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Die
Erfindung betrifft einen Druckluft-Schalldämpfer für
pneumatische Anwendungen, mit einer Schallabsorptionseinrichtung,
die von einem Luftführungskanal durchsetzt ist, der von
einem Längenabschnitt eines hindernisfrei zwischen einem
Lufteinlass und einem zur Atmosphäre ausmündenden
Luftauslass verlaufenden Luftdurchtrittskanal gebildet ist.
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Ein
aus der
DE 20205068
U1 bekannter Druckluft-Schalldämpfer dieser Art
enthält eine aus einem porösen Material bestehende
Schallabsorptionseinrichtung, die von einem Luftdurchtrittskanal durchsetzt
ist, der über eine stirnseitige Luftaustrittsöffnung
zur Atmosphäre ausmündet. Im Betrieb ist der Druckluft-Schalldämpfer
an ein pneumatisches Gerät angeschlossen, beispielsweise
an den Ausgang einer Ejektoreinrichtung, wobei er eine Dämpfung
des Ausströmgeräusches der Druckluft bewirkt. Die
schalldämpfende Wirkung basiert überwiegend auf
einer Absorption der Schallenergie in der Schallabsorptionseinrichtung.
Der durchgängige Luftdurchtrittskanal erlaubt einen ungehinderten
Durchtritt der Druckluft und ver hindert somit eine Verschmutzung des
Schalldämpfmaterials. In der Druckluft enthaltene Verunreinigungen
werden durch den Luftführungskanal hindurch zur Atmosphäre
ausgestoßen.
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Problematisch
ist der Einsatz des bekannten Druckluft-Schalldämpfers
allerdings in Verbindung mit hohem Druckluftdurchfluss. Die sich
hier ergebenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten können ein
relativ lautes Pfeifgeräusch hervorrufen. Deshalb eignet
sich der bekannte Druckluft-Schalldämpfer vorwiegend für
Anwendungen mit moderaten Strömungsgeschwindigkeiten.
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In
der
DE 20 2004
005 746 U1 hat man bereits versucht, diesem Problem durch
eine Verlängerung des Schalldämpfers entgegenzuwirken.
Hierzu kann an ein Grundmodul eine beliebige Anzahl von Ergänzungsmodulen
angesetzt werden. Dies führt allerdings zu relativ großen
Baulängen, die nicht bei allen Anwendungen tolerierbar
sind.
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Bei
einem aus der
DE 31
11 383 A1 bekannten Schalldämpfer hat man der
Schallabsorptionseinrichtung eine Prallplatte vorgelagert, um stromauf
der Schallabsorptionseinrichtung eine Expansionskammer zu schaffen,
die eine anfängliche Schalldämpfungsstufe bewirkt.
Hier besteht allerdings eine erhöhte Verschmutzungsgefahr
für die Schallabsorptionseinrichtung, da diese aus einem
dichtgepackten Schalldämpfmaterial besteht, das der Druckluft
keinen speziellen Luftführungskanal zur Verfügung stellt.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen trotz moderater
Baulänge auch bei hohen Strömungsraten der Druckluft
eine wirksame Schalldämpfung hervorrufenden Druckluft-Schalldämpfer
zu schaffen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Druckluft-Schalldämpfer
der eingangs genannten Art zusätzliche Schalldämpfmittel
vorhanden, die eine sich luftauslassseitig an die Schallabsorptionseinrichtung
anschließende, einen größeren Querschnitt als
die Luftaustrittsöffnung des Luftführungskanals aufweisende
Expansionskammer aufweisen, deren der Luftaustrittsöffnung
gegenüberliegende Abschlusswand von mindestens einem überlappungsfrei
seitlich versetzt zu der Luftaustrittsöffnung angeordneten
Luftaustrittskanal durchsetzt ist und eine der Expansionskammer
zugewandte Schallabsorptionsschicht sowie eine die Schallabsorptionsschicht an
ihrer der Expansionskammer abgewandten Rückseite flankierende
Schallreflexionsschicht aufweist.
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In
der dem Luftaustrittskanal nachgeordneten Expansionskammer kann
eine Expansion und Verwirbelung der Druckluft auftreten, was eine
Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt. Die
zur Luftaustrittsöffnung des Luftführungskanals quer
versetzte Anordnung des mindestens einen Luftauslasskanals verhindert
in diesem Zusammenhang einen geradlinigen Durchgang der Druckluft. Der
durch die strömende Druckluft verursachte Schall wird außer
in der den Luftführungskanal umgebenden Schallabsorptionseinrichtung
auch in der zur Abschlusswand der Expansionskammer gehörenden
Schallabsorptionsschicht absorbiert, wobei die dieser nachgeordnete
Schallreflexionsschicht einen mehrfachen Schalldurchgang durch die
Schallabsorptionsschicht hervorruft, was eine besonders wirksame
Geräuschminderung verursacht. Versuche haben ergeben, dass
mit dem erfindungsgemäßen Druckluft-Schalldämpfer
trotz relativ kurzer Baulänge auch bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten der
Druckluft eine äußerst wirksame Schalldämpfung erzielbar
ist. Bei alledem ermöglicht der Schalldämpfer
eine kostengünstige Herstellung.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Der
mindestens eine Luftauslasskanal verläuft bevorzugt parallel
zur Längsachse des insbesondere einen geradlinigen Verlauf
aufweisenden Luftführungskanals.
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Die
beste Wirksamkeit des Schalldämpfers hat sich bei Verwendung
eines einzigen, die Abschlusswand der Expansionskammer durchsetzenden
Luftauslasskanals erwiesen. Gleichwohl wäre es prinzipiell
möglich, beabstandet zueinander mehrere solcher zur Luftaustrittsöffnung
versetzter Luftauslasskanäle in der Abschlusswand der Expansionskammer
auszubilden.
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Am
besten wirksam ist die Schallabsorptionsschicht der Abschlusswand,
wenn sie an ihrer der Expansionskammer zugewandten Vorderseite frei liegt,
sodass die Schallwellen aus der Expansionskammer ungehindert eintreten
können.
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Für
die Schallreflexionsschicht sind unterschiedliche Gestaltungen vorstellbar.
Sie kann abgesehen von dem mindestens einen Luftauslasskanal vollständig
geschlossen sein. Aber auch bei einer in weiteren Zonen luftdurchlässigen
und mithin auch schalldurchlässigen Ausgestaltung stellt
sich noch ein wirksames Reflexionsverhalten ein. Beispielsweise
wäre es denkbar, die Schallreflexionsschicht in Gestalt
einer feinen Gitterstruktur auszuführen. Ungeachtet eventueller
Durchbrechungen in der Schallreflexionsschicht hat es sich allerdings
als zweckmäßig erwiesen, zumindest den der Luftaustrittsöffnung des
Luftführungskanals gegenüberliegenden Bereich geschlossen
auszubilden. Hierbei handelt es sich insbesondere um den mittigen
Bereich der Schallreflexionsschicht.
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In
Verbindung mit einer mittig in die Expansionskammer einmündenden
Luftaustrittsöffnung ist es von Vorteil, wenn der die Abschlusswand
durchsetzende mindestens eine Luftauslasskanal im äußeren Randbereich
in die Expansionskammer einmündet.
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In
Verbindung mit der der Schallabsorptionseinrichtung nachgeordneten
Expansionskammer hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn
der in die Expansionskammer einmündende ausgangsseitige
Kanalabschnitt des Luftführungskanals kürzer ist
und einen kleineren Querschnitt aufweist als ein sich stromauf anschließender
eingangsseitiger Kanalabschnitt. Verunreinigungen werden hierbei
besonders wirksam ausgestoßen, wenn zwischen den beiden
Kanalabschnitten ein sich allmählich verjüngender
konischer Übergangsabschnitt ausgebildet ist.
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Für
die Schallabsorptionseinrichtung hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
den Außenumfang zumindest teilweise nicht abzudecken, sodass
Anteile der in den Luftführungskanal eintretenden Druckluft radial
durch die Schallabsorptionseinrichtung hindurch zur Umgebung austreten
können. Die Schallabsorptionseinrichtung kann komplett
unabgedeckt ausgebildet oder beispielsweise von einem mechanische
Beeinträchtigungen verhindernden Gehäuse käfigartig
umschlossen sein.
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Die
Schallabsorptionsschicht und die Schallreflexionsschicht können
stoffschlüssig miteinander verbunden sein, beispielsweise
durch Verkleben oder gegenseitiges Anformen bei ihrer Herstellung. Daneben
besteht die vorteilhafte Möglichkeit einer Realisierung
in Gestalt zweier eigenständiger Wandelemente der Abschlusswand,
die insbesondere mit gegenseitigem Kontakt unmittelbar aufeinanderfolgend
angeordnet sind. Eine plattenförmige Gestaltung bietet
sich hier besonders an, insbesondere scheibenartig mit kreisförmiger
Außenkontur.
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Der
Druckluft-Schalldämpfer kann modular ausgebildet sein,
was unter Umständen auch eine Nachrüstung bestehender,
konventioneller Schalldämpfer ermöglicht. Die
Expansionskammer mit der Abschlusswand sind Bestandteil eines Ergänzungsmoduls,
das an ein die Schallabsorptionseinrichtung enthaltendes Grundmodul
ansetzbar oder angesetzt ist. Die Befestigung kann beispielsweise
durch eine Schraubverbindung oder vorzugsweise eine Rastverbindung
bewirkt werden.
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Ein
besonders einfach realisierbares Ergänzungsmodul enthält
zwei unter Bildung einer Traghülse längsseits
aneinandergesetzte Schalenelemente, in denen ein die Schallabsorptionsschicht
bildendes plattenförmiges Schallabsorptionselement in dazu bestimmten
Aufnahmen gehalten ist. Auch die Schallreflexionsschicht kann in
dieser Weise installiert sein, setzt sich jedoch vorzugsweise aus
schottartig nach radial innen ragenden, mit den Schalenelementen
integralen Wandabschnitten zusammen, die sich zu der Reflexionsschicht
ergänzen. Für den sicheren Zusammenhalt der Traghülse
kann eine darübergesteckte Befestigungshülse vorgesehen sein, über
die zweckmäßigerweise auch die Befestigung am
Grundmodul stattfindet.
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Die
zusätzlichen Schalldämpfmittel können zur
Verwirklichung einer mehrstufigen Schalldämpfung ausgeführt
sein. Hierbei kann sich als weitere Stufe an die Abschlusswand der
Expansionskammer eine weitere Expansionskammer anschließen,
die von einer weiteren Abschlusswand begrenzt ist, welche durch
mindestens einen zu dem Luftauslasskanal versetzten weiteren Luftauslasskanal
durchsetzt ist. Die weitere Abschlusswand enthält eine
für den in die weitere Expansionskammer eindringenden Schall zugängliche
Schallabsorptionsschicht. Bei Bedarf können mehrere solcher
weiterer Schalldämpfeinheiten hintereinandergeschaltet
werden, wobei allerdings Versuche gezeigt haben, dass mit nur einer weiteren
Schalldämpfeinheit ein bestmöglicher Kompromiss
zwischen Schalldämpfung und Baulänge des Schalldämpfers
erzielt wird.
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Zweckmäßigerweise
sind sämtliche Schalldämpfeinheiten der zusätzlichen
Schalldämpfmittel in ein und demselben Ergänzungsmodul
zusammengefasst. Gleichwohl ist aber auch ein modularer Aufbau denkbar,
indem mehrere jeweils mindestens eine Schalldämpfeinheit
umfassende Ergänzungsmodule vorhanden sind, die in beliebiger
Anzahl aneinandergereiht werden können.
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Der
Druckluft-Schalldämpfer führt trotz der einen
Luftdurchtrittskanal für die Druckluft bereitstellenden
offenen Variante auch bei hohem Luftdurchsatz zu einem relativ geringen
Schalldruckpegel. Hinzu kommt ein Selbstreinigungseffekt, der dadurch
bedingt ist, dass Verunreinigungen wie Schmutzpartikel oder Aerosole
durch den offenen Luftdurchtrittskanal hindurch an die Atmosphäre
ausgestoßen werden. Universelle Einsatzmöglichkeiten
sind denkbar, beispielsweise ein Schalldämpfer-Baukasten,
wobei mit einer Schallabsorptionseinrichtung ausgestattete Grundmodule
nach Bedarf mit Ergänzungsmodulen ausrüstbar sind.
Der Schalldämpfer kann insgesamt mit verhältnismäßig
kleinen Abmessungen und mit einer geringen Anzahl von Bauteilen
verwirklicht werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Druckluft-Schalldämpfers,
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2 eine
Stirnansicht des Druckluft-Schalldämpfers mit Blickrichtung
gemäß Pfeil II aus 1,
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3 einen
Längsschnitt durch den Druckluft-Schalldämpfer
gemäß Schnittlinie III-III aus 2,
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4 den
Druckluft-Schalldämpfer in einer Explosionsdarstellung,
wobei eine bevorzugt zum Einsatz kommende Traghülse eines
Ergänzungsmoduls sowohl im zusammengebauten als auch im
noch getrennten Zustand gezeigt ist,
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5 die
Anordnung aus 4 aus einem anderen Blickwinkel
und
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6 ein
Schalenelement der Traghülse in einer perspektivischen
Einzeldarstellung.
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In
der Zeichnung ist strichpunktiert ein Abschnitt eines pneumatischen
Gerätes 1 angedeutet, das bei seinem Betrieb von
Druckluft durchströmt wird, die das Gerät über
einen Auslasskanal 2 verlässt. Bei dem pneumatischen
Gerät 1 kann es sich beispielsweise um ein Ventil,
um eine zur Erzeugung von Unterdruck einsetzbare Ejektoreinrichtung
oder um einen pneumatischen Antrieb handeln. Diese Aufzählung
ist nicht als abschließend zu verstehen.
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Um
das Geräusch der durch den Auslasskanal 2 ausströmenden
Druckluft zu dämpfen, ist an den Endabschnitt des Auslasskanals 2 ein
erfindungsgemäßer Druckluft-Schalldämpfer 3 angeschlossen.
Dieser weist an einem Ende einen Befestigungsabschnitt 4 auf,
der insbesondere zur lösbaren Befestigung an dem pneumatischen
Gerät 1 geeignet ist. Exemplarisch handelt es
sich um einen mit einem Außengewinde versehenen Gewindeabschnitt,
der in den Auslasskanal 2 lösbar eingeschraubt
werden kann.
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Der
im Folgenden aus Gründen der Vereinfachung nur als "Schalldämpfer"
bezeichnete Druckluft-Schalldämpfer 3 verfügt über
eine längliche Gestalt, wobei er an seiner einen Stirnseite – im
Bereich des Befestigungsabschnittes 4 – einen
Lufteinlass 5 aufweist und an der entgegengesetzten Stirnseite
einen Luftauslass 6. Seine äußere Gestalt
ist zweckmäßigerweise im Wesentlichen zylindrisch.
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Durch
den Schalldämpfer 3 hindurch verläuft zwischen
dem Lufteinlass 5 und dem Luftauslass 6 ein Luftdurchtrittskanal 7.
Die im Betrieb des pneumatischen Gerätes 1 auslassseitig
anfallende Druckluft tritt über den Lufteinlass 5 in
den Schalldämpfer 3 ein, durchströmt
anschließend hindernisfrei den Luftdurchtrittskanal 7 und
verlässt den Schalldämpfer schließlich
zum größten Teil wieder über den Luftauslass 6.
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Der
Schalldämpfer 3 ist modular aufgebaut. Er verfügt über
ein den Lufteinlass 5 aufweisendes Grundmodul 8 und
ein an der dem Befestigungsabschnitt 4 entgegengesetzten
Stirnseite daran, insbesondere lösbar, angesetztes, den
Luftauslass 6 aufweisendes Ergänzungsmodul 9.
Das Grundmodul 8 ist mit ersten Schalldämpfmitteln 12 ausgestattet, das
Ergänzungsmodul 9 enthält den ersten
Schalldämpfmitteln 12 wirkungsmäßig
nachgeschaltete zusätzliche zweite Schalldämpfmittel 13.
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Die
ersten Schalldämpfmittel 12 des Grundmoduls 8 bestehen
aus einer beispielsweise patronenförmigen Schallabsorptionseinrichtung 14.
Hierbei handelt es sich um ein längliches Gebilde, das aus
einem schallabsorbierenden Material besteht, insbesondere aus einem
luftdurchlässigen porösen Material, beispielsweise
ein Sintermaterial. Allerdings wird nicht das gesamte Volumen der
Schallabsorptionseinrichtung 14 von diesem schallabsorbierenden
Material eingenommen. Es ist vielmehr so, dass die Schallabsorptionseinrichtung 14 in
Richtung ihrer Längsachse linear von einem einen Längenabschnitt
des Luftdurchtrittskanals 7 bildenden Luftführungskanal 15 durchsetzt
ist, der von der Druckluft durchströmt werden kann und
um den herum sich eine aus schallabsorbierendem Material bestehende und
zugleich luftdurchlässige Wandung erstreckt.
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Der
Luftführungskanal 15 besitzt eine dem Lufteinlass 5 zugewandte
und mit diesem koaxial fluchtende Lufteintrittsöffnung 16.
Ihr entgegengesetzt endet der Luftführungskanal 15 mit
einer axial orientierten, bevorzugt mittig in der Querschnittsfläche
der Schallabsorptionseinrichtung 14 angeordneten Luftaustrittsöffnung 17.
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Die über
den Lufteinlass 5 eintretende Druckluft kann die Schallabsorptionseinrichtung 14 axial
ungehindert durchströmen. Ein gewisser Anteil der Druckluft
tritt allerdings auch umfangsseitig radial aus der Schallabsorptionseinrichtung 14 zur
Atmosphäre aus, nachdem sie deren umfangsseitige, poröse
Wandung durchströmt hat. Dies hängt damit zusammen,
dass die Schallabsorptionseinrichtung 14 an ihrem Außenumfang 18 zumindest
teilweise unabgedeckt ist und freie Verbindung zur Atmosphäre
hat. Um dies zu realisieren, könnte die Schallabsorptionseinrichtung 14 bei
ausreichender Festigkeit am Außenumfang insgesamt abdeckungslos
ausgebildet sein. Bevorzugt ist sie allerdings von einem käfigartig strukturierten
Hülsenabschnitt 22 eines Grundmodulgehäuses 23 umschlossen,
das auch den Befestigungsabschnitt 4 aufweist. Sie kann
insbesondere nach Art einer Patrone von der dem Befestigungsabschnitt 4 entgegengesetzten
offenen Stirnseite her in den Hülsenabschnitt 22 eingesteckt
sein. Der Hülsenabschnitt 22 verfügt über
eine Vielzahl um den Außenumfang 18 der Schallabsorpti onseinrichtung 14 herum
verteilt angeordneter fensterartiger Durchbrechungen 24,
die einen Luftaustritt gestatten.
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Aus
der Druckluftströmung durch den Luftführungskanal 15 hindurch
resultierende Schallwellen treten in die Wand der Schallabsorptionseinrichtung 14 ein
und werden darin partiell absorbiert. Da die Schallabsorptionseinrichtung 14 nicht
in einem geschlossenen Raum untergebracht ist, werden die in das
Schallabsorptionsmaterial eindringenden Schallwellen kaum reflektiert
und können durch die infolge der fensterartigen Durchbrechungen 24 unabgedeckten
Bereiche des Außenumfanges 18 zur Umgebung austreten.
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Der
Luftführungskanal 15 verfügt zweckmäßigerweise über
einen sich in der Richtung der gemäß Pfeilen 25 strömenden
Druckluft verringernden Querschnitt. Der Luftführungskanal 15 enthält
einen von der Lufteintrittsöffnung 16 ausgehenden
eingangsseitigen Kanalabschnitt 26 relativ großen Querschnittes,
an den sich koaxial ein bis zur Luftaustrittsöffnung 17 verlaufender
ausgangsseitiger Kanalabschnitt 27 anschließt,
der einen wesentlich geringeren Querschnitt als der eingangsseitige Kanalabschnitt 26 aufweist.
Er fällt zweckmäßigerweise auch wesentlich
kürzer aus als der eingangsseitige Kanalabschnitt 26.
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Ungeachtet
dieser Durchmesserabstufung besitzt der Luftführungskanal 15 einen
geradlinigen Verlauf, wobei seine Längsachse 28 mit
der Längsachse der Schallabsorptionseinrichtung 14 zusammenfällt.
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Um
im Übergangsbereich zwischen den beiden Kanalabschnitten 26, 27 eine
Ablagerung von Verschmutzung zu vermeiden, kann der Luftführungskanal 15 dort
einen strichpunktiert angedeuteten konischen Übergangsabschnitt 32 aufweisen.
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Bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schallabsorptionseinrichtung 14 becherähnlich gestaltet.
Sie enthält eine den eingangsseitigen Kanalabschnitt 26 umschließende,
im Wesentlichen hohlzylindrische Seitenwand und einen sich daran anschließenden,
von dem ausgangsseitigen Kanalabschnitt 27 durchsetzten
Boden.
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Der
Schalldämpfer 3 ist auch schon ohne das mit den
zweiten Schalldämpfmitteln 13 ausgestattete Ergänzungsmodul 9 wirksam.
Wegen des bei hohem Durchsatz auftretenden Ausströmgeräusches der
an der Luftaustrittsöffnung 17 austretenden Druckluft
empfiehlt sich der alleinige Einsatz des Grundmoduls 8 allerdings
nur für Anwendungen mit geringerem bis mittlerem Luftdurchsatz.
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Die
zweiten Schalldämpfmittel 13 enthalten beim Ausführungsbeispiel
zwei in dem Ergänzungsmodul 9 zusammengefasste,
in Richtung der Längsachse 28 hintereinander angeordnete
erste und zweite Schalldämpfeinheiten 33, 34.
Hierbei ist die zweite Schalldämpfeinrichtung 34 optional,
kann aber bei Bedarf auch noch um eine oder mehrere gleichartiger
Schalldämpfeinheiten ergänzt werden.
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Die
erste Schalldämpfeinheit 33 enthält eine mehrschichtige
erste Abschlusswand 35, die der die Luftaustrittsöffnung 17 aufweisenden
Stirnfläche 36 der Schallabsorptionseinrichtung 14 mit
geringem Abstand gegenüberliegt, sodass dazwischen eine
in Richtung der Längsachse 28 eine nur geringe
Höhe aufweisende erste Expansionskammer 37 definiert ist.
Der Querschnitt der ersten Expansionskammer 37 quer zu
der Längsachse 28 ist wesentlich größer als
derjenige der Luftaustrittsöffnung 17, wobei sie zweckmäßigerweise
einen kreisförmigen Umriss aufweist. Sie ist koaxial zu
der Luftaustrittsöffnung 17 angeordnet, sodass
Letztere mittig in die erste Expansionskammer 37 einmündet.
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Ein
einziger erster Luftauslasskanal 38 durchsetzt die erste
Abschlusswand 35, und zwar derart quer zu der Längsachse 28 seitlich
versetzt zu der Luftaustrittsöffnung 17, dass
er sich mit dieser, in Richtung der Längsachse 28 betrachtet, nicht überlappt.
Zweckmäßigerweise ist der erste Luftaustrittskanal
zu der Luftaustrittsöffnung 17 beabstandet, wobei
der Abstand ein Mehrfaches des Kanaldurchmessers betragen kann.
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Bevorzugt
ist der erste Luftauslasskanal 38 so angeordnet, dass er
im radial außen liegenden Randbereich der ersten Expansionskammer 37 von dieser
abgeht.
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Die
erste Expansionskammer 37 gehört zusammen mit
der ersten Abschlusswand 35 zu der ersten Schalldämpfeinheit 33.
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An
die erste Abschlusswand 35 schließt sich in Richtung
der Längsachse 28 über eine zweite Expansionskammer 42 eine
zweite Abschlusswand 43 an. Auch die zweite Expansionskammer 42 besitzt eine
nur geringe axiale Höhe. Die zweite Abschlusswand 43 ist
von einem zu dem ersten Luftauslasskanal 38 parallelen
zweiten Luftauslasskanal 44 durchsetzt, der quer zu der
Längsachse 28 seitlich versetzt zu dem ersten
Luftauslasskanal 38 angeordnet ist und sich mit Letzterem
nicht quer überlappt. Zweckmäßigerweise
sind die beiden Luftauslasskanäle 38, 44 in
sich diametral gegenüberliegenden Bereichen angeordnet.
Die der zweiten Expansionskammer 42 entgegengesetzte Kanalmündung
des zweiten Luftauslasskanals 44 an der von der ersten
Abschlusswand 35 abgewandten äußeren
Stirnfläche 45 der zweiten Abschlusswand 43 bildet
den oben erwähnten Luftauslass 6.
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Somit
setzt sich der Luftdurchtrittskanal 7 zusätzlich
zu dem Luftführungskanal 15 noch aus den beiden
Expansionskammern 37, 42 und den beiden Luftauslasskanälen 38, 44 zusammen.
Bei Hindurchströmen durch die beiden Schalldämpfeinheiten 33, 34 der
zweiten Schalldämpfmittel 13 bildet sich eine labyrinthartige
Strömung der Druckluft aus.
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Bei
einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die erste
Abschlusswand 35 von mehreren quer zur Längsachse 28 beabstandeten
ersten Luftauslasskanälen 38 durchsetzt, die dann
alle so angeordnet sind, dass sich keine Überdeckung mit
der Luftaustrittsöffnung 17 ergibt. Ist die zweite
Abschlusswand 43 von mehreren zweiten Luftauslasskanälen 44 durchsetzt,
sind diese so angeordnet, dass sich keine Überdeckung mit
dem oder den ersten Luftauslasskanälen 38 der
ersten Abschlusswand 35 ergibt.
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Die
erste Abschlusswand 35 hat einen mehrschichtigen Aufbau.
Sie enthält eine die erste Expansionskammer 37 unmittelbar
begrenzende erste Schallabsorptionsschicht 46, die sich
mit Ausnahme des ersten Luftauslasskanals 38 über
den gesamten Querschnitt der ersten Expansionskammer 37 erstreckt.
Sie be steht aus einem schallabsorbierenden Material, insbesondere
aus einem porösen Material, beispielsweise ein Sintermaterial.
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Als
weitere Schicht ist eine an der der ersten Expansionskammer 37 entgegengesetzten
Rückseite der ersten Schallabsorptionsschicht 46 angeordnete
erste Schallreflexionsschicht 47 vorhanden, die über
schallreflektierende Eigenschaften verfügt. Beispielhaft
besteht sie aus einem gasdichten Kunststoffmaterial.
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Schallwellen
der in die erste Expansionskammer 37 einströmenden
Druckluft dringen in die erste Schallabsorptionsschicht 46 ein
und werden dort teilweise absorbiert. An der ersten Schallreflexionsschicht 47 findet
eine Reflexion der Schallwellen statt, sodass sie in die erste Schallabsorptionsschicht 46 zurückgeworfen
werden. Auf diese Weise tritt eine wirksame Reduzierung des Schallpegels
ein.
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Indem
die erste Expansionskammer 37 gegenüberliegend
der ersten Schallabsorptionsschicht 46 unmittelbar von
der Schallabsorptionseinrichtung 14 begrenzt ist, können
von der Schallreflexionsschicht 47 reflektierte Schallwellen
auch in deren schallabsorbierende Wandung eindringen, um eine weitere Absorption
zu erfahren. Die schalldämpfende Wirkung wird dadurch nochmals
verstärkt.
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Um
die Reflexionswirkung hervorzurufen, braucht die erste Schallreflexionsschicht 47 nicht vollständig
durchbrechungslos ausgebildet zu sein. Exemplarisch ist die erste
Schallreflexionsschicht 47 zusätzlich zu dem ersten
Luftauslasskanal 38 auch noch von einer Mehrzahl weiterer
Durchbrechungen 48 durchsetzt, denen keine Durchbrechung
der ersten Schallabsorptionsschicht 46 zugeordnet ist.
Sie liegen jedoch außerhalb des Zentrums der ersten Abschlusswand 35.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die erste Schallreflexionsschicht 47 zumindest in
dem der Luftaustrittsöffnung 17 des Luftführungskanals 15 axial
gegenüberliegenden Bereich geschlossen ausgebildet ist.
Dieser geschlossene Bereich ist bei 52 kenntlich gemacht.
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Die
zweite Abschlusswand 43 enthält eine in ihrer
Gestaltung zweckmäßigerweise mit derjenigen der
ersten Schallabsorptionsschicht 46 übereinstimmende
zweite Schallabsorptionsschicht 53. Prinzipiell könnte
die zweite Abschlusswand 43 aus ausschließlich
der zweiten Schallabsorptionsschicht 53 bestehen. Aus noch
zu erläuternden konstruktiven Gründen ist ihr
beim Ausführungsbeispiel allerdings an der der zweiten
Expansionskammer 42 zugewandten Seite eine schallreflektie rende
Zusatzschicht 54 vorgelagert. Damit die zweite Schallabsorptionsschicht 53 in
dem gewünschten Maße wirksam werden kann, ist
die schallreflektierende Zusatzschicht 54 von einer Mehrzahl
von Durchbrechungen 55 durchsetzt, die eine freie Verbindung
zwischen der zweiten Expansionskammer 42 und der zweiten Schallabsorptionsschicht 53 schaffen.
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Zweckmäßigerweise
sind die Schichten 46, 47 sowie 53, 54 einer
jeweiligen Abschlusswand 35, 43 als eigenständige
Wandelemente ausgebildet, die aneinandergesetzt sind und durch geeignete
Mittel in Berührkontakt gehalten werden. Hiervon abweichend könnten
die Schichten aber auch jeweils unmittelbar fest miteinander verbunden
sein, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen.
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Bevorzugt
weist das Ergänzungsmodul 9 eine Traghülse 56 auf,
die die diversen Schichten 46, 47, 53, 54 trägt.
Diese Traghülse 56 besteht beim Ausführungsbeispiel
aus zwei kreisbogenförmig gekrümmten Schalenelementen 57a, 57b mit
einer Umfangserstreckung von jeweils 180°, die mit ihren
offenen Seiten voraus gemäß Pfeilen 58 längsseits
aneinandergesetzt sind und zwischen sich die diversen Schichten 46, 47, 53, 54 aufnehmen.
Die die vorgenannten Schichten enthaltende Traghülse 56 wird
zur Lagesicherung ihrer Schalenelemente 57a, 57b koaxial
in eine Befestigungshülse 62 eingesteckt, was durch Pfeil 63 verdeutlicht
ist. Diese ebenfalls zu dem Ergänzungsmodul 9 gehörende
Befestigungshülse 62 ist koaxial an das Grundmodul 9 ansetzbar
und kann daran bevorzugt durch Rastverbindungsmittel 64 in
insbesondere lösbarer Weise fixiert werden.
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Beispielhaft
beinhalten die Rastverbindungsmittel 64 mehrere von dem
käfigartigen Hülsenabschnitt 22 axial
wegragende, quer zu der Längsachse 28 federelastisch
biegbare Haltearme 64a, die in eine Ringnut 64b am
Innenumfang der Befestigungshülse 62 einrasten
können.
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Die
Lagesicherung der Traghülse 56 in der einen Richtung übernimmt
die Schallabsorptionseinrichtung 14, an der die Traghülse 56 bei
angesetztem Ergänzungsmodul 9 anliegt. Für
die Lagesicherung in entgegengesetzter Richtung ist beispielhaft
ein Sicherungsring 65 zuständig, der im Anschluss
an die Traghülse 56 in die Befestigungshülse 62 einsetzbar ist.
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An
den Innenflächen der Schalenelemente 57a, 57b sind
Aufnahmen 66 ausgebildet, insbesondere in Gestalt nutartiger
Vertiefungen, in die die bevorzugt plattenförmig ausgebildeten
ersten und zweiten Schallabsorptionsschichten 46, 53 mit
ihrem äußeren Randabschnitt eingesetzt sind. Verdrehsicherungsmittel 67,
insbesondere in Gestalt zueinander komplementärer Abflachungen
in den Aufnahmen 66 und am Außenumfang der plattenförmigen
Schallabsorptionsschichten 46, 53, gewährleisten
eine feste winkelmäßige Ausrichtung zwischen den
Schallabsorptionsschichten 46, 53, sodass die
Luftauslasskanäle 38, 44 stets den gewünschten
gegenseitigen Abstand einhalten.
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Von
den Innenseiten der beiden Schalenelemente 57a, 57b ragen
auf gleicher axialer Höhe je zwei dünnwandige
Wandabschnitte 68a, 68b schottartig nach radial
innen. Sie ergänzen sich im zusammengesetzten Zustand der
Traghülse 56 zu der ersten Schallreflexionsschicht 47 und
der schallreflektierenden Zusatzschicht 54. Aufgrund der
in den Wandabschnitten 68a, 68b ausgebildeten
Durchbrechungen 48, 55 ergibt sich ein symmetrischer
Aufbau der Traghülse 56, sodass ihre Orientierung
bei der Montage am Grundmodul 8 beliebig ist, was Verwechslungen
ausschließt.
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Ist
das Ergänzungsmodul 9 lediglich mit der ersten
Schalldämpfeinheit 33 ausgestattet, kann eine entsprechend
verkürzte Traghülse 56 verwendet werden,
die dann auch nur Wandabschnitte 68a, 68b zur
Bildung der ersten Schallreflexionsschicht 47 aufweisen
muss.
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Zu
den Abschlusswänden 35, 43 ist noch nachzutragen,
dass deren Hauptausdehnungsebene rechtwinkelig zu der Längsachse 28 verläuft.
Die Expansionskammern 37, 42 sind am radial orientierten Außenumfang
nicht mit schallabsorbierendem Material versehen, sondern zweckmäßigerweise
von einer schallreflektierenden Wand begrenzt, die beispielhaft von
der Traghülse 56 gebildet ist.
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Zusammenfassend
kann festgehalten werden, dass der Luftdurchtrittskanal 7 insgesamt
zwar nicht linear verläuft, sondern innerhalb der zweiten Schalldämpfmittel 13 mehrmals
seine Richtung ändert, gleichwohl jedoch in seinem Verlauf
keine Strömungshindernisse wie zum Beispiel poröses
Material oder sonstiges Filtermaterial vorhanden sind, sodass die
Gefahr eines Verstopfens weitestgehend ausgeschlossen ist. Dadurch
erfüllt der Schalldämpfer 3 hohe Sicherheitsanforderungen.
Durch Verschmutzung hervorgerufene Rückstaus der Druckluft,
die Fehlfunktionen in angeschlossenen pneumatischen Geräten
auslösen könnten, werden zuverlässig
vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20205068
U1 [0002]
- - DE 202004005746 U1 [0004]
- - DE 3111383 A1 [0005]