DE102005030697C5 - Verfahren zum Betrieb eines elektrohydraulischen Türantriebes - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines elektrohydraulischen Türantriebes mit einem Druckspeicher und einer hydraulischen Pumpeneinheit.
- Elektrohydraulische Türantriebe besitzen in der Regel eine Feder als mech. Energiespeicher für die Schließung einer Tür, welche sowohl im Normalbetrieb als auch in einem Gefahrenfall (z. B. Brand) die Tür schließt. Der mechanische Energiespeicher wird bei jeder Öffnungsbewegung der Tür gespannt und entspannt sich beim Schließen der Tür. Für das Spannen des mechanischen Energiespeichers wird aber bei jedem Öffnungsvorgang der Tür eine zusätzliche Energie benötigt, was zwangsläufig zu einer entsprechend großen Auslegung des Antriebsaggregates führt.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Betriebsweise für einen elektrohydraulischen Türantrieb mit mechanischem Energiespeicher und einer hydraulischen Pumpeneinheit anzugeben, bei welcher auf das permanente Spannen des mechanischen Energiespeichers verzichtet werden kann.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
- Erfindungsgemäß weist das Verfahren zum Betrieb eines elektrohydraulischen Türantriebs mit einem Druckspeicher und einer hydraulischen Pumpeneinheit mit folgenden Schritten:
- – der Druckspeicher wird nur einmal gespannt, und zwar in einem Zustand, in dem der Türflügel nicht mittels der hydraulischen Pumpeneinheit bewegt wird,
- – im Normalbetrieb wird ein mit dem Türantrieb verbundener Türflügel ausschließlich mittels der hydraulischen Pumpeneinheit geöffnet bzw. geschlossen, wobei in beiden Bewegungsrichtungen der Druckspeicher geschlossen bleibt,
- – in einem Gefahrenfall wird die Tür mittels der im Druckspeicher gespeicherten Energie geschlossen.
- – die Vorspannung des Druckspeichers wird überwacht, und
- – sollte eine Verringerung der im Druckspeicher vorliegenden Vorspannung erkannt worden sein, wird der Druckspeicher erneut gespannt bzw. nachgespannt.
- Aufgrund dieser Arbeitsweise wird der Druckspeicher nur einmal gespannt. Danach kann über die hydraulische Pumpeneinheit die Bewegung der Tür in Öffnungs- und Schließrichtung nur unter Überwindung der Trägheiten und Reibungen erfolgen. Eine permanente Spannung des Druckzylinders entfällt. Folglich kann auch das Antriebsaggregat deutlich kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden.
- Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
- Der Druckspeicher wird vorzugsweise erstmals bei der Inbetriebnahme des Türantriebes gespannt. Er bleibt dann während des normalen Betriebs des Türantriebes in der gespannten Stellung. Erst in einem Gefahrenfall, z. B. einem Brand, wird der Druckspeicher freigegeben, so dass die Tür auch bei einem Stromausfall mit Hilfe der im Druckspeicher vorhandenen Energie geschlossen werden kann.
- Nach einem Gefahrenfall wird der Druckspeicher nach einer bevorzugten Weiterbildung erneut gespannt, um bis zu einem erneuten Gefahrenfall gespannt zu bleiben.
- Damit bei einer möglichen Leckage eine Entspannung des Druckspeichers erkannt wird, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Spannung des Druckspeichers überwacht wird und der Druckspeicher – z. B. bei Leckagen – erneut gespannt bzw. nachgespannt werden kann. Die Überwachung des Druckspeichers kann über eine Erkennung eines Stromanstiegs zum Ende der Öffnungsbewegung der Tür erfolgen. Wenn nämlich das Antriebsaggregat zusätzlich zur Öffnungsbewegung der Tür auch noch den Druckspeicher spannen muss, wird ein höherer Strom benötigt. Diese höhere Stromaufnahme stellt somit ein Signal für eine Entspannung des Druckspeichers dar.
- Vorteilhafterweise kann das Spannen des Druckspeichers unabhängig von einer Bewegung der Tür erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass das Antriebsaggregat entweder nur die Tür bewegt oder den Druckspeicher spannt. Bei herkömmlichen Türschließern dagegen muss das Antriebsaggregat bei der Öffnungsbewegung nicht nur die Tür bewegen, sondern zusätzlich auch noch den Druckspeicher spannen. Folglich kann das Antriebsaggregat bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kleiner ausgebildet werden, da es nicht mehr so viel Kraft aufbringen muss.
- Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die Tür sowohl in Öffnungs- wie auch in Schließrichtung ausschließlich von dem Antriebsaggregat bewegt wird, ist nach einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass eine in zwei Drehrichtungen antreibbare Pumpe verwendet wird. In der einen Drehrichtung der Pumpeneinheit wird somit die Tür geöffnet, während sie in der anderen Drehrichtung der Pumpeneinheit geschlossen wird.
- In einem Gefahrenfall wird der Druckspeicher vorteilhafterweise mittels eines Magnetventils freigegeben. Als mechanischer Energiespeicher kann vorzugsweise eine Feder verwendet werden.
- Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung und den Zeichnungen, in denen verschiedene Betriebszustände dargestellt sind.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Feder spannen”, -
2 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Auffahren der Tür”, -
3 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Zufahren der Tür”, -
4 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Tür von Hand (gewaltsam) schließen”, -
5 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Tür von Hand (gewaltsam) öffnen”, -
6 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Andrücken vor dem Öffnen der Tür”, -
7 eine schematische Skizze für den Betriebszustand ”Schließen im Brandfall” und -
8 eine alternative Skizze für den Betriebszustand ”Feder spannen”. - In den Figuren sind unterschiedliche Hydraulikschaltpläne für einen erfindungsgemäßen Türantrieb bei verschiedenen Betriebszuständen dargestellt.
- Zunächst wird anhand der
1 der allgemeine Aufbau des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Türantriebs beschrieben, bevor anhand der1 bis8 unterschiedliche Betriebszustände erläutert werden. - Der in
1 schematisch dargestellte Türantrieb weist einen Kolbenraum1 auf, in dem ein Kolben2 geführt ist. Der Kolben2 steht unter der Wirkung eines federbelasteten Federkolbens3 und wirkt auf eine Schließerachse4 ein, deren Bewegung auf eine nicht dargestellte Tür übertragen wird und diese öffnet bzw. schließt. - An der Schließerachse
4 ist zusätzlich eine Winkelerkennung5 angeordnet. - Der Türantrieb weist weiterhin eine Pumpe
6 auf, die über eine Kupplung7 von einem Motor8 angetrieben wird. Die Pumpe6 kann von dem Motor8 in zwei Förderrichtungen angetrieben werden und ist vorteilhafterweise als Innenzahnringpumpe ausgebildet. - Der Kolbenraum
1 ist über diverse Hydraulikleitungen und eine Vielzahl von Ventilen mit der Pumpe6 verbunden. - Eine erste Hydraulikleitung
9 verbindet den Druckraum1a des Kolbenraums1 mit der Pumpe6 . Von dort führt eine zweite Hydraulikleitung10 zurück in den Federraum1b des Kolbenraums1 . - Die beiden Hydraulikleitungen
9 ,10 stehen über ein Magnetventil11 miteinander in Verbindung. Außerdem sind in den Hydraulikleitungen9 ,10 noch Filter12 , Rückschlagventile13 , Absperrhähne14 , Drosselventile15 und Überdruckventile16 vorgesehen, deren Anordnung sich im Einzelnen aus der1 ergibt. - Der erfindungsgemäße Türantrieb kann auch in Verbindung mit einer Schließfolgeregelung
17 (7 ) eingesetzt werden. Der zugehörige Hydraulikschaltplan ergibt sich aus7 . Dazu ist im Druckraum1a des Kolbenraums1 eine einstellbare, türwinkelabhängige Auslösung18 angeordnet, über welche ein Gangflügel der nicht dargestellten Tür beaufschlagt werden kann. - An dem Kolbenraum
1 ist weiterhin ein Volumenausgleich19 vorgesehen, der z. B. aus einem federbelasteten Kolben in einer Zylinderbohrung bestehen kann. - Die Pumpe
6 und der Motor8 stehen über eine Signalleitung20 mit einer Steuerung21 in Verbindung, welche den Motor8 und damit die Pumpe6 entsprechend den einzelnen Betriebszuständen ansteuert. - Anhand der
1 bis8 werden nun diese einzelnen Betriebszustände erläutert. In den Figuren ist fett dargestellt, wie bei dem jeweiligen Betriebszustand der Fluss der Hydraulikflüssigkeit verläuft. -
1 zeigt den Betriebszustand ”Feder spannen”. In diesem Zustand ist die (nicht dargestellte) Tür geschlossen und das in dem Hydraulikkreislauf vorgesehene Magnetventil11 bestromt. Auf den Kolben2 wird in einer ersten, linksdrehenden Drehrichtung des Motors8 und der Pumpe6 Druck aufgebracht, der eine Bewegung des Federkolbens3 nach rechts in1 und damit eine Vorspannung der den Federkolben3 belastenden Feder3a bewirkt. Das Vorspannen der Feder3a ist von einer Bewegung der Tür abgekoppelt, was eine geringfügig stärkere Vorspannung der Feder3a zum Ausgleich einer geringen Leckage und damit Entspannung der Feder erlaubt. -
2 zeigt den Betriebszustand ”Auffahren der Tür”. In diesem Zustand ist die Feder3a gespannt, das Magnetventil11 ist bestromt und der Motor8 dreht rechts, d. h. entgegengesetzt zur Drehrichtung in1 . Durch den Betrieb des Motors8 und der Pumpe6 wird die Hydraulikflüssigkeit vom Federraum1b in den Druckraum1a des Kolbens2 verschoben und dadurch der Kolben2 nach rechts in2 bewegt. Dies bewirkt ein Öffnen der Tür ausschließlich unter Überwindung von Trägheits- und Reibungskräften. -
3 zeigt den Betriebszustand ”Zufahren der Tür”. In diesem Zustand ist die Feder3a gespannt, das Magnetventil11 ist bestromt und der Motor8 dreht links, wie in1 . Durch eine erneute Drehrichtungsumkehr des Motors8 und der Pumpe6 wird die Hydraulikflüssigkeit von dem Federraum1b in den Druckraum1a des Kolbens2 auf die rechte Seite des Kolbens2 verschoben und dadurch der Kolben2 nach links in3 und damit entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung nach2 bewegt. Dies bewirkt ein Schließen der Tür, ohne dass sich die Feder3a entspannt. - Nach einigen Bewegungszyklen der Tür kann es notwendig werden, die Feder
3a nachzuspannen, weil sie sich infolge geringer Leckagen leicht entspannt haben könnte. Ein solcher Zustand kann z. B. über eine Messung eines Stromanstieges zum Ende der Öffnungsbewegung erkannt werden. -
4 zeigt den Betriebszustand ”Tür von Hand (gewaltsam) schließen” und5 zeigt den Betriebszustand ”Tür von Hand (gewaltsam) öffnen”. Bei beiden Betriebszuständen ist die Feder3a gespannt und das Magnetventil11 bestromt. Bei einer Betätigung der Tür von Hand steigt der Druck in dem Hydrauliksystem. Durch eine entsprechende Anordnung von Überdruckventilen16 kann die Hydraulikflüssigkeit somit durch die gewaltsame Bewegung der Tür in der jeweiligen Strömungsrichtung bewegt werden. -
6 zeigt den Betriebszustand ”Andrücken vor dem Öffnen der Tür”. In diesem Zustand ist die Tür geschlossen, die Feder3a gespannt, das Magnetventil11 bestromt und der Motor8 dreht links. Analog dem Schließvorgang wird der Kolben2 nach links verschoben und die Tür weiter in Richtung „Zu” bewegt, indem die Türdichtung komprimiert wird. Dies kann bei der Verwendung von elektrischen Türöffnern und bei dicken Türdichtungen sinnvoll sein, um den Öffnungsvorgang zu erleichtern. -
7 zeigt den Betriebszustand ”Schließen im Brandfall”. In diesem Zustand ist Feder3a gespannt, das Magnetventil11 ist stromlos und der Motor8 steht still. Da das Magnetventil11 nicht mehr bestromt ist, kann sich die Feder3a entspannen. Dadurch wird der Kolben2 entsprechend verschoben und die Tür geschlossen. Die Schließbewegung kann über eine Drossel gesteuert werden. - In
7 ist die Tür zusätzlich in eine hydraulische Schließfolgeregelung17 eingeschleift. Diese Schließfolgeregelung ist nur aktiv im stromlosen Zustand, d. h. die Motoren stehen und die Magnetventile sind nicht bestromt. Dargestellt sind zwei sich aus der Offenposition schließende Türflügel. Solange der Kolben2 die Auslösung18 nicht beaufschlagt, bleibt ein mit der Auslösung18 verbundenes Schließfolgeregelventil gesperrt, so dass auch der Gangflügel gesperrt ist. Wenn sich der Kolben2 nach links in7 bewegt und die in7 gezeigte Stellung einnimmt beaufschlagt er die Auslösung18 , wodurch das Schließfolgeregelventil entsperrt und der Gangflügel freigegeben wird. -
8 zeigt eine alternative Anordnung für die Überdruckventile, die beim (gewaltsamen) Schließen bzw. Öffnen von Hand beaufschlagt werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kolbenraum
- 1a
- Druckraum
- 1b
- Federraum
- 2
- Kolben
- 3
- Federkolben
- 3a
- Feder
- 4
- Schließerachse
- 5
- Winkelerkennung
- 6
- Pumpe
- 7
- Kupplung
- 8
- Motor
- 9
- erste Hydraulikleitung
- 10
- zweite Hydraulikleitung
- 11
- Magnetventil
- 12
- Filter
- 13
- Rückschlagventil
- 14
- Absperrhahn
- 15
- Drosselventil
- 16
- Überdruckventil
- 17
- Schließfolgeregelung
- 18
- Auslöser
- 19
- Volumenausgleich
- 20
- Signalleitung
- 21
- Steuerung
Claims (7)
- Verfahren zum Betrieb eines elektrohydraulischen Türantriebs mit einem Druckspeicher und einer hydraulischen Pumpeneinheit, aufweisend die folgenden Schritte: – erstmaliges Spannen des Druckspeichers mittels der hydraulischen Pumpeneinheit in einem Zustand, in dem der Türflügel nicht mittels der hydraulischen Pumpeneinheit bewegt wird, – im Normalbetrieb, Öffnen bzw. Schließen eines mit dem Türantrieb verbundenen Türflügels mittels der hydraulischen Pumpeneinheit, wobei in beiden Bewegungsrichtungen der Druckspeicher gespannt bleibt, – in einem Gefahrenfall, Schließen der Tür mittels der im Druckspeicher gespeicherten Energie, – Überwachen der Vorspannung des Druckspeichers und – nach Erkennen einer Verringerung der im Druckspeicher vorliegenden Vorspannung, erneutes Spannen bzw. Nachspannen des Druckspeichers.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des erstmaligen Spannens des Druckspeichers bei der Inbetriebnahme des Türantriebs erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend, nach dem Auftreten eines Gefahrenfalls und Schritt des Schließens der Tür mittels der im Druckspeicher gespeicherten Energie einen Schritt des erneuten Spannens des Druckspeichers.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spannen des Druckspeichers unabhängig von einer Bewegung der Tür erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine in zwei Drehrichtungen antreibbare Pumpe verwendet wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Schließens des Türflügels in einem Gefahrenfall dadurch erfolgt, dass die im Druckspeicher gespeicherte Energie mittels eines Magnetventils freigegeben wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckspeicher eine Feder ist.
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