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E n -t 1 ü f t u n g s s c h a 1 1 d ä m p f e r
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Die Erfindung betrifft einen Entlüftungsschalidämpfer zur Verringerung
der Geräuschentick7ung beim Entlüften von Druckl uftanl agen.
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Druckluftanlagen, wie z. B. pneumatische Betätigungs- und Regelanlagen,
werden im Betrieb wechselnden Druckzuständen ausgesetzt, um bestimmte Schaltvorgänge
zu bewirken. Es läßt sich ein Belastungszustand herstellen, in dem die Druckluftanlage
mit aus einer geeigneten Quelle einströmender Druckluft beaufschlagt ist. Soll nun
ein Schaltwechsel in einen Entlastungszustand erfolgen, in dem die Druckluftanlage
von der Quelle getrennt und nicht von Druckluft beaufschlagt ist, so muß eine Entlüftung
der Druckluftanlage erfolaen, bei der die darin enthaltene Druckluft durch eine
geeignete Entlüftungsöffnung abströmt. Bei einer Verwendung von Druckluft als Betriebsmedium
ist es möglich und zur Erreichung eines einfachen Aufbaus der Druckluftanlage üblich,
die Entlüftung unmittelbar zum Außenraum hin durchzuführen.
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Die Entlüftungsöffnung mündet daher regelmäßig in den Arbeitsraum
bzw. in die Halle, in der die Druckluftanlage aufgebaut ist. Mit dem Abströmen der
Druckluft ist nun ein sehr lautes, zischendes Geräusch verbunden, das von dem Bedienungspersonal
als ausgesprochen unangenehm un-d störend empfunden wird. Zur Dämpfung dieses Geräuschs
finden deshalb Entiüftungsschalldämpfer Verwendung, die sich an der Entlüftungsöffnung
der Druckluftanlage festlegen lassen.
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Bekannte Entlüftungsschalldämpfer bestehen aus einem Rohrstutzen,
der sich in die Entlüftungsöffnung einschrauben läßt und ein schalldämpfendes Material
enthält, durch das die Abluft hindurchströmt. Als -Schallschluckstoff kommen beispielsweise
Fasermatten und Sintermetallscheiben in Betracht. Ein Nachteil dieser Schalldämpfer
ist, daß sie aus der Entl üftungsöffnung herausstehen, also einen großen Platzbedarf
haben. Sie-sind überdies als von der Entliiftungsanlage, beispielsweise einem Entlüftungsventil,
abstehende Teile besonders empfindlich ge-gen Beschädigungen. Weiterhin erfüllen
die Schalldämpfer nach dem Stand der Technik nicht in voll befriedigender Weise
die Anforderung, bei einem möglichst großen Durchfluß eine gute Schalldämpfung zu
erreichen.
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Die bekannten Filter aus einem porösen Schallschluckstoff erzielen
eine gute Dämpfungswirkung nur um den Preis eines hohen Strömungswiderstands. Die
Filtermaterialien in bekannten Entlüftungsschalldämpfern verhindern auch nicht in
jedem Fall den Eintritt von Staub oder Flüssigkeit in die Druckluftanlage. Es ist
daher zumindest in bestimmten Einbaustellungen erforderlich, den Entlüftungsschalldämpfer
mit
einer zusätzlichen Abdeckkappe zu versehen und die Druckluftanlage
so gegen einen Eintritt von Fremdkörpern zu schützen.
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Diese Maßnahme erfordert einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen, und einen
Entlüftungsschalldämpfer der genannten Art zu schaffen, der bei großem Gasdurchfluß
eine gute Schalldämpfung erzielt, den Eintritt von Fremdkörpern in die Druckluftanlage
sicher verhindert und sich durch eine unaufwendige, platzsparende Bauweise auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch
gelöst, daß der Entlüftungsschalldämpfer aus einer Abdeckkappe mit einer an deren
Unterseite ausgenommenen Einströmöffnung besteht, von der mehrere Kanäle abgezweigt
sind, die mit durch eine Wand der Abdeckkappe geführten Kapillarbohrungen kommunizieren.
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Durch die-Erfindung wird also ein Entiüf-tungsschalidämpfer in Form
einer Abdeckkappe gestaltet oder, anders gesagt, eine Abdeckkappe mit einem darin
integrierten Schalldämpfer geschaffen. Das Gerät gemäß der Erfindung vereinigt somit
in vorteilhafter Weise zwei Funktionen und ist deshalb gegenüber der bekannten,
getrennten Ausführung von Schalldämpfer und Abdeckkappe konstruktiv einfacher und
unter geringerem Materialbedarf kostengünstiger herzustellen. Die Abdeckkappe ist
vorzugsweise ein flaches Kunststoffteil; der Entlüftungsschalldämpfer zeichnet sich
also durch eine sehr geringe
Bauhöhe aus. Die beschriebene Kanalstruktur
an der Unterseite der Abdeckkappe in Verbindung mit Kapillarbohrungen in ihrer Wand
erreicht eine überraschende Erhöhung des Schalldämpfungs effekts, wobei die Durchflußmenge
gegenüber bekannten Entlüftungsschalldämpfern nicht zuru'cksteht. Eine Abdeckkappe
mit integriertem Schalldämpfer kann schließlich auch in vorteilhafter Weise einstückig
an das Gehäuse z. B. eines Entlüftungsventils angeformt werden, was eine weitere
herstellungstechnische Vereinfachung mit sich bringt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet. Die Ansprüche 2 bis 7 kennzeichnen eine Ausbildung der Schalldämpfungsstruktur
an der Unterseite der Abdeckkappe, die durch eine Abfolge von Strömungsteilern und
Expansionsräumen bei hohem Durchströmquerschnitt eine besonders effektive Schalldämpfung
erreicht. Die in den Ansprüchen 8 und 9 gekennzeichnete seitliche Anordnung der
Kapillarbohrungen verhindert in vorteilhafter Weise den Eintritt von Schmutz in
die zu entlüftende Druckluftanlage.
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Die Ansprüche 10 bis 12 beschreiben eine konstruktiv besonders einfache,
einstückig mit der Abdeckkappe verbundene Klemmeinrichtung, die zur Festlegung des
Entlüftungsschalldämpfers an der Entlüftungsöffnung einer Druckluftanlage dient.
Eine solche Klemmeinrichtung schafft dabei eine lösbare Verbindung, die eine leichte
Demontage des Entlüftungsschalidämpfers, z. B. für Reinigungszwecke, ermöglicht.
Auch eine einstückig mit einer Druckluftanlage verbundene Abdeckkappe mit integriertem
Schalldämpfer fällt aber unter den Erfindungsgedanken der vorliegenden Anmeldung.
Anspruch 13
betrifft den herstellungstechnisch und von den Materialkosten
her besonders günstigen Aufbau des erfindungsgemäßen Entlüftungsschalldämpfers aus
Kunststoff.
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Die Erfindung wird anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf die Unterseite
einer ersten Ausführungsform des Entlüftungsschalldämpfers; Fig. 2 eine Seitenansicht
dieser Ausführungsform mit Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1; Fig. 3 eine
weitere Seitenansicht dieser Ausfiihrungsform mit Schnitt entlang der Linie III-IIl
von Fig. 1; Fig. 4 eine Aufsicht auf die Unterseite einer zweiten Ausführungsform
des Entlüftungsschalldämpfers.
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Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1, ist ein Entlüftungsschalldämpfer
in Gestalt einer insgesamt mit 10 bezeichneten Abdeckkappe dargestellt. Die Abdeckkappe
10 besteht aus einem Gehäuse, das aus einer Deckplatte 12 und daran angeformten
Seitenwänden 14 besteht. Das Gehäuse ist zu seiner Unterseite 16 hin offen. Die
Abdeckkappe 10 wird mit dieser offenen Unterseite 16 über der Entlüftungsöffnung
einer Druckluftanlage festgelegt, wobei ein dichtender Kontakt zwischen den Seitenwänden
14 und Teilen der Druckluftanlage in der Umgebung
ihrer Entlüftungsöffnung
hergestellt wird. Die Abdeckkappe 10 umgrenzt so in ihrer montierten Stellung zusammen
mit der Druckluftanlage eine Kammer, die die aus der Entlüftungsöffnung ausströmende
Druckluft aufnimmt.
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Die Druckluft tritt in eine Einströmöffnung 18 der Abdeckkappe 10
ein, die an deren Unterseite 16 ausgenommen ist.
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Die Einströmöffnung 18 ist in ihre-m Querschnitt an übliche Entlüftungsöffnungen
von Druckluftanlagen angepaßt und vorzugsweise mittig in der Abdeckkappe 10 angeordnet.
Von der Einströmöffnung 18 sind mehrere Kanäle 20 abgezweigt, die den Abluftstrom
teilen. Die Kanäle 20 kommunizieren mit Kapillarbohrungen 22, die durch eine Wand
24 der Abdeckkappe 10 geführt sind und deren Inneres mit der Außenluft verbinden.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Kanäle 20 in einem Sammelraum
26 zusammengeführt, von dem aus eine Vielzahl von Kapillarbohrungen 22 ausgeht.
In dieser Anordnung wird die in die Einströmöffnung 18 eintretende Druckluft zunächst
vermittels der Kanäle 20 in gegenläufige Teilströmungen aufgeteilt, die aber vor
dem Durchtritt der Druckluft durch die Kapillarbohrungen 22 wieder vereinigt werden.
In den Kanälen 20 wird dabei eine Strömungs-Verlangsamung der Druckluft und damit
eine Geräuschreduzierung erreicht. Des weiteren wird der Schall an den Kanalwänden
durch vielfache Reflexion und Absorption gedämpft. Treffen schließlich teilweise
gegenläufige Druckluftströmungen 26 aufeinander, so erfolgt durch Interferenz der
Schallwellen eine weitere Geräuschreduzierung.
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Der Sammelraum 26, der einen vergleichsweise großen Rauminhalt aufweist,
wirkt des weiteren als Expansionskammer, in der die Druckluft nach ihrem-Durchgang
durch die engen Kanäle 20 ihr Volumen vergrößern und dadurch ihren Druck abbauen
kann. Sie tritt sodann durch die Kapillarbohrungen 22 aus, die einen kleinen Durchlaßquerschnitt
haben, so daß eine weitere Strömungsdämpfung mit einem Druckabfall hin zum Außen
raum bewirkt wird.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Kanäle 20 von der Einströmöffnung
18 aus radial nach außen geführt und durch einen gemeinsamen Sammelkanal 28 verbunden,
der ringförmig um die Einströmöffnung angeordnet ist. Die Kanäle 20 werden dabei
axial durch Ringsegmente 30 begrenzt, die die Einströmöffnung 18 umranden und zugleich
den Sammelkanal 28 begrenzen.
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Die Außenwand 32 der Ringsegmente 30 bildet dabei die innere Mantel
fläche des Sammelkanals 28. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, stehen die Ringsegmente
30 in einer Höhe von der Deckplatte 12 ab, die der der Seitenwände 14 entspricht,oder
allenfalls geringfügig kleiner ist. Die in die Einströmöffnuno 18 eintretende Druckluft
wird so zum allergrößten Teil durch die axialen Lücken zwischen den Ringsegmenten
30 hindurchgezwungen, die die Kanäle 20 bilden. Die äußere Mantel fläche 34 des
Sammelkanals 28 verläuft quer zu den Kanälen 20 und wirkt so als Prallwand, auf
die die Druckluft trifft. Auf Grund ihrer Anordnung quer zur Strömungsrichtung hat
diese Prallwand einen schallabsorbierenden und -reflektierenden Effekt; sie wirkt
zugleich als Strömungsteiler,durch den gegenläufige Parttalströmungen in dem Sammelkanal
28 hergestellt werden.
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Der Sammelkanal 28 ist vorzugsweise auf einem Teil seines Umfangs
zu einem volumigen Sammelraum 26 aufgeweitet, in dem die Druckluft in erwähnter
Weise expandieren kann.
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Bereits durch die erste Ausführungsform des Entlüftungsschalldämpfers
gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 wird also eine labyrinthartige Dämpfungsstruktur um die
Einströmöffnung 18 herum geschaffen, die aus radialen Kanälen 20, Strömungsteilern
in Form von Prallwänden und einem die Teilströmungen wieder vereinigenden Sammelkanal
28 besteht. Diese Anordnung ist i-n der Ausführungsform gemäß Fig. 4 durch die Anordnung
einer zusätzlichen Zwischenwand zwischen der Einströmöffnung 18 und dem Sammelkanal
28 verfeinert. Die Einströmöffnung 18 wird dabei von Ringsegmenten 30 begrenzt,
zwischen denen radi al e Kanal stücke 36 nach außen führen. Durch diese Kanalstücke
36 ausströmende Druckluft trifft auf Schikanen 38, die als axiale Segmente der Zwischenwand
ausgebildet sind und strömungsteilend sowie schalldämpfend wirken. Zwischen den
Schikanen 38 bestehende Lücken 40 in der Zwischenwand bilden weitere radiale Kanal
stücke, die in den umlaufenden Sammelkanal 28 münden. Es v-ersteht sich, daß diese
Anordnung erforderlichenfalls durch weitere Zwischenwände (nicht dargestellt) erweitert
werden kann, um eine noch stä-rkere Verästelung des Druckluftstroms in der labyrinthartigen
Struktur zu erreichen. Entsprechend der Darstellung in Fig. 4 sind dabei die radialen
Kan-alstücke 36; 40 zweier in Strömungsrichtung- aufeinanderfolgender Zwischenwände
vorzugsweise winkelversetzt angeordnet, so daß die radialen Kanal stücke einer inneren
Zwischenwand jeweils mittig an den Schikanen
der nächstäußeren
Zwischenwand münden.
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Bezugnehmend auf Fig. 2, sind die Kapillarbohrungen 22 vorzugweise
an einer Seitenwand 24 der Abdeckkappe 10 angeordnet, während die Deckplatte 12
eine durchgehend geschlossene Ebene bildet. Hierdurch wird einerseits erreicht,
daß ein von der Unterseite 16 her in die Abdeckkappe 10 eintretender Druckluftstrom
in seiner Hauptrichtung einmal rechtwinklig zur Seite abgelenkt wird. Die Deckplatte
12 wirkt so als erste schalldämpfende Prallwand für den Druckluftstrom, noch bevor
die Aufteilung in der labyrinthartigen Dämpfungsstruktur erfolgt. Andererseits verhindert
die seitliche Anordnung der Kapillarbohrungen 22 auch einen Eintritt von Fremdkörpern
in die Entlüftungsöffnung der Druckluftanlage, die von dem erfindungsgemäßen Entlüftungsschalldämpfer
nach oben hin vollständig abgedeckt wird. Ein schädlicher Einfluß von sich senkendem
Staub und herabtropfenden Flüssigkeiten, z. B.
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Kondenswasser, wird so wirkungsvoll verhindert. Größere Fremdkörper
werden schon dadurch ferngehalten, daß sie nicht durch die Kapillarbohrungen 22
hindurchpassen. Die Kapillarbohrungen 22 münden an einer Stirnseite 42 des Sammelraums
26, wobei sie vorzugsweise achsparallel in einer oder mehreren, und insbesondere
in zwei übereinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Diese Ausführung hat herstellungstechnische
Vorteile, hat aber auch auf die schallreduzierende Wirkung des erfindungsgemäßen
Entlüftungsschalldämpfers einen positiven Einfluß. Die Anzahl und der Durchmesser
der Kapillarbohrungen 22 können dem gewünschten Strömungswiderstand entsprechend
variiert werden. In den Abbildungen ist der Durchströmquerschnitt
der
Kapillarbohrungen 22 der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt; in der Regel
werden wesentlich kleinere Austrittsöffnungen Verwendung finden.
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Die Abdeckkappe 10 mit integriertem Schalldämpfer gemäß der Erfindung
wird vorzugsweise rastend an der Druckluftanlage, und insbesondere einem Entlüftungsventil,
festgelegt, obwohl auch eine einstückige Ausführung mit einem solchen Ventil möglich
ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist jeweils eine Klemmeinrichtung
vorgesehen, vermittels derer eine Klemmverbindung über der Entlüftungsöffnung einer
Druckluftanlage hergestellt werden kann. Die Klemmeinrichtung besteht aus Klauen
43, die an den die Einströmöffnung 18 begrenzenden Ringsegmenten 30 angeformt sind
und dabei radial nach innen in den Bereich der Einströmöffnung 18 hineingreifen.
Vermittels dieser Klauen 43 läßt sich die Abdeckkappe 10 auf den umlaufenden Kragen
einer Entlüftungsöffnung aufsetzen, wobei die Klauen 43 diesen Kragen federnd hintergreifen.
Statt der Klauen 43 können auch geeignet geformte Noppen (nicht dargestellt) Verwendung
finden, die vorzussweise gleichfalls an der Unterseite 16 der Abdeckkappe 10 ausgeformt
werden. Als weitere Klemmeinrichtung sind an der Unterseite 16 der Abdeckkappe 10
zwei unrunde Sacklöcher 44 ausgenommen, mit denen die Abdeckkappe 10 auf geeignete
zylindrische Bolzen der Druckluftanlage aufgesetzt werden kann. Die Abdeckkappe
10 wird dabei so weit elastisch deformiert, bis die Sacklöcher 44 eine kreisrunde
Gestalt aufweisen. Ihre Wandung übt dabei auf den eingeschobenen Bolzen eine Klemmkraft
aus, die die Abdeckkappe 10 auf der Druckluftanlage
hält.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen hat die Einströmöffnung
18 - der üblichen Form der Entlüftungsöffnungen einer Druckluftanlage entsprechend
- eine kreisrunde Form. Die der Schalldämpfung dienende-Labyrinthstruktur ist konzentrisch
und axialsymmetrisch um die Einströmöffnung herum angeordnet; ebenso verläuft auch
der Sammelkanal 28 kreisringförmig um die Einströmöffnung 18. Diese gekrümmte Form
des Sammelkanals auch 28 ist aber/aus strömungstechnischen Gründen von Vorteil und
unabhängig von der jeweiligen Form-der Einströmöffnung 18 zu empfehlen. Die gekrümmte
Gestaltung der äußeren Mantelfläche 34 des Sammelkanals 28 vermittelt eine laminare
Strömung der Druckluft an dieser Mantelfläche 34 entlang, was geräuschmindernd wirkt.
Es ist deshalb auch von Vorteil, die äußere Mantel fläche 34 in einem Bogen 46 in
Richtung auf die mit den Kapillarbohrungen 22 versehene Stirnseite 42 hin auslaufen
zu lassen. Besonders günstige Strömungsverhältnisse erhält man, wenn der Bogen 46
gegenüber der äußeren Mantelfläche 34 in Gegenrichtung gekrümmt ist, so daß der
Sammelraum 26 die Gestalt eines sich zu den Kapillarbohrungen 22 hin erweiternden
Mundstücks erhält. Werden der Sammelraum 26 und der Sammelkanal 28 mit derartigen
gekrümmten Flächen begrenzt, so bleiben bei einer im wesentlichen rechteckigen Gestaltung
der Abdeckkappe 10 größere Bereiche auf ihrer Unterseite 16 als Vollmaterial stehen.
Im Interesse einer Gewichts-Verringerung und Materialersparnis ist es von Vorteil,
auch in diesen Bereichen Ausnehmungen 48 in der Abdeckkappe 10 vorzusehen, die nicht
notwendigerweise mit der Einströmöffnung 18 kommunizieren.
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Ein Entiüftungsschalidämpfer der beschriebenen Art bzw. eine Abdeckkappe
mit darin integriertem Schalidämpfer wi-rd vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt.
Dadurch ist eine Fertigung in einem einzigen Arbeitsgang möglich. Gängige Kunststoffmaterialien
vermitteln überdies den für die beschriebene Klemmverbindung erforderlichen Anpreßdruck
durch ihre innere Elastizität.
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