praktisk talt symmetrxsk i forhold til dørplanet.

Hvis man åpner døren, f.eks. i urviserretningen-, kommer tappen 8 i rotasjon i samme retning som kammen 19. Trinsen 18 blir skjøvet tilbake av d-enne og ruller langs den konvekse skråning 35. Armen "blir således drevet til rotasjon i urviserretning om sin akse 17 og sammenpresser fjæren 13 ved hjelp av doppskoen 15. Nøyaktigere omfatter hver av skrånin-gene først en nøytral sone på noen grader i hvilken skråningen er praktisk talt konstant, hvilket gjør det mulig å gi tilbake-føringsmomentet en meget bestemt verdi. Derpå vil formen av kammen hurtig endre seg, slik at momentet avtar jevnt med åpningen av porten til tross for økningen av fjærkraften.

For en dreining av døren på 20° blir tilbakefør-ingsmomentet redusert til omtrent 70% av begynnelsesverdien,

og etter en bevegelse på 90° redusert til omtrent 35$ av denne verdi.

Mens fjæren 12 sammenpresses, driver armen 16 likeledes stemplet 20 mot venstre (fig. 1). Under disse forhold åpner ventilen 23 seg og tillater olje å trenge gjennom til rommet 27 i demperen uten struping.

Den nyttige del av hver skråning avsluttes med "en fordypning, som f.eks. 36, for å samarbeide med trinsen 18, slik at man kan stanse døren i helt åpen stilling etter en dreining på omtrent 105° regnet fra dens lukkede stilling: for å oppnå dette er det tilstrekkelig å'bevegé den langt nok til at trinsen 18 kommer til anlegg i fordypningen 36.

Hvis man slipper døren uforvarende, eller man frigjør den fra fordypningen ved en lett skyving, frigis den maganiserte energi i fjæren og fjæren som samarbeider sterkt med trinsen 18 på armen 16 på skråningen 35 for kammen 19, vil bevirke dreining av denne siste mot lukkestilling. Takket være disse foranstaltninger for å redusere friksjonene, akselereres døren hurtig til tross for det forholdsvis lave tilbakeførings-moment, mens fjæren strekker seg og armen settes i rotasjon om sin akse i urviserretning. Men bevegelsen av armen overføres ved hjelp av den lille drivstang på stemplet 20 i demperen. Ventilen 23 lukker seg straks og stemplet fyller igjen olje gjennom åpningen 30. Strømningen gjennom strupeinnretningen opptar en del av momentet og søker å oppveie fjærens virkning.

Med den gitte form for åpningen og den lille lengde av dens vegger, blir det praktisk talt ikke noen laminær friksjon ved strømningen. Slik som man har vist tidligere, blir den her-av følgende bremsing meget stabil og avhenger spesielt ikke av

temperaturen.

Som det også er vist, øker momentet i og med at man nærmer seg låsestillingen, men den lukkehastighet som på-. virkes av demperen, søker tvert imot å redusere den.

Dette betyr at døren vil kunne ha tilbøyelighet til å gå foran bevegelsen av mekanismen, men mot-kammen 21 kommer da til anlegg på trinsen 22 som holder døren tilbake, og sikrer økende bremsing.

Momentforløpet er tilstrekkelig avtagende til at leddforbindelsen mellom vektstangen 16 og fjæren og demperen ikke tvinger en til å la en komplementær åpning virke ved begynnelsen av lukkingen.

Dørlukkeren funksjonerer på samme måte hvis døren åpnes i retning mot urviseren. Den lille assymmetri som man kan iaktta på profilet for de to kammer, skyldes ganske enkelt at man må ta hensyn til de forhold at banen for de to trinser er sirkulær. Dette gjør det mulig at man får to like åpningsforløp.

Ventilen 25 trer bare i funksjon ved uhell som kunne føre til overbelastning i rommet -27.

Fig. 5 viser, med vilkårlige enheter, en grafisk fremstilling av de viktigste egenskaper for dørlukkeren. Abscis-seaksen representerer både åpningsvinklene og avstanden på døren til dørens akse.

Fjærkraften som øker lineært med forlengelsen av denne, er vist av kurven F, men på grunn av friksjoner, varierer den reelle kraft for lukkingen ifølge kurven Fm.

Kurven C viser momentet uten friksjon. Det maksi-male moment opptrer meget hurtig i nærheten av den lukkede stilling. For en dør med vanlige dimensjoner blir den regulert til en verdi på omtrent 45 Nm, slik at døren ikke slår omkring sin lukkestilling og således ganske godt motstår innflytelse av eventuelle vindkast. Den kraft som må utøves på døren for å åpne den, er forholdsvis høy, men den er kort, og det føles derfor som en behagelig oppdagelse for brukeren da momentet avtar hurtig og regelmessig i og med at armen forskyver seg.

Forholdet er at på grunn av tilstedeværelse av friksjoner varierer bremsemomentet etter kurven Cr og drivmomentet etter kurven Cm.

Man kan gjøre seg klar over at den minimale verdi for virkningsgraden som man får ved full åpning av døren, frem-deles er over 60%. Dette bemerkelsesverdige resultat skyldes hovedsakelig anvendelsen av en leddforbindelse med kniv og rille, anvendelsen av et rullearrangement som for visere, på rotasjonsaksene for armen 16 og trinsen 18, og takket være bruken av en strupeinnretning med en olje som kan sikre perma-nent og pålitelig smøring.

Til slutt representerer kurven co grensehastig-heten for lukkingen av døren. Man legger merke til at til tross for den enkle konstruksjon som kombinerer anvendelsen av en enste åpning og direkte leddforbindelse av bremsen på tilbake-føringsarmen for fjæren, er denne hastighet forholdsvis høy i begynnelsen, og etterhvert avtar slik at dørens bevegelsesmengde er lav ved slutten av bevegelsen. Lukkingen sikres etter omtrent seks sekunder uten støt ved slutten av banen.

Det er ikke nødvendig å beskrive i detalj den anordning som er vist på fig. 6 og 7. Denne anordning har fak-tisk en konstruksjon som er analog med den som er beskrevet under henvisning til fig. 1 og 2. De tilsvarende deler er forsynt med de samme henvisningstall. Man vil ganske enkelt bemerke følg-ende punkter: Aksen 17 er helt forskjøvet til siden på boksen 4, slik at ledningen 37 for bremsens 20 forbindelsesstang 38 for fjæren 13 er anbragt ved siden av hverandre, hvilket sikrer at fjæren får en betydelig bane for en forholdsvis liten utgangs-kompresjonsgrad. Por å få en konstruksjon av kassen i en del, dvs. opprettholde trykkrommet 27 og strupeinnretningen 28 i enden av boksen 4, er montasjen av fjæren omvendt. Fjæren er sammentrykket mellom skålen 14 som befinner seg ved enden av den regulerbare stang 39 som er skrudd på kassen i motsatt ende og det ringformede anlegg 15 som er festet på bøylen 40 som selv er leddforbundet på armen 16. Stangen 39 og bøylen 40 går gjennom henholdsvis doppskoen 15 og skålen 14 og settes således under strekkspenning av fjæren 13.

På den annen side er det bare en fast kam for slag-anordningen og skråningen som tilbakeholdelsestrinsen 22 virker på, er blitt forflyttet til ryggen av hovedskråningen 35 som hovedtrinsen 18 følger.

Armen består av to plater 16, l6b som er forbundet ved hjelp av tverrstykker som danner de forskjellige leddforbindelser. Den ene kam 19 og bøylen 40 går mellom de to plater.

Leddforbindelsen 38 er anordnet på en slik måte at man unngår kammen. Det er ikke absolutt nødvendig at den består av en kniv. Forholdet er at den store avstand som finnes mellom anleggspunktene for fjæren og de tilsvarende leddaksler, eliminerer tilbøyeligheten til utbøyning, slik at friksjons-kreftene blir svakere enn for en klassisk anordning, hvilket også sikrer en høy virkningsgrad.

Fig. 8 viser de resultater man får ved hjelp av denne montasje. Man konstaterer at reduksjonen av momentet tydelig er mindre enn i det foregående eksempel, idet bremsemomentet øker igjen endog ved slutten av banen for å dempe dør-ens bevegelse. Imidlertid har lukkingshastigheten et forløp som ligner det som er angitt tidligere.

Claims (5)

1. Dørlukker omfattende en med døren forbundet og dreibar akseltapp (8), en fjærmekanisme (13), en hydraulisk bremse (20) og en innstillbar strupeinnretning (28) og en mellom fjærmekanismen og bremsen innsatt leddforbindelsesmekanisme (16), hvilken er slik innrettet at den aktiveres av dørens bevegelse og påvirker fjærmekanismen og bremsen, karakterisert ved at strupeinnretnings åpning (30) har en lengde som er betydelig mindre enn åpningens diameter.

2. Dørlukker ifølge krav 1 og med et organ for justering av strupeåpningen, karakterisert ved at justeringsorganets (29) kantparti har skarpe kanter.

3- Dørlukker ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strupeinnretningen utgjøres av et rør-stykke i hvis vegg strupeåpningen er tilveiebragt, og hvori er innsatt justeringsorganet (29) hvis ene kant sperrer strupeåpningen til den ene side.

4. Dørlukker ifølge krav 1 og hvor en styrekam er fast forbundet med akseltappen, karakterisert ved at leddforbindelsesmekanismen mellom bremsen og fjærmekanismen omfatter en enkelt vektstang (16) utstyrt med ruller (18,22) til anlegg mot styrekammen og er således utformet at bremsen og fjærmekanismen befinner seg på den samme side av vektstangen og påvirker bremsen og fjærmekanismen i innbyrdes motsatte retninger hvorved styreskiven har en slik krumming at det for dørens bevegelse oppnås et sterkt og jevnt varierende mom-entforløp på en slik måte at transmisjonsforholdet a = F der F = fjærens kraft og C = tilbakeføringsmomentet, varierer fra 1-3 fra begynnelsen til enden av dørens åpning.

5. Dørlukker ifølge krav 4, karakterisert ved at fjærmekanismen er slik utformet at den av styrekammen på fjæren utøvede kraft er en trekkraft.