DE102018209751A1

DE102018209751A1 - Druckluft-Schalldämpfer und damit ausgestattetes Druckluftgerät

Info

Publication number: DE102018209751A1
Application number: DE102018209751.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Feiler
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2019-12-19

Abstract

Es wird ein Druckluft-Schalldämpfer (1) vorgeschlagen, der über einen rückseitigen Befestigungsabschnitt (6) und einen sich vorne an den Befestigungsabschnitt (6) anschließenden, zumindest partiell luftdurchlässigen Schalldämpfabschnitt (7) aufweist. Der Befestigungsabschnitt (6) ist axial von einem rückseitig mit einer Zuströmöffnung (18) ausmündenden Zuströmkanal (16) für schallzudämpfende Druckluft durchsetzt. Diesem Zuströmkanal (16) ist ein Rückschlagventil (35) zugeordnet, das in den Druckluft-Schalldämpfer (1) integriert ist. Das Rückschlagventil (35) lässt einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal (16) in Richtung zum Schalldämpfabschnitt (7) zu und sperrt in der Gegenrichtung. Dadurch kann Druckluft ungehindert austreten und es ist gleichzeitig verhindert, dass schädigende Medien eintreten. Es wird ferner ein mit einem solchen Druckluft-Schalldämpfer (1) ausgestattetes Druckluftgerät (34) vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluft-Schalldämpfer, mit einem rückseitigen Befestigungsabschnitt zur Befestigung an einem Trägerbauteil und mit einem sich in einer Längsrichtung des Druckluft-Schalldämpfers vorne daran anschließenden, zumindest partiell luftdurchlässigen Schalldämpfabschnitt, wobei der aus luftundurchlässigem Material bestehende Befestigungsabschnitt axial von einem rückseitig mit einer Zuströmöffnung ausmündenden Zuströmkanal für schallzudämpfende Druckluft durchsetzt ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Druckluftgerät, mit einer im Betrieb von Druckluft durchströmbaren pneumatischen Arbeitseinheit und mit einem an der als Trägerbauteil fungierenden pneumatischen Arbeitseinheit angeordneten, mit einem Abluftkanal der pneumatischen Arbeitseinheit kommunizierenden Druckluft-Schalldämpfer.
Aus der EP 1 348 874 A1 ist ein Druckluft-Schalldämpfer bekannt, der im Betrieb an einer von einer Ejektoreinrichtung gebildeten Arbeitseinheit angeordnet ist und dazu dient, das Ausströmgeräusch der Druckluft zu minimieren. Der bekannte Druckluft-Schalldämpfer hat einen Befestigungsabschnitt, der von einem Zuströmkanal durchsetzt ist und der zur Fixierung des Druckluft-Schalldämpfers an der Arbeitseinheit dient. An den Befestigungsabschnitt schließt sich vorne ein Schalldämpfabschnitt an, der aus einem luftdurchlässigen Material besteht, das beim Hindurchströmen der Druckluft eine schalldämpfende Wirkung hervorruft. Bei dem bekannten Druckluft-Schalldämpfer ist der Schalldämpfabschnitt koaxial von einem Ausströmkanal durchsetzt, was einer Verschmutzung des schalldämpfenden Materials entgegenwirkt, weil in der Druckluft enthaltene Verschmutzungen direkt zur Atmosphäre ausgeblasen werden.
Aus der EP 1 734 260 B1 ist ebenfalls ein für Pneumatikanwendungen vorgesehener Schalldämpfer beschrieben, der mit einem Drucksensor ausgestattet ist, durch den eine zunehmende Verschmutzung des Schalldämpfers anzeigbar ist. Dadurch kann ein Austausch des Schalldämpfers vorgenommen werden, bevor er vollständig verschmutzt ist, was den Wirkungsgrad einer mit ihm ausgestatteten Arbeitseinheit beeinträchtigen würde.
Aus der EP 1 176 347 B1 ist ein Ventil bekannt, das mit einer Handbetätigungseinrichtung ausgestattet ist, in die eine Entlüftungseinrichtung integriert ist. Die Entlüftungseinrichtung verhindert den unerwünschten Aufbau eines Innendrucks im Ventil. Die Entlüftungseinrichtung ist beispielsweise als Rückschlagventil konzipiert, das eine überdruckbedingte Luftströmung aus dem Ventil heraus ermöglicht, eine Luftströmung in der Gegenrichtung jedoch verhindert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die einer Verschmutzungsproblematik bei der Verwendung von Druckluft-Schalldämpfern entgegenwirken.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Druckluft-Schalldämpfer der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Zuströmkanal ein in den Druckluft-Schalldämpfer integriertes Rückschlagventil zugeordnet ist, das einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal in Richtung zum Schalldämpfabschnitt zulässt und in der Gegenrichtung verhindert.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Druckluftgerät der eingangs genannten Art, dessen Druckluft-Schalldämpfer in dem vorgenannten Sinne ausgebildet ist.
Der erfindungsgemäße Druckluft-Schalldämpfer entfaltet bei seiner bestimmungsgemäßen Nutzung eine an sich bekannte Geräuschreduzierung des Ausströmgeräusches der durch den Schalldämpfer hindurchströmenden Druckluft. Das dem Zuströmkanal zugeordnete Rückschlagventil wird durch die über die Zuströmöffnung einströmende Druckluft geöffnet, so dass die Druckluft ungehindert zur Atmosphäre ausströmen kann, in Verbindung mit einer Schalldämpfung beim Hindurchströmen durch den luftdurchlässigen Schalldämpfabschnitt. Steht im Betrieb des Druckluft-Schalldämpfers an der Zuströmöffnung kein Überdruck an, ist der Zuströmkanal durch das Rückschlagventil verschlossen. Das Rückschlagventil verhindert einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal hindurch in Richtung zur Zuströmöffnung und folglich auch in Richtung zu einem mit dem Zuströmkanal kommunizierenden Abluftkanal eines mit dem Druckluft-Schalldämpfer ausgestatteten Trägerbauteils. Bei diesem Trägerbauteil handelt es sich beispielsweise um ein zur Druckluftsteuerung dienendes Ventil oder eine sonstige pneumatische Arbeitseinheit. Ein Vorteil des integrierten Rückschlagventils besteht darin, dass durch seine Sperrwirkung ein Eindringen von schädigenden Medien ins Innere des mit dem Druckluft-Schalldämpfer ausgestatteten Trägerbauteils verhindert werden kann. Solche schädigenden Medien sind beispielsweise Fluide oder Festkörperpartikel, die in aggressiver oder korrosiver Umgebung entstehen, in denen ein Druckluftgerät oftmals eingesetzt wird. Solche schädigenden Medien sind unproblematisch, wenn das mit dem Druckluft-Schalldämpfer ausgestattete Druckluftgerät eine hohe Betriebsfrequenz hat, so dass in relativ rascher Folge Druckluft durch den Druckluft-Schalldämpfer hindurch ausgestoßen wird, die einem Eindringen von schädigenden Medien entgegenwirkt. Wird eine mit dem Druckluft-Schalldämpfer ausgestattete Arbeitseinheit jedoch nur relativ selten betätigt, beispielsweise einmal im Monat - man spricht in so einem Fall von einem „Low Demand Mode“ - entfällt die selbstreinigende Wirkung durch die ausgestoßene Druckluft. In diesem Fall verhindert jedoch das integrierte Rückschlagventil das unerwünschte Eindringen schädigender Medien und verhindert Beeinträchtigungen, beispielsweise Korrosions-, Quell- oder Zersetzungserscheinungen, interner Komponenten des Trägerbauteils bzw. der Arbeitseinheit, an dem bzw. an der der Druckluft-Schalldämpfer montiert ist. Insgesamt wird dadurch die Verfügbarkeit von Druckluftgeräten, die im Low Demand Mode verwendet werden, erheblich erhöht, da Wartungsintervalle und Ausfallrisiken reduziert werden können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Das Rückschlagventil ist zweckmäßigerweise derart in den Längsverlauf des Zuströmkanals des Befestigungsabschnittes eingeschaltet, dass es den Zuströmkanal in zwei Kanalabschnitte unterteilt, nämlich einen Eingangsabschnitt und einen Ausgangsabschnitt. Der Eingangsabschnitt mündet über die Zuströmöffnung an der dem Schalldämpfabschnitt entgegengesetzten Rückseite des Befestigungsabschnittes aus. Der Ausgangsabschnitt mündet an der Vorderseite des Befestigungsabschnittes in einen Innenraum des sich anschließenden Schalldämpfabschnittes ein. Die Integration des Rückschlagventils in den Verlauf des Zuströmkanals ist besonders einfach zu realisieren. Es besteht insbesondere die Möglichkeit, den Befestigungsabschnitt zweiteilig auszubilden und das Rückschlagventil zwischen den beiden Bestandteilen des Befestigungsabschnittes zu fixieren.
Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass das Rückschlagventil im Übergangsbereich zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Schalldämpfabschnitt angeordnet ist, so dass es sich unmittelbar an den Zuströmkanal anschließt. Dies bietet die vorteilhafte Möglichkeit, das Rückschlagventil sehr einfach zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Schalldämpfabschnitt zu fixieren.
Das Rückschlagventil enthält zweckmäßigerweise eine bewegliche Verschlusseinrichtung, die durch Federkraft ständig in eine den Zuströmkanal absperrende Absperrstellung vorgespannt ist. Solange der Zuströmkanal zuströmseitig drucklos ist, wird er folglich von der beweglichen Verschlusseinrichtung abgesperrt und verhindert ein Eindringen schädigender Medien von außen her. Sobald beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Druckluft-Schalldämpfers Druckluft über die Zuströmöffnung in den Zuströmkanal eintritt, kann der daraus resultierende Überdruck die Verschlusseinrichtung in eine den Luftdurchtritt ermöglichende Offenstellung bewegen, so dass die Druckluft unter Schalldämpfung aus dem Druckluft-Schalldämpfer ausströmen kann.
Die Verschlusseinrichtung ist beispielsweise von einem in der Längsrichtung des Druckluft-Schalldämpfers relativ zu dem Befestigungsabschnitt beweglichen Verschlussglied gebildet, das durch eine Federeinrichtung in eine Absperrstellung vorgespannt ist, in der es an einem axial nach vorne weisenden Ventilsitz anliegt. Der Ventilsitz ist zweckmäßigerweise direkt an dem Befestigungsabschnitt ausgebildet, kann jedoch auch als separates Bauteil in den Druckluft-Schalldämpfer integriert sein. Besonders vorteilhaft ist eine kugelförmige Ausgestaltung des Verschlussgliedes.
Bei der Federeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Druckfedereinrichtung, die sich einerseits im Innern des Schalldämpfabschnittes an dem Schalldämpfabschnitt selbst abstützt und die sich andererseits axial an dem beweglichen Verschlussglied abstützt.
Die Druckfedereinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einer Schraubendruckfeder. Eine solche Federart hat den Vorteil, dass sie das Hindurchströmen der abströmenden Druckluft besonders wenig beeinträchtigt.
Vorzugsweise ist in dem Schalldämpfabschnitt ein sich axial vorne an den Befestigungsabschnitt anschließender Innenraum ausgebildet, der an seiner dem Befestigungsabschnitt entgegengesetzten Vorderseite zumindest partiell durch eine stirnseitige Abschlusswand des Schalldämpfabschnittes begrenzt ist. Die Druckfedereinrichtung befindet sich in dem Innenraum und stützt sich vorne an der stirnseitigen Abschlusswand ab. Die Abschlusswand ist bevorzugt geschlossen, kann allerdings zur Begünstigung des Luftaustritts auch einen Durchgangskanal aufweisen.
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung weist die bewegliche Verschlusseinrichtung mindestens eine federelastisch verformbare Verschlussklappe auf. Eine solche Verschlussklappe ist zweckmäßigerweise partiell ortsfest bezüglich des Befestigungsabschnittes fixiert und im Übrigen unter federelastischer Verformung auslenkbar. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung enthält die Verschlusseinrichtung nur eine einzige derartige Verschlussklappe.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die bewegliche Verschlusseinrichtung mehrere federelastisch verformbare Verschlussklappen aufweist, die um eine die Längsachse des Druckluft-Schalldämpfers definierende Längsachse herum verteilt angeordnet sind und die aufgrund ihrer inhärenten Federelastizität in eine unter Abdichtung aneinander anliegende Absperrstellung vorgespannt sind. Aus dieser Absperrstellung sind die Verschlussklappen durch über die Zuströmöffnung zuströmende Druckluft in eine den Luftdurchtritt ermöglichende Offenstellung auseinanderspreizbar. Sobald diese Druckluftströmung wieder unterbrochen ist, kehren die Verschlussklappen aufgrund der Federvorspannung in die Absperrstellung zurück.
Ein bevorzugter Aufbau des Druckluft-Schalldämpfers sieht vor, dass der Befestigungsabschnitt von einem Befestigungskörper und der Schalldämpfabschnitt von einem bezüglich des Befestigungskörpers gesonderten Schalldämpfköper gebildet sind, wobei der Schalldämpfkörper an der axialen Vorderseite des Befestigungskörpers angesetzt und mit dem Befestigungskörper fest verbunden ist, beispielsweise durch eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung.
Bevorzugt besteht der Schalldämpfabschnitt zumindest partiell und zweckmäßigerweise in seiner Gesamtheit aus einem porösen Schalldämpfmaterial. Bei diesem porösen Schalldämpfmaterial handelt es sich insbesondere um ein Sintermaterial, beispielsweise um Sinterbronze, Sintermessing, Polyethylen-Sintermaterial, Edelstahl-Sintermaterial oder ein anderes geeignetes Sintermaterial.
Zur Fixierung an einem Trägerbauteil, beispielsweise an einer pneumatischen Arbeitseinheit, ist der Befestigungsabschnitt rückseitig zweckmäßigerweise mit einem als Außengewinde ausgebildeten Befestigungsgewinde versehen.
Der Schalldämpfabschnitt hat außen bevorzugt eine kreiszylindrische Gestalt.
Bevorzugt ist der Druckluft-Schalldämpfer als ein geschlossener Schalldämpfer ausgebildet, bei dem die Luftdurchlässigkeit des Schalldämpfabschnittes ausschließlich aus einer Luftdurchlässigkeit des Materials des Schalldämpfabschnittes resultiert, insbesondere aus einer Porosität dieses Materials. Alternativ kann der Druckluft-Schalldämpfer aber auch als ein offener Schalldämpfer ausgeführt sein, bei dem der Schalldämpfabschnitt zwar auch zumindest überwiegend aus einem luftdurchlässigen Material besteht, zusätzlich aber von einem Ausströmkanal durchsetzt ist, der einen ungehinderten Luftaustritt aus dem Innenraum des Schalldämpfabschnittes gestattet.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemä-ßen Druckluft-Schalldämpfers in einer perspektivischen Rückansicht,
2 den Druckluft-Schalldämpfer aus 1 im voneinander getrennten Zustand des Befestigungsabschnittes und des Schalldämpfabschnittes,
3 den Druckluft-Schalldämpfer aus 1 in einer gemäß Schnittlinie III-III längs geschnittenen Explosionsdarstellung,
4 den Schalldämpfer der 1 bis 3 in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie III-III aus 1, wobei eine Verschlusseinrichtung des Rückschlagventils unter Einnahme einer Offenstellung gezeigt ist,
5 den gleichen Druckluft-Schalldämpfer wie in 4, wobei die Verschlusseinrichtung in einer durch zuströmende Druckluft hervorgerufenen Absperrstellung gezeigt ist,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckluft-Schalldämpfers in einer der 4 entsprechenden Längsschnittdarstellung, die sich durch ein anders ausgebildetes Rückschlagventil unterscheidet, wobei die 6 eine Absperrstellung illustriert, und
7 den Druckluft-Schalldämpfer aus 6 bei aufgrund zuströmender Druckluft geöffnetem Rückschlagventil.

Der in seiner Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Druckluft-Schalldämpfer hat eine imaginäre, strichpunktiert angedeutete Längsachse 2, durch deren Achsrichtung eine Längsrichtung 3 des Druckluft-Schalldämpfers 1 definiert ist.
Der Druckluft-Schalldämpfer 1 wird im Folgenden zur Vereinfachung auch nur noch als Schalldämpfer 1 bezeichnet.
Der Schalldämpfer 1 hat eine in der Längsrichtung 3 orientierte Rückseite 4 und eine diesbezüglich entgegengesetzt axial orientierte Vorderseite 5.
Im Bereich seiner Rückseite 4 hat der Schalldämpfer 1 einen Befestigungsabschnitt 6. An den Befestigungsabschnitt 6 schließt sich zur Vorderseite 5 hin ein Schalldämpfabschnitt 7 an.
Der Befestigungsabschnitt 6 besteht aus einem luftundurchlässigen Material, beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, aus Aluminiummaterial oder aus Edelstahl.
Der Schalldämpfabschnitt 7 hat zumindest partiell und exemplarisch in seiner Gesamtheit luftdurchlässige Eigenschaften. Soweit er über luftdurchlässige Eigenschaften verfügt, besteht er insbesondere aus einem luftdurchlässigen Material, das aufgrund seiner schalldämpfenden Eigenschaften im Folgenden als Schalldämpfmaterial bezeichnet wird. Beim Ausführungsbeispiel besteht der gesamte Schalldämpfabschnitt 7 aus einem solchen Schalldämpfmaterial.
Bevorzugt resultiert die Luftdurchlässigkeit des Schalldämpfmaterials des Schalldämpfabschnittes 7 aus einer porösen Struktur. Zweckmäßigerweise ist der Schalldämpfabschnitt 7 aus einem über eine entsprechende Porosität verfügenden Sintermaterial gefertigt.
Bevorzugt ist der Schalldämpfabschnitt 7 nach Art eines Hohlkörpers gestaltet. Er hat einen Innenraum 8, der von einer aus dem Schalldämpfmaterial bestehenden schalldämpfenden Wandung 12 umschlossen ist. Exemplarisch setzt sich die schalldämpfende Wandung 12 aus einer stirnseitigen Abschlusswand 13 an der Vorderseite 5 und aus einer sich an die stirnseitige Abschlusswand 13 anschließenden, sich in Richtung zu der Rückseite 4 erstreckenden peripheren Seitenwand 14 zusammen. Die periphere Seitenwand 14 ist vorzugsweise hohlzylindrisch gestaltet. Insgesamt hat der Schalldämpfabschnitt 7 aufgrund einer entsprechend gestalteten schalldämpfenden Wandung 12 außen bevorzugt eine kreiszylindrische Gestalt.
Der Innenraum 8 ist an der Vorderseite durch die stirnseitige Abschlusswand 13 und am radialen Außenumfang durch die periphere Seitenwand 14 begrenzt. Zum Befestigungsabschnitt 6 hin ist er offen, wobei die zugeordnete Öffnung als Lufteintrittsöffnung 15 bezeichnet sei.
Der Befestigungsabschnitt 6 ist in der Längsrichtung 3 von einem Zuströmkanal 16 durchsetzt. Der Zuströmkanal 16 ist insbesondere koaxial zu der Längsachse 2 ausgerichtet.
Der Zuströmkanal 16 mündet im Bereich der Rückseite 4 des Schalldämpfers 1 an einer dort befindlichen rückwärtigen Stirnfläche 17 des Befestigungsabschnittes 6 mit einer Zuströmöffnung 18 aus. Am axial entgegengesetzten Ende mündet der Zuströmkanal 16 an der Vorderseite des Befestigungsabschnittes 6 mit einer Abströmöffnung 22 aus. Exemplarisch befindet sich diese Abströmöffnung 22 im Bereich einer der rückwärtigen Stirnfläche 17 axial entgegengesetzten vorderen Stirnfläche 23 des Befestigungsabschnittes 6.
Der Innenraum 8 schließt sich mit seiner Lufteintrittsöffnung 15 direkt an die Abströmöffnung 22 an. Auf diese Weise geht der Zuströmkanal 16 direkt und koaxial in den hohlen Innenraum 8 des Schalldämpfabschnittes 7 über.
Zweckmäßigerweise ist der Befestigungsabschnitt 6 von einem eigenständigen Befestigungskörper 6a gebildet, während der Schalldämpfabschnitt 7 seinerseits von einem eigenständigen Schalldämpfkörper 7a gebildet ist. Der Schalldämpfkörper 7a hat eine rückwärtige Stirnfläche 24, an der die Lufteintrittsöffnung 15 ausmündet und mit der er in einem Fügebereich 25 an die vordere Stirnfläche 23 des Befestigungskörpers 6a angesetzt ist. Bevorzugt liegt in dem Fügebereich 25 eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung zwischen dem Befestigungskörper 6a und dem Schalldämpfkörper 7a vor.
Der Befestigungsabschnitt 6 weist im Bereich der Rückseite 4 des Schalldämpfers 1 eine Befestigungseinrichtung 26 auf, mit der er, insbesondere in lösbarer Weise, an einem gesonderten Trägerbauteil 27 fixierbar ist. In der bestimmungsgemäßen Gebrauchsstellung ist der Schalldämpfer 1 über die Befestigungseinrichtung 26 an dem Trägerbauteil 27 befestigt.
Das in der Zeichnung nur ausschnittsweise und auch nur in den 4 und 6 strichpunktiert angedeutete Trägerbauteil 27 hat einen Abluftkanal 28, der über die Zuströmöffnung 18 mit dem Zuströmkanal 16 des am Trägerbauteil 27 montierten Schalldämpfers 1 kommuniziert. Bei einem typischen Anwendungsfall tritt an dem Abluftkanal 28 intervallweise Druckluft aus, bei der es sich um nicht mehr benötigte Abluft handelt.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Trägerbauteil 27 von einer pneumatischen Arbeitseinheit 32 repräsentiert, beispielsweise von einem zur Steuerung von Druckluft dienenden Ventil, beispielsweise einem elektrisch betätigbaren Ventil. Ein solches Ventil wird beispielsweise dazu verwendet, einen pneumatischen Antrieb gesteuert mit Druckluft zu beaufschlagen, um ihn zu betätigen. Bei dieser Steuerungsmaßnahme strömt zeitweilig Druckluft aus dem Antrieb zurück, die durch das Ventil hindurch als Abluft zur Atmosphäre ausgegeben wird. Diese sogenannte Abluft verlässt die pneumatische Antriebseinheit 32 durch den Abluftkanal 28 hindurch, wobei sie anschließend den Schalldämpfer 1 durchströmt und schallgedämpft gemäß den Strömungspfeilen 33 aus dem Schalldämpfabschnitt 7 zur Atmosphäre austritt. Die Abluft bzw. Druckluft tritt dabei durch die schalldämpfende Wandung 12 hindurch, was mit einer Geräuschreduzierung einhergeht.
Insgesamt definieren der Schalldämpfer 1 und die mit dem Schalldämpfer 1 ausgestattete pneumatische Arbeitseinheit 32 gemeinsam ein Druckluftgerät 34.
Die Befestigungseinrichtung 26 ist vorzugsweise als ein Befestigungsgewinde 26a ausgebildet, bei dem es sich um ein Außengewinde handelt. Mit diesem Befestigungsgewinde 26a kann der Befestigungsabschnitt 6 in ein komplementäres Innengewinde des Abluftkanals 28 des Trägerbauteils 27 eingeschraubt werden oder sein.
Als eine besonders vorteilhafte Maßnahme ist in den Schalldämpfer 1 ein Rückschlagventil 35 integriert. Das Rückschlagventil 35 ist dem Zuströmkanal 16 zugeordnet und hat die Eigenschaft, einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal 16 hindurch in Richtung zum Schalldämpfabschnitt 7 zuzulassen, jedoch in der Gegenrichtung, also in Richtung zu der Zuströmöffnung 18, zu verhindern.
Das Rückschlagventil 35 ist vorzugsweise mit federelastischen Mitteln 36 ausgestattet, die dafür sorgen, dass das Rückschlagventil 35 geschlossen ist, solange an der Zuströmöffnung 18 kein nennenswerter Überdruck ansteht. Erst wenn der Überdruck an der Zuströmöffnung 18 eine Höhe erreicht, dessen Druckkraft größer ist als die schließend wirkende Kraft der federelastischen Mittel 36, öffnet das Rückschlagventil 35.
Bei geschlossenem Rückschlagventil 35 können von der Seite des Schalldämpfabschnittes 7 her keinerlei schädigende Medien durch den Zuströmkanal 16 hindurch zur Zuströmöffnung 18 gelangen. Folglich ist auch ausgeschlossen, dass solche schädigende Medien in den sich an die Zuströmöffnung 18 anschließenden Abluftkanal 28 und somit ins Innere des Trägerbauteils 27 bzw. der pneumatischen Arbeitseinheit 32 eindringen können. Ohne das Rückschlagventil 35 bestünde insbesondere bei längeren Betriebspausen der pneumatischen Arbeitseinheit 32, während denen keine Druckluft durch den Abluftkanal 28 ausgestoßen wird, die Gefahr eines Eindringens schädigender Medien, die die Funktionsfähigkeit der pneumatischen Arbeitseinheit 32 und/oder von an die pneumatische Arbeitseinheit 32 angeschlossenen Geräten beeinträchtigen könnten.
Ein Überdruck im Bereich der Zuströmöffnung 18 kann das Rückschlagventil 35 entgegen der Federkraft der federelastischen Mittel 36 öffnen. Sobald der Überdruck nicht mehr vorhanden ist, bewirken die federelastischen Mittel 36 ein Schließen des Rückschlagventils 35.
Bei den illustrierten Ausführungsbeispielen ist das Rückschlagventil 35 in den Längsverlauf des Zuströmkanals 16 eingeschaltet. Das Rückschlagventil 35 unterteilt somit den Zuströmkanal 16 in einen zur Zuströmöffnung 18 führenden Eingangsabschnitt 16a und in einen zu der Abströmöffnung 22 führenden Ausgangsabschnitt 16b. Eine hierzu alternative Lösung, die in 7 strichpunktiert angedeutet ist, sieht eine Eingliederung des Rückschlagventils 35 im axialen Übergangsbereich zwischen dem Befestigungsabschnitt 6 und dem Schalldämpfabschnitt 7 und somit unmittelbar im Anschluss an den Zuströmkanal 16 vor.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass das Rückschlagventil 35 eine relativ zum Befestigungsabschnitt 6 und zum Schalldämpfabschnitt 7 bewegliche Verschlusseinrichtung 38 aufweist. Die schon erwähnten federelastischen Mittel 36 rufen eine Federkraft hervor, durch die die bewegliche Verschlusseinrichtung 38 ständig in eine den Zuströmkanal 16 absperrende Absperrstellung vorgespannt ist, die in der Zeichnung in den 4 und 6 ersichtlich ist. Über die Zuströmöffnung 18 in den Zuströmkanal 16 zuströmende Druckluft ist jedoch in der Lage, die Verschlusseinrichtung 38 aus der Absperrstellung unter Überwindung der Federkraft der federelastischen Mittel 36 in eine Offenstellung zu bewegen, um einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal 36 hindurch in Richtung zum Schalldämpfabschnitt 7 zu ermöglichen.
Gemäß dem in den 3 bis 5 illustrierten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die Verschlusseinrichtung 38 von einem gemäß Doppelpfeil 42 in der Längsrichtung 3 linear beweglichen Verschlussglied 43 gebildet ist. Dieses Verschlussglied 43 kann beispielsweise tellerförmig ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels kugelförmig gestaltet.
Dem beweglichen Verschlussglied 43 zugeordnete federelastische Mittel 36 sind von einer mechanischen Federeinrichtung 44 gebildet, die auf das Verschlussglied 43 einwirkt und das Verschlussglied 43 in eine an einem Ventilsitz 45 anliegende Absperrstellung vorspannt.
Der Ventilsitz 45 ist im Bereich des Befestigungsabschnittes 6 angeordnet und axial nach vorne 5 orientiert. Er umrahmt den Zuströmkanal 16 koaxial. Zum optimalen Zusammenwirken mit einem kugelförmigen Verschlussglied 43 ist er insbesondere entsprechend einer mathematischen Kugelzone gestaltet.
Der Ventilsitz 45 ist insbesondere bezüglich der vorderen Stirnfläche 23 axial vertieft im Befestigungsabschnitt 6 angeordnet. Das die Absperrstellung einnehmende Verschlussglied 43 taucht insbesondere zur Gänze axial in den Zuströmkanal 16 ein.
Der Ventilsitz 45 definiert einen Übergangsbereich zwischen dem Eingangsabschnitt 16a und dem Ausgangsabschnitt 16b des Zuströmkanals 16. Bevorzugt hat der Eingangsabschnitt 16a einen kleineren Querschnitt als der Ausgangsabschnitt 16b, so dass sich mit Bezug zur Längsachse 2 radial außen um das Verschlussglied 43 herum ein Überströmspalt 46 einstellt, wenn das Verschlussglied 43 aus der Absperrstellung in eine den offenen Zustand des Rückschlagventils 35 definierende Offenstellung gemäß 5 bewegt worden ist. Die herzu stattfindende Öffnungsbewegung 47 ist in 5 durch einen Pfeil angedeutet. Sie wird durch die in 5 ebenfalls durch einen Pfeil angedeutete, über die Zuströmöffnung 18 in den Zuströmkanal 16 eintretende Luftströmung 48 hervorgerufen. Die Druckluft bzw. Abluft kann folglich gemäß den Strömungspfeilen 51 durch den Überströmspalt 46 hindurch an dem die Offenstellung einnehmenden Verschlussglied 43 vorbeiströmen, um in den Innenraum 8 des Schalldämpfabschnittes 7 zu gelangen.
Der Überströmspalt 46 kann ringförmig ausgebildet sein. Hierzu hat der Ausgangsabschnitt 16b beispielsweise einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser des Verschlussgliedes 43.
Der Überströmspalt 46 kann zumindest partiell von mehreren sich axial erstreckenden nutartigen Vertiefungen 46a gebildet sein, die rings um das Verschlussglied 43 herum in der den Ausgangsabschnitt 16b des Zuströmkanals 16 radial außen begrenzenden Wandung des Befestigungsabschnittes 6 ausgebildet sind.
Die Federeinrichtung 44 ist vorzugsweise als Druckfedereinrichtung 44a ausgebildet, die in dem Innenraum 8 des Schalldämpfabschnittes 7 aufgenommen ist. Dort erstreckt sie sich in der Längsrichtung 3. Sie stützt sich axial einerseits an der Innenfläche der stirnseitigen Abschlusswand 13 und andererseits an dem Verschlussglied 43 ab. Wird das Verschlussglied 43 durch die Druckkraft der über die Zuströmöffnung 18 einströmenden Druckluft aus der Absperrstellung in die Offenstellung bewegt, führt dies zu einer Komprimierung der Federeinrichtung 44 mit der Folge eines Aufbaus einer zunehmenden federnden Rückstellkraft, die das Verschlussglied 43 nach Wegfall der fluidischen Druckkraft wieder in die Absperrstellung zurückbewegt.
Der den Befestigungsabschnitt 6 bildende Befestigungskörper 6a kann einstückig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist jedoch ein mehrteiliger Aufbau mit einem die Befestigungseinrichtung 26 aufweisenden hinteren Körperteil 52 und einem die vordere Stirnfläche 23 aufweisenden vorderen Körperteil 53. Die beiden Körperteile 52, 53 sind zweckmäßigerweise axial ineinander eingeführt und beispielsweise miteinander verrastet oder miteinander verschweißt oder auf sonstige Weise aneinander befestigt.
Bevorzugt ist der Ventilsitz 45 an der dem Schalldämpfabschnitt 17 zugewandten vorderen Stirnseite des hinteren Körperteils 52 ausgebildet. Der Überströmspalt 46 schließt sich axial nach vorne hin an das hintere Körperteil 52 an und ist radial außen von dem bevorzugt hülsenförmigen vorderen Körperteil 53 begrenzt, das auf das hintere Körperteil 52 koaxial aufgesteckt ist. Der Überströmspalt 46 resultiert beispielsweise daraus, dass das vordere Körperteil 53 einen grö-ßeren Innendurchmesser hat als das hintere Körperteil 52 und /oder dass das vordere Körperteil 53 an seinem Innenumfang mit den erwähnten nutartigen Vertiefungen 46a versehen ist.
Gemäß dem in den 6 und 7 illustrierten Ausführungsbeispiel kann die bewegliche Verschlusseinrichtung 38 mindestens eine federelastisch verformbare Verschlussklappe 54 aufweisen.
Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Verschlussklappen 54, die um die Längsachse 2 herum verteilt angeordnet sind. Dies trifft auf das Ausführungsbeispiel der 6 und 7 zu.
Jede der mehreren Verschlussklappen 54 ist an einem äußeren Endabschnitt einstückig an einem ringförmigen Tragabschnitt 55 angebracht, der koaxial zu der Längsachse 2 ausgerichtet und bezüglich dem Befestigungsabschnitt 6 ortsfest fixiert ist. Bei einer zweiteiligen Ausführung des Befestigungskörpers 6a ist der Tragabschnitt 55 zweckmäßigerweise axial zwischen das hintere Körperteil 52 und das vordere Körperteil 53 eingeführt und zwischen den beiden Körperteilen 52, 53 fest eingespannt.
Ausgehend von dem ringförmigen Tragabschnitt 55 ragen die Verschlussklappen 54 schräg nach radial innen in Richtung zur Längsachse 2 und gleichzeitig axial in Richtung zu der Vorderseite 5. Dabei sind sie zweckmäßigerweise bogenförmig gekrümmt, wobei ihre konkave Seite radial nach außen weist. Jede Verschlussklappe 54 hat einen dem Tragabschnitt 55 entgegengesetzten freien Endabschnitt 56, wobei die Verschlussklappen 54 im drucklosen Zustand der Zuströmöffnung 18 gemäß 4 im Bereich ihrer freien Endabschnitte 56 unter Abdichtung aneinander anliegen, so dass der Zuströmkanal 16 abgesperrt ist. Jede Verschlussklappe 54 nimmt dabei eine Absperrstellung ein.
Die Verschlussklappen 54 sind jeweils gemäß den in 6 eingezeichneten Doppelpfeilen 57 zumindest im Bereich ihrer freien Endabschnitte 56 in bezüglich der Längsachse 2 radialer Richtung verschwenkbar. Normalerweise sind die Verschlussklappen 54 aufgrund einer inhärenten Federelastizität in die aneinander anliegende Absperrstellung vorgespannt. Über die Zuströmöffnung 18 in den Zuströmkanal 16 eintretende Druckluft, deren Luftströmung bei 48 durch einen Pfeil angedeutet ist, ist jedoch in der Lage, die Verschlussklappen 54 gemäß den in 7 eingezeichneten Pfeilen 58 in eine Offenstellung auseinanderzuspreizen. Dadurch wird eine zu der Zuströmöffnung 18 koaxiale Überströmöffnung 62 freigegeben, durch die die Druckluft gemäß Pfeil 63 hindurchströmen und in den Innenraum 8 des Schalldämpfabschnittes 7 einströmen kann.
Die weiter oben erwähnten federelastischen Mitteil 36 sind bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 direkt von den federelastischen Verschlussklappen 54 gebildet. Selbige bestehen vorzugsweise aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften, insbesondere aus einem Elastomermaterial. Gleiches gilt für den Tragabschnitt 55.
Wenn die bewegliche Verschlusseinrichtung 38 über eine inhärente Federelastizität verfügt, kann vorteilhaft auf eine separate Federeinrichtung 44 entsprechend des Ausführungsbeispiels der 4 und 5 verzichtet werden. Dadurch kann der Innenraum 8 von den Bestandteilen des Rückschlagventils 35 unbelegt bleiben, was der Luftströmung und der schalldämpfenden Wirkung zu Gute kommt.
Verfügt das Rückschlagventil 35 über eine in dem Innenraum 8 angeordnete Federeinrichtung 44 ist es vorteilhaft, wenn selbige entsprechend den 3 bis 5 als Schraubenfeder ausgebildet ist. Eine solche Schraubenfeder lässt weiterhin viel Platz für die durch den Schalldämpfabschnitt 7 hindurchströmende Druckluft.
Vor allem in der Prozessindustrie werden Antriebe und Ventile oder sonstige Druckluftgeräte 34 oft im Außenbereich und in aggressiver und korrosiver Umgebung eingesetzt. In diesem Industriebereich werden Druckluftgeräte 34 zudem sehr häufig in einem sogenannten Low Demand Mode betrieben, d.h. sie werden mit nur sehr langen Zeitintervallen betätigt, beispielsweise einmal pro Monat. In den zwischen den Betriebsphasen befindlichen Zeiträumen tritt an den Abluftkanälen 28 keine Druckluft aus, so dass schädigende Medien prinzipiell aus der Umgebung „rückwärts“ durch den Schalldämpfer 1 hindurch in die Abluftkanäle 28 eindringen könnten. Übliche Schalldämpfer 1 können aufgrund der Luftdurchlässigkeit des Schalldämpfabschnittes 7 und des stets offenen Zuströmkanals 16 ein derartiges rückwärtiges Eindringen schädigender Medien nicht verhindern. Dies kann dazu führen, dass Bauteile pneumatischer Arbeitseinheiten 32 der Druckluftgeräte 34, die eigentlich nicht mit der Umgebungsatmosphäre in Berührung kommen sollten, beeinträchtigt werden und beispielsweise korrodieren, quellen oder gar zersetzt werden. Dies kann das Versagen des gesamten Druckluftgerätes 34 zur Folge haben. Durch das erfindungsgemäß in den Schalldämpfer 1 integrierte Rückschlagventil 35 können solche Szenarien wirksam verhindert werden und es kann ein störungsfreier Betrieb des Druckluftgerätes 34 selbst bei Nutzung im Low Demand Modus gewährleistet werden. Das Rückschlagventil 35 versiegelt quasi die Zuströmöffnung 18 in einer Richtung, nämlich von außen nach innen, und schottet folglich auch den damit verbundenen Abluftkanal 28 vor äußeren Einflüssen ab, wenn aufgrund einer Betriebspause von der Seite des Abluftkanals 28 her keine Druckluft in den Schalldämpfer 1 eingespeist wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1348874 A1 [0003]
EP 1734260 B1 [0004]
EP 1176347 B1 [0005]

Claims

Druckluft-Schalldämpfer, mit einem rückseitigen Befestigungsabschnitt (6) zur Befestigung an einem Trägerbauteil und mit einem sich in einer Längsrichtung (3) des Druckluft-Schalldämpfers (1) vorne daran anschließenden, zumindest partiell luftdurchlässigen Schalldämpfabschnitt (7), wobei der aus luftundurchlässigem Material bestehende Befestigungsabschnitt (6) axial von einem rückseitig mit einer Zuströmöffnung (18) ausmünden Zuströmkanal (16) für schallzudämpfende Druckluft durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zuströmkanal (16) ein in den Druckluft-Schalldämpfer (1) integriertes Rückschlagventil (35) zugeordnet ist, das einen Luftdurchtritt durch den Zuströmkanal (16) in Richtung zum Schalldämpfabschnitt (7) zulässt und in der Gegenrichtung verhindert.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (35) in den Längsverlauf des Zuströmkanals (16) eingeschaltet ist, derart, dass es den Zuströmkanal (16) in einen Eingangsabschnitt (16a) und einen Ausgangsabschnitt (16b) unterteilt, wobei der Eingangsabschnitt (16a) über die Zuströmöffnung (18) an der dem Schalldämpfabschnitt (7) entgegengesetzten Rückseite des Befestigungsabschnittes (6) ausmündet und der Ausgangsabschnitt (16b) an der Vorderseite des Befestigungsabschnittes (6) in einen Innenraum (8) des Schalldämpfabschnittes (7) einmündet.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (35) im Übergangsbereich zwischen dem Befestigungsabschnitt (6) und dem Schalldämpfabschnitt (7) unmittelbar an den Zuströmkanal (16) anschließend angeordnet ist.
Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (35) eine bewegliche Verschlusseinrichtung (38) aufweist, die durch Federkraft ständig in eine den Zuströmkanal (16) absperrende Absperrstellung vorgespannt ist und durch über die Zuströmöffnung (18) zuströmende Druckluft in eine den Luftdurchtritt ermöglichende Offenstellung bewegbar ist.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (38) von einem in der Längsrichtung (3) des Druckluft-Schalldämpfers (1) relativ zu dem Befestigungsabschnitt (6) beweglichen Verschlussglied (43) gebildet ist, das durch eine Federeinrichtung (44) in eine an einem axial nach vorne weisenden Ventilsitz (45) anliegende Absperrstellung vorgespannt ist.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussglied (43) kugelförmig ausgebildet ist.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (44) eine Druckfedereinrichtung (44a) ist, die sich einerseits im Innern des Schalldämpfabschnittes (7) an dem Schalldämpfabschnitt (7) und andererseits axial an dem Verschlussglied (43) abstützt.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schalldämpfabschnitt (7) ein sich axial vorne an den Befestigungsabschnitt (6) anschließender Innenraum (8) ausgebildet ist, der an seiner dem Befestigungsabschnitt (6) entgegengesetzten Vorderseite zumindest partiell durch eine stirnseitige Abschlusswand (13) des Schalldämpfabschnittes (7) begrenzt ist, wobei die Druckfedereinrichtung (44a) in dem Innenraum (8) angeordnet ist und sich vorne an der stirnseitigen Abschlusswand (13) abstützt.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Verschlusseinrichtung (38) mindestens eine federelastisch verformbare Verschlussklappe (54) aufweist.
Druckluft-Schalldämpfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (38) mehrere um eine die Längsrichtung (3) des Druckluft-Schalldämpfers (1) definierende Längsachse (2) herum verteilt angeordnete, federelastisch verformbare Verschlussklappen (54) umfasst, die aufgrund ihrer inhärenten Federelastizität in eine aneinander anliegende Absperrstellung vorgespannt sind, aus der sie durch über die Zuströmöffnung (18) zuströmende Druckluft in eine den Luftdurchtritt ermöglichende Offenstellung auseinanderspreizbar sind.
Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (6) von einem Befestigungskörper (6a) und der Schalldämpfabschnitt (7) von einem bezüglich des Befestigungskörpers (6a) gesonderten Schalldämpfkörper (7a) gebildet sind, wobei der Schalldämpfkörper (7a) an der axialen Vorderseite des Befestigungskörpers (6a) angesetzt und mit dem Befestigungskörper (6a) fest verbunden ist.
Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfabschnitt (7) zumindest partiell und zweckmäßigerweise in seiner Gesamtheit aus einem porösen Schalldämpfmaterial besteht, bei dem es sich insbesondere um ein Sintermaterial handelt.
Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (6) rückseitig über ein als Außengewinde ausgebildetes Befestigungsgewinde (26a) verfügt.
Druckluft-Schalldämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfabschnitt (7) außen eine kreiszylindrische Gestalt hat.
Druckluftgerät, mit einer im Betrieb von Druckluft durchströmbaren pneumatischen Arbeitseinheit (32) und mit einem an der als Trägerbauteil (27) fungierenden pneumatischen Arbeitseinheit (32) angeordneten, mit einem Abluftkanal (28) der pneumatischen Arbeitseinheit (32) kommunizierenden Druckluft-Schalldämpfer (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluft-Schalldämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildet ist.