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Die
Erfindung betrifft eine magnetische Schließvorrichtung für den Flügel einer
Tür oder
eines ähnlichen
Verschlußelements,
der von einer Öffnungsstellung
in eine Schließstellung
bewegbar an einer Türöffnung befestigt
ist, mit zwei Halteelementen, die einerseits an dem Flügel und
andererseits im Bereich der der Türöffnung angeordnet sind und
in der Schließstellung
des Flügels
miteinander zusammenwirken, wobei mindestens eines der Halteelemente
ein Magnet ist und eine Wirkfläche
aufweist, die in der Schließstellung
des Flügels
einer Wirkfläche
des zweiten Halteelements zugewandt ist und hierzu im wesentlichen
parallel verläuft.
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Derartige
magnetische Schließvorrichtungen sind
beispielsweise für
Türen zum
Verschließen
der Türöffnungen
von Büromöbeln und
Küchengeräten bekannt.
Die Türöffnungen
können
durch einen Rahmen oder durch ein Gehäuse der Möbel definiert werden. Die bekannten
Schließvorrichtungen
umfassen mindestens einen Permanentmagneten, der am Flügel angebracht
ist und dessen Polfläche
dem Rahmen oder Gehäuse
zugewandt ist. Wenn die der Polfläche gegenüberliegende Fläche des
Rahmens oder Gehäuses
aus magnetischem Material besteht, liegt die Polfläche an diesem
magnetischen Material in der Schließstellung des Flügels an.
Besteht der Rahmen oder das Gehäuse
nicht aus magnetischem Material, z.B. aus Kunststoff oder Holz,
wird an der gegenüberliegenden
Fläche
ein Halteelement angebracht, das entweder aus einer Platte aus ferromagnetischem Material
oder aus einem zweiten Magneten besteht. Im falle des zweiten Magneten
ist dem ersten Magneten die Fläche
des entgegengesetzten Pols zugewandt.
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Diese
magnetischen Schließvorrichtungen weisen
die Eigenart auf, daß sie
eine sehr starke Öffnungskraft
erfordern. Die magnetische Feldstärke und damit die Anziehungskraft,
welche durch den Magneten der Schließvorrichtung ausgeübt wird, steigt
mit abnehmender Entfernung zwischen der Magnetfläche und der von ihr angezogenen
Fläche überproportional
an. Am größten ist
sie bei unmittelbarem Kontakt zwischen den zwei magnetisch angezogenen
Flächen.
Zum Öffnen
des Türflügels muß eine Zugkraft
aufgebracht werden, die größer als
die Anziehungskraft der aneinander haftenden Flächen ist. Dies führt dazu,
daß im
Moment des Losbrechens der Flächen
aufgrund des zunehmenden Abstands zwischen den einander gegenüberliegenden
Flächen der
Schließvorrichtung
die Haltekraft der Schließvorrichtung
stark absinkt und folglich der Türflügel stark beschleunigt
wird. Es kann sogar die Gefahr bestehen, daß aufgrund der großen Zugkraft
beim Öffnen der
Schließvorrichtung
der Flügel
so stark beschleunigt wird, daß er
mit hoher Geschwindigkeit gegen einen Gegenstand anschlägt und einen
Schaden verursacht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine magnetische Schließvorrichtung zu schaffen, bei
der die Überhöhung der
Schließkraft
in der Schließstellung des
Flügels
reduziert ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der
Flügel
und die Halteelemente derart angeordnet sind, daß beim Bewegen des Flügels nahe
der Schließstellung
die Halteelemente sich zueinander im wesentlichen parallel zu den
Ebenen der Wirkflächen
verlagern.
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Mit
anderen Worten sind die miteinander zusammenwirkenden Halteelemente
so befestigt, daß die
einander zugewandten Wirkflächen
nicht aufeinander zu sondern in ihren eigenen Ebenen verschoben
werden, wenn der Flügel
geöffnet
und geschlossen wird. Wenn die Wirkflächen einander vollflächig gegenüberliegen,
ist die magnetische Anziehungskraft und somit die Halte kraft der
Schließvorrichtung am
stärksten.
Werden die Flächen
in ihrer Ebene zueinander verschoben, reduziert sich die Überdeckung
der Flächen
und folglich die Größe der eine Anziehungskraft
erzeugenden Fläche.
Wenn sich die Überdeckung
der Flächen
reduziert, sinkt auch die Anziehungskraft zwischen den zwei Wirkflächen. Da die Überdeckung
der Wirkflächen
im wesentlichen proportional zum Verschiebeweg abnimmt, bis der Verschiebeweg
der Erstreckung der Wirkfläche
in der Verschieberichtung entspricht, erfolgt auch die Abnahme der
Haltekraft relativ sanft und nicht Ruckartig wie bei den bekannten
Schließvorrichtungen.
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Diese
Wirkung läßt sich
beispielsweise dadurch verdeutlichen, daß zwei starke Permanentmagnete
mit ihren Stirnflächen
entgegengesetzter Polung aneinander gelegt werden. Das Lösen dieser Flächen durch
Auseinanderziehen in der Richtung der Flächennormale erfordert eine
außerordentlich hohe Öffnungskraft.
Dagegen ist das Lösen
durch Verschieben der gegeneinander liegenden Permanentmagnete parallel
zu ihrer Ebene relativ leicht und kann ohne einen überhöhten Kraftaufwand
in den ersten Abschnitten der Bewegung durchgeführt werden.
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Dabei
wirkt die größte magnetische
Kraft nicht in der Verschieberichtung, sondern senkrecht zur Verschieberichtung
in Richtung der Flächennormale
der Wirkflächen.
Dies hat den weiteren Vorteil, daß durch die Flächennormale-Kraft
das Gewicht des Flügels
in der Schließstellung
aufgefangen werden kann und folglich die Belastung der Befestigungselemente
des Flügels
reduziert werden. Dies ist der Fall, wenn die Halteelemente der
Schließvorrichtung
einerseits an einer in Schließstellung
oberen Randfläche
des Flügels
und andererseits an einer gegenüberliegenden
Fläche
des Rahmens oder Gehäuses
angebracht sind.
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Die
Schließvorrichtung
kann bei beliebig bewegbaren Flügeln
eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Tür als Schiebetür ausgebildet
sein und in der Ebene der Türöffnung verschiebbar
sein.
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In
der Mehrzahl der Fälle
ist die Schließvorrichtung
an einem Flügel
ange bracht, der schwenkbar in Bezug auf die Türöffnung angelenkt ist. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Schließvorrichtung bei einem Flügel, der
den Innenraum einer Vorrichtung zur Lebensmittelverarbeitung verschließt. Dies
sind insbesondere Herde, Öfen,
Kühlschränke, Gefrierschränke und
Gärschränke, in
denen Teiglinge für
Backwaren (Brote oder Brötchen)
aufbewahrt werden, bevor sie gebacken werden. Es können aber
auch größere Vorrichtungen
wie begehbare Kühlräume oder
Gärräume betroffen
sein. Derartige Vorrichtungen haben meist relativ schwere Türen aufgrund
der thermischen Isolierung gegenüber
der Umgebung. Bei diesen schweren Türen ist es besonders wichtig,
einerseits eine ausreichend hohe Haltekraft in der Schließstellung zu
gewährleisten,
andererseits aber keine unnötig hohe Öffnungskraft
für den
Benutzer zum Öffnen
der Tür
aus der Schließstellung
heraus erforderlich zu machen, da die Tür aufgrund des Gewichts schon
einen beachtlichen Kraftaufwand beim Öffnen erfordert.
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Bei
kleineren Türöffnungen
kann der Türflügel um eine
waagerechte, z.B. untere Achse schwenkbar angelenkt sein. Bei größeren Türöffnungen
schwenkt der Flügel
um eine senkrechte Achse, welche an einem seitlichen Rand der Türöffnung verläuft.
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Das
mit dem magnetischen Halteelement zusammenwirkende Halteelement
kann – wie
erwähnt – von einer
ferromagnetischen Platte gebildet werden. Vorzugsweise ist das zweite
Halteelement ebenfalls ein Magnet. Dabei wird die Wirkfläche jedes
magnetischen Halteelements, welche der Wirkfläche des zweiten Halteelements
gegenüberliegt,
in der Praxis von der Stirnfläche
eines Pols des Magneten gebildet. An der Stirnfläche sind die magnetischen Feldlinien
am stärksten.
An den Seitenflächen
verlaufen sehr viel schwächere
Feldlinien, so daß zur
Erzeugung der gleichen Kraft ein sehr viel stärkerer Magnet erforderlich
wäre.
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In
der Praxis können
die Magnete U-förmig oder
hufeisenförmig
sein und beide zueinander komplanaren Stirnflächen der Pole dieses Magneten
als Wirkfläche
verwendet werden. Die gegenüberliegenden
Wirkflächen
des zweiten Halteelements sind in diesem Fall vorzugsweise die entgegengesetzt
gepolten Polflächen
eines entsprechenden Hufeisenmagneten.
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Die
größte Haltekraft
ergibt sich, wenn die Wirkflächen
der Halteelemente in der Schließstellung des
Flügels
gegeneinander anliegen. Hierbei entsteht aber aufgrund der magnetischen
Anziehungskraft beim flächigen
Aneinanderliegen eine hohe Reibung während der Öffnungsbewegung. Diese kann einerseits
einen erhöhten
Kraftaufwand beim Öffnen des
Flügels
verursachen und andererseits einen Verschleiß im Bereich der gegeneinanderliegenden
Flächen
zur Folge haben. Aus diesem Grund kann in der Praxis zwischen den
Halteelementen in dem Bereich nahe der Schließstellung ein Spalt vorgesehen
sein, der die einander gegenüberliegenden
Wirkflächen der
Halteelemente voneinander trennt. Der Spalt ist bei der Bewegung
des Flügels
nahe der Schließstellung
vorzugsweise konstant. Hierdurch wird eine Kontaktreibung während der
Schließ-
oder Öffnungsbewegung
des Flügels
vermieden. Die Halteelemente können
auch hinter einer Außenwandung
der Tür, z.B.
aus Metall oder Kunststoff, angeordnet sein, wobei die Außenwandung
durch die magnetischen Feldlinien durchdrungen wird. Hierdurch sind
die Halteelemente für
den Betrachter nicht sichtbar.
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Die
Schließvorrichtung
kann weiterhin ein ferromagnetisches Brückenelement umfassen, insbesondere
eine aus Eisen bestehende Platte. Dieses Brückenelement ist dazu vorgesehen,
mit den beiden zueinander parallelen Stirnflächen eines U-förmigen Magneten,
der ein Halteelement bildet, zusammenzuwirken.
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Im
Bereich dieser Stirnflächen
der Pole des U-förmigen
Magneten treten die größten Feldlinien auf.
Hier können
ferromagnetische Partikel wie Eisenspäne oder ähnliches angezogen werden und
zu unschönen
Verschmutzungen führen.
Damit bei einem fabrikneuen Gerät
derartige Verschmutzungen nicht auftreten, kann das Brückenelement
so angebracht werden, daß es
auf beiden Stirnflächen
aufliegt. Der U-förmige
Magnet wird damit kurzgeschlossen, so daß die magnetischen Feldlinien
innerhalb des geschlossenen ringförmigen Magnetelements bleiben
und im wesentlichen nicht mehr nach außen treten. Das Anziehen magnetischer
Partikel wird dadurch weitgehend vermieden.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Türsystem mit
einem Flügel,
der von einer Öffnungsstellung
in eine Schließstellung
bewegbar an einer Türöffnung befestigt
ist und eine oben beschriebene Schließvorrichtung umfaßt. Die
Türöffnung kann,
wie erwähnt, in
der Praxis von einem Rahmen gebildet werden. Sie kann aber auch
von dem offenen Abschnitt eines Gehäuses eines Gerätes gebildet
werden.
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Ausführungsformen
werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
schaubildliche Darstellung des oberen Eckbereichs einer Tür in einer
Türöffnung mit erfindungsgemäßer Schließvorrichtung,
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2 die
Ansicht der Stirnseite der Tür
in ihrer Schließstellung
innerhalb der Türöffnung,
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3 eine
schematische Ansicht der Stirnseite einer ersten Ausführungsform
der Halteelemente der Schließvorrichtung
in der Schließbewegung und
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4 eine
der 3 entsprechende Ansicht der Halteelemente der
Schließvorrichtung
in der Schließstellung,
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5 eine
der 3 entsprechende Ansicht einer zweiten Ausführungsform
der Halteelemente,
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6 eine
der 1 entsprechende Darstellung des oberen Eckbereichs
einer Tür
in einer Türöffnung mit
einer alternativen Ausführungsform der
Schließvorrichtung
und
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7 eine
schematische Seitenansicht der Stirnseite der Halteelemente der
Schließvorrichtung aus 7.
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Die 1 zeigt
die obere linke Ecke eines Türflügels 1,
der zum Verschließen
einer Türöffnung 2 an
seinem rechten Rand (nicht dargestellt) mittels Gelenken angelenkt
ist. Die Türöffnung 2 befindet sich
in einem Gehäuse
eines Lebensmittel-Verarbeitungsgeräts. Das Lebensmittel-Verarbeitungsgerät kann zum
Beispiel ein Kühlschrank
oder ein Gärschrank
bzw. ein begehbarer Kühlraum
oder Gärraum
sein.
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Die
Außenfläche 4 der
Tür 1 fluchtet
in der Schließstellung
(siehe 2) mit der Außenfläche 5 des
Gehäuses 3.
Zwischen der oberen Randfläche 6 des
Türflügels und
der unteren Randfläche 7 an
einem Absatz im Gehäuse
verläuft
ein Spalt 8. Dieser Spalt bleibt beim Aufschwenken des
Türflügels 1 im wesentlichen
konstant.
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Der
Türflügel 1 und
das Gehäuse 5 bestehen aus
Metall, insbesondere aus Edelstahl. Hinter der Wand des Gehäuses 5 und
des Türflügels, deren
Dicke unterhalb von 1 mm liegt, sind jeweils zwei Permanentmagnete 9,10 bzw. 11,12 angeordnet.
Die Permanentmagnete 9,10 bilden das Halteelement des
Türflügels 1.
Die Permanentmagnete 11,12, die am Gehäuse 3 befestigt
sind, bilden das Halteelement im Bereich der Türöffnung 2.
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Es
ist zu erkennen, daß in
der in 2 dargestellten Schließstellung des Türflügels 1 die
Permanentmagnete 9,10 bzw. 11,12 einander
gegenüberliegend
angeordnet sind, wobei die Stirnflächen dieser Permanentmagneten 9–12 jeweils
paarweise in Deckung sind. Die Permanentmagnete 9,10,11,12 sind
derart angeordnet, daß Stirnflächen entgegengesetzter
Polung einander gegenüberliegen.
Die Permanentmagnete 9–12 halten
den Türflügel 1 in der
in 2 erkennbaren Schließstellung. Bei einer Öffnungsbewegung
werden die unteren Permanentmagnete 9,10 parallel
zur Ebene ihrer Stirnflächen verschoben,
wobei die Kraft zwischen den oberen Permanentmagneten 11,12 und
den unteren Permanentmagneten 9,10 in dem Maße abnimmt,
in dem die Überdeckung
der Flächen
abnimmt. Dies trifft insbesondere für die normal zur Fläche wirkende
Kraft zu. Die parallel zu den Stirnflächen der Permanentmagneten
in der Bewegungsrichtung wirkende Kraft ist durch den Verlauf der
Feldlinien bestimmt und nicht exakt proportional zu dem Maß der Überdeckung
der Flächen.
Aber auch die in Bewegungsrichtung wirkende Kraft nimmt durch die
Parallelverschiebung der Stirnflächen
oder Polflächen
der Permanentmagneten 9,10 bzw. 11, 12 sanft
ab. Der Kraftverlauf ist nicht durch eine Kraftspitze in der Schließstellung
gekennzeichnet, wie dies bei Schließvorrichtungen mit flächig gegeneinander
liegenden Polflächen
der Magnete, die in Richtung der Flächennormale auseinandergezogen
werden, der Fall ist.
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Die 3 zeigt
die Bewegungsrichtung zweier kurzer Stabmagnete 13,14,
welche als Halteelement verwendet werden können. Dabei sind an den beiden
aufeinander zu bewegten Rändern
dieser Stabmagnete 13,14 die Feldlinien der Magnetfelder eingezeichnet.
Es ist festzustellen, daß aufgrund
der starken Krümmung
der Magnetfeldlinien bei einem bestimmten Abstand, der etwa dem
in 3 gezeigten entspricht, eine Abstoßung zwischen
den Stabmagneten 13,14 zu erwarten ist, bevor
bei weiterer Annäherung
die Feldlinien der unterschiedlichen Pole aufeinandertreffen und
eine Anziehungskraft erzeugen. Erst nahe der in 4 dargestellten
Schließstellung,
in der die zwei kurzen Stabmagnete einander gegenüberliegen,
wird der Türflügel in die Schließstellung
gezogen.
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Wenn
diese Abstoßkraft,
welche der Schließbewegung
entgegenwirkt, vermieden werden soll, können die in 5 erkennbaren
längeren
Stabmagnete 15,16 als Halteelemente verwendet
werden.
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Die 6 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Türflügels 1 mit
einer erfindungsgemäßen Schließvorrichtung.
Es werden für
gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet.
Hier werden die Halteelemente von jeweils einem hufeisenförmigen Magneten 17,18 gebildet. Jeweils
unterschiedlich gepolte Polflächen
der Hufeisenmagnete 17,18 liegen einander in Schließstellung des
Türflügels 1 gegenüber.
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Bei
den in den 1 und 6 gezeigten Anordnungen
wirkt die Schließkraft
der magnetischen Halteelemente nur in einem kleinen Winkelbereich
vor der Schließstellung
des Türflügels 1.
Wenn dieser Winkelbereich vergrößert werden
soll, können die
Magnete 9–12, 17,18 in
der Richtung der Randflächen,
hinter denen sie angeordnet sind, zu der Gelenkachse hin verschoben
werden, um welche der Türflügel 1 geschwenkt
wird. Der größte Winkelbereich
der wirksamen Schließkraft
ergibt sich, wenn die Magnete an den Randflächen 6 des Türflügels und 7 des
Gehäuses
in direkter Nähe
zur Gelenkachse angeordnet sind. Allerdings muß bei einer derartigen Anordnung
ein sehr starker Magnet als Halteelement verwendet werden, weil
das durch die Schließkraft
erzeugte Drehmoment aufgrund des kleineren Hebels geringer ist.
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Die 7 zeigt
die Hufeisenmagnete 17 und 18 der Schließvorrichtung
aus 6 in einer Anordnung, in der sie die Produktionsstätte des
Geräte
mit dem Türflügel 1 verlassen.
Um zu verhindern, daß sich
im Bereich der Stirnflächen
der Hufeisenmagnete 17,18 magnetische Partikel
ablagern, ist auf die Stirnflächen
oder Polflächen
jedes der Hufeisenmagnete 17 bzw. 18 eine ferromagnetische
Eisenplatte 19 bzw. 20 aufgelegt. Diese Platte 19, 20 schließt die magnetischen
Feldlinien kurz und führt
dazu, daß sie nicht
mehr in Richtung der Flächennormale
der Polflächen
austreten.
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Wenn
das Gerät
mit dem Türflügel 1 in
Gebrauch genommen wird, werden die Eisenplatten entfernt, damit
die Hufeisenmagnete 17,18 ihre Wirkung als Halteelemente
entfalten.
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- 1
- Türflügel
- 2
- Türöffnung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Außenfläche des
Türflügels
- 5
- Außenfläche des
Gehäuses
- 6
- obere
Randfläche
des Türflügels
- 7
- untere
Randfläche
des Gehäuses
- 8
- Spalt
- 9
- Permanentmagnet
- 10
- Permanentmagnet
- 11
- Permanentmagnet
- 12
- Permanentmagnet
- 13
- kurzer
Stabmagnet
- 14
- kurzer
Stabmagnet
- 15
- langer
Stabmagnet
- 16
- langer
Stabmagnet
- 17
- Hufeisenmagnet
- 18
- Hufeisenmagnet
- 19
- Eisenplatte
- 20
- Eisenplatte
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