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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR BALANCING OVERPRESSURE OR DEPRESSION SPACES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/044510
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a device for low inertia, fast and reproducible controlled balancing of overpressure or depression spaces. Said device mainly consists of a closure cover (1) adapted to the geometry of the space wall, comprising at least one sealing surface (3) facing the space wall (2) and at least one shaft module (4) which hermetically compresses the cover (1), when the space is adjusted, against the space wall (2). Said shaft module (4) is oriented parallel to the axis of rotation and/or the support of the cover (1) and includes at least on profiled section with geometrical contour (5) designed to compress adjustably the cover (1) against the space wall (2) and at least one device (6) designed to ensure prestress and/or adjust a torque. Said device, which is preferably applied on the outer surface of an overpressure space, is in particular used on electric smelting furnaces where it can be connected to special controlling openings.

Inventors:
STADLER SIEGFRIED (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/012583
Publication Date:
May 27, 2004
Filing Date:
November 11, 2002
Export Citation:
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Assignee:
SKW STAHL TECHNIK GMBH (DE)
STADLER SIEGFRIED (DE)
International Classes:
C21B7/00; F16K17/19; F27B1/10; F27B3/10; F27B3/28; (IPC1-7): F27B3/10; C21B7/00; F16K31/52; F27B1/10; F27B3/28
Foreign References:
GB688401A1953-03-04
FR2168650A51973-08-31
US4240464A1980-12-23
Attorney, Agent or Firm:
Weickmann, Franz Albert (Postfach 860 820, München, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Vorrichtung zur kontrollierten, trägheitsarmen, schnellen und repro duzierbaren Entlastung von unter Überoder Unterdruck stehenden Räumen, im Wesentlichen bestehend aus einer der Raumwandungs geometrie angepassten Verschlussklappe (1) mit mindestens einer der Raumwandung (2) zugewandten Dichtfläche (3) und mindestens einem die Klappe (1) im Raumregeizustand gegen die Raumwandung (2) dicht andrückenden Wellenmodul (4), wobei das Wellenmodul (4) parallel zur Drehachse und/oder Halterung der Klappe (1) ausgerich tet ist, mindestens ein geometrisches Konturprofil (5) zum einstell baren Andrücken der Klappe (1) an die Raumwandung (2) und min destens eine Vorrichtung (6) zur Vorspannung und/oder zur Dreh momenteinstellung aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (1) scheibenoder platten oder zylinderförmig ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (3) als eine die Klap penfläche umfassende Leisten, Flach, Rundoder Konusdichtung ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das geometrische Konturprofil (5) aus mindestens einem EvolventenNocken (7) besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Wellenmoduls (4) als geometrisches Konturprofil (5) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Wellenmoduls (4) eine, vorzugsweise durchgängige, EvolventenNockenGeometrie aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) als mechanisch und/oder pneumatischen und/oder hydraulisch und/oder elektronisch manipulierbares Vorspannrad ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (1) mit mindestens einem beweglich gelagerten Schwenkarm (8) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Außenseite eines unter Überdruck stehenden Raumes angebracht ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie an einem Elektroschmelzofen angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Kontrollöffnung gekop pelt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie an der Innenseite eines unter Unterdruck stehenden Raumes angebracht ist.
13. Verschlussklappenanordnung, umfassend wenigstens eine in einer Schließstellung eine Öffnung (28) abschließende Verschlussklappe (1) sowie eine Nockenanordnung (4,7) mit wenigstens einem Nockenelement (7), das mit einer profilierten Nockenfläche (22) gegen die Verschlussklappe (1) zum Halten derselben in der Schließ stellung vorgespannt ist.
14. Verschlussklappeanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Nockenelement (7) bei im Wesentlichen konstanter Vorspannung von der Stellung der Verschlussklappe (1) im Wesentlichen unabhängig eine kons tante Schließkraft (F) auf die Verschlussklappe (1) ausübt.
15. Verschlussklappenanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenfläche (22) des wenigstens einen Nockenelements (7) gemäß einer KreisevolventenKurve ge krümmt ist.
16. Verschlussklappenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzecihnet, dass das wenigstens eine Nockenelement (7) um eine Schwenkachse (A) schwenkbar ist und durch eine Vorspannanordnung (30) zur Verschwenkung um die Schwenkachse (A) in Richtung einer der Schließstellung der Verschlussklappe (1) entsprechenden Schließschwenkstellung vorgespannt ist.
17. Verschlussklappenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verschwenkung des wenigstens einen Nockenelements (7) aus der Schließschwenkstellung heraus wenigstens in einem Schwenkwinkelbereich die Vospannwirkung der Vorspannanordnung (30) auf das wenigstens eine Nockenelement (7) abnimmt.
18. Verschlussklappenanordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch wenigstens eines der Merkmale der Vorrich tung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Description:
Vorrichtung zur Entlastung von unter Über-oder Unterdruck stehenden Räumen Beschreibung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur kontrollier- ten, trägheitsarmen, schnellen und reproduzierbaren Entlastung von unter Über-oder Unterdruck stehenden Räumen.

Geschlossene Reaktionsräume bspw. in Form von Elektroschmeizöfen zur Herstellung von Carbiden und Legierungen erfahren während des Betriebes prozessbedingte Unter-und Überdrücke, die im Normalbetrieb gut be- herrschbar sind, sofern die nachgeschalteten Gasförder-und Filteranlagen regulär arbeiten. Größere Über-und Unterdrücke können zusätzlich über Abfackelkamine und Wasservorlagen abgefangen werden.

Extreme Druckspitzen mit steilen dp/dt-Gradienten erfordern zuverlässig arbeitende Entlastungseinrichtungen, die sowohl den Reaktionsraum als auch die Gasanlagen schützen. Speziell bei Schmelzöfen können die Ofen- haube und die Gasfilteranlage aus verfahrenstechnischen, thermischen, geometrischen und konstruktiven Gründen aber nicht so druckfest gebaut werden, wie es alle prozessbedingten Betriebszustände erforderlich machen. Unbeeinflussbare Ereignisse im Ofeninneren, wie Wasserleckagen oder Hohlraumbildungen zwischen dem Schmelzbad und der Möllerdecke führen immer wieder zu mehr oder weniger heftigen Eruptionen und ex- plosionsartigen Druckimpulsen, die unter Umständen einen unzulässig hohen Druck aufbauen, der die Regel-und Sicherheitseinrichtungen über- fordert und in der Folge Teile der Ofenanlage zerstören kann.

Zur vorbeugenden Vermeidung extremer Druckbelastungen bietet der Stand der Technik speziell für Schmelzöfen diverse System-Varianten an :

So kann der Ofendeckel mit seinem Eigengewicht auf dem Schmelzgefäß aufliegen. Bei zu starkem Überdruck hebt der Deckel jedoch undefiniert ab und Gase sowie Schmelzprodukte eruptieren radial nach außen.

Eine Verbesserung hat man sich u. a. durch die Anbringung federbelasteter Tellerventile erhofft, die mittels an der Deckeloberseite oder seitlich ange- brachter Ventilteller entstehende Überdrücke abblasen sollen.

Verwendet werden auch im Konustrichter liegende großdimensionierte Kugeln, die wie Kugel-Ventile durch ihr Eigengewicht den Gasraum ab- dichten.

Schließlich sind alternativ oder in Kombination feder-oder servounter- stützte Klappensysteme mit definierbaren festen Voreinstellungen, Berst- scheiben in den unterschiedlichsten Variationen und Ausführungen sowie Deckel mit Verriegelungsmechnismen, bspw. über Scherstifte, im Einsatz.

All diese Druckentlastungssysteme für druckbelastete Räume erfüllen jedoch nur zum Teil die an sie gestellten hohen Funktions-und Sicherheits- anforderungen.

So sind die beschriebenen federbelasteten Überdruckventile"vorgespannt", d. h. sie geben nach dem Auslösedruckzeitpunkt nur einen engen Ringspalt als sog. Quetschraum frei. Durch die dabei größer werdende Federkraft entsteht ein progressiver Gegendruck, der die Abgasströmung zunehmend drosselt.

Die ebenfalls verwendeten gewichtsbelasteten Ventile unterliegen natür- licherweise der Trägheitskraft, wodurch der Auslösedruckzeitpunkt eben- falls widerstandsbehaftet und eine kontrollierte Druckentlastung nahezu unmöglich ist.

Als ungeeignet haben sich auch sog. Berstscheiben erwiesen, da sich an ihnen leicht Anbackungen bilden, die im Laufe der Zeit die Sollwertvor- gaben negativ verändern.

Für die vorliegende Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur kontrollierten, trägheitsarmen, schnellen und reproduzier- baren Entlastung von unter Über-oder Unterdruck stehenden Räumen zur Verfügung zu stellen, die reproduzierbare Anpresskräfte mit definierten Auslösemomenten gewährleistet, damit auftretende Druckextreme ohne Gefahr für den Druckraum und vor allem die Bedienmannschaft kontrolliert abgebaut werden können.

Gelöst wurde diese Aufgabe mittels einer entsprechenden Vorrichtung, im Wesentlichen bestehend aus einer der Raumwandungsgeometrie angepass- ten Verschlussklappe 1 mit mindestens einer der Raumwandung 2 zuge- wandten Dichtfläche 3 und mindestens einem die Klappe 1 im Raumregel- zustand gegen die Raumwandung 2 dicht andrückenden Wellenmodul 4, wobei das Wellenmodul 4 parallel zur Drehachse und/oder Halterung der Klappe 1 ausgerichtet ist, mindestens ein geometrisches Konturprofil 5 zum einstellbaren Andrücken der Klappe 1 an die Raumwandung 2 und min- destens eine Vorrichtung 6 zur Vorspannung und/oder zur Dreh- momenteinstellung aufweist.

Überraschend hat sich im Regelbetrieb herausgestellt, dass diese erfin- dungsgemäße Vorrichtung eine Vielzahl von Anforderungen in äußerst vorteilhafter Weise erfüllt : So kann mit Hilfe einer stufenlosen Einstellung der Vorspannung eine definierte Auslösekraft vorgegeben werden. Über eine spezielle Flächenpressung und im Zusammenwirken mit entsprechen- den Konturen bzw. Profilen wird eine gleichmäßige Dichtwirkung erreicht, wobei im Falle auftretender Druckextreme (Über-oder Unterdruck) die Freigabe des gesamten Öffnungsquerschnittes innerhalb kürzester Zeit, die im Millisekunden-Bereich liegt, erfolgt. Nach dem Auslösevorgang kehrt die

Vorrichtung äußerst trägheitsarm in die Regellage zurück. Schließlich ist die gesamte Vorrichtung sehr verschleißarm und sie ist durch ihre Wiederver- wendbarkeit als Sicherheits-System leicht zu reaktivieren.

Für spezielle Anwendungen hat es sich als überaus günstig erwiesen, wenn die Klappe 1 scheiben-oder platten-oder zylinderförmig und/oder wenn die Dichtfläche 3 als eine die Klappenfläche umfassende Leisten-, Flach-, Rund- oder Konusdichtung ausgebildet ist. Bei Zylinderform der Klappe kann diese an einer Zylinderabschnittslängsseite angelenkt sein und an der anderen Zylinderabschnittslängsseite kann dann ein erfindungsgemäß ausgebildetes Nockenelement angreifen.

Durch die Möglichkeit der Kombination unterschiedlicher Klappenformen mit der jeweils geeigneten Dichtungsvariante wird die mit der Dichtfläche 3 versehene ebene oder auch gekrümmte Klappe 1 mit Hilfe des Konturprofils 5 stets dicht gegen den abzudichtenden Rahmen der Druckraumwandung 2 gedrückt.

Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, auf spezielle Dichtungsvor- richtungen zu verzichten, wenn bspw. eine mechanisch bearbeitete Dicht- fläche 3 der Klappe 1 und eine ebensolche Fläche der Druckraumwandung 2 über einen Metall/Metallkontakt direkt aneinander gedrückt werden.

Eine ganz wesentliche Rolle kommt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dem Wellenmodul 4 und hier insbesondere dem geometrische Konturprofil 5 zu, das im Rahmen der Erfindung vorzugsweise aus mindestens einem Evolventen-Nocken 7 besteht. Mit Hilfe der ebenfalls erfindungswesentli- chen Vorrichtung 6 zur Vorspannung und/oder Drehmomenteinstellung können über das geometrische Konturprofil 5 bzw. den Evolventen-Nocken 7 reproduzierbare Anpresskräfte mit definierten Auslösemomenten zwi- schen Klappe 1 und der Raumwandung 2 bzw. deren Dichteinheiten er- zeugt werden.

Als Evolvente bezeichnet man ganz allgemein einen speziellen mathema- tischen Kurvenverlauf. Im vorliegenden Fall besitzt die der Klappe 1 zu- gewandte Seite des Konturprofils 5 bzw. des/der Evolventen-Nocken 7 eine parabelförmige Geometrie mit sich zur Wellenmodul 4 Achse hin stetig verringernden Radien.

Somit ist u. a. gewährleistet, dass bei allen möglichen Winkeln, die die ungekrümmte, also gerade Radialseite des Konturprofils 5 bzw. des/der Evolventen-Nocken 7 mit der Mediane des Wellenmoduls 4 bildet, an der Wellenmodulachse gleiche Drehmomente vorliegen, die an der Evolvente gleiche Kraftvektoren verursacht.

Mit anderen Worten kann mit Hilfe des Wellenmoduls 4 mit einer speziellen Evolventen-Geometrie immer ein dem zu erwartenden Auslösedruck ent- sprechender maximaler Anpressdruck voreingestellt werden, was über die Vorrichtung 6 zur Vorspannung und/oder Drehmomenteinstellung erfolgt.

Damit dieses Öffnungs-und Druckausgleichsprinzip ungehindert bei allen möglichen Druckräumen fehlerfrei funktioniert, sieht die vorliegende Erfin- dung vor, dass das gesamte Konturprofil 5 des Wellenmoduls 4-wie bereits erwähnt-in mindestens einem dem Wellenmodul 4 aufsitzenden Evolventen-Nocken 7 verwirklicht ist, oder aber dass die Achse selbst des Wellenmoduls 4 als geometrisches Konturprofil 5, vorzugsweise in Form einer durchgehenden Evolventen-Nockengeometrie, ausgebildet ist.

Damit können entweder beliebig viele und in beliebiger Anordnung über die Achslänge des Wellenmoduls 4 angeordnete Einzelevolventen-Nocken an der Klappe 1 angreifen oder aber die Achse des Wellenmoduls 4 entfaltet über ihre gesamte Länge gleichmäßig den erforderlichen Anpressdruck auf die Klappe 1.

Ebenso variabel wie die Ausgestaltung des Wellenmoduls 4 ist die Art und Weise, in der die Vorpannungs-bzw. Drehmomenteinstellung mittels Vor- richtung 6 erfolgen kann. Je nach Ausführungsform kann diese gemäß vorliegender Erfindung bevorzugt als mechanisch und/oder pneumatisch und/oder hydraulisch und/oder elektronisch manipulierbares Vorspannrad ausgebildet sein, wodurch in äußerst vorteilhafter Weise die jeweils benö- <BR> <BR> tigte Auslösekraft der erfindungsgemäßen Entlastungsvorrichtung voreinge- stellt werden kann.

Für gewisse Anwendungsfälle kann es auch notwendig sein, dass die Klappe 1 mit mindestens einem beweglich gelagerten Schwenkarm 8 verbunden ist, der das Wegschwenken der Verschlussklappe 1 im Moment des Druckausgleichs bzw. deren Rückkehr in die Ausgangslage unterstützt.

Schließlich sieht die vorliegende Erfindung auch vor, dass die beanspruchte Vorrichtung zum Druckausgleich an der Außenseite eines unter Überdruck stehenden Raumes angebracht ist, bei dem es sich vorzugsweise um einen Elektroschmeizofen handelt, oder aber auf der Innenseite eines unter Unter- druck stehenden Raumes.

Im Falle der bevorzugten Anbringung der beanspruchten Vorrichtung an der Außenseite eines Elektroschmeizofens kann es sinnvoll sein, wenn die Vorrichtung mit einer Kontrollöffnung, bspw. in Form einer Inspektionsluke gekoppelt ist, was die Erfindung ebenfalls vorsieht.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Verschlussklappenanordnung, umfassend wenigstens eine in einer Schließ- stellung eine Öffnung abschließende Verschlussklappe sowie eine Nocken- anordnung mit wenigstens einem Nockenelement, das mit einer profilierten Nockenfläche gegen die Verschlusskappe zum Halten derselben in der Schließstellung vorgespannt ist.

Insbesondere beim Einsatz in Schmelzöfen o. dgl., also Umgebungen, in welchen die Erzeugung von Verunreinigungen an verschiedenen Systembe- reichen nicht ausgeschlossen werden kann bzw. bei Einsatz von Dichtungs- anordnungen für die Verschlussklappe, deren Dicke bedingt durch die permanente Belastung über die Betriebslebensdauer hinweg abnehmen kann, besteht die Gefahr, dass die für diese Verschlussklappe vorgesehene Schließstellung, in welcher sie an dem die zu verschließende Öffnung aufweisenden Systembereich anliegt, sich bezüglich im Raum feststehender Komponenten verändert. Um einer derartigen Veränderung Rechnung zu tragen, wird weiter vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Nockenele- ment bei im Wesentlichen konstanter Vorspannung von der Stellung der Klappe im Wesentlichen unabhängig eine konstante Schließkraft auf die Klappe ausübt. Unabhängig von der exakten Lage der Verschlussklappe in der Schließstellung kann auf diese Art und Weise dafür gesorgt werden, dass der Bewegung dieser Verschlussklappe aus der Schließstellung heraus - eine entsprechend gleichbleibende Vorspannung vorausgesetzt-immer eine im Wesentlichen gleiche Gegenkraft entgegengesetzt wird. Somit kann die erfindungsgemäße Verschlussklappenanordnung eine von den voran- gehend angesprochenen Änderungen im Wesentlichen unabhängige Schließwirkung aufweisen.

Um diese gleichbleibende Schließcharakteristik bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Nockenfläche des wenigstens einen Nocken- elements gemäß einer Kreisevolventen-Kurve gekrümmt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann weiter vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Nockenelement um eine Schwenkachse schwenkbar ist und durch eine Vorspannanordnung zur Verschwenkung um die Schwenkachse in Richtung einer der Schließstellung der Klappe entspre- chenden Schließschwenkstellung vorgespannt ist. Bei einer derartigen Anordnung ist es besonders vorteilhaft, wenn bei Verschwenkung des wenigstens einen Nockenelements aus der Schließschwenkstellung heraus

wenigstens in einem Schwenkwinkelbereich die Vorspannwirkung der Vorspannanordnung auf das wenigstens eine Nockenelement abnimmt. Auf diese Art und Weise kann dafür gesorgt werden, dass dann, wenn der in einem zu verschließenden Raum vorhandene Überdruck nicht schnell genug abgebaut werden kann, mit zunehmendem Bewegen der Verschlussklappe von der Schließstellung weg dieser Bewegung zumindest in einem Bewe- gungsbereich eine abnehmende Kraft entgegengesetzt wird und somit ein schnellerer Druckabbau erzeugt werden kann.

Zusammengefasst zeichnet sich die beanspruchte Vorrichtung durch eine einfache Mechanik aus, wobei die gesamte Vorrichtung unempfindlich gegen Staub und Fremdkörper ist. Die Vorrichtung gewährleistet so eine gleichbleibende Funktionssicherheit über längere Zeitperioden bei gleichzei- tig guter und unfallsicherer Bedienbarkeit. Sie ist inspektions-und war- tungsfreundlich sowie Temperatur-unempfindlich. Die spezielle Konstruk- tionsweise der Vorrichtung ermöglicht ein degressives Verhalten hinsicht- lich des Druckwiderstandes nach dem Auslösen des Druckausgleichvor- ganges, wobei insgesamt sehr hohe Energiepotentiale durch Druckwelle, Gase und Partikel strömungsgünstig in schneller Reaktion abgeleitet werden können.

Das gesamte Sicherheitssystem lässt sich nach erfolgter Ausgleichsreak- tion leicht reaktivieren.

Die genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entlastung von unter Über-oder Unterdruck stehenden Räumen veranschaulichen die nachfolgenden Abbildungen. Es zeigt : Fig. 1 zeigt eine seitliche 3D-Ansicht der gesamten Vorrichtung ; Fig. 2 zeigt im Detail den Schnitt durch eine an der Wellenmodul 4 Achse angebrachten Evolventen Nocke 7 ;

Fig. 3 gibt den Öffnungsvorgang in drei beispielhaften Phasen (A-C) wieder ; Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer erfindungsgemä- ßen Vorrichtung, anhand welcher der Funktionsmechanismus erklärt wird ; Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Ansicht in einem verschobenen Zustand einer Verschlussklappe ; Fig. 6 eine alternative Ausgestaltungsform einer Verschlussklappe.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welcher eine Verschlussklappe 1 dazu dient, eine in einer Raumwandung 2 ausgebildete Öffnung zu verschließen. Im dargestellten Beispiel ist die gezeigte Raum- wandung 2 selbst als Revisionsdeckel 10 ausgebildet, der, über einen Schwenkmechanismus 12 getragen ist und so bezüglich einer nicht darge- stellten Wandung verschwenkt werden kann. Bei von der Wandung weg verschwenkter Stellung ist eine größere Öffnung vorhanden, durch welche Wartungspersonal in das Innere des abzuschließenden Raums gelangen kann.

An dieser Raumwandung 2 ist über einen Allgemein als Schwenkarm 8 bezeichneten Mechanismus dann die Klappe 1 getragen. Dieser Schwenk- arm 8 umfasst zwei an der Raumwandung 2 schwenkbar getragene Arm- segmente 14, die über ein sich entlang der Verschlussklappe 1 erstrecken- des Wellenteil 16 miteinander verbunden sind. Das Wellenteil 16 ist mit der Verschlussklappe 1 schwenkbar verbunden, so dass bei Verschwenkung der Armsegmente 14 bezüglich der Raumwandung 2 und bezüglich der Verschlussklappe 1 die Verschlussklappe 1 von der Raumwandung 2 abge- hoben werden kann. Entlang der beiden Längsseiten der Verschlussklappe 1 erstreckt sich das Wellenmodul 4 mit zwei an der Raumwandung 2

drehbar bzw : schwenkbar getragenen Wellen 18. Diese Wellen 18 tragen an mehreren Positionen Nockenelemente 7, deren Funktion und Aufbau nachfolgend noch beschrieben wird. Ferner sind an einem Endbereich die Wellen 18 jeweils mit Scheiben 20 fest verbunden, über welche in nachfol- gend noch beschriebener Art und Weise auf die Wellen 18 und somit die Nockenelemente 7 eine Vorspannkraft übertragen bzw. ausgeübt werden kann.

Das Funktionsprinzip der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird nachfol- gend mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 beschrieben.

In Fig. 4 ist ein Nockenelement 7 erkennbar, das mit einer profilierten Nockenfläche 22 an der Verschlussklappe 1 anliegt. Die Nockenfläche 22 des Nockenelements 7 ist gemäß der Kontur einer Kreisevolvente ausgebil- det. Eine derartige Kreisevolventenkontur ergibt sich, wenn man ein um den Grundkreis K gewickeltes Band von diesem Kreis abwickelt und dabei die Trajektorie aufzeichnet, die ein Endpunkt eines derartigen Bands beim Abwickeln vom Kreis und dabei Bewegen um den Kreismittelpunkt im Raum beschreibt. Der Kreismittelpunkt entspricht hier der Schwenkachse A einer vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1 angesprochenen Welle 18. Es sei darauf hingewiesen, dass der Grundkreis K nicht notwendigerweise dem Außenumfang eine derartigen Welle 18 entsprechen muss. Selbstverständ- lich kann eine derartige Welle 18 einen geringeren Außendurchmesser aufweisen. Der Grundkreis K ist somit ein Hilfsinstrument, um die Erzeu- gung des Profils der Nockenfläche 22 zu erklären.

Durch das Bereitstellen des Nockenelements 7 bzw. aller Nockenelemente 7 mit einem derartigen Kreisevolventen-Profil an ihrer Nockenfläche 22 und dadurch, dass der Berührungspunkt B zwischen dieser Nockenfläche 22 und der Verschlussklappe 1 an deren von dem zu verschließenden Raum abgewandten Seite 24 liegt, wird dafür gesorgt, dass durch die Gesamtheit der Nockenelemente 7 eine Kraft F auf die Verschlussklappe 1 ausgeübt

wird, die zu der Oberfläche bzw. Seite 24 im Wesentlichen orthogonal steht und der von der anderen Seite auf die Verschlussklappe 1 ausgeübten Druckkraft D im Wesentlichen entgegengesetzt orientiert ist. Wie der Übergang zur Fig. 5 erkennen lässt, in welcher die Verschlussklappe 1 bezüglich der Positionierung in der Fig. 4 um einen Weg W verschoben ist, ist die Richtung bzw. Orientierung der Kraft F auf Grund der vorangehend angesprochenen Geometrie unabhängig von der Stellung der Verschluss- klappe 1, vorausgesetzt, dass die Nockenelemente 7 mit gleichbleibender Vorspannung beaufschlagt werden.

Diese Charakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere von Bedeutung, da über die Betriebslebensdauer hinweg die Schließstellung der Verschlussklappe 1 nicht notwendigerweise konstant sein muss. So ist es möglich, dass die in der Fig. 3 erkennbaren Dichtelemente 3 auf Grund thermischer Einflüsse und auf Grund der vorherrschenden Belastung dersel- ben in ihrer Dicke abnehmen, so dass tatsächlich in der Schließstellung, in welcher die Öffnung 28 in der Raumwandung 2 durch die Verschlussklappe 1 abgeschlossen ist, sich die Raumlage der Verschlussklappe 1 ebenfalls geringfügig ändern kann. Durch das erfindungsgemäß einzusetzende Nockenprofil und das Belasten der Verschlussklappe 1 an ihrer von dem abzuschließenden Raum abgewandten Seite 24 wird dafür gesorgt, dass unabhängig von der exakt eingenommenen Schließstellung die Verschluss- klappe 1 immer gleichmäßig belastet wird und somit die Schließcharak- teristik derselben konstant bleibt.

Um die an einer Welle 18 vorgesehenen Nockenelemente 7 bzw. ggf. ein durch diese Welle 18 selbst bereitgestelltes Nockenprofil in definierter Art und Weise in Richtung zu der beispielsweise in Fig. 4 erkennbaren Schließ- schwenkstellung vorzuspannen, kann eine in den Figuren 4 und 5 schema- tisch angedeutete Vorspannanordnung 30 vorgesehen sein. Diese Vor- spannanordnung 30 kann in Zuordnung zu jeder der Wellen 18 eine Feder 32, beispielsweise Schraubenzugfeder, umfassen, die in einem ersten End-

bereich 34 an einer feststehenden Baugruppe 36 festgelegt bzw. einge- hängt ist, und in einem zweiten Endbereich 38 an einem Befestigungspunkt P der in der Fig. 1 erkennbaren Scheiben 20 eingehängt sein kann.

Es sei nun angenommen, dass wiederum in Fig. 4 die Schließstellung der Verschlussklappe 1 und somit die Schließschwenkstellung des Nocken- elements 7 bzw. der zugeordneten Welle 18 dargestellt sind. Je nach Einbausituation der Feder 32 ergibt sich eine bestimmte Vorspannung bzw. ein bestimmtes Vorspannmoment, das im Wesentlichen bestimmt ist durch die Vorspannkraft und den Radialabstand r des Befestigungspunkts P von der Schwenkachse A. Bewegt sich die Verschlussklappe 1 aus der Schließ- stellung, wie sie in Fig. 4 erkennbar ist, heraus, oder verändert sich diese Schließstellung, wie vorangehend beschrieben, so hat dies zur Folge, dass, wie in Fig. 5 erkennbar, die Feder 32 um die Weglänge AL gestreckt wird, während durch Verschwenkung um den Drehwinkel a der effektive Hebel- radius auf r'verringert wird. Bei nur kleinen Schwenkwinkeln A,'wie sie bei Veränderungen im Bereich der Schließstellung selbst auftreten können, werden sowohl die Streckung der Feder (32) als auch die Verringerung des Hebelarms praktisch keine Auswirkung auf die Vorspannung der Nocken- elemente 7 in Richtung ihrer Schließschwenkstellung haben. Es kann auf diese Art und Weise sichergestellt werden, dass die vorangehend ange- sprochene im Wesentlichen konstante Schließcharakteristik der Nocken- elemente 7 erhalten werden kann. Bei größeren Schwenkwinkeln wird jedoch die zunehmend größer werdende Streckung AL der Feder 32 zuneh- mend kompensiert bzw. überkompensiert durch eine Verringerung des effektiven Hebelarms r'mit der Folge, dass zumindest in einem gewissen Schwenkwinkelbereich bzw. ab einem gewissen Schwenkwinkel das auf eine jeweilige Welle 18 ausgeübte Vorspannmoment verringert wird und in entsprechender Weise auch die über die Nockenelemente 7 auf die Ver- schlussklappe 1 ausgeübte Kraft F abnimmt. Dies bedeutet eine degressive Kraftcharakteristik der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim druckdifferen- zenbedingten Öffnen einer Verschlussklappe 1 und dies ist von großer

Bedeutung, um den in einem abgeschlossenen Raum aufgebauten Über- druck sehr schnell abbauen zu können, nämlich durch entsprechend schnel- len Übergang der Verschlussklappe 24 in eine Stellung, in welcher die Öffnung 28 ausreichend weit freigegeben ist, um andererseits jedoch sicherzustellen, dass in der Schließstellung der Verschlussklappe 1 eine entsprechend große Kraft vorhanden ist, um diese Schließstellung beizube- halten und erst bei definierten Druckwerten ein Bewegen der Verschluss- klappe 1 aus der Schließstellung heraus zuzulassen.

Die Vorspanncharakteristik der Vorspannanordnung 30 kann also im We- sentlichen beeinflusst werden durch die beispielsweise durch eine Feder 32 bereitgestellte Kraft und die Lage des Befestigungspunkts P an der jeweils zugeordneten Scheibe 20. Je nachdem, wie weit beispielsweise ausgehend von der Positionierung der Fig. 4 der Befestigungspunkt P bereits um einen bestimmten Schwenkwinkel a im Uhrzeigersinn verschoben ist, bei gleich- wohl in der Schließschwenkstellung sich befindendem Nockenelement 7, kann die Degressivcharakteristik des auf eine jeweilige Welle 18 ausge- übten Moments eingestellt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, Federelemente oder Vorspannelemente mit nicht linearer Kraftcharakteristik einzusetzen, wie dies bei Tellerfedern o. dgl. der Fall ist. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Anordnung ist, dass bei Verschwenken der Wellen 18 aus der Schließschwenkstellung heraus beispielsweise um einen Schwenkwin- kel von über 90° in der Darstellung der Fig. 4 die Vorspannanordnung 30 über eine Totpunktstellung hinweg bewegt werden kann und somit dafür gesorgt werden kann, dass die Nockenelemente 7 aktiv aus dem Bereich der Verschlussklappe 1 herausgeschwenkt werden, beispielsweise in die in Fig. 3 mit C bezeichnete Öffnungsschwenkstellung, in welcher dann die Verschlussklappe 1 beispielsweise manuell von der Öffnung 28 weg be- wegt werden kann, um auf diese Art und Weise Zugang zu dem abzu- schließenden Raum zu erhalten.

Die Fig. 6 zeigt eine alternative Ausgestaltung, bei welcher der abzuschlie- ßende Raumbereich rohrförmig oder zylindrisch ausgebildet ist und auch die erfindungsgemäßvorzusehendeVerschlussklappe entsprechend zylinderab- schnittsförmig ausgebildet ist. An einem ihrer Längsenden, also in Zylin- derlängsrichtung sich erstreckenden Rändern, ist diese Klappe 1 dann schwenkbar getragen. An dem anderen Längsrand greifen die erfindungs- gemäßen Nockenelemente 7 an.