PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005040234A1 08.03.2007
Titel Lüftungsklappengehäuseanordnung sowie hierin einsetzbares Dichtungsausgleichselement
Anmelder Beck, Klaus, 64546 Mörfelden-Walldorf, DE
Erfinder Beck, Klaus, 64546 Mörfelden-Walldorf, DE
Vertreter Dannenberg, Schubert, Gudel, 60313 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 24.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005040234
Offenlegungstag 08.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.03.2007
IPC-Hauptklasse F24F 13/10(2006.01)A, F, I, 20050824, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16K 1/226(2006.01)A, L, I, 20050824, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Lüftungsklappengehäuseanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Dehnungsausgleichselement einer in eine solche Lüftungsklappengehäuseanordnung einsetzbaren Bauart.

In Rohrsystemen von Lüftungsanlagen insbesondere für Zu- und Abluft in der chemischen Industrie und im Laborlüftungsbereich sind aus der Praxis Lüftungsklappengehäuseanordnungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, in deren Gehäuse ein einstellbares Klappenblatt bzw. eine Drosselklappe zwischen zwei Durchgangsöffnungen angeordnet ist, die entsprechend der Nennweite anzuschließender Rohre ausgebildet und dimensioniert sind. Zum Einbau der Lüftungsklappengehäuseanordnung sollen die anzuschließenden Rohre mit den Durchgangsöffnungen fluchten und die Lüftungsklappengehäuseanordnung soll genau zwischen die anzuschließenden Rohre passen. Dies kann einen erheblichen Montageaufwand erfordern. Weiterhin können im montierten Zustand der Lüftungsklappengehäuseanordnung durch thermisch bedingte Längenänderungen in dem Rohrsystem die Anschlüsse der Lüftungsklappengehäuseanordnung belastet werden und die lichte Weite der angeschlossenen Rohre kann sich strömungswiderstandserhöhend verengen. – Im Betriebsfall soll im geöffneten Zustand der Lüftungsklappe Luft möglichst widerstandsfrei durch die Gehäuseklappengehäuseanordnung strömen. Andererseits soll die Lüftungsklappe in geschlossener Stellung dicht schließen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lüftungsklappengehäuseanordnung zu schaffen, die unkompliziert in einem Rohrsystem auch dann montiert werden kann, wenn die zu verbindenden Rohre nicht genau fluchten, und keinen im Abstand der Durchgangsöffnungen der Lüftungsklappengehäuseanordnung genau entsprechenden Einbauabstand aufweisen, und die nach Montage Längen-/Fluchtungsänderungen, die insbesondere durch Wärme verursacht sind, praktisch ohne Nennweitenänderung ausgleicht, wobei die einstellbare Drosselfunktion der Lüftungsklappe unbeeinträchtigt bleiben soll, die insbesondere vollständig schließen soll.

Diese Aufgabe wird durch die Lüftungsklappengehäuseanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demgemäß umfaßt die Lüftungsklappengehäuseanordnung ein Dehnungsausgleichselement in Form eines elastischen Manschetteneinsatzes, der geeignet ist, Abstands-/Fluchtungsfehler von Rohrenden, die über die Lüftungsklappengehäuseanordnung zu verbinden sind, bei der Montage ohne Nennweitenänderung auszugleichen und daran anschließend in montiertem Zustand Längen-/Fluchtungsänderungen bzw. Versatz störungsfrei aufzunehmen. Hierzu ist der Manschetteneinsatz mit einer zentralen Kugelzone ausgebildet, an der auf zwei gegenüberliegenden Seiten außen zwei zylindrische Stutzen bzw. Muffen angeformt sind. Die angeformten Stutzen bzw. Muffen ermöglichen den Anschluß der Lüftungsklappengehäuseanordnung an zylindrischen Enden von handelsüblichen Kunststoff- oder Stahlrohren sowie das Anbringen von Muffenflanschen an der fertig hergestellten Lüftungsklappengehäuseanordnung. Zur Fertigstellung der Lüftungsklappengehäuseanordnung ist der Manschetteneinsatz in ein Gehäuse einzusetzen, welches zwischen zwei Durchgangsöffnungen eine Kugelzone aufweist, die entsprechend der Kugelzone des Manschetteneinsatzes so ausgebildet ist, daß dieser mit Pass-Sitz verschiebungsfrei in dem Gehäuse angebracht ist. Das Gehäuse besteht aus einem Material, welches steifer als dasjenige des eingesetzten Manschetteneinsatzes ist und verleiht dem Manschetteneinsatz Formstabilität, insbesondere in dem Bereich, in dem eine in den Manschetteneinsatz eingesetzte Lüftungsklappe, die in dieser sowie in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, im geschlossenen Zustand zur Anlage gelangt, und zwar auch dann, wenn die an den Manschetteneinsatz beidseitig angeformten zylindrischen Stutzen bzw. Muffen, insbesondere durch Wärmeausdehnung der angeschlossenen Rohre belastet werden. Im geöffneten Zustand der Lüftungsklappe ermöglicht die Kugelzone des Manschetteneinsatzes eine annähernd widerstandsfreie Luftführung gleich einer Diffusorwirkung mit turbulenzfreier Strömung der Luft an der Innenwand. Weiterhin ermöglicht die Kugelform bzw. Kugelzonenform des zentralen Bereichs des Manschetteneinsatzes sowie der kugelzonenförmigen Ausbildung des äußeren Gehäuses eine praktisch beliebige räumliche Einbaulage, ohne eine Querschnittsveränderung bei Wärmeausdehnung des Rohrleitungssystems herbeizuführen.

Gemäß Anspruch 2 ist besonders vorteilhaft zwischen der Kugelzone und den Stutzen bzw. Muffen des Manschetteneinsatzes je ein ringförmiger vertiefter Übergangsbereich ausgeformt. Diese Übergangsbereiche dienen bei der Montage zur Markierung, wie weit die zu verbindenden Rohre aufgeschoben werden sollen, und weisen hierzu vorzugsweise außen einen verdickten Anschlag gemäß Anspruch 15 auf. Die ringförmige vertiefte Übergangsbereiche sind außerdem Hauptverformungsbereiche bei Belastung der zylindrischen Stutzen bzw. Muffen des Manschetteneinsatzes, insbesondere durch Wärmeeinfluß auf die angeschlossenen Rohre, ohne die lichten Querschnitte innerhalb des Manschetteneinsatzes an störender Stelle erheblich zu verändern.

In kompakter Bauweise besteht das äußere Gehäuse nach Anspruch 3 im wesentlichen nur aus dessen Kugelzone, welche gemäß Anspruch 6 ein Klappenwellenlager und ein erweitertes Endlager zur Lagerung des Klappenblatts ausweisen kann.

Gemäß Anspruch 4 sind die Kugelzonen des Gehäuses und des Manschetteneinsatzes bevorzugt symmetrisch zu einer gemeinsamen Mittelebene angeordnet und eine virtuelle Drehachse des Klappenblatts verläuft ebenfalls in der Mittelebene quer zur Längsrichtung der Lüftungsklappengehäuseanordnung. Dabei sind der Manschetteneinsatz und das Gehäuse außerdem im wesentlichen – abgesehen von der Lagerung des Klappenblatts – rotationssymmetrisch zu der mittleren Längsachse der Gehäuseanordnung geformt. Diese Gehäuseanordnung ist kompakt, bewirkt eine gute Formstabilität des Manschetteneinsatzes und gewährleistet insbesondere ein vollständiges Schließen der Lüftungsklappe.

Zur Lagerung des Klappenblatts sind an außen gegenüberliegenden Stellen des Manschetteneinsatzes quer zur Längsrichtung ein Wellendurchgang, der als Aushalsung geformt ist, sowie ein Endlager ausgebildet. Diese Elemente wirken mit einer Ausbildung des Gehäuses nach Anspruch 6 zusammen, welches das Klappenwellenlager aufweist, das im eingesetzten Zustand des Manschetteneinsatzes mit dessen Wellendurchgang fluchtet, sowie gegenüberliegend das erweiterte Endlager aufweist, welches das Endlager des Manschetteneinsatzes aufnimmt. Das Endlager und der Wellendurchgang des Manschetteneinsatzes sind zweckmäßig an den Manschetteneinsatz luftdicht angespritzt. Zusammen mit dem Klappenwellenlager des Gehäuses und dessen erweiterten Endlager kann die Klappe in der Gehäuseanordnung luftdicht gelagert werden, wodurch sich die Lüftungsklappengehäuseanordnung auch besonders zur Anwendung in Lüftungsbereichen der chemischen Industrie bzw. im Laborlüftungsbereich eignet.

In die weiter oben genannten ringförmigen vertieften Übergangsbereiche des Manschetteneinsatzes paßt bevorzugt je eine Noppe an dem inneren Rand der Öffnungen des Gehäuses, womit der verschiebungsfreie Pass-Sitz des Manschetteneinsatzes in dem Gehäuse gewährleistet werden kann.

Das äußere Gehäuse ist fertigungsgünstig aus Kunststoff gespritzt oder extrudiert. Alternativ hierzu kann es aber auch aus Stahl, Stahlblech oder Keramik bestehen.

Der demgegenüber flexiblere Manschetteneinsatz ist gemäß Anspruch 10 vorteilhaft aus einem Elastomer im Spritzgußverfahren oder Extrusionsverfahren hergestellt. Das Polymer kann ein Kunststoff auf EP(D)M und/oder PP-Basis oder PVC sein.

In fertigungsgünstiger Weise kann ein wesentliches Element der Lüftungsklappengehäuseanordnung, nämlich der Manschetteneinsatz, ohne die für die Lagerung des Klappenblatts vorgesehenen Formelemente und ohne äußeres Gehäuse als separates Dehnungsausgleichselement ohne Drosselfunktion verwendet werden. Demgemäß sind auf den elastischen Manschetteneinsatz als separates Dehnungsausgleichselement die Ansprüche 13 bis 18 gerichtet, welche insbesondere für den Dehnungsausgleich wirksame vorteilhafte Merkmale umfassen, die im Zusammenhang mit der Lüftungsklappengehäuseanordnung bereits weiter oben genannt wurden.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigt:

1 eine Lüftungsklappengehäuseanordnung mit Manschetteneinsatz und mit Klappenblatt bzw. Drosselklappe in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten,

2 die Gehäuseanordnung gemäß 1, jedoch ohne Manschetteneinsatz und Handsteller und

3 den Manschetteneinsatz gemäß 1, teilweise geschnitten.

In den 1 und 2 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, welches als Kugelzone geformt ist und in Längsrichtung zwei an entgegengesetzten Enden Durchgangsöffnungen 3, 4 aufweist, die in 1 mit unterbrochenen Linien angedeutet sind. Das Gehäuse 1 ist zu einer Mittelebene 5, die mit einer strichpunktierten Linie gezeigt ist und sich senkrecht zu der Zeichnungsebene erstreckt, symmetrisch ausgebildet. Die Ebenen der Durchgangsöffnungen 3, 4 können als Begrenzung der Kugelzone gedacht werden.

Das Gehäuse besteht aus einem formstabilen Material großer Festigkeit, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, Stahl, Stahlblech oder Keramik.

Das Gehäuse 1 beherbergt ein rundes Klappenblatt 6, welches mit einem Handsteller 7 um eine ideelle Drehachse drehbar ist, die in der Mittelebene 5 liegt und daher kein gesondertes Bezugszeichen hat. – Auf die Lagerung des drehbaren Klappenblatts 6 wird weiter unten eingegangen.

In das Gehäuse 1 eingesetzt ist ein elastischer Manschetteneinsatz 8 aus einem Elastomer, der flexibler als das Material des äußeren Gehäuses 1 ist. Der Manschetteneinsatz 8 kann somit als inneres Gehäuse angesehen werden.

Wie im einzelnen insbesondere in 3 dargestellt, ist ein zentraler Abschnitt des Manschetteneinsatzes 8 als Kugelzone 9 geformt, an die sich in Längsrichtung 2a beidseitig zwei zylindrische Stutzen 10, 11 anschließen. Die Stutzen können durch die Durchgangsöffnungen 3, 4 des Gehäuses 1 hindurch nach außen reichen. Die Kugelzone 9 des Manschetteneinsatzes 8 ist etwas kleiner als die Innenwand des Gehäuses 1, so daß der Manschetteneinsatz unter Freilassung dünner zonenförmiger Bereiche mit Pass-Sitz verschiebungsfrei in das Gehäuse 1 eingesetzt werden kann, siehe 1. Zum sicheren Halten dienen ringförmige Noppen 12, 13 an den inneren Rändern der Durchgangsöffnungen 3, 4 des Gehäuses 1, die in ringförmig vertiefte Übergangsbereiche 12, 13 des Manschetteneinsatzes eingreifen, die jeweils zwischen einem der Stutzen 10, 11 und der Kugelzone 9 des Manschetteneinsatzes 8 eingreifen. Die vertieften Übergangsbereiche können auch als Einschnürungen bzw. Knicke aufgefaßt werden. Jeweils ein verdickter Anschlag 16 bzw. 17 ist in Längsrichtung 2a axial außen an einem der Übergangsbereiche 14, 15 angeformt, siehe insbesondere 3. Er dient als Anschlag für ein Rohrende bzw. Muffenende, welches bis zu diesem von außen aufgeschoben werden kann.

Zur Verwendung als inneres Gehäuse der Lüftungsklappengehäuseanordnung mit einstellbarer Lüftungsklappe sind aus der Kugelzone 9 des Manschetteneinsatzes 8 quer zur Längsrichtung 2a in der ideellen Drehachse in der Mittelebene 5 unten ein geschlossenes Endlager 18 und oben ein Wellendurchgang bzw. eine Aushalsung 19 luftdicht angespritzt. Beim Einsetzen des Manschetteneinsatzes 8 in das Gehäuse 1 kann das Endlager 18 von einem erweiterten Endlager 20 des Gehäuses 1 aufgenommen werden und der Wellendurchgang kann mit einem Klappenwellenlager 21 oben an dem Gehäuse 1 fluchten. Im eingesetzten Zustand nehmen das Endlager 18 und das erweiterte Endlager 20 einen unteren Endlagerwellenstutzen 22auf. Ein oberer Klappenwellenstutzen 23, der an dem Klappenblatt 6 nach dessen Einbringung in den Manschetteneinsatz befestigt werden kann, reicht durch das obere Klappenwellenlager 21 hindurch, in dem er einen dichten Abschluß des Inneren des Manschetteneinsatzes 8 bildet. Schließlich wird auf den oberen Klappenwellenstutzen 23 der Handsteller 24 aufgesetzt.

Nach Einbau der montierten Lüftungsklappengehäuseanordnung mit Klappenblatt 6 können die Stutzen 10, 11 bzw. entsprechende Muffen an zylindrische Enden von handelsüblichem Kunststoff oder Stahlrohren angeschlossen werden, auch wenn diese gegeneinander versetzt sind und nicht genau den durch die Lüftungsklappengehäuseanordnung definierten Zwischenraum begrenzen. Derartige Abweichungen werden ohne weiteres von dem Manschetteneinsatz 8 aufgenommen, ohne eine signifikante Querschnittsveränderung durch Verformung in den Stutzen 10, 11 sowie zumindest an der Mittelebene 5 der Kugelzone 9 des Manschetteneinsatzes 8 herbeizuführen. Vielmehr werden allfällige Verformungen primär durch die vertieften Übergangsbereiche 14, 15 aufgenommen.

In vorteilhafter Weise ergibt die Kombination des äußeren Gehäuses 1 mit dem elastischen Manschetteneinsatz eine dicht schließende Drosselklappenanordnung in jedem Regulierungsbereich auch zur Erfüllung von Normvorschriften (DIN) sowie außerdem mit Kompensatorwirkung als Dehnungsausgleich.

Bei der Verwendung des Manschetteneinsatzes 8 nur als Kompensator zum Dehnungsausgleich, die ebenfalls möglich ist, entfällt der Wellendurchgang 19, der ansonsten geschlossen sein müßte, und auch das Endlager 18 kann entfallen.

Die erforderliche elastische Eigenschaft des Manschetteneinsatzes wird durch Herstellung aus einem Kunststoff auf EP(D)M, PP-Basis, einem derartigen unter dem Handelsname „Santoprene" bekannten Kunststoff oder PVC in fertigungsgünstiger Weise erreicht.

1
(äußeres) Gehäuse
2, 2a
Längsrichtung
3
Durchgangsöffnung
4
Durchgangsöffnung
5
Mittelebene
6
Kappenblatt
7
Handsteller
8
Manschetteneinsatz
9
Kugelzone
10
Stutzen
11
Stutzen
12
Noppe
13
Noppe
14
vertiefter Übergangsbereich
15
vertiefter Übergangsbereich
16
verdickter Anschlag
17
verdickter Anschlag
18
Endlager
19
Wellendurchgang
20
erweitertes Endlager
21
Klappenwellenlager
22
unterer Endlagerwellenstutzen
23
Klappenwellenstutzen


Anspruch[de]
Lüftungsklappengehäuseanordnung mit einem Gehäuse (1), in dem ein einstellbares Klappenblatt (6) zwischen zwei Durchgangsöffnungen (3, 4) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse (1) eine Kugelzone zwischen den beiden Öffnungen (3, 4) aufweist,

daß in das Gehäuse (1) ein elastischer Manschetteneinsatz (8) mit Pass-Sitz verschiebungsfrei eingesetzt ist,

daß der Manschetteneinsatz (8) mit einer zentralen Kugelzone (9) ausgebildet ist, die in eingesetztem Zustand im wesentlichen von der Kugelzone des Gehäuses (1) eingeschlossen ist,

daß an der Kugelzone (9) des Manschetteneinsatzes (8) auf zwei gegenüber liegenden Seiten zylindrische Stutzen (10, 11) bzw. Muffen angeformt sind, die im eingesetzten Zustand des Manschetteneinsatzes aus je einer der Durchgangsöffnungen (3, 4) des Gehäuses herausragen, und

daß der Manschetteneinsatz (8) das Klappenblatt (6) drehbar aufnimmt, welches in einer geschlossenen Stellung an einer Innenwand der Kugelzone (9) des Manschetteneinsatzteils (8) dicht anliegt und somit die beiden Stutzen (10, 11) bzw. Muffen gegeneinander abdichtet.
Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kugelzone (9) und den Stutzen (10, 11) bzw. Muffen des Manschetteneinsatzes (8) je ein ringförmiger vertiefter Übergangsbereich (14, 15) ausgeformt ist. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im wesentlichen aus dessen Kugelzone besteht. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelzone des Gehäuses (1) und diejenige (9) des Manschetteneinsatzes (8) symmetrisch zu einer gemeinsamen Mittelebene (5) angeordnet sind und daß eine ideelle Drehachse des Klappenblatts (6) in der Mittelebene quer zur Längsrichtung der Lüftungsklappengehäuseanordnung verläuft. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an außen gegenüberliegenden Stellen des Manschetteneinsatzes (8) quer zur Längsrichtung ein Endlager (18) und ein Wellendurchgang (19) angeordnet sind. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein Klappenwellenlager (21) aufweist, welches im eingesetzten Zustand des Manschetteneinsatzes (8) mit dessen Wellendurchgang (19) fluchtet, sowie gegenüberliegend ein erweitertes Endlager (20) aufweist, welches das Endlager (18) des Manschetteneinsatzes (8) aufnimmt. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die ringförmig vertieften Übergangsbereiche (14, 15) des Manschetteneinsatzes (8) zwischen einem der Stutzen (10, 11) bzw. einer der Muffen und der Kugelzone (9) je eine Noppe (12, 13) an dem inneren Rand der Durchgangsöffnungen (3, 4) des Gehäuses paßt. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ringförmigen vertieften Übergangsbereich (14, 15) des Manschetteneinsatzes (8) in Längsrichtung axial außen jeweils ein verdickter Anschlag (16, 17) angeformt ist. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus thermoplastischem Kunststoff gespritzt oder extrudiert ist. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse aus Stahl, Stahlblech oder Keramik besteht. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Manschetteneinsatz (8) aus Elastomer gespritzt oder extrudiert ist. Lüftungsklappengehäuseanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein Elastomer auf EP(D)M, PP-Basis oder aus PVC. Dehnungsausgleichselement für Rohranordnungen, insbesondere im Zu- und Abluftbereich der chemischen Industrie bzw. im Laborlüftungsbereich, dadurch gekennzeichnet daß das Dehnungsausgleichselement als elastischer Manschetteneinsatz (8) mit einer zentralen Kugelzone (9) und mit zwei an dessen außen gegenüberliegenden Seiten angeformten zylindrischen Stutzen (10, 11) bzw. Muffen ausgebildet ist. Dehnungsausgleichselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Manschetteneinsatz (8) mit jeweils einem ringförmigen vertieften Übergangsbereich (14, 15) zwischen der Kugelzone (9) und einem der Stutzen (10, 11) bzw. einer der Muffen ausgebildet ist. Dehnungsausgleichselement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ringförmigen vertieften Übergangsbereich (14, 15) des Manschetteneinsatzes (8) in Längsrichtung axial außen jeweils ein verdickter Anschlag (16, 17) ausgeformt ist. Dehnungsausgleichselement nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Manschetteneinsatz (8) symmetrisch zu einer Mittelebene (5) durch die Kugelzone (9) aufgeformt ist. Dehnungsausgleichselement nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Manschetteneinsatz (8) aus einem chemikalienbeständigen Polymer besteht. Dehnungsausgleichselement nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Polymer auf EP(D)M, PP-Basis oder aus PVC.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com